Основные эфиродинамические принципы структурной организации атомных ядер

Существуют разнообразные модели атомных ядер [9–23], описывающие более или менее точно параметры ядер, в том числе энергии взаимодействия нуклонов, значения магнитного момента и т.п. Недостатками этих моделей являются их феноменологичность, фактическое отсутствие структурных представлений, а также представлений о природе внутриядерных взаимодействий.

Эфиродинамические представления позволяют найти структуру атомных ядер и понять природу ядерных сил. При этом известные значения энергии взаимодействия нуклонов Е, значения спина I ^π , магнитного момента, четности и коэффициента деформации [25–27] позволяют найти простые принципы построения структур атомных ядер основных элементов и их изотопов. Детальную разработку структур ядер можно также выполнить на этой основе.

Группа ядер водорода–гелия.

Простейшим составным ядром является дейтрон - ядро атома тяжелого водорода с атомным весом 2, который состоит из протона и нейтрона. Присоединение к дейтрону еще одного нейтрона дает тритон – ядро атома трития, тяжелого водорода с атомным весом 3; присоединение же к дейтрону второго протона дает ядро изотопа гелия-3; соединение двух дейтронов дает ядро гелия-4, иначе называемого альфа-частицей. В табл. 6.1 приведены некоторые параметры перечисленных ядер, на рис. 6.9 представлены их структуры.

Таблица 6.1

Частица, ядро	Состав		μ/μя	Е, МэВ
p	p	1/2	2,792743 ± 0	–
n	n	1/2	– 1,913139 ± 45	–
D	p + n		0,8574073 ± 2	2,27463
T	p + 2 n	1/2	2,97884 ± 1	8,48212
He	2 p + n	1/2	2,127544 ± 7	7,71828
He	2 p + 2 n		0,000	28,29624

Устойчивое состояние вихревой системы имеет место при условии минимума внутренней энергии системы или максимума энергии взаимодействия, для чего необходимо замыкание тороидальных (центральных) потоков эфира таким образом, чтобы этому потоку было оказано наименьшее сопротивление в среде. Последнее возможно лишь в том случае, если нуклоны образуют общий поток, при этом, как уже было показано выше, в дейтроне нуклоны будут соединяться друг с другом боковыми поверхностями. Поскольку центральный поток протона больше, чем нейтрона, то результирующая часть тороидального потока выходит во внешнюю среду, что воспринимается как магнитное поле дейтрона, а кольцевое движение протона выходит во внешнее пространство целиком, что воспринимается как электрическое поле как самого протона, так и дейтрона в целом.

Рис. 6.9. Структура протона (а), нейтрона(б), дейтрона (в), тритона (г), ядра гелия-3 (д) и ядра гелия-4 – альфа частица (е)

Соединение нуклонов друг с другом боковыми поверхностями при наличии у них общего центрального потока заставляет их сориентироваться антипараллельно друг другу. При этом направления тороидального движения по образующим обоих нуклонов взаимно противоположны, т.е. градиент скоростей тороидального движения максимален, а наличие кольцевого движения у протона еще более увеличивает этот градиент. Все это приводит к снижению давления в промежуточной между нуклонами зоне. Внешнее давление эфира прижимает нуклоны друг к другу.

Легко видеть, что при антипараллельной ориентации двух нуклонов сумма их собственных спинов (моментов количества кольцевого движения) равна нулю. Но кольцевое движение протона приводит к вращению всей системы вокруг общей оси, проходящей через промежуточную зону параллельно главным осям обоих тороидов. Поскольку нуклон имеет трубчатое строение, центры масс нуклонов располагаются на том же расстоянии от оси вращения, на каком в одиночном нуклоне сосредоточена его основная масса, а так как общая масса в дейтроне удвоена, то общее количество движения также удвоится, т.е. спин дейтрона равен

I = 2 I _н = 1, (6.43)

Магнитный момент дейтрона, как известно, равен

μ _D = 0,86μ_я ≈ μ _p + μ _n = 2,792743 μ_я – 1,913139 μ_я = 0,879604 μ_я, (6.44)

где μ_я – ядерный магнетон. Разница в 2% может быть отнесена за счет поглощения части тороидального движения в межнуклонной зоне.

При присоединении к дейтрону второго нейтрона образуется тритон – ядро трития. Его магнитный момент приблизительно равен магнитному моменту протона, поскольку два нейтрона ориентированы в ядре антипараллельно и их магнитные моменты взаимно компенсируются:

μ _Т = 2,9797 μ_я ≈ μ _p = 2,792743 μ_я. (6.45)

Здесь некоторый избыток магнитного момента (около 8%) может быть отнесен за счет неполного вычитания магнитных моментов двух нейтронов, входящих в ядро тритона. Внутренний спин тритона равен ½, что естественно, так как при антипараллельной ориентации нейтронов их внутренние спины компенсируются, и остается только спин протона.

Энергия взаимодействия тритона составляет примерно 8,48 МэВ, число поверхностей взаимодействия нуклонов между собой равно 3. Избыток энергии взаимодействия, если сравнить с энергией взаимодействия трех дейтронов по 2,27463 МэВ, составляет

Δ Е = 8,48212 – 3·2,27463 = 1,65823 МэВ. (6.46)

Дополнительную энергию связей можно объяснить дополнительной деформацией вихрей и увеличением площадей взаимодействия, так как здесь каждый нуклон взаимодействует с соседями не по одной поверхности, как в дейтроне, а по двум, и пониженное в межнуклонном пространстве давление приводит к деформации нуклонов.

Магнитный момент гелия-3 равен 2,1275 μ_я, что примерно соответствует магнитному моменту протона (2,79μя). Разница в 23% может быть отнесена за счет гашения тороидального движения про-тонов в межнуклонном слое. Энергия связей нуклонов в ядре гелия-3 составляет 7,72 МэВ, а избыток энергии взаимодействия в сопоставлении с тремя ядрами дейтерия

Δ Е = 7,72 – 3·2,27463 = 0,91 МэВ. (6.47)

Этот избыток меньше, чем в случае тритона, но это легко объяснимо тем, что при антипараллельном соединении двух протонов в промежутке между ними потоки кольцевого движения эфира оказываются параллельными, поэтому энергия связи в этом межпротонном промежутке меньше.

Присоединение четвертого нуклона могло бы вызвать увеличение общей энергии взаимодействия нуклонов в ядре на 3 МэВ. Однако вместо того происходит скачок энергии до 28,29614 МэВ, т.е. почти на 18 МэВ больше, чем ожидалось. Такой скачок можно объяснить только перестройкой структуры всей системы нуклонов, образующих альфа-частицу.

Легко видеть, что такая перестройка на самом деле реально необходима, так как наличие четырех нуклонов создает все возможности для наименьшего сопротивления прохождения центральных потоков, поскольку теперь может быть образован единый поток для всех четырех нуклонов, проходящий по общему кольцу, образованному вихрями нуклонов. Кроме того, по всей поверхности четырех нуклонов образуется встречный поток эфира, дополнительно связывающий нуклоны. Внутри альфа-частицы должен образоваться еще один поток, но в силу его малого диаметра его вклад в энергию связи невелик (рис. 6.10, е)

Направления спинов в системе все попарно уравновешены, и общий момент количества движения альфа-частицы равен нулю.

Таким образом, повышенная устойчивость четно-четной системы, каковой является альфа-частица, легко объяснима. Учитывая особую устойчивость альфа-частиц, дальнейшее рассмотрение структур всех ядер, и особо устойчивых ядер, обладающих так называемым «магическим» числом нейтронов, целесообразно рассматривать на основе альфа-частиц. Полученную модель атомных ядер можно назвать альфа-частичной.