Нейтрон это в физике

лат. ни тот ни другой) (n) — нейтральная элементарная частица со спином 1/2 и массой, превышающей массу протона на 2,5 электронных масс; относится к барионам. В свободном состоянии нейтрон нестабилен и имеет время жизни ок. 16 мин. Вместе с протонами образуют атомные ядра, в ядрах стабилен. (См. Барионы, Протон, Спин, Электрон).

Ядро любого химического элемента, за исключением водорода, состоит из протонов и нейтронов, причем общее число этих элементарных частиц примерно пропорционально массе атома. (Атом водорода представляет собой протон, вокруг которого обращается один электрон.) Как и протоны, нейтроны построены из кварков — основных «кирпичиков» природы. У нейтронов нет электрического заряда. См. Ядро атомное; Субатомная структура.

от англ. neutron, от лат. neuter — ни тот ни другой) — электрически нейтральная элементарная частица с полуцелым спином и массой, несколько большей массы протона. В свободном состоянии протон нестабилен и распадается в среднем за 16 мин. Вместе с протонами нейтроны образуют атомные ядра всех химических элементов, поскольку в ядрах нейтроны стабильны и практически неотличимы от протонов, в связи с чем считаются двумя разными состояниями одной частицы — нуклона, различающегося квантовым числом, называемым изотопическим спином.

Нейтрон и протий

Физики не любят говорить о том, что они что-то не знают и поэтому не могут объяснить некоторые опытные данные. Когда возникают трудности в объяснении какого-либо факта, противоречащего признанной теории, то часто это противоречие устраняют с помощью гипотезы. Если гипотеза получает признание специалистов, то она приобретает силу аксиомы. Но при этом гипотеза, устранив одну из трудностей, может привести к другим трудностям, которым потом не уделяют должного внимания. Или устраняют эти трудности с помощью ещё одной гипотезы. В конце концов физики приходят к соглашению, которое признаётся большинством специалистов, но не устраняет при этом полностью противоречия теоретических представлений с опытными данными.
Такая история произошла с нейтроном, который в современной физике рассматривается как элементарная частица.

НЕЙТРОН И ПРОТОН

В современной физике принято считать, что нейтрон и протон это одна и та же элементарная частица, отличающаяся электрическим зарядом: нейтрон не имеет заряда, а у протона он равен 1. Однако это представление противоречит опытным данным. Нейтрон в свободном состоянии распадается на протон и электрон за время порядка 15 минут. А протон является стабильной частицей.

ТРУДНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЯХ О НЕЙТРОНЕ

Представление о нейтроне как элементарной частице не даёт удовлетворительного объяснения следующих особенностей нейтрона:
Распад нейтрона на протон и электрон.

Почему, захватив нейтрон, ядро делится?


Наличие магнитного момента при нулевом электрическом заряде.
Превышение массы нейтрона суммарной массы частиц, на которые он распадается.

Протий — наиболее распространённый в природе изотоп водорода. Это простейший атом, ядро которого состоит из протона, а электронная оболочка состоит из единственного электрона. Лёгкий электрон вращается вокруг тяжёлого неподвижного протона. Другой изотоп водорода дейтерий отличается тем, что его ядро состоит из протона и нейтрона. Он мало распространён в природе. У третьего изотопа трития ядро состоит из протона и двух нейтронов. Этот изотоп в свободном состоянии в природе не встречается.

После открытия атомного ядра Резерфордом в 1911 г. физики считали, что ядро состоит из протонов и электронов — элементарных частиц, которые были известны в то время. Но после открытия нейтрона и определения его спина, равного 1/2 (в конце 20-х годов), эта гипотеза столкнулась с трудностью, которая получила название «азотной катастрофы». Её суть состоит в следующем. Согласно протонно-электронной гипотезе, ядро азота N(14, 7) должно состоять из 14 протонов и 7 электронов. Каждая из этих частиц имеет спин 1/2. Тогда суммарный спин ядра азота получается полуцелым. Но по данным измерений он является целым.
Но если принять, что ядро азота N(14, 7) состоит не из протонов и электронов, а из протонов и нейтронов, то получаем такой состав: 7 протонов и 7 нейтронов. В этом случае суммарный спин ядра N(14, 7) получается целым, что соответствует данным измерений. При этом и для других ядер химических элементов получаем согласование суммарного спина ядра с суммой спинов составляющих ядро протонов и нейтронов. В связи с этим физики пришли к соглашению, что нейтрон следует считать элементарной частицей, а ядра состоят из протонов и нейтронов.
Итак, проблему со спином ядра азота N(14, 7) физики решили, но при этом ранее указанные противоречия представлений о нейтроне как элементарной частице остались.

НЕЙТРОН И ПРОТИЙ КАК ОДНА СИСТЕМА

Характерным общим свойством нейтрона и протия является то, что нейтрон распадается на те же частицы, из которых состоит протий — протон и электрон. Это даёт основание рассматривать нейтрон и протий как одну систему, находящуюся в различных энергетических состояниях. Именно это обстоятельство автор использовал как основополагающее для построения новой теории нейтрона, в которой он рассматривается как протий в низшем энергетическом состоянии.

Теория атома водорода разработана Нильсом Бором. Согласно теории Бора, электрон вращается относительно протона по устойчивым орбитам, которые определены условиями квантования. На этих орбитах движение электрона происходит без излучения энергии. Из условия равенства сил электростатического притяжения и центростремительной силы, образуемой орбитальным вращением электрона, Бор вывел формулы для определения радиусов орбит электрона и скоростей на этих орбитах. Эти параметры зависят от квантовых чисел n. Они имеют целые значения n = 1, 2, 3. . При n = 1 орбита электрона имеет наименьший радиус.

Эти формулы я использовал для определения радиуса орбиты электрона и его скорости в нейтроне. Итак, радиус орбиты нейтрона должен быть целым числом и заведомо меньше, чем наименьший радиус в атоме водорода. Получается, что n = 0. Но при подстановке n = 0 в формулу Бора для определения скорости электрона получаем, что скорость принимает бесконечно большое значение. Поскольку законы квантования не допускают бесконечно больших величин, я принял значение скорости равное скорости света, как наибольшего допустимого значения скорости в электромагнитных взаимодействиях. Получилось, что радиус орбиты электрона (радиус нейтрона Rn) в нейтроне (равен:
Rn = s x le,
где s = 1/137 — фундаментальная величина, так называемая постоянная тонкой структуры; le — комптоновская длина волны электрона.

Тогда численное значение радиуса нейтрона в свободном состоянии
Rn = 2.827х10^(-15 м).
Это значение совпадает с так называемым классическим радиусом электрона.
Сравним полученное значение Rn с боровским радиусом атома водорода R1, которому соответствует квантовое число n = 1.
R1 = 5.292х10^(-11) м.
Численное значение R1 с использованием констант s и le можно определить так:
R1 = le/s .

Таким образом, радиус нейтрона в свободном состоянии и боровский радиус атома водорода определяются одними и теми же фундаментальными постоянными s и le. Их количественное отношение определяется как:
Rn/R1 = s^2.
Это дополнительно подтверждает тот факт, что нейтрон и протий это одна система в различных энергетических состояниях.

Так как нейтрон является квантово-механической системой «протон-электрон», то его спин слагается из трёх составляющих: спина протона, спина электрона и орбитального момента электрона Le. Наличие орбитального момента электрона подтверждается тем, что нейтрон имеет магнитный момент. Тогда три слагаемых с полуцелым спином дают полуцелый суммарный спин.

Как отмечалось выше, масса нейтрона превышает суммарную массу протона и электрона — частиц, на которые он распадается. Это небольшое превышение объясняется тем, что масса нейтрона включает в себя кроме массы составляющих его частиц ещё полевую компоненту массы. Это масса, эквивалентная энергии связи протона и электрона, которая обусловлена электростатическим притяжением протона и электрона.

МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ НЕЙТРОНА

Определённый автором магнитный момент нейтрона имеет значение, близкое к приведенному Л. Полингом в его книге «Общая химия». Соответственно 3.27 и 3.31.

О РАДИУСЕ НЕЙТРОНА В СОСТАВЕ АТОМНОГО ЯДРА

Нейтрон в атомном ядре испытывает поляризацию. Положительно заряженное ядро притягивает электрон и отталкивает протон. Поэтому нейтрон в составе ядра представляет собой диполь, электрон не вращается относительно протона. При этом размер нейтрона Rn’ определяется как расстояние между протоном и электроном. Определённая автором величина составляет Rn’ = 0.92х10^(-15) м.

О ПРОТОННО-ЭЛЕКТРОННОЙ ГИПОТЕЗЕ СТРОЕНИЯ ЯДРА

С учётом представления о нейтроне как системе «протон-электрон» возвращаемся к протонно-электронной гипотезе строения ядра. Тогда можно считать, что, действительно, ядра состоят из протонов и электронов. При этом электроны входят в состав ядра не как отдельные частицы, а в составе нейтронов.

О ГРУППИРОВАНИИ ПРОТОНОВ И НЕЙТРОНОВ В СОСТАВЕ ЯДРА

Как показано в ядерной модели Л. Полинга, протоны и нейтроны в составе ядра группируются в более сложные частицы. Это подтверждается опытными данными. Так, первые трансурановые элементы были получены в результате облучения урановой мишени нейтронами. При этом наблюдалось: вылет из ядра электронов, вылет гелионов (ядер гелия, альфа-частиц) и деление ядра на осколки. Нейтроны как незаряженные частицы легко проникают в ядро, а в ядре превращаются в более сложные частицы, а именно, в дейтроны (ядра дейтерия), тритоны (ядра трития) и, в конечном счёте, в гелионы. Гелионы не превращаются в другие частицы и по достижении определённого предельного значения могут покинуть ядро. Вылет электронов объясняется превращением двух нейтронов в дейтрон и свободный электрон, который покидает ядро.

ЕЩЁ РАЗ ОБ АЗОТНОЙ КАТАСТРОФЕ

Если определить состав ядра азота N(14,7) согласно модели Полинга, то оно состоит из трёх гелионов и одного дейтрона. Эти частицы имеют целый спин, что и определяет суммарный целый спин ядра азота. Следовательно, нет «азотной катастрофы» и нет необходимости в гипотезе, согласно которой физики стали считать нейтрон элементарной частицей.

Согласно предлагаемой теории, нейтрон не является элементарной частицей, как это принято считать в современной физике. Доказано, что нейтрон и изотоп водорода протий являются одной системой в различных энергетических состояниях, отличающихся квантовым числом. В предлагаемой теории даётся объяснение основных характеристик нейтрона и устраняются противоречия, связанные с представлением о нейтроне как элементарной частице.
Предлагаемая теория нейтрона изложена в статье “Neutron is Not Elementary Particle” , которая опубликована в журнале “Galilean Electrodynamics” (США, 2016), а также других публикациях автора, включая книгу «Ядерная химия» (2018) и страницу автора «Физика без камней в голове» на сайте «Цифровая витрина».
6-6-20

Масса протона и масса нейтрона

Поскольку массы протона и нейтрона так похожи, и поскольку протон и нейтрон отличаются только заменой верхнего кварка нижним, кажется вероятным, что их массы обеспечиваются одним и тем же способом, исходят из одного источника, и их разница заключается в небольшом отличии между верхним и нижним кварками. Но три приведённых рисунка говорят о наличии трёх очень разных взглядов на происхождение массы протона.

Рис. 1 говорит о том, что верхний и нижний кварки просто составляют по 1/3 от массы протона и нейтрона: порядка 0,313 ГэВ/с 2 , или из-за энергии, необходимой для удержания кварков в протоне. И поскольку разница между массами протона и нейтрона составляет долю процента, разница между массами верхнего и нижнего кварка тоже должна составлять долю процента.

Рис. 2 менее понятен. Какая часть массы протона существует благодаря глюонам? Но, в принципе, из рисунка следует, что большая часть массы протона всё равно происходит от массы кварков, как на рис. 1.

Рис. 3 отражает более тонкий подход к тому, как на самом деле появляется масса протона (как мы можем проверить напрямую через компьютерные вычисления протона, и не напрямую с использованием других математических методов). Он сильно отличается от идей, представленных на рис. 1 и 2, и оказывается не таким простым.

Чтобы понять, как это работает, нужно думать не в терминах массы m протона, но в терминах его энергии массы E = mc 2 , энергии, связанной с массой. Концептуально правильным вопросом будет не «откуда взялась масса протона m», после которого вы можете подсчитать E, умножив m на c 2 , а наоборот: «откуда берётся энергия массы протона E», после которого можно подсчитать массу m, разделив E на c 2 .

Полезно классифицировать взносы в энергию массы протона по трём группам:

А) Энергия массы (энергия покоя) содержащихся в нём кварков и антикварков (глюоны, безмассовые частицы, никакого вклада не делают).
Б) Энергия движения (кинетическая энергия) кварков, антикварков и глюонов.
В) Энергия взаимодействия (энергия связи или потенциальная энергия), хранящаяся в сильном ядерном взаимодействии (точнее, в глюонных полях), удерживающих протон.

Рис. 3 говорит о том, что частицы внутри протона двигаются с большой скоростью, и что в нём полно безмассовых глюонов, поэтому вклад Б) больше А). Обычно, в большинстве физических систем Б) и В) оказываются сравнимыми, при этом В) часто отрицательно. Так что энергия массы протона (и нейтрона) в основном получается из комбинации Б) и В), а А) вносит малую долю. Поэтому массы протона и нейтрона появляются в основном не из-за масс содержащихся в них частиц, а из-за энергий движения этих частиц и энергии их взаимодействия, связанной с глюонными полями, порождающими силы, удерживающие протон. В большинстве других знакомых нам систем баланс энергий распределён по-другому. К примеру, в атомах и в Солнечной системе доминирует А), а Б) и В) получаются гораздо меньше, и сравнимы по величине.

Подводя итоги, укажем, что:

  • Рис. 1 предполагает, что энергия массы протона происходит из вклада А).
  • Рис. 2 предполагает, что важны оба вклада А) и В), и немного своей доли вносит Б).
  • Рис. 3 предполагает, что важны Б) и В), а вклад А) оказывается незначительным.

Если рис. 3 не врёт, массы кварка и антикварка очень малы. Какие они на самом деле? Масса верхнего кварка (как и антикварка) не превышает 0,005 ГэВ/с 2 , что гораздо меньше, чем 0,313 ГэВ/с 2 , который следует из рис. 1. (Массу верхнего кварка тяжело измерить, и это значение меняется из-за тонких эффектов, так что она может оказаться гораздо меньшей, чем 0,005 ГэВ/с 2 ). Масса нижнего кварка примерно на 0,004 ГэВ/с 2 больше массы верхнего. Это значит, что масса любого кварка или антикварка не превышает одного процента массы протона.

Обратите внимание, что это означает (противореча рис. 1), что отношение массы нижнего кварка к верхнему не приближается к единице! Масса нижнего кварка как минимум в два раза превышает массу верхнего. Причина того, что массы нейтрона и протона так похожи, не в том, что похожи массы верхнего и нижнего кварков, а в том, что массы верхнего и нижнего кварков очень малы – и разница между ними мала, по отношению к массам протона и нейтрона. Вспомните, что для превращения протона в нейтрон, вам нужно просто заменить один из его верхних кварков на нижний (рис. 3). Этой замены достаточно для того, чтобы сделать нейтрон немного тяжелее протона, и поменять его заряд с +е на 0.

Кстати, тот факт, что различные частицы внутри протона сталкиваются друг с другом, и постоянно появляются и исчезают, не влияет на обсуждаемые нами вещи – энергия сохраняется в любом столкновении. Энергия массы и энергия движения кварков и глюонов может меняться, как и энергия их взаимодействия, но общая энергия протона не меняется, хотя всё внутри него постоянно меняется. Так что масса протона остаётся постоянной, несмотря на его внутренний вихрь.

На этом моменте можно остановиться и впитать полученную информацию. Поразительно! Практически вся масса, содержащаяся в обычной материи, происходит из массы нуклонов в атомах. И большая часть этой массы происходит из хаоса, присущего протону и нейтрону – из энергии движения кварков, глюонов и антикварков в нуклонах, и из энергии работы сильных ядерных взаимодействий, удерживающих нуклон в целом состоянии. Да: наша планета, наши тела, наше дыхание являются результатом такого тихого, и, до недавнего времени, невообразимого столпотворения.

  • Научно-популярное
  • Физика

Нейтрон участвует во всех видах фундаментальных взаимодействий (см. Единство сил природы). Сильные взаимодействия связывают нейтроны и протоны в атомных ядрах. Пример слабого взаимодействия — бета-распад нейтрона — здесь уже рассматривался. Участвует ли эта нейтральная частица в электромагнитных взаимодействиях? Нейтрон обладает внутренней структурой, и в нем при общей нейтральности существуют электрические токи, приводящие, в частности, к появлению у нейтрона магнитного момента. Иными словами, в магнитном поле нейтрон ведет себя подобно стрелке компаса. Это лишь один из примеров его электромагнитного взаимодействия.

Гравитационные взаимодействия нейтронов наблюдались непосредственно по их падению в поле тяготения Земли.

Сейчас принята условная классификация нейтронов по их кинетической энергии: медленные нейтроны (10 8 эВ). Весьма интересными свойствами обладают очень медленные нейтроны (Ю-7 эВ), получившие название ультрахолодных. Оказалось, что ультрахолодные нейтроны можно накапливать в «магнитных ловушках» и даже ориентировать там их спины в определенном направлении. С помощью магнитных полей специальной конфигурации ультрахолодные нейтроны изолируются от поглощающих стенок и могут «жить» в ловушке, пока не распадутся. Это позволяет проводить многие тонкие эксперименты по изучению свойств нейтронов.

Другой метод хранения ультрахолодных нейтронов основан на их волновых свойствах. При малой энергии длина волны де Бройля (см. Квантовая механика) настолько велика, что нейтроны отражаются от ядер вещества подобно тому, как свет отражается от зеркала. Такие нейтроны можно просто хранить в замкнутой «банке». Эта идея была высказана советским физиком Я. Б. Зельдовичем в конце 1950-х гг., и первые результаты были получены в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований спустя почти десятилетие. Недавно советским ученым удалось построить сосуд, в котором ультрахолодные нейтроны живут до своего естественного распада.

Свободные нейтроны способны активно взаимодействовать с атомными ядрами, вызывая ядерные реакции. В результате взаимодействия медленных нейтронов с веществом можно наблюдать резонансные эффекты, дифракционное рассеяние в кристаллах и т. п. Благодаря этим своим особенностям нейтроны широко используются в ядерной физике и физике твердого тела. Они играют важную роль в ядерной энергетике, в производстве трансурановых элементов и радиоактивных изотопов, находят практическое применение в химическом анализе и в геологической разведке.

Устройство протона и нейтрона. Классический и квантовый уровени.

Протон и нейтрон были открыты примерно в 30-х годах 20-го столетия. Прошло уже почти сто лет, а что человечество узнало о строении этих частиц? Ничего, кроме того, что это не элементарные частицы, а состоящие из кварков и глюонов. В это же время, например, об электроне существует двойственное мнение: может быть это бесструктурное образование, а может быть и состоящее из нескольких частей. В первом случае трудно представить какое-нибудь объемное тело, от которого нельзя ничего отколоть. А если вам удастся это тело разбить или от него что-то отщипнуть, то это уже не бесструктурное тело. Во втором случае, если электрон имеет структуру, надо объяснять его устройство. А на это никто не отваживается.

С протоном и нейтроном таких мучений нет. Всеми признано, что у этих частиц есть структура. И эту структуру пытаются объяснить.

Эта книга рекомендована для изучения во всех учебных заведениях. В ней много чего написано, но о протонах и нейтронах сказано, что они состоят из кварков и глюонов. Протон состоит из трех кварков: двух кварков, именуемых u-кварки, и одного кварка, называемого d-кварком. А нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u. А держатся эти три кварка в единой системе благодаря глюонам. Как они держатся вместе показано на этом рисунке.

Похоже, что рисунки рисовал электрик: в модели 2а он соединил кварки на звезду, а в модели 2б соединил кварки на треугольник. Так или иначе эти глюоны (клей) склеивают кварки намертво — их невозможно разорвать никакой силою. По этой причине в данном учебнике пишется:

На странице 32 читаем: “Кварки в свободном состоянии не наблюдаются. Они всегда входят в состав адронов и считаются точечными (бесструктурными) частицами”.

А теперь кто-нибудь скажите мне: что хотят получить ученые, сталкивая пучки протонов в большом коллайдере? Все-таки надеются, что частицы как-то расколются и сольются в бозон Хиггса? Но ведь это лукавство.

Большое внимание уделяется спинам этих частиц. Удачным является то, что в результате сложения спинов получаются адроны, именно адроны, а не лептоны или бозоны. Это для науки является существенным, но что это значит для природы и нас, совсем не понятно.

Наука не может логически объяснить физическую сущность спина. Если предположить, что спин — это вращение частицы в ту или иную сторону, что весьма логично, то тогда не понятны эти величины спинов. Вращение быстрое — 1, вращение более медленное — 2/3, а еще более медленное — 1/3. Или это какие-то ориентации частиц.

И теперь самое интересное: как все эти вращающиеся элементы соединить в не разбиваемую, не разрушаемую систему? Ведь в точках соприкосновения между элементами уже есть разрывы, иначе не было бы вращения, да и другого любого смещения.

Может быть спин – это не движение, а какой-то тип вещества (субстрата)? Тогда что? Каждый из 6-и кварков состоит из своего особого вещества? Или это одно и то же вещество, но различные движения? Непонятно.

Конечно, можно говорить, что на уровне частиц не действует обычная логика, там действуют квантовые законы, которые обычной логике не подчиняются. Ну так ведь таким образом можно объяснить любую галиматью. Что нам мало корпускулярно-волнового дуализма, суперпозиции, возможности частицы быть одновременно в различных местах и тому подобное? Зачем нам то, что нельзя объяснить, измерять и вообще работать с ним.

На квантовом уровне познания строение нуклонов и всех других частиц видится по-другому. Все частицы, которые мы знаем и которые мы обнаружили (долго живущие или мало живущие) состоят из одного и того же материала (субстрата). Это магнитное и электрические поля. В существовании этого субстрата мало кто сомневается. Он знаком со школьной скамьи.

Но мы о нем знаем в основном в виде статических полей. Это всевозможные магниты, магнитное поле земли, электрические разряды, наэлектризованные вещи, которые нас иногда бьют и тому подобное. Движущиеся поля мы видим в молнии, в проводах в виде электрического тока, вращающиеся магнитные поля в электродвигателях, магнитные поля в трансформаторах и так далее.

Все эти поля обладают объемностью, как, например, воздух или вода. Это почти однородная масса и мы знаем, и наблюдаем образование в них вихрей. В воде это различные воронки, водовороты, а в воздухе это смерчи, торнадо и другое.

Точно также вихри могут образовываться в электрическом и магнитном полях. Так вот оказывается, что если из этих полей образовать соответствующих размеров вихри и верно их соединить, то такое совокупное образование сможет самостоятельно двигаться, не потребляя и не отдавая энергию. И такое образование существует, и оно называется квант. Это самая маленькая часть энергии , того что способно выполнять работу. Мы все видим, начиная от того, что вблизи нас и до самой далекой звезды, благодаря прилетающим от этих объектов квантов.

Кванты обладают свойством собираться в группу, которую мы называем фотоном. В состав фотона может собираться любое количество квантов, вплоть до миллиардов, триллионов и вообще без предела. Все кванты в фотоне индуцируют друг друга и так гуськом движутся друг за другом со скоростью света. Почему со скоростью света? Да потому, что именно такие параметры вихрей. Если бы вихри обладали другими параметрами, то и скорость кванта и, соответственно, фотонов была бы другой.

Но если бы фотоны только летали, то ничего интересного не было бы, не было бы и нас. Природа устроилась так, что эти летающие кванты и фотоны, смогли конденсироваться в некоторые объекты, как молекулы воды в капли воды. Молекула воды летала, летала в воздухе и вдруг осела на какой-нибудь пылинке, за ней вторая, третья и так далее. Получилась капелька тумана или росы. Точно также могут конденсироваться фотоны. Они конденсируются на том или ином кусочке магнитного или электрического поля. Как это происходит рассказано в статье «Устройство электрона» . Как я уже сказал, все частицы устроены одинаково. Разница только в объеме, вида керна (ядра), вокруг которого конденсируются фотоны и видов самих фотонов, которых всего восемь.

Вот схема конденсации протона. На рисунке 2 фотон подлетает к протону конденсируется на нем. На рисунке 3 фотон показан в сконденсированном виде. Процесс конденсации описан в статье «Устройство электрона».

Точно также образуется и позитрон, и электрон, только они меньших размеров и у позитрона сверху располагаются положительные электрические вихри, а у электрона отрицательные электрические вихри. Почему меньших размеров? Да Бог его знает. А почему капелька росы больше капельки тумана или почему слон больше мышки? Пока трудно сказать. Может это выясниться в последствии.

Нейтрон – это тот же протон, поглотивший пион. Кванты пиона состоят из начальных отрицательных электрических вихрей, которые оказываются на поверхности нейтрона. Они как раз и компенсируют положительный заряд протона. Протон превращается в нейтрон. Пион оказывается не резонансным для протона. Протон не может его поглотить и обязан излучить его. На какое-то время протон превращается в нейтрон. Состояние нейтрона не устойчивое он излучает поглощенный пион и снова превращается в протон.

На первый взгляд такая модель (квантовая) построения частиц кажется сложной и маловероятной. Это потому, что я больше детализировал строение этих нуклонов. А попытайтесь вы разложить на более мелкие шаги классическое их устройство, и вы обнаружите там много трудностей. Ну из какого материала состоят кварки? Вы найдете в природе этот субстрат? Думаю, нет. Вряд ли в этом вам поможет хоть кто-нибудь из ученых. В квантовой модели это электрическое и магнитное поле. Они существуют в природе.

А неразрывный субстрат существует в природе? Я такого не нахожу, а он должен быть везде, как и поля, если вы хотите строить из него ядра атомов.

Потом какая разница между глюонами и кварками? В квантовой теории разница между частицами определяется разностью между фотонами, из которых эти частицы состоят. А что можно сказать в этом случае о кварках и глюонах? Можно конечно говорить, что у них разные спины, но спины – это состояние, а не субстрат.

В общем к строению нуклонов в виде кварков и глюонов вопросов ничуть не меньше, чем к их строению в виде фотонов. Но ответов на все эти вопросы есть больше в квантовой теории, нежели в классической.

И важным является то, что с квантовой моделью можно как-то работать. Можно что-то искать, измерять, пытаться что-нибудь воспроизводить, синтезировать и тому подобное. А что можно делать с неразрывным протоном или нейтроном? Хотя по мнению тех же ученых протон не устойчив и быстро распадается. В результате получается чепуха — разделить нельзя, а сам распадается. Вот такая наука.

Главная Вверх

Устройство протона и нейтрона. Классический и квантовый уровени.

Протон и нейтрон были открыты примерно в 30-х годах 20-го столетия. Прошло уже почти сто лет, а что человечество узнало о строении этих частиц? Ничего, кроме того, что это не элементарные частицы, а состоящие из кварков и глюонов. В это же время, например, об электроне существует двойственное мнение: может быть это бесструктурное образование, а может быть и состоящее из нескольких частей. В первом случае трудно представить какое-нибудь объемное тело, от которого нельзя ничего отколоть. А если вам удастся это тело разбить или от него что-то отщипнуть, то это уже не бесструктурное тело. Во втором случае, если электрон имеет структуру, надо объяснять его устройство. А на это никто не отваживается.

С протоном и нейтроном таких мучений нет. Всеми признано, что у этих частиц есть структура. И эту структуру пытаются объяснить.

Эта книга рекомендована для изучения во всех учебных заведениях. В ней много чего написано, но о протонах и нейтронах сказано, что они состоят из кварков и глюонов. Протон состоит из трех кварков: двух кварков, именуемых u-кварки, и одного кварка, называемого d-кварком. А нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u. А держатся эти три кварка в единой системе благодаря глюонам. Как они держатся вместе показано на этом рисунке.

Похоже, что рисунки рисовал электрик: в модели 2а он соединил кварки на звезду, а в модели 2б соединил кварки на треугольник. Так или иначе эти глюоны (клей) склеивают кварки намертво — их невозможно разорвать никакой силою. По этой причине в данном учебнике пишется:

На странице 32 читаем: “Кварки в свободном состоянии не наблюдаются. Они всегда входят в состав адронов и считаются точечными (бесструктурными) частицами”.

А теперь кто-нибудь скажите мне: что хотят получить ученые, сталкивая пучки протонов в большом коллайдере? Все-таки надеются, что частицы как-то расколются и сольются в бозон Хиггса? Но ведь это лукавство.

Большое внимание уделяется спинам этих частиц. Удачным является то, что в результате сложения спинов получаются адроны, именно адроны, а не лептоны или бозоны. Это для науки является существенным, но что это значит для природы и нас, совсем не понятно.

Наука не может логически объяснить физическую сущность спина. Если предположить, что спин — это вращение частицы в ту или иную сторону, что весьма логично, то тогда не понятны эти величины спинов. Вращение быстрое — 1, вращение более медленное — 2/3, а еще более медленное — 1/3. Или это какие-то ориентации частиц.

И теперь самое интересное: как все эти вращающиеся элементы соединить в не разбиваемую, не разрушаемую систему? Ведь в точках соприкосновения между элементами уже есть разрывы, иначе не было бы вращения, да и другого любого смещения.

Может быть спин – это не движение, а какой-то тип вещества (субстрата)? Тогда что? Каждый из 6-и кварков состоит из своего особого вещества? Или это одно и то же вещество, но различные движения? Непонятно.

Конечно, можно говорить, что на уровне частиц не действует обычная логика, там действуют квантовые законы, которые обычной логике не подчиняются. Ну так ведь таким образом можно объяснить любую галиматью. Что нам мало корпускулярно-волнового дуализма, суперпозиции, возможности частицы быть одновременно в различных местах и тому подобное? Зачем нам то, что нельзя объяснить, измерять и вообще работать с ним.

На квантовом уровне познания строение нуклонов и всех других частиц видится по-другому. Все частицы, которые мы знаем и которые мы обнаружили (долго живущие или мало живущие) состоят из одного и того же материала (субстрата). Это магнитное и электрические поля. В существовании этого субстрата мало кто сомневается. Он знаком со школьной скамьи.

Но мы о нем знаем в основном в виде статических полей. Это всевозможные магниты, магнитное поле земли, электрические разряды, наэлектризованные вещи, которые нас иногда бьют и тому подобное. Движущиеся поля мы видим в молнии, в проводах в виде электрического тока, вращающиеся магнитные поля в электродвигателях, магнитные поля в трансформаторах и так далее.

Все эти поля обладают объемностью, как, например, воздух или вода. Это почти однородная масса и мы знаем, и наблюдаем образование в них вихрей. В воде это различные воронки, водовороты, а в воздухе это смерчи, торнадо и другое.

Точно также вихри могут образовываться в электрическом и магнитном полях. Так вот оказывается, что если из этих полей образовать соответствующих размеров вихри и верно их соединить, то такое совокупное образование сможет самостоятельно двигаться, не потребляя и не отдавая энергию. И такое образование существует, и оно называется квант. Это самая маленькая часть энергии , того что способно выполнять работу. Мы все видим, начиная от того, что вблизи нас и до самой далекой звезды, благодаря прилетающим от этих объектов квантов.

Кванты обладают свойством собираться в группу, которую мы называем фотоном. В состав фотона может собираться любое количество квантов, вплоть до миллиардов, триллионов и вообще без предела. Все кванты в фотоне индуцируют друг друга и так гуськом движутся друг за другом со скоростью света. Почему со скоростью света? Да потому, что именно такие параметры вихрей. Если бы вихри обладали другими параметрами, то и скорость кванта и, соответственно, фотонов была бы другой.

Но если бы фотоны только летали, то ничего интересного не было бы, не было бы и нас. Природа устроилась так, что эти летающие кванты и фотоны, смогли конденсироваться в некоторые объекты, как молекулы воды в капли воды. Молекула воды летала, летала в воздухе и вдруг осела на какой-нибудь пылинке, за ней вторая, третья и так далее. Получилась капелька тумана или росы. Точно также могут конденсироваться фотоны. Они конденсируются на том или ином кусочке магнитного или электрического поля. Как это происходит рассказано в статье «Устройство электрона» . Как я уже сказал, все частицы устроены одинаково. Разница только в объеме, вида керна (ядра), вокруг которого конденсируются фотоны и видов самих фотонов, которых всего восемь.

Вот схема конденсации протона. На рисунке 2 фотон подлетает к протону конденсируется на нем. На рисунке 3 фотон показан в сконденсированном виде. Процесс конденсации описан в статье «Устройство электрона».

Точно также образуется и позитрон, и электрон, только они меньших размеров и у позитрона сверху располагаются положительные электрические вихри, а у электрона отрицательные электрические вихри. Почему меньших размеров? Да Бог его знает. А почему капелька росы больше капельки тумана или почему слон больше мышки? Пока трудно сказать. Может это выясниться в последствии.

Нейтрон – это тот же протон, поглотивший пион. Кванты пиона состоят из начальных отрицательных электрических вихрей, которые оказываются на поверхности нейтрона. Они как раз и компенсируют положительный заряд протона. Протон превращается в нейтрон. Пион оказывается не резонансным для протона. Протон не может его поглотить и обязан излучить его. На какое-то время протон превращается в нейтрон. Состояние нейтрона не устойчивое он излучает поглощенный пион и снова превращается в протон.

На первый взгляд такая модель (квантовая) построения частиц кажется сложной и маловероятной. Это потому, что я больше детализировал строение этих нуклонов. А попытайтесь вы разложить на более мелкие шаги классическое их устройство, и вы обнаружите там много трудностей. Ну из какого материала состоят кварки? Вы найдете в природе этот субстрат? Думаю, нет. Вряд ли в этом вам поможет хоть кто-нибудь из ученых. В квантовой модели это электрическое и магнитное поле. Они существуют в природе.

А неразрывный субстрат существует в природе? Я такого не нахожу, а он должен быть везде, как и поля, если вы хотите строить из него ядра атомов.

Потом какая разница между глюонами и кварками? В квантовой теории разница между частицами определяется разностью между фотонами, из которых эти частицы состоят. А что можно сказать в этом случае о кварках и глюонах? Можно конечно говорить, что у них разные спины, но спины – это состояние, а не субстрат.

В общем к строению нуклонов в виде кварков и глюонов вопросов ничуть не меньше, чем к их строению в виде фотонов. Но ответов на все эти вопросы есть больше в квантовой теории, нежели в классической.

И важным является то, что с квантовой моделью можно как-то работать. Можно что-то искать, измерять, пытаться что-нибудь воспроизводить, синтезировать и тому подобное. А что можно делать с неразрывным протоном или нейтроном? Хотя по мнению тех же ученых протон не устойчив и быстро распадается. В результате получается чепуха — разделить нельзя, а сам распадается. Вот такая наука.

Главная Вверх

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий