Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов
Новая модель атомных ядер (I)

Oб авторе


Предлагается модель атомных ядер, в которой ядра подобны молекулам, собранным из нуклонов в форме прямоугольных тетраэдров. Объединение нуклонов в «нуклонные молекулы» осуществляется путем объединения кварков, расположенных в вершинах оснований тетраэдров-нуклонов. При объединении кварков образуются (n,m)-узлы, которые играют роль «атомов» в нуклонных молекулах – ядрах.


Постановка проблемы

В настоящее время известно примерно 10 моделей ядра, и большая часть этих моделей находится в противоречии друг с другом. Данное обстоятельство явно указывает на необходимость разработки более общей модели, которая будет описывать физическую структуру ядер и, вместе с тем, избавлена от противоречий.

С марта по сентябрь 2018 года автор опубликовал серию из 8 работ под общим названием «Строение ядер» [1]. В данной работе предпринята попытка выделить наиболее важные из полученных результатов и привести их в целостную систему.


Цель работы

Предложить новую модель ядер, которая вбирает в себя достоинства известных моделей, и свободна от недостатков, которые имеются в этих моделях.

Новая модель призвана объяснить природу всех физических эффектов, которые имеют место в атомных ядрах, а также вычислить все физические величины, которые характеризуют каждое ядро.


Содержание работы

В первой части описана суть тетраэдрно-молекулярной модели ядер.

Во второй части приведено объяснение в рамках новой модели наиболее важных свойств атомных ядер.

В третьей части указаны пути экспериментальной проверки и практического применения новой модели ядра.


I. Суть тетраэдрно-молекулярной модели ядра

В основе новой модели ядра лежит проективная модель строения материи, согласно которой адроны построены на основе поверхности Боя [1,2].

Поверхность Боя – это замкнутая односторонняя поверхность, обладающая топологией односторонней сферы, однако в отличие от сферы, содержит 3 неразрывно связанных лепестка. Такое строение поверхности Боя позволяет рассматривать ее в качестве возможного кандидата на роль центрального кора адронов. Модель адронов на основе поверхности Боя объясняет кварковое строение адронов: наличие 3-х кварков обусловлено наличием у поверхности Боя 3-х лепестков.

Поверхность Боя имеет форму трилистника, однако в отличие от обычного трилистника, лепестки не могут быть отделены от поверхности Боя, т.к. это повлечет разрушение как самой поверхности, так и лепестков. Другими словами, три лепестка являются неотъемлемыми частями поверхности Боя.

Данное обстоятельство является еще одним аргументом в пользу отождествления поверхности Боя с адронами, а лепестков – с кварками. Понимание природы кварков, как лепестков поверхности Боя, объясняет конфайнмент кварков: отсутствие свободных кварков – это свойство неотделимости лепестков поверхности Боя.

Однако, любая частица материя – это не просто замкнутая неориентированная поверхность: в состав каждой частицы входит также соединенная с поверхностью связка прямых (связка – это множество прямых, проходящих через одну точку пространства).

Связка вещественных проективных прямых выполняет функцию электрических силовых линий, и обуславливает наличие элементарного заряда (е). Если прямые связки ориентированы в направлении от центра к бесконечности, заряд является положительным, а если от бесконечности к центру – отрицательным.

Каждая частица материи представляет собой центральный кор в виде замкнутой неориентированной поверхности, а также связку проективных прямых, центр которой совмещен с центром поверхности.

Итак, согласно проективной модели строения материи, адроны образуются, когда центр связки прямых совмещается с центром (тройной точкой) поверхности Боя.


Примечание. Лептоны устроены точно также, как адроны, только их центральным кором являются односторонняя сфера и односторонний тор. В случае односторонней сферы составляющие связку прямые непременно являются ориентированными, поэтому данные частицы обязательно являются электрически заряженными: это электроны и позитроны. Во втором случае, когда в центре связки находится односторонний тор, прямые связки не ориентированы и частицы не имеют электрического заряда: это нейтрино и антинейтрино.


При совмещении связки прямых с центром поверхности Боя, составляющие связку прямые распределяются по лепесткам поверхности Боя, в результате чего с каждым лепестком будет соединена доля связки, причем эта доля может иметь только 2 значения: 1/3 и 2/3. Первый случай соответствует равномерному распределению связки по трем лепесткам, а второй случай – когда лепесток, в дополнение к своей доли, принимает долю связки, предназначенную другому лепестку. Это означает, что электрические заряды кварков могут принимать только 2 значения: (1/3)е и (2/3)е.

Проективная модель материи объясняет, почему кварки существуют в природе, и почему все кварки делятся на 2 класса: класс нижних и класс верхних кварков.

Когда связка распределяется по всем трем лепесткам поверхности Боя, возникают барионы, а в случае распределения связки по двум лепесткам – мезоны. Проективная модель строения адронов объясняет, почему существуют адроны, и почему все адроны делятся на 2 класса: класс барионов и класс мезонов.

Полный спектр адронов получается в результате всех возможных способов распределения связок прямых по лепесткам поверхности Боя. Возбужденные моды колебаний лепестков также считаются новыми видами адронов, например, частицы Δ(1232) и N(1520) имеют точно такое же распределение долей связок прямых по лепесткам поверхности Боя, как у протона, однако сами лепестки находятся в первом и втором возбужденном колебательном состоянии.


Примечание 1. Составляющие связку прямые принадлежат внутреннему пространству, которое является проективным (включает в себя бесконечность). Данное внутреннее пространство обобщает внутреннее пространство, используемое Стандартной моделью для получения уравнений теоретической физики, которые описывают взаимодействия с соответствие с механизмом нарушения калибровочной инвариантности. Более того, раскрывается суть этого механизма: наличие калибровочной инвариантности отражает реальную связь между любой парой частиц материи посредством прямых внутреннего пространства, соединяющих эти частицы и являющихся носителями всех взаимодействий. Математически это выражается в том, что группы симметрии вещественных (RР1) и комплексных (СР1) проективных прямых в точности совпадают с группами симметрии электромагнитного и электрослабого взаимодействий [2].

Примечание 2. В проективной концепции Мироздания внутреннее пространство обуславливает не только взаимодействия, но само существование как пространства-времени, так и материи. В частности, проективное внутреннее пространство выполняет функцию хиггсова поля, наделяя частицы материи массой. Точнее, роль хиггсова поля выполняет множество связок прямых внутреннего пространства: масса порождается натяжением прямых связок [2].

Примечание 3. Входящие в состав каждой частицы связки порождают также заряд и спин: заряд и спин обусловлены вращением и кручением прямых связки [2].

Примечание 4. Тем самым, устанавливается единство природы массы, заряда, спина. Все эти 3 физические величины имеют в своей основе одну и ту же связку прямых, обладающих тремя свойствами: натяжением, вращением, кручением. Эти 3 свойства обуславливают наличие у каждой частицы массы, заряда, спина.


Итак, кварки удерживаются в адронах в силу геометрических причин, поэтому необходимость в сильном (цветном) взаимодействии отпадает. Соответственно, отпадает необходимость в наличии внутреннего пространства с группой симметрии SU(3).

Что касается сильного взаимодействия между нуклонами в ядрах, то его функцию выполняет кулоновское взаимодействие кварков, когда они сближаются на расстояние, много меньшее размеров самих нуклонов (см. далее).

Поскольку лепестки не имеют геометрического смысла отдельно от поверхности Боя, кварки также не имеют никакого физического смысла отдельно от адронов. Именно по этой причине кварки не существуют в свободном состоянии: их «участь» – быть постоянными «заключенными» внутри адронов. Конфайнмент имеет геометрическую природу, являясь следствием неразрывной связи лепестков поверхности Боя.

При прохождении через поверхность лепестка, RР1-прямые, выполняющие функцию электрических силовых линий, фокусируются: эти фокусы и представляют собой (дробные) заряды кварков. Лепестки поверхности Боя имеют сильно выпуклую форму, вследствие чего фокусы располагаются в непосредственной близости от вершин лепестков. Эти «точечные» заряды также будем именовать кварками (как сами лепестки).

То, что кварки расположены в вершинах лепестков, т.е. в непосредственной близости от поверхности нуклонов, имеет определяющее значение для новой модели ядра. Достаточно развернуть нуклоны друг к другу участками поверхности, где расположены кварки (вершинами лепестков), чтобы расстояние между кварками составило 0,05 Фм, и энергия кулоновского взаимодействия этой пары кварков достигла величины (2,5-3) Мэв. Поскольку каждый нуклон соединен с соседними нуклонами всеми тремя кварками, то в расчете на один нуклон энергия связи составит 3*(2,5-3) Мэв ~ (7,5-9) Мэв.

Именно такая величина характеризует удельную энергию связи нуклонов абсолютного большинства атомных ядер, на основании чего можно сделать вывод, что объединение нуклонов в ядра происходит благодаря кулоновскому притяжению кварков, расположенных в поверхностном слое (в вершинах лепестков) нуклонов.

В соответствие с данной моделью, 3 кварка нуклона постоянно располагаются на концах буквы «Y», причем одноименные кварки на двух верхних концах имеют одинаковый знак, а на нижнем конце – противоположный знак. Данный объект можно рассматривать как диполь, у которого заряд одного из концов раздвоен на 2 одинаковых заряда: этот объект будем именовать «3-поль». Атомные ядра образуются в процессе «слипания» моделирующих нуклоны 3-полей.

Более правильно представлять нуклон в виде 3-мерного объекта: прямоугольного тетраэдра, основанием которого служит правильный треугольник, вершинами которого служат заряды 3-поля. Четвертая вершина прямоугольного тетраэдра (составленная из 3-х прямых углов) соответствует тройной точке (центру) поверхности Боя.

То, что кварки расположены в вершинах основания тетраэдров-нуклонов, имеет определяющее значение для образования ядер: именно благодаря тому, что кварки постоянно находятся вблизи поверхности нуклонов, нуклоны имеют возможность объединяться в ядра. При сближении тетраэдров-нуклонов, за счет кулоновского взаимодействия зарядов, расположенных в 3-х вершинах оснований, тетраэдры-нуклоны разворачивается таким образом, что противоположно заряженные кварки оказываются в непосредственной близости друг от друга (как при сближении диполей), и происходит формирование (n,m)-узлов, в которых сходятся несколько вершин оснований тетраэдров-нуклонов, т.е. несколько кварков, среди которых n штук u-кварков и m штук d-кварков.

Благодаря столь тесному сближению кварков, интенсивность кулоновского взаимодействия кварков в (n,m)-узлах, увеличивается на 1-2 порядка и, в расчете на один кварк, достигает величины нескольких Мэв. Этой величины достаточно для удержания тетраэдров-нуклонов в составе ядерных конструкций и образования ядер.

Именно (n,m)-узлы являются элементами, которые скрепляют нуклоны в ядрах: ядра образуются путем объединения кварков соседних нуклонов в (n,m)-узлы.

Объединение нуклонов в ядерные конструкции осуществляется в результате сближения кварков соседних нуклонов с образованием (n,m)-узлов. Ядерные конструкции можно рассматривать как «нуклонные молекулы», в которых роль атомов выполняют (n,m)-узлы. Фиксированное расположение (n,m)-узлов внутри ядра устанавливается за счет жестких связей, обеспечиваемых сторонами основания тетраэдров-нуклонов.

Для описания нуклонных конструкций (ядер) вводится ядерный каркас, составленный из ячеек, имеющих форму правильных тетраэдров. Каркас строится путем наложения граней этих тетраэдров. Каждая нуклонная конструкция формируется в результате встраивания определенного количества тетраэдров-нуклонов в ячейки каркаса.

Каждое ядро имеет особую ядерную конструкцию, которая характеризуется своим способом встраивания тетраэдров-нуклонов в ячейки ядерного каркаса. Тетраэдры-нуклоны могут встраиваться в ячейки каркаса только в том случае, если основания тетраэдра-нуклона будут совмещаться с гранями ячейки. Поскольку кварки расположены вблизи вершин оснований, то при таком встраивании, кварки непременно оказываются вокруг узлов ядерного каркаса. В результате, узлы каркаса становятся центрами, вокруг которых собирается определенное количество (n и m) кварков каждого сорта, что приводит к образованию (n,m)-узлов.

Каждая ядерная конструкция характеризуется своим набором (n,m)-узлов, и наоборот: полный набор (n,m)-узлов полностью определяет строение данного ядра.

Все ячейки и узлы ядерного каркаса могут быть пронумерованы, что позволяет описать расположение каждого нуклона внутри нуклонной конструкции, а также положение каждого кварка в составе того или иного (n,m)-узла.

Полное описание структуры атомного ядра осуществляется кварк-нуклонной формулой, которая показывает, в какую ячейку каркаса встроен каждый нуклон, и с какими узлами каркаса совмещены кварки данного нуклона. Кварк-нуклонная формула имеет вид: (АХ) = ∑(N)ijk, здесь – номер ячейки, которую занимает данный нуклон, N – тип нуклона (р или n), ijk – номера узлов, в которые встроены 3 кварка нуклона, причем на первом месте (жирный шрифт) стоит номер узла, в который встроен непарный кварк.

Зная кварк-нуклонную формулу, легко определить кварковую формулу, которая показывает количество кварков каждого из 2-х типов, собранных вокруг каждого из узлов ядерного каркаса. Другими словами, кварковая формула показывает, какой (n,m)-узел, сформирован вокруг каждого из узлов ядерного каркаса, и имеет вид: {АХ} = ∑(n,m)i.

Кварк-нуклонная и кварковая формулы определяют распределение масс, зарядов и спинов по объему ядра, поэтому, найдя вид данных формул (исходя из вида ядерной конструкции), можно вычислить все физические величины данного ядра. Тетраэдрно-молекулярная модель ядра позволяет осуществить данные вычисления.

Суть тетраэдрно-молекулярной модели ядра состоит в том, что нуклоны и кварки занимают внутри ядра строго фиксированное положение: все нуклоны встроены в ячейки ядерного каркаса, а все кварки сгруппированы в (n,m)-узлы, которые формируются вокруг узлов ядерного каркаса.


II. Свойства ядер в рамках тетраэдрно-молекулярной модели

В соответствие с предложенной моделью, ядра представляют собой аналоги обычных молекул, только функцию атомов в этих молекулах выполняют не нуклоны, а (n,m)-узлы, полученные в результате объединения кварков соседних нуклонов.

Ситуация выглядит таким образом, словно в ядрах нуклоны «растворяются» на отдельные кварки, и из этих кварков образуются (n,m)-узлы. За нуклонами остается лишь функция соединения (n,m)-узлов друг с другом: именно благодаря «жесткости» поверхности Боя, служащей центральным кором нуклонов, (n,m)-узлы располагаются на фиксированном расстоянии друг от друга, совершая колебательное движение около положений равновесия. Частоты колебаний (n,m)-узлов лежат в гамма-диапазоне.


Примечание. При образовании ядер нуклоны словно «растягиваются» между (n,m)-узлами. Можно сказать, что от нуклонов остаются только кварки, сгруппированные в (n,m)-узлы, а также связи, посредством которых (n,m)-узлы соединены друг с другом. Фактически, за каждым нуклоном остается лишь функция удерживать на определенном расстоянии друг от друга (n,m)-узлы, в которые данный нуклон вносит свои кварки.


Отличие (n,m)-узлов от нуклонов заключается в 2-х основных пунктах: размер (n,m)-узла на порядок меньше размера нуклона, и количество кварков, составляющих (n,m)-узлы, не обязательно равно трем. Единственное ограничение состоит в том, что количество u-кварков не может слишком сильно превосходить количество d-кварков, поскольку в этом случае кулоновское отталкивание положительно заряженных u-кварков «разорвет» данный узел и ядро окажется нестабильным. Вместе с тем, количество d-кварков не может превышать количество u-кварков больше, чем в 2 раза, т.к. заряд (n,m)-узла станет отрицательным, а ядерная конструкция окажется нестабильной: для большинства (n,m)-узлов выполняется соотношение 1 ≤ (m/n) ≤ 2. Именно по этой причине в тяжелых стабильных ядрах количество нейтронов превышает количество протонов (а не только из-за кулоновского отталкивания протонов).

Аналогия ядер с молекулами позволяет применить для описания ядер методы, которые хорошо разработаны в теории молекул: единственное отличие заключается в том, что собственные частоты колебаний сдвигаются в гамма-диапазон.

Если тетраэдрно-молекулярная модель соответствует действительности, она должна быть способна объяснить все эффекты, которые имеют место в атомных ядрах, а также вычислить все физические величины, которыми обладают ядра. Для этого необходимо построить модель ядерной конструкции ядра и, исходя из вида данной конструкции, найти кварк-нуклонную и кварковую формулу ядра. В свою очередь, установив эти формулы, можно вычислить все физические величины ядра.

Согласно тетраэдрно-молекулярной модели, все свойства атомных ядер обусловлены свойствами ядерных конструкций, образующихся при совмещении вершин оснований тетраэдров-нуклонов.

Тетраэдрно-молекулярной модель позволяет дать ответы на все вопросы, касающиеся строения атомных ядер. Рассмотрим эти вопросы в следующем порядке:

1) размеры ядер,

2) удельная энергия связи и энергия отделения нуклонов,

3) наличие магических ядер,

4) спин и четность ядер,

5) природа и свойства возбужденных состояний,

6) значения электрического и магнитного моментов.

1) Если нуклоны имеют форму сфер (как полагают современные модели), то с увеличением количества входящих в состав ядра нуклонов, размеры ядер должны монотонно возрастать. Однако, эксперимент показывает, что такая монотонность не имеет места. Особенно этот эффект проявляется в области легких ядер.

Согласно тетраэдрно-молекулярной модели, нуклоны имеют форму прямоугольных тетраэдров, которые соединяются в ядра путем совмещения вершин основания. При таком соединении, прямоугольные тетраэдры-нуклоны (в отличие от сфер) могут укладываться в ячейки ядерного каркаса с разной степенью компактности. Вследствие этого, ядерные конструкции, содержащие большее количество нуклонов, могут оказаться более компактными, чем конструкции, составленные из меньшего числа нуклонов, что наиболее заметно для небольших по размеру ядер.

2) Энергия связи нуклонов в ядрах определяется тем, на какое расстояние сближаются кварки в (n,m)-узлах. При среднем расстоянии между кварками порядка сотых долей Фм, средняя величина удельной энергии связи составляет 8 Мэв, что согласуется с экспериментом.

В значительном числе ядер (например, в магических ядрах) энергия отделения нуклонов превышает удельную энергию связи. Поскольку удельная энергия связи имеет смысл средней энергии связи, в этих ядрах энергия нуклонов, расположенных на поверхности, оказывается больше энергии нуклонов, расположенных вблизи центра ядра. В оболочечной модели, этот факт выглядит весьма странно: в центрально симметричном поле энергия нуклонов на внешних оболочках должна быть меньше, чем на внутренних.

Тетраэдрно-молекулярная модель объясняет эту инверсию тем, что в данных ядрах (n,m)-узлы, расположенные на поверхности ядерной конструкции, являются более «крепкими» (сильнее стягивают нуклоны), чем внутренние (n,m)-узлы: в расчете на один кварк энергия связи кварков во внешних (n,m)-узлах больше, чем во внутренних. Вследствие этого, энергия внешних нуклонов больше энергии внутренних нуклонов, и, следовательно, энергия отделения нуклонов оказывается больше удельной энергии связи.

3) Согласно тетраэдрно-молекулярной модели, магические ядра возникают, когда происходит полное заполнение очередного слоя ядерного каркаса. Вплоть до ядра 40Са, ядерный каркас имеет сферическую форму и количество ячеек в первом, втором и третьем слоях имеет величину 4, 12, 24. Исходя из этих величин, количества протонов и нейтронов, в случае последовательного заполнения (в равных количествах) первых 3-х слоев ядерного каркаса, составят М1 = 4/2 = 2, М2 = (4 +12)/2 = 8, М3 = (4 +12 +24)/2 = 20.

Данные величины в точности совпадают с первыми тремя магическими числами. Однако, тетраэдрно-молекулярная модель предсказывает, что магических ядер должно быть больше, чем в оболочечной модели. Для этого есть 2 причины:

во-первых, свойствами магических ядер должны обладать ядра, у которых слои ядерного каркаса заполнены не полностью, но симметричным образом,

во-вторых, для тяжелых ядер ядерный каркас может иметь не только сферическую форму, но состоять из 2-х, 3-х и 4-х субъединиц, содержащих 50-60 нуклонов.


Примечание. Вторая из указанных причин позволяет объяснить наличие особых свойств у ядер с количеством нуклонов А ~ 50-60, 100-120, 150-190, 200-240).


4) Согласно тетраэдрно-молекулярной модели, спин ядра складывается из спинов (n,m)-узлов. В свою очередь, спины (n,m)-узлов складываются из спинов кварков и сложение спинов в каждом (n,m)-узле производится в соответствие с принципом Паули, согласно которому спины каждой пары одноименных кварков компенсируют друг друга. Вследствие этой причины, при любых значениях n и m, спин каждого (n,m)-узла может принимать только 3 значения: 0, 1/2, 1. Первый случай реализуется для четно-четных (n,m)-узлов, второй случай – для нечетных, а третий – для нечетно-нечетных (n,m)-узлов.

Ядерные конструкции строятся таким образом, чтобы количество четных (n,m)-узлов было максимальным, а количество нечетных и нечетно-нечетных (n,m)-узлов было минимальным. Вследствие этого, спин ядер оказывается много меньше количества кварков, входящих в состав нуклонов, из которых построены ядра.


Примечание. Для получения данного вывода не требуется постулировать существование «сил спаривания», природа которых остается неизвестной.


Параметр четности также определяется принципиально иным образом, нежели в оболочечной модели. Четность или нечетность ядра зависит от наличия или отсутствия симметрии у ядерной конструкции, причем необходимо учитывать не только форму самой конструкции, но и расположение (n,m)-узлов.

5) Поскольку ядра являются аналогами молекул, то в них должны иметь место колебательно-вращательные возбуждения, как в обычных молекулах. Отличие лишь в том, что частоты этих колебаний и вращений лежат в гамма диапазоне.

В «нуклонных молекулах» имеются принципиально новые типы возбуждений, которые связаны с изменением положения нуклонов в ячейках каркаса, а также – с перестановками нуклонов между ячейками. Другими словами, каждый нуклон может занимать 3*4 = 12 различных положений в «своей» ячейке ядерного каркаса, а также «перескочить» в любую другую ячейку, и каждое новое расположение нуклона соответствует возможному возбужденному состоянию ядра.

Указанные причины приводят к богатому спектру возбуждений атомных ядер.

6) Вычисление электрического и магнитного моментов ядер осуществляется в соответствие с хорошо известными классическими формулами, модифицированными с учетом того, что эти моменты порождаются зарядами дробной величины.

Предварительные оценки этих моментов в рамках тетраэдрно-молекулярной модели для ядер от 2Н до 16О были проведены в серия работ [1]. В следующих работах данной серии эти вычисления будут уточнены и продолжены для более тяжелых ядер.


III. Пути экспериментальной проверки и практического применения тетраэдрно-молекулярной модели ядра

Главной особенностью новой модели ядра является утверждение о наличии в ядрах принципиально новых объектов: (n,m)-узлов. Соответственно, одной из основных экспериментальных проверок модели должно стать обнаружение (n,m)-узлов.

Осуществить такую проверку несложно, тем более, что данные объекты уже обнаружены: они известны под именем «флуктоны». В экспериментах по рассеянию ядрами частиц обнаружено, что результаты этих экспериментов можно объяснить только в том случае, если частицы «отскакивают» от объектов, масса которых превышает массу отдельного нуклона. На основании этого был сделан вывод, что данные объекты образуются в результате «слияния» 2-х, 3-х или 4-х нуклонов, – эти объекты и получили наименование флуктонов.

Тетраэдрно-молекулярная модель ядра утверждает, что объекты с массой больше массы нуклонов действительно существуют в ядрах, однако это не флуктоны, а (n,m)-узлы. (n,m)-узлы образуются не в результате «слияния» нуклонов, а вследствие собирания кварков, входящих в состав соседних нуклонов: все (n + m) кварков каждого (n,m)-узла принадлежат разным нуклонам.

Эта, казалось бы, незначительная модификация, вносит существенное изменение в понимание структуры атомных ядер. Многокварковые объекты в ядрах – это не результат случайных флуктуаций в совокупности движущихся почти с релятивистскими скоростями нуклонов, а необходимые элементы (скрепляющие узлы), которые с необходимостью образуются в процессе сборки ядерных конструкций. Собственно говоря, за счет этих элементов и происходит образование ядер: данные элементы служат креплениями, посредством которых нуклоны удерживаются в составе ядерных конструкций.

Согласно тетраэдрно-молекулярной модели, (n,m)-узлы являются единственными многокварковыми образованиями, которые существуют в ядрах. Отличие (n,m)-узлов от флуктонов проявляется в следующих 3-х пунктах:

1. другой механизм образования,

2. более существенная роль в строении ядра,

3. масса и заряд (n,m)-узлов могут иметь дробную величину.

Третье из указанных отличий позволяет отличить (n,m)-узлы от флуктонов: обнаружение в ядрах объектов, масса которых превышает массу одного нуклона, но величина этой массы имеет дробную величину, явится несомненным указанием, что в ядре имеются (n,m)-узлы. Если, к тому же, будет обнаружено, что величина заряда объектов большой массы имеет дробную величину, это явится окончательным подтверждением того, что в ядрах имеются именно (n,m)-узлы, а не флуктоны.

Еще одним способом проверки тетраэдрно-молекулярной модели ядра является эксперимент, в котором будут образовываться тетрапротоны. Современные модели ядра существование тетрапротонов даже не обсуждают, между тем, ядерная конструкция из 4-х протонов должна быть практически столь же стабильной, как альфа-частица. Требуется лишь создать нужные условия для создания такой конструкции.

Тетрапротон должен образовываться, если основания 4-х тетраэдров-протонов будут накладываться на грани нулевой ячейки ядерного каркаса таким образом, что вокруг каждой из 4-х вершин этой ячейки будет сформирован (2,1)-узел. Каждый из этих (2,1)-узлов имеет заряд +1, вследствие чего эти четыре (2,1)-узла отталкиваются друг от друга как обычные протоны. Однако, входящие в состав каждого (2,1)-узла два u-кварка и один d-кварк располагаются гораздо ближе друг к другу, чем в протоне, вследствие чего величина кулоновского притяжения этих кварков превышает величину кулоновского отталкивания 4-х (2,1)-узлов, и данная конструкция должна быть стабильной.

Эксперимент по образованию тетрапротонов должен заключаться в том, что 4 пучка поляризованных протонов направляются в одну точку, являющуюся центром правильного тетраэдра, а сами пучки ориентированы перпендикулярно граням тетраэдра. При достаточно большой плотности пучков и определенном подборе поляризации всех 4-х пучков, будут происходить события одновременного столкновения 4-х протонов, причем все 12 кварков этих 4-х протонов, будут собираться в 4 группы, каждая из которых будет содержать два u-кварка и один d-кварк (будут образовываться четыре (2,1)-узла). Это и будет означать образование тетрапротона. Данные события будут относительно редкими, зато обнаружение даже одного тетрапротона не составит никаких сложностей.


Примечание 1. Аналогичным образом могут быть образованы тетранейтроны.

Примечание 2. Других способов образования тетрапротонов и тетранейтронов не существует, поскольку ядерные конструкции, состоящие из 2-х или из 3-х одинаковых нуклонов полностью нестабильны.


Однако, тетраэдрно-молекулярная модель ядра может быть подтверждена без проведения дополнительных экспериментов. Достаточно продолжить вычисление электрического (Q0) и магнитного (µ) моментов ядер, начатое в работах [1].

Имеется несколько сотен ядер, у которых Q0 и µ уже измерены или могут быть измерены в ближайшее время. Если для всех этих ядер вычисленные и экспериментальные значения Q0 и µ совпадут, – это явится прямым подтверждением тетраэдрно-молекулярной модели: совпадение столь большого числа теоретических и экспериментальных величин не может быть случайным.

Новая модель ядра, если она соответствует действительности, должна привести к более глубокому пониманию ядерных процессов, что должно найти важные практические применения в уже существующих типах источников ядерной энергии.

Вероятно, можно будет создать новый класс источников ядерной энергии, описанный в [3]. Новые результаты, касающиеся создания данного класса источников энергии, будут изложены в заключительной работе данной серии.


Заключение

Суть предлагаемой модели ядра содержится в следующих 3-х пунктах.

1. Исходным является чисто математический факт, что существует поверхность Боя, содержащая 3 неразрывно связанных друг с другом лепестка. Одного этого факта достаточно, чтобы предположить, что нуклоны образованы на основе поверхности Боя, а кварки – это лепестки поверхности Боя.

2. Вторым важным обстоятельством является то, что электрические заряды кварков располагаются в вершинах лепестков. Вследствие этого кварковые заряды могут быть сближены на расстояние, много меньшее размеров самих лепестков. На таком расстоянии энергия кулоновского взаимодействие кварков, принадлежащих соседним нуклонам, достигает величины нескольких Мэв. За счет этой энергии происходит объединение нуклонов в атомные ядра.

3. Простейшей 3-мерной фигурой, моделирующей поверхность Боя, является прямоугольный тетраэдр, вершины основания которого совпадают с вершинами лепестков поверхности Боя. На основании этого, атомные ядра можно рассматривать как конструкции из прямоугольных тетраэдров, построенные путем совмещения вершин их оснований. Полученные конструкции являются нуклонными аналогами молекул.

Тем самым, становится понятным название новой модели атомного ядра. Смысл названия «тетраэдрно-молекулярная модель ядра» состоит в следующем:

тетраэдрная – означает, что «строительные элементы» (нуклоны), из которых строятся ядерные конструкции (ядра), имеют форму прямоугольных тетраэдров,

молекулярная – означает, что ядра похожи на молекулы, в которых роль «атомов» играют объединения кварков, принадлежащих соседним нуклонам.

Как обычные молекулы, нуклонные молекулы могут иметь любую форму: форма ядра определяется тем, в какие ячейки ядерного каркаса встроены тетраэдры-нуклоны.


Примечание 1. Для образования ядер нет необходимости предполагать наличие сильного взаимодействия: функцию сильного взаимодействия выполняет кулоновское взаимодействие кварков, разделенных тонким поверхностным слоем нуклонов.

Примечание 2. Исключение из числа фундаментальных взаимодействий сильного взаимодействия существенно упрощает физическую картину Мироздания.


Предлагаемую модель атомных ядер можно описать предельно просто. Исходным является утверждение, что кварки в нуклонах располагаются вблизи поверхности (данное утверждение следует из проективной модели строения материи). Когда нуклоны собираются в небольшом объеме, они разворачиваются друг к другу участками поверхности, в которых расположены противоположно заряженные кварки, и эти кварки образуют устойчивые объекты – (n,m)-узлы, содержащие фиксированное количество кварков каждого типа. Конструкции, которые получаются из нуклонов путем их соединения посредством (n,m)-узлов, и представляют собой атомные ядра.


Выводы

1. Нуклоны имеют форму прямоугольного тетраэдра.

2. Атомные ядра имеют вид конструкций, составленных из прямоугольных тетраэдров-нуклонов путем объединения вершин оснований тетраэдров-нуклонов.

3. Ядерные конструкции формируются благодаря образованию (n,m)-узлов, состоящих из кварков соседних нуклонов и выполняющих функцию крепления нуклонов в ячейках ядерного каркаса.

4. Ядерные конструкции представляют собой «нуклонные молекулы», в которых роль «атомов» выполняют (n,m)-узлы, а соединение (n,m)-узлов осуществляется посредством ребер оснований тетраэдров-нуклонов.

5. Форма и физические свойства ядра определяется тем, в какие ячейки ядерного каркаса вставлены тетраэдры-нуклоны, и с какими узлами ядерного каркаса совмещены вершины оснований тетраэдров-нуклонов.

6. Частицы Δ(1232) и N(1520) являются возбужденными колебательными состояниями протона.

7. Количество ядер, обладающих «магическими» свойствами, значительно больше количества магических ядер согласно оболочечной модели.

8. Тетраэдрно-молекулярная модель ядер позволяет объяснить все свойства атомных ядер и вычислить все физические величины, которые описывают ядра.


ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Строение ядер (I) … (VIII) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.24325, 05.03.2018 … публ.24757, 07.09.2018

2. В.А. Шашлов, «Метафизика», 2018, 2 (28), с. 75

3. В.А. Шашлов, Как повысить эффективность «теплого» ядерного синтеза? // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.20325, 10.03.2015



В.А. Шашлов, Новая модель атомных ядер (I) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.24855, 15.10.2018

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru