6.2. Структура электронных оболочек атомов и молекул
Как показано выше (см. гл. 5), протон — тороидальный винтовой вихрь эфира — образует вокруг себя тороидальную винтовую оболочку слабосжатого эфира, которая воспринимается как электрическое поле положительного заряда. Такая система устойчива и может существовать достаточно долго. Если вокруг протона образовался устойчивый пограничный слой, то такая система — нейтрон — тоже устойчива, хотя и менее, чем протон. Однако нейтрон совершенно устойчив в составе атомного ядра, в котором соседние протоны поддерживают устойчивость пограничного слоя нейтрона. Предоставленный сам себе вне ядра нейтрон распадается с периодом полураспада, равным 11,7 ± 0
,3 мин [31, 32], создавая протон и электрон (рис. 6.1). Последний образуется из эфира, входящего в состав пограничного слоя нейтрона.
Рис. 6.1. Три устойчивых состояния тороидального винтового вихря в газовой среде: протон (а); нейтрон (б); атом водорода (в)
Существует еще третье устойчивое состояние протона, при котором вокруг протона организуется вторичный вихрь, в котором полностью замыкается кольцевое вращение среды. Такой вихрь получается, если внешние потоки эфира, ранее замыкавшиеся через центральное отверстие протона, будут замыкаться во вне и образуют винтовую тороидальную оболочку, в которой кольцевое вращение будет иметь то же направление, что и ранее, а тороидальное вращение — противоположное. Взаимная противоположная ориентация кольцевого и тороидального движений создает эффект отрицательной полярности, а поскольку кольцевое движение целиком замыкается внутри этой внешней оболочки и не проникает во внешнюю область, вся система в электрическом отношении оказывается нейтральной. Так образовался атом водорода.
Созданная в атоме водорода внешняя оболочка поддерживает свое движение за счет энергии потоков эфира, истекающих из протона, т. е.
Рис. 6.2. Образование присоединенного вихря при увеличении прилегающих к основному вихрю слоев газа (а) и при делении основного вихря (б)
Рис. 6.3. Вихрь Тейлора
за счет энергии положительного электрического поля. Энергия же этого поля черпается из протона, непрерывно перемещающего эфир в окружающем его пространстве. Таким образом, энергия внешней оболочки, которую принято называть электронной оболочкой, черпается из энергии ядра, а вся система — ядро атома и его электронная оболочка — является одним целым, и только с таких позиций атом целесообразно рассматривать в дальнейшем.
В принципе вторичные слои эфира вовлекаются в вихревое движение двумя способами — путем увлечения прилегающих слоев среды в том же направлении, что и первичные потоки, что легко объясняется вязкостью газа, и путем вращения частиц среды, расположенных на поверхности вихря, в этом случае прилегающий поток оказывается направленным в противоположную сторону. При делении одного вихря на два движение вторичного вихря поддерживается вторым способом.
Аналогично рассмотренному могут вовлекаться в движение и потоки среды, в которой расположен тороидальный вихрь, например сферический вихрь Хилла (рис. 6.2) [33]. На рисунке изображено образование внешних по отношению к вихрю Хилла сферических вихрей, первый — для случая меньшей, второй — для случая большей окружной скорости движения газа, соответственно присоединенные потоки направлены в первом случае в ту же сторону, что и поток газа, образующий собственно сферический вихрь Хилла, во втором случае - в противоположную сторону по отношению к этому потоку.
Случай многослойного тороидального движения среды для первого варианта вовлечения прилегающих слоев среды рассмотрен Тейлором [34—36]. Форма тороидальных присоединенных вихрей тоже оказывается близкой к сферической (рис. 6.3).
Теории вращающейся жидкости и возникновению замкнутых вихрей различных форм посвящено много работ, например [37, 38]. Большой интерес представляет подход к образованию вихрей с точки зрения механизма отрицательной вязкости [39], при котором учитывается, что вихри получают энергию от внешнего по отношению к вихрю источника. Для вторичных вихрей, которые образуются в атомах и которые воспринимаются как электронная оболочка атомов, таким источником является собственно ядро, точнее, протоны, входящие в состав ядра, кинетическая энергия которых и является энергией, передаваемой протонами сначала первичным потокам, а затем через них вторичным вихрям — электронной оболочке атомов. Рассматривая атом как цельную систему, приходится констатировать, что независимое построение таблиц заполнения уровней энергии в ядрах и в электронных оболочках, используемое ныне [40—47], не вполне правомерно. И хотя среди многочисленных работ по построению периодических
систем элементов имеются достаточно интересные и оригинальные построения [47], основанные на квантовом подходе, все же эти работы носят формальный, а не физический характер и, главное, не учитывают единства системы ядро-электронная оболочка. В этом смысле интересна попытка [48] учесть это единство.Прежде чем строить единую таблицу нуклонных и электронных периодичностей заполнения оболочек, целесообразно рассмотреть структуры электронных оболочек отдельных атомов. Задача существенно упрощается, если принять во внимание замечание Эддингтона о возможности приписывания
y-функции непосредственно значения физической плотности [10, II]. В этом случае экстремумам y-функции будут соответствовать центры вращения вихрей, а нулевым значениям — либо точки соприкосновения, либо границы вихрей. При этом следует учитывать, 'что внутренняя плотность вихрей совсем необязательно должна в точности соответствовать характеру y-функции, которая является не более чем грубым приближением зависимости плотности от координат.С учетом изложенного можно предложить простую интерпретацию квантовых чисел в атоме: п — главное квантовое число; l
— орбитальное квантовое число; т — магнитное квантовое число в волновой функции в полярных координатах|
|
|
эти числа определяют положение присоединенных вихрей (электронных орбиталей) в атоме. Четвертое квантовое число s —
спин — определяет, вероятно, ориентацию присоединенного вихря (направление вектора момента количества движения) относительно других присоединенных вихрей.
Рис. 6.4. Атом водорода в различных состояниях
Если невозбужденное состояние атомов поддерживается энергией, исходящей из ядра, то возбужденное состояние возникает за счет энергии, поступающей в электронную оболочку извне, например, в результате соударения атомов, поглощения энергии фотонов и т. п. Поглощение внешней энергии приводит к реконфигурации вторичных вихрей и даже к появлению новых вторичных вихрей или уничтожению части существующих, в результате чего внутренние потоки, исходящие непосредственно из ядра, прорываются наружу, что создает эффект ионизации атома.
На рис. 6.4 показаны различные состояния атома водорода, причем построения выполнены на основе рассмотрения соответствующих
y-функций.Замыкание тороидального винтового потока вне протона приводит к появлению внешнего относительно ядра сферического вихря, что соответствует атому водорода в состоянии 1s (рис. 6.4, а).
Состояние 2s (рис. 6.4, б) образуется путем увеличения внешнего слоя и деления его на два. Здесь, возможны два варианта — простое разделение вихря на два с образованием повышенного градиента скоростей между вихрями и образование второго вихря таким образом, что в точках соприкосновения этих внешних вихрей потоки направлены в одну сторону. Целесообразно обратить внимание на полную антипараллельность соприкасающихся вихрей.Состояния 2р и 3d
(рис. 6.4, в и г) получаются в результате образования петель в кольцевом движении: при двух петлях получается состояние 2р, а при четырех — состояние 3d. На рисунках показаны направления потоков эфира во всех состояниях атома водорода.
Рис. 6.5. Структура атома гелия
В ядре атома гелия имеются два антипараллельных протона, что соответствует двум гидромеханическим винтовым дублетам. На рис. 6.5 показаны потоки эфира, охватывающие ядро гелия, и присоединенные к ним вихри электронной оболочки. Как видно из рисунка, как первичные, так и вторичные вихри находятся в антипараллельной ориентации относительно друг друга. Следовательно, магнитный момент и спин атома гелия должны быть равны нулю, что и имеет место на самом деле.
Нужно отметить, что увеличение числа дублетов (источников вихревых течений) необязательно увеличивает объем атома. В случае атома гелия этот объем будет уменьшен по сравнению с объемом отдельного атома водорода. Объясняется это тем, что в связи с сокращением в 2 раза телесного угла для каждого потока эфира, исходящего из одного протона, скорость потока возрастает и в соответствии с уравнением Бернулли давление в потоке должно уменьшиться, внешнее давление эфира сожмет оболочку. Поэтому для симметричной шаровой вихревой оболочки объем ее будет меньше, если в ней присутствует два вихря, нежели если в ней присутствует один вихрь. Присоединение протона к ядру гелия (литий) нарушает симметрию оболочки, что приводит к увеличению ее объема. С точки зрения строения оболочки возможны различные варианты. Один из них, при котором в электронной оболочке образования третий — несимметричный лепесток, изображен на рис. 6.6.
Присоединение протона к ядру лития заставляет переориентироваться протоны в квадрупольную систему. Так как заполняется ядерная
Рис. 6.7. Структура атома бериллия
оболочка 1р3/2
и устойчивым элементом с четырьмя протонами является 74Ве, заполнение идет путем присоединения к a-частице внешнего слоя. Возникает система из четырех дублетов. Учитывая близость выхода потока эфира из центра внешних протонов к входу потока во внутренние протоны, можно полагать, что эти потоки включаются последовательно, в результате чего возникает всего два выходных потока, мощность каждого из которых удвоена. Такое удвоение мощности потока приводит к увеличению мощности присоединенных вихрей. В результате наиболее вероятной структурой электронной оболочки является двухслойная структура с антипараллельными вихрями внешнего слоя по отношению к внутреннему (рис. 6.7).Если рассмотреть строение ядра атома кислорода, то легко видеть, что в соответствии с уровнями заполнения ядра 1s1/2 — 2; 1p3/2
— 4; 1р1/2 — 2 два внутренних протона в двух противолежащих a-частицах оказываются экранированными внешними слоями, поскольку винтовые центральные потоки этих протонов выдуваются во внутрь ядра. Однако два внутренних протона двух других a-частиц выдувают свои потоки наружу, и, поскольку винтовой фактор у всех этих потоков один и тот же, возможно перераспределение потоков внутри ядра и суммирование мощностей двух потоков. Таким образом, всего из
Рис. 6.8. Структура атома кислорода
ядра кислорода выходит шесть винтовых потоков, два из которых имеют удвоенную мощность. В результате образуется четыре присоединенных вихря одинарных и два удвоенной мощности (рис. 6.8).
Изложенные представления приводят к тому, что число выходных потоков эфира из ядра может быть меньше, чем число протонов, но мощность всех потоков пропорциональна числу протонов. Дальнейшее наращивание числа протонов в ядре должно приводить не только к увеличению числа винтовых струй, исходящих из ядра, но, в связи с экранировкой одних протонов другими и к увеличению мощности отдельных струй. Это сопровождается во внешней оболочке либо увеличением мощности соответствующего присоединенного вихря, либо увеличением числа присоединенных вихрей к соответствующей струе, что соответствует увеличению числа электронов в электронной оболочке атома.
Таким образом, увеличение атомного номера ядра приводит к перестройке электронных оболочек всех уровней, а не только внешней оболочки. Построение всей системы оболочек и определение связи структуры ядерных и электронных оболочек атома являются предметами специального исследования.
