Глава 5
НУКЛОНЫ И АТОМНЫЕ ЯДРА
"Изыскать модель и детерминистскую механику индивидуальных микрообъектов, допускающую в качестве объективной статистической механики обычную квантовую механику". Жан Поль Вижье [1] |
5.1. Определение эфиродинамических параметров протона и нейтрона
В настоящей работе предполагается, что протон является основной частицей, образованной в центре Галактики в результате соударения струй эфира и дальнейшего самопроизвольного формирования, а нейтрон есть тот же протон, окруженный сформировавшимся пограничным слоем эфира, что и обусловливает его большие по сравнению с протоном размеры.
Несмотря на не очень четкую классификацию вихревых и турбулентных движений, существующих ныне в гидромеханике, можно отметить существенную зависимость характера течений жидких и газовых сред от значений числа Рейнольдса. В этой связи интересно определить значения чисел Рейнольдса, характеризующих такие основные частицы, как нуклоны — протон и нейтрон.
Как известно, диаметры протона и нейтрона составляют величины порядка
(1,3 — 1,4) • 10-15 м, что можно принять за характерный размер. Скорость движения среды по окружности для этих частиц составляет примерно 2 • 1021 м • с-1. Учитывая, что кинематическая вязкостьэфира, как это показано в гл. 3, составляет 10s
, получаемт. е. число Рейнольдса для стабильных нуклонов невелико. Следовательно, нуклоны вполне можно рассматривать как некоторые стабильные вихревые образования среды — эфира с установившейся структурой, которая не зависит ни от начальных, ни от краевых условий, имевших место в момент их образования.
Полагая, что образование вихрей начинается со значения Re >= 103
, определяем скорость соударения струй, необходимую для начального образования вихрей в эфире:т. е. скорость соударения струи эфира для обеспечения начального вихреобразования должна быть довольно высокой. Если же положить начальную скорость вихреобразования равной примерно 105
м • с-1, то начальный диаметр вихряСледовательно, должно иметь место деление первоначального вихревого образования на более мелкие уже после образования собственно вихря, поскольку на один нуклон будет затрачен объем свободного неуплотненного эфира, равный кубу со стороной
т. е. из куба эфира со стороной 103
м должно быть образовано не менее чемнуклонов.
Представляет интерес определить основные эфиродинамические параметры этих частиц.
Как известно, представление о протоне возникло в начале XX века в виде гипотезы о том, что все ядра состоят из ядер атомов водорода. В 1919—1920 гг. Резерфорд экспериментально наблюдал ядра водорода, выбитые из ядер других элементов а-частицами, он же в начале 20-х годов ввел термин "протон" [2]. Теории протона и его свойств посвящено множество работ [3,4].
Нейтроны были открыты в 1932 г. английским физиком Чедвиком, который установил, что обнаруженное немецкими физиками Боте и Бекером проникающее излучение, возникающее при бомбардировке атомных ядер, в частности, бериллия а-частицами, состоит из незаряженных частиц с массой, близкой к массе протона. Теории нейтрона также посвящено большое число работ [5,6].
Недостатком существующих теорий нуклонов является отсутствие каких-либо представлений об их строении и структуре, а также о природе полей, окружающих их.
В соответствии с представлениями эфиропинамики протон есть тороидальный винтовой вихрь с уплотненными стенками, трубообразное образование, замкнутое в кольцо. Из такого представления сразу же вытекает необходимость наличия керна — стенок трубы, находящихся в центре протона, а также небольшого отверстия внутри протона. Внутри трубы в результате действия центробежной силы должно быть пониженное по сравнению с внешним давление эфира. Вращение тела трубы вызывает соответствующее винтовое движение окружающей среды, что эквивалентно проявлениям электрического поля (кольцевое вращение эфира в окрестностях протона) и магнитного поля (тороидальное движение того же эфира).
Внешняя форма протона близка к форме шара, однако поскольку протон имеет тороидальное строение, у него не может быть полной симметрии ни электрического, ни магнитного полей, их симметрия возможна лишь относительно оси, проходящей через его центр вдоль оси центрального канала.
Тороидальный винтовой вихрь выдувает из своей середины — центрального канала — винтовой поток эфира. Поступательное движение этого потока преобразуется в тороидальное движение эфира вокруг тела протона. Это движение подчинено закону Био—Савара и распространяется в достаточно удаленные от протона области. Вращательное же движение, размываемое тороидальным движением, подчинено закону Кулона, но это только для протона.
В тороидальном движении один объем газа вовлекает другой за счет прямого на него давления, в кольцевом же соседние слои захватываются за счет вязкости газа. Это приводит к тому, что тороидальное движение будет охватывать все окружающее пространство, кольцевое же движение может иметь два состояния - охватывающее окружающее пространство и локализуемое в пределах некоторого пограничного слоя.
Рис. 5.1. Структура протона и нейтрона: поперечный разрез (а), эпюра плотности (б), эпюра тороидальной скорости эфира (в) и эпюра кольцевой скорости эфира (г)
Поскольку, как это будет показано ниже, тороидальное движение эфира воспринимается как магнитное поле, то этим и объясняется тот факт, что магнитным полем, а следовательно, и магнитным моментом обладают протон и нейтрон, а также и все другие элементарные частицы вещества. Кольцевое же движение эфира воспринимается как электрическое поле. При локализации кольцевого движения в пределах пограничного слоя частица воспринимается как электрически нейтральная. Пограничный слой у нейтрона относительно устойчив, поскольку в нем повышен градиент скорости кольцевого движения, что приводит к понижению вязкости в этом слое, а следовательно, к пониженной отдаче энергии вращения через этот слой.
Однако устойчивость пограничного слоя нейтрона, как известно, недостаточна, если нейтрон не находится в составе ядра, градиент скорости, видимо, недостаточно велик. В составе же ядра градиент увеличивается за счет движения слоев эфира соседнего протона. В этом случае нейтрон становится полностью устойчивым. Мало того, факт неустойчивости нейтрона в свободном от других частиц пространстве и устойчивости протона означает, что исходной основной частицей является протон, а нейтрон образуется из протона непосредственно в атомном ядре.
На рис. 5.1 представлены структура протона и нейтрона и даны эпюры этих плотностей, а также тороидальной и кольцевой скоростей. Близость формы протона к шарообразной позволяет произвести оценочный расчет скорости движения амеров на поверхности протона.
Вращающийся шар с радиусом Го создает в окрестности поле вращения. При условии, что тороидальное движение размывает вращающийся слой, скорость движения среды составит
Энергия поля скоростей при постоянной плотности составляет
или
где
r — плотность среды, кг • м-3; vк — скорость среды, м • с-1; r0 — радиус шара, м; wv — энергия, Дж.Для электрического заряда
q энергия составляети, таким образом,
Здесь
q - заряд, Кл; e0 - электрическая постоянная, Ф • м'1; e - относительная диэлектрическая проницаемость; г - радиус протона, м. Сопоставляя выражения для механической энергии поля скоростей среды и электрической энергии поля электрического заряда протона, имеем wv = w , r0 = rp ,откуда
Из (5.8) находим, что
где
S - поверхность шара, имеющего по окружности скорость vк.Таким образом, величины
e0e и q приобретают простую интерпретацию:т. е. диэлектрическая проницаемость есть плотность эфира, а заряд представляет собой поверхностную циркуляцию количества кольцевого движения эфира.
Из представлений о тороидальной структуре одиночного заряда видно, что в осевых точках существуют особенности, т. е. поле одиночного элементарного заряда не может быть сферически симметричным.
Поскольку для протона rр = 1,4 • 10-15
м, q = 1,6.10-19 Кл [1], а остальные параметры равны соответственно рэ =8,85 • 1012 кг м , с=3 • 108 м • с-1, а диэлектрическая постояннаяполучим, что окружная (кольцевая) скорость движения поверности протона
Определим собственную энергию протона. Известно, что энергия электростатического и энергия магнитного полей протона равны между собой. Отсюда можно предположить, что на экваториальной плоскости протона скорости движения амеров на поверхности протона в кольцевом и осевом направлениях равных друг другу, т. е. суммарная скорость составляет
Поскольку расчет весьма приближенный, можно с точностью до порядка предположить, что такая скорость характерна для всей внешней поверхности протона. Учитывая, что протон имеет трубчатую структуру как и всякий газовый вихрь, можно предположить, что основная масса протона сосредоточена в его стенках и что в среднем стенки движутся по всей толщине с одной и той же скоростью. В этом случае энергия, сосредоточенная в протоне, равна:
где
vS — полная скорость движения частицы на поверхности протона; vк — кольцевая скорость вращения стенки протона.Поскольку масса протона составляет 1,67 • 10-27
кг, имеемТогда как согласно выражению
энергия протона
wP= 1,5 • 10-10 Дж, что в 5 • 1024 раза меньше. Следовательно, (5.13) не всегда справедливо и его можно использовать только в отдельных частных случаях, например для подсчета энергии электромагнитных волн.Найдем время релаксации протона. Время релаксации вихря определяется выражением
(предположительно
k = 2). В дальнейшем справедливость этого предположения должна быть дополнительно обоснована. Если все же высказанное предположение справедливо (учитывались уменьшение отдачи энергии при малой плотности газа окружающего пространства, понижение температуры в пограничном слое и вызванное этим понижение вязкости, а также фактор повышения устойчивости тела при быстром перемещении границы относительно окружающей среды), то»
300 000 млрд. летРеальная величина времени релаксации, по-видимому, меньше. Рассмотрим процесс образования нейтрона. При соединении двух протонов между ними образуется градиентный слой эфира, так как поверхности нуклонов движутся в противоположном направлении. В этом слое происходит понижение температуры и соответственно вязкости:
Этот межнуклонный слой способствует образованию пограничного слоя по всей поверхности одного из нуклонов, который и становится нейтроном, причем его радиус тем самым увеличивается на 0,1 Ферми
=10-16м.В связи с тем что в центральной части нейтрона градиент скорости меньше (противоположные стенки в отверстии движутся в одну и ту же сторону), температура и вязкость здесь выше, что обеспечивает тороидальное движение эфира сквозь это отверстие. Вероятно, обеспечивается и небольшая доля кольцевого движения. Однако в протоне кольцевое движение создается всей поверхностью протона, в нейтроне же кольцевое движение, передаваемое за счет вязкости поверхностного слоя, в связи с наличием градиентного пограничного слоя не может выйти за его пределы. Таким образом, нейтрон фактически генерирует в эфире лишь тороидальные потоки, причем ослабленные.
Определим температуру тела протона. Если радиус протона равен 1,4 • 10-15 м, то, учитывая тороидальную структуру протона, следует положить минимальный радиус тела тороида равным 0,4 от этой величины, т. е. rмин » 6 • 10-16 м. Тогда угловая скорость поверхности протона составит
Давление, создаваемое центробежной силой на поверхность прото на, составит
где
vS — скорость движения амеров на поверхности протона; rмин — минимальный радиус поверхности тела протона; rP — плотность тела протона; b = da - толщина, равная одному амеру, т. е. та часть общей массы протона, которая непосредственно взаимодействует с окружающим эфиром.Учитывая, что при расчете давления в эфире его значение было несколько занижено, дальнейший расчет можно производить, пренебрегая давлением, вызванным центробежной силой. В этом случае температуру протона найдем из соотношения
Здесь Т
P и rP — температура и плотность тела протона; Т и р — температура и плотность свободного эфира. Температура тела протона оказывается равной:Оценим время релаксации (распада) протона. Для пограничного слоя справедливо соотношение
откуда отношение кинематической вязкости эфира на поверхности протона у и кинематической вязкости свободного эфира
cp составити, следовательно, кинематическая вязкость эфира на поверхности протона, определяющая потери энергии протоном и время его распада, равна:
Время релаксации протона
» 4 • 1015 лет. |
Реальное время существования протона, по-видимому, значительно меньше. В центральном отверстии протона вязкость эфира должна быть существенно выше, чем на его поверхности, поскольку градиент скорости потока эфира, проходящего через центральное отверстие, небольшой. В этой области сцепление эфира с телом протона велико, и именно через эту область протон отдает свою энергию окружающей среде, перемещая вокруг себя слои эфира. Это обстоятельство существенно уменьшает время жизни протона.
Если благодаря соседству двух протонов у одного из них помимо температурного пограничного слоя еще образуется градиентный пограничный слой, в котором вязкость падает, то кольцевое движение (электрическое поле) в нем гасится, и протон с градиентным пограничным слоем будет восприниматься как электрически нейтральная частица. Если же нейтрон оказывается предоставленным сам себе, то градиентный слой быстро рассасывается, и вновь образуется обычный протон, т. е. нуклон, обеспечивающий своими движениями как тороидальное движение окружающего эфира (магнитное поле), так и кольцевое (электрическое поле).