Предложена новая концепция строения атомных ядер. Суть концепции заключается в том, что нуклоны в ядрах соединены за счет электростатического притяжения зарядов, создаваемых валентными кварками. В основе концепции лежит модель нуклона в виде тетраэдра, в 3-х вершинах которого расположены электрические изображения зарядов валентных кварков. Атомные ядра представляют собой аналог свернутых в клубок полимеров, в которых роль атомов углерода выполняют отдельные нуклоны.

Цель данной работы – описать пространственную структуру ядер от дейтерия до кислорода. Показано взаимное расположение нуклонов, составляющих все стабильные ядра, начиная с Не-2 и заканчивая О-18. Указан принцип построения более тяжелых ядер.

Содержание работы.

В первом разделе описана модель нуклона, лежащая в основе предлагаемой модели атомного ядра, а также – конструкция простейшего ядра дейтрона Н-2. Во втором разделе предложено уточнение структуры тетранейтрона, а также ядер Н-3, Не-3, Не-4, Li-6, Li-7. В третьем разделе приведены конструкции стабильных ядер Ве, В, С, N, О. В четвертом разделе описано строение магического ядра Са-40, а также пути экспериментальной проверки предложенной модели.

I. Строение нуклонов и ядра Н-2.

Исходным пунктом работы является модель нуклона, которая следует из разрабатываемой автором проективной концепции мироздания [1]. Согласно данной концепции, нуклоны образованы на основе поверхности Боя (рис. 1а). Данная поверхность представляет собой одностороннюю замкнутую поверхность, которая топологически эквивалентна проективной плоскости и имеет 3 вершины, которые носят название лепестков. По самому способу выделения лепестков, они ортогональны друг другу.

Форму поверхности Боя можно представить в виде правильной треугольной пирамиды (рис. 1б, 1в), у которой трехгранный угол при вершине составлен из 3-х прямых углов (боковые ребра пирамиды соответствуют осям лепестков поверхности Боя). Данную пирамиду (тетраэдр) примем в качестве геометрической модели нуклона. Длину боковых ребер положим равной радиусу нуклона R ~ 0,87 Фм, по теореме Пифагора находим длину основания пирамиды: а ~ 1,2 Фм. Тем самым, геометрические свойства представляющих нуклоны тетраэдров полностью определены.

Электрические и магнитные свойства нуклона обусловлены тем, что поверхность Боя «обвита» связкой аффинно-проективных прямых, центр которой совпадает с точкой пересечения осей 3-х лепестков. Прямые связки выполняют функцию электрических силовых линий. Соответственно, связка представляет собой пучок силовых линий, заполняющих полный телесный угол и создающий единичный заряд. Из геометрических соображений следует, что на каждый лепесток приходится или 1/3, или 2/3 часть прямых связки, поэтому электрический заряд каждого лепестка (кварка) может принимать только два значения: либо 1/3, либо 2/3 элементарного заряда.

Таким образом, данная модель объясняет абсолютную величину кварковых зарядов. Знак заряда определяется направлением вращения силовых линий: положительный заряд соответствует направлению от частицы к бесконечности, а отрицательный заряд – противоположному направлению.

В первом приближении каждый лепесток можно представить в виде поверхности вытянутого эллипсоида (рис. 2а).

Один из фокусов эллипсоида (f₁) совпадает с электрическим центром той части полного пучка силовых линий, которые связаны с данным лепестком. Из геометрических соображений следует, что этот центр должен отстоять от точки пересечения осей лепестков на расстояние, по крайней мере, на 1-2 порядка меньшее размеров самих лепестков (R). Положим это расстояние равным s ~ 3*10^-2 R ~ 0,03 Фм. Данный фокус, в котором «сконцентрирован» создаваемый силовыми линиями заряд, естественно отождествить с валентным кварком.

Второй фокус (f₂) является электрическим «изображением» заряда, расположенного в первом фокусе. Данное изображение возникает потому, что лепесток покрыт сетью электрических силовых линий, благодаря чему поверхность лепестка имеет практически идеальную проводимость. Электрической моделью лепестка является вытянутый металлический эллипсоид, в одном из фокусов которого располагается электрический заряд, величина которого совпадает с зарядом валентного кварка. Вследствие этого возникает показанное на рисунке распределение индуцированных зарядов на поверхности эллипсоида (магнитные свойства лепестка обусловлены протекающими по поверхности электрическими токами, которые создаются расположенными на поверхности силовыми линиями).

При быстром сближении нуклонов, когда вершины противоположно заряженных лепестков поверхности Боя (вершины эллипсоидов), приходят в непосредственный контакт, распределение зарядов вблизи фокуса f₁ практически не изменяется. Вместе с тем, противоположно заряженные вершины соседних лепестков образуют своеобразный «конденсатор» (рис.2б). Энергия данного конденсатора и представляет собой энергию связи данных лепестков (и нуклонов в целом).

В соответствие с вышеизложенным, соединение нуклонов с образованием атомных ядер обусловлено электростатическим притяжением индуцированных валентными кварками зарядов в вершинах 3-х лепестков, которыми обладает каждый нуклон.

Данный вывод является основным выводом данной работы. Далее ядерные структуры будут строиться с помощью описанных выше тетраэдров, в 3-х вершинах оснований которых располагаются указанные заряды.

Энергию взаимодействия индуцированных зарядов в вершинах лепестков соседних нуклонов можно вычислить как энергию взаимодействия «изображений» кварковых зарядов, находящихся в фокусах f₂. В случае непосредственного контакта лепестков, расстояние между кварками становится равным r ~ 2s, и энергия взаимодействия d-кварка с u-кварком имеет величину W_ud ~ (1/3е)*(2/3е) / 2s ~ 5 Мэв (е – элементарный заряд). Этой величины вполне достаточно для объяснения энергии связи легких ядер.

Оценим энергию электростатического взаимодействия простейших систем зарядов, состоящих из 3-х кварков (рис. 3 а,б,в).

В случае, показанном на рис.3а, энергия взаимодействия кварков складывается из удвоенной величины W_ud за вычетом энергии отталкивания энергии двух u-кварков: W_uu ~ 2*1/2*W_ud (заряд u-кварков в 2 раза больше, но они расположены в 2 раза дальше). В итоге, искомая энергия взаимодействия имеет величину W_udu ~ (2 W_ud - W_ud ) ~ W_ud .

Для расположения зарядов на рис. 3б аналогичный расчет дает W_dud ~ (2 W_ud - 1/2*1/2 W_ud) ~ 1,75 W_ud, а для случая рис. 3в: W_dud ~ (2 W_ud - 1/2 W_ud ) ~ 1,5 W_ud. Данные оценки будут использованы при вычислении энергии связи ядер Н-3, Не-3 и Не-4.

В атомных ядрах встречаются более сложные соединения нуклонов, когда в одном узле сходятся более 3-х вершин тетраэдров: (2u,2d), (2u,3d), (3u,3d), (4u,4d), (4u,5d), (6u,6d). Во всех этих узлах энергия связи имеет положительную величину, и именно за счет этой энергии осуществляется связь между нуклонами. В многокварковых узлах (nu,md) коэффициент, выражающий энергию связи узла от энергии парного взаимодействия W_ud, меняется незначительно. Однако объем, в который заключены заряды многокварковых узлов, остается примерно постоянным, поэтому расстояние между каждой парой кварков уменьшается, и энергия парного взаимодействия увеличивается. Соответственно, полная энергия связи возрастает примерно пропорционально общему количеству кварков в данном узле: W_(nu,md) ~ (n + m - 2) * 5 Мэв.

В ядре дейтерия Н-2 протон и нейтрон могут быть соединены единственным образом: когда основания тетраэдров ориентированы навстречу друг другу и повернуты друг относительно друга таким образом, что d-кварки нейтрона оказываются напротив u-кварков протона, а u-кварк нейтрона - напротив d-кварка протона (рис. 4).

В расчете на один 2-узел (u,d), энергия связи дейтрона составляет 2,2 Мэв / 3 = 0,7 Мэв, что значительно меньше, чем в тяжелых ядрах. Причина заключается в том, что в дейтроне основания тетраэдров совершают значительные по амплитуде колебания друг относительно друга. Вследствие этого, составляющие нейтрон и протон кварки удаляются друг от друга на значительные расстояния, следствием чего и является малая энергии их взаимодействия (по сравнению с узлами из 3-х и более кварков).

Даная модель дейтрона делает понятным, почему не существует стабильных динейтронов (²n) и дипротонов (²р): при соединении оснований одноименных нуклонов в одном из узлов обязательно окажутся одноименные заряды, которые будут отталкиваться друг от друга. Другими словами, в динейтроне и дипротоне могут быть связанны только 2 пары вершин, что явно не достаточно для создания устойчивой связи.

II. Структура ядер Н-3, Не-3, Не-4, Li-6, Li-7.

Структура данных ядер уже рассматривалась в предшествующих работах на сайте [1], однако указанные ранее конструкции нуждаются в существенной переработке.

1. Для дальнейшего важна конструкция тетранейтрона, описанная в [1, Доп. 30] (рис 5а).

Данная конструкция представляет собой куб, составленный из 4-х тетраэдров. При этом внутри куба остается свободное пространство в форме правильного тетраэдра с ребром, равным основанию тетраэдра. Тетраэдр-нуклон имеет меньший объем, чем объем правильного тетраэдра, поэтому вполне может «поместиться» в это пространство. Вследствие этого, любой из четырех составляющих куб тетраэдров-нуклонов может быть инвертирован относительно своего основания и вставлен в это свободное пространство внутри куба. В результате получается конструкция, показанная на рис.5б. Данная конструкция энергетически более выгодна, поэтому именно она соответствует основному состоянию тетранейтрона.

Данная конструкция является основным «строительным блоком» для построения всех остальных ядер. Вследствие этого, дадим этой конструкции специальное название «блок» и обозначение (N,N,N,N), где N может принимать 2 значения: n и р. Обозначение по форме напоминает однородные координаты проективного пространства и имеет следующий смысл: первая позиция соответствует «инвертированному» нуклону, а остальные 3 позиции являются равноправными. В частности, тетранейтрон обозначается (n,n,n,n). Кварковая формула тетранейтрона, показывающая распределение всех 12-ти кварковых зарядов 4-х нейтронов по четырем 3-узлам, имеет вид: ⁴n = 4(d,u,d).

Из вышеизложенного немедленно следует, что в природе могут существовать также тетрапротоны (р,р,р,р), имеющие кварковую формулу ⁴р = 4(u,d,u). Однако для создания тетрапротона (также как для создания тетранейтрона) необходимо осуществить «четверные» столкновения протонов, причем эти протоны должны быть ориентированы друг относительно друга строго определенным образом: в момент столкновения все 12 заряженных вершин 4-х тетраэдров-протонов должны собраться в четыре 3-узла (u,d,u). Поскольку с протонными пучками оперировать несравненно проще, чем с нейтронными, то, вероятно, тетрапротоны будут «сконструированы» раньше, чем тетранейтроны.

2. В рассматриваемом блоке один из тетраэдров может отсутствовать: данную конструкцию будем именовать «3-блок». Без ограничения общности можно считать, что отсутствует один из 3-х «боковых» тетраэдров (если убрать «инвертированный» тетраэдр, то любой из 3-х «боковых» тетраэдров можно сделать «инвертированным»). Получающиеся при этом конструкции показаны на рис. 6а и 6б.

Первая конструкция соответствует ядру трития Н-3, а вторая – ядру Не-3. Данные конструкции отличаются лишь формулой 3-узла: в первом случае это (d,u,d) а во втором - (u,d,u). Соответственно, кварковые формулы этих ядер имеют вид: Н-3 = 1(d,u,d) + 3(u,d), Не-3 = 1(u,d,u,) + 3(u,d), а «блоковые» формулы: (n,n,р,0) и (n,р,р,0).

Оценим энергии связи ядер Н-3 и Не-3. В данном случае одна из 3-х вершин каждого тетраэдра связана в 3-узел, вследствие чего амплитуда колебаний кварков в остальных 2-узлах меньше, чем в дейтерии Н-2, а энергия взаимодействия больше. Положим, что энергия взаимодействия (W_ud) кварков в 2-узлах данных ядрах имеет величину ~ 2 Мэв. Используя численные оценки к рис. 3а, находим энергию связи ядра Не-3: W_Не-3 ~ 3*2 Мэв + 2 Мэв ~ 8 Мэв. Полагая, что в 3-узле ядра Н-3 кварковые заряды расположены так, как на рис. 3в, получаем, что энергия ядра Н-3 превышает энергию ядра Не-3 на (1,5 W_ud – 1 W_ud) = (3 – 2) ~ 1 Мэв и составляет W_Н-3 ~ (8 + 1) ~ 9 Мэв.

Ясно, что изменяя численное значение W_ud и уточняя расположение зарядов, полученные величины можно сделать сколь угодно близкими к экспериментально наблюдаемым значениям W_Н-3 ~ 8,482 Мэв, W_Не-3 ~ 7,719 Мэв и (W_Н-3 - W_Не-3) ~ 0,763 Мэв. Важно, что столь простая модель позволяет получить не только абсолютные величины энергии связи ядер Н-3, Не-3, но также знак разности этих энергий. В Стандартной модели эта разность объясняется тем, что d-кварк является более тяжелым, чем u-кварк, однако остается открытым вопрос, почему d-кварк тяжелее и именно настолько? В данной модели разница масс ядер Н-3 и Не-3 имеет чисто электростатическую природу.

Одновременно, данная модель объясняет отсутствие стабильных 3-нейтронов (³n) и 3-протонов (³р): в блоках (n,n,n,0) и (р,р,р,0) никакими поворотами отдельных нуклонов невозможно добиться, чтобы хотя бы в одном из узлов не оказались двух одноименных зарядов, отталкивание которых не позволяет создать эти ядра.

3. Вернемся к полному блоку, включающему в себя 4 нуклона (рис. 5б). Наряду с тетранейтроном и тетрапротоном, могут реализоваться конструкции, описываемые формулами: (р,n,n,n), (р,р,n,n), (р,р,р,n). Первая конструкция соответствует ядру Н-4, вторая – ядру Не-4, а третья – Li-4. Естественно, встает вопрос: почему из этих 3-х очень похожих конструкций первая и третья являются крайне нестабильными, а вторая – ядро гелия-4 представляет собой одно из наиболее устойчивых ядер? Причина в том, что ядра Н-4 и Li-4 с определенной вероятностью находятся в состояниях (³n + р) и (³р + n), которые распадаются из-за нестабильности 3-нейтрона и 3-протона.

Кварковая формула ядер Не-4 имеет вид: Не-4 = 2(u,d,u) + 2(d,u,d). Соответственно, энергия связи выражается через энергию связи одной пары кварков следующим образом: W_Не-4 ~ 2 W_ud + 2*1,5 W_ud ~ 5 W_ud. За счет большего «стягивания» зарядов во всех четырех 3-узлах энергия взаимодействия одной пары кварков достигает величины W_ud ~ 5,6 Мэв, а энергия связи ядра Не-4 принимает экспериментальное значение W_Не-4 ~ 28,3 Мэв.

Данная модель объясняет отсутствие ядер с числом нуклонов А = 5. Единственный возможный способ присоединения к блоку одного нуклона заключается в присоединении основания данного нуклона к основанию блока. Этот нуклон и нуклон, являющийся основанием блока, образуют структуру, аналогичную структуре ядра дейтерия Н-2. За счет влияния соседних зарядов, связь между основаниями этих нуклонов оказывается еще более ослабленной, чем в дейтерии, что и определяет нестабильность конструкций с А = 5.

4. Следующее по сложности ядро Li-6 образуется, когда к блоку (р,р,n,n) присоединяются протон и нейтрон таким образом, что образуют «навес» над одной из 3-х вершин данного блока, образуя с данным нуклоном 3-блок (рис. 7а).

Кварковая формула Li-6 весьма несимметрична. Если к указанному 3-блоку добавить тетраэдр-нейтрон (превратив его в блок), получившееся ядро Li-7 (рис. 7б) будет обладать симметричной кварковой формулой: Li-7 = 3(2u,3d) + 2(u,d,u). Именно по этой причине ядро Li-7 имеет большую удельную энергию связи, чем ядро Li-6. Отмечу, что ядро Li-7 можно рассматривать как объединение 2-х полных блоков посредством общего тетраэдра-протона (для одного блока этот тетраэдр является основанием, а для другого – боковым тетраэдром). Данный тетраэдр выполняет функцию стержня, скрепляющего две части конструкции. Это также объясняет большую устойчивость ядра Li-7.

III. Структура стабильных ядер Ве, В, С, N, О.

Прежде всего, в данной модели находит объяснение нестабильность ядра Ве-8. Данное ядро может быть создано из 2-х блоков Не-4 путем соединения их оснований. При этом, в месте соединения образуется структура ядра дейтерия Н-2 и, по тем же причинам, как в случае ядер А = 5, данная конструкция оказывается нестабильной. В данной модели нестабильность столь различных ядер (нечетного ядра А = 5 и четно-четного ядра А = 8) объясняется единым образом.

1. Строение ядер Ве-9 показано на рис. 8 а,б.

На рисунке видно, что 9 нуклонов (4 протона и 5 нейтрона) образуют замкнутую конструкцию, похожую на царскую корону. Сама красота конструкции говорит в пользу ее истинности (особенно, по сравнению с «наивной» картинкой ядра Ве-9 в виде 9-ти шариков, объединенных в 2 группы по четыре, и один шарик между ними).

Конструкция состоит из трех 3-блоков: два блока – это ядра Н-3 (n,р,n,0) и один блок – ядро Не-3 (р,р,n,0). Кварковая формула также весьма симметрична: Ве-9 = 1(4u,5d) + 3(2u,2d) + 4(u,d). Однако наличие четырех 2-узлов делают данную конструкцию недостаточно устойчивой: удельная энергия связи не слишком превосходит удельную энергию связи ядер Н-3 и Не-3.

В пользу того, что ядро Ве-9 имеет именно такую структуру, говорит то обстоятельство, что его изотоп Ве-10 имеет 2 изомера. Данный изотоп получается при присоединении тетраэдра-нейтрона к одной из 3-х частей «короны», в результате чего эта часть превращается в блок. Такое присоединение может быть осуществлено тремя способами, что и соответствует наличию у этого изотопа 2-х изомеров.

2. Следующее по порядковому номеру ядро бора В-10 образуется, когда к одному из 2-х блоков (n,р,n,0) в ядре Ве-9 присоединяется тетраэдр-протон. Внешний вид ядра В-10 точно такой же, как у изомера Ве-10. Кварковая формула В-10 несимметрична, однако, если «недостроенный» блок (р,р,n,0) дополнить одним тетраэдром-нейтроном, кварковая формула приобретет более симметричный вид, - это и будет ядро В-11 (рис. 9).

3. Конструкция ядра углерода С-12 показана на рис. 10а.

Данная конструкция получается путем присоединения тетраэдра-протона к 3-блоку в конструкции В-11. Данная конструкция может быть получена также путем присоединения своими основаниями (таким образом, чтобы они образовывали боковую поверхность правильного тетраэдра) 3-х блоков: С-12 = (n,n,р,р) + (р,р,n,n) + (n,n,р,р). Соответствующая кварковая формула: С-12 = 1(4u,5d) + 3(3u,3d) + 2(u,d,u) + (d,u,d). Однако за счет перестановки тетраэдров можно добиться, чтобы эта же самая конструкция описывалась симметричной формулой: С-12 = 1(3u,6d) + 3(3u,3d) + 3(u,d,u).

Ядро С-13 (рис. 10б) получается, когда тетраэдр-нейтрон вставляется в центральное отверстие в ядре С-12. В результате, симметрия между зарядами в составляющих это отверстие узлах нарушается, и конструкция С-13 оказывается менее устойчивой.

4. Наиболее вероятная конструкция ядра N-14 показана на рис. 11.

Данная конструкция получается в результате отделения нуклона от одного из 3-х блоков ядра С-13 и присоединения этого нуклона вместе с еще одним дополнительным протоном к тетраэдру-нейтрону, закрывающему указанное отверстие. В результате, над этим отверстием образуется 3-блок, и один из блоков, из которого был взят нуклон, также становится 3-блоком. Соответственно, блоковая формула N-14 = (n,n,р,р) + (р,р,n,n) + (n,n,р,0) + (р,р,n,0).

Образование ядра N-14 происходит не в результате присоединения нуклона к ядру, имеющему на единицу меньшее количество нуклонов, а сопровождается изменением структуры данного ядра. Данный вывод может быть проверен экспериментально.

Данная конструкция объясняет наличие у ядра N-14 изомеров: они образуются из-за того, что каждый из двух 3-блоков может занимать различные положения, вследствие чего получающиеся конструкции будут иметь разные кварковые формулы. Конструкция, описываемая наиболее симметричной кварковой формулой, - это основное состояние, а конструкции, которые получаются при перестановке отдельных нуклонов, - изомеры.

Ядро N-15 образуется, когда тетраэдр-нейтрон закрывает один из двух 3-блоков в ядре N-14 и получается конструкция N-15 = (n,n,р,р) + (р,р,n,n) + (р,р,n,n) + (n,n,р,0).

5. Конструкция ядра О-16 получается, когда достраивается последний из 3-блоков в ядре N-15 (рис. 12а).

Наряду с конструкцией ядра Ве-9, данная конструкция обладает особой красотой и совершенством: 4 блока соединены между собой по основаниям правильного тетраэдра, образуя весьма симметричную фигуру. Блоковая формула: О-16 = (n,n,р,р) + (р,р,n,n) + (n,n,р,р) + (р,р,n,n), а кварковая формула: О-16 = 3(4u,5d) + 1(5u,4d) + 3(u,d,u) + 1(d,u,d). За счет перестановки одной пары тетраэдров кварковой формуле можно придать совершенно симметричный вид: О-16 = 4(4u,5d) + 4(u,d,u).

Данная формула показывает, что ядро О-16 имеет всего 8 узлов (по 4 узла 2-х типов), каждый из которых имеет заряд +1. Это подчеркивает высокую электрическую симметрию ядра О-16. Совершенно невероятно, чтобы 48 кварков, составляющих ядро О-16, случайно объединились в указанные узлы, расположенные именно таким образом. Такое объединение возможно, если каждая тройка кварков, входящих в состав отдельных нуклонов, жестко закреплена в вершинах моделирующих нуклоны тетраэдров. При определенном соединении тетраэдров, образуется данная симметричная конструкция, соответствующая магическому ядру О-16.

Данная конструкция наглядно показывает фрактальную структуру атомных ядер. Каждая четверка тетраэдров образует новый тетраэдр (блок), а эти блоки являются сторонами еще большего тетраэдра, который и представляет собой ядро О-16.

В рассматриваемой конструкции осталось одно незаполненное место, - это ее центр. В относительно редких случаях в этот центр вставляется тетраэдр-нейтрон (незаряженной вершиной внутрь) и получается ядро О-17. Кварковые заряды этого нейтрона нарушают симметрию в центральных узлах данной конструкции, вследствие чего она становится менее устойчивой, что и наблюдается в эксперименте.

Ядро О-18 не является прямым продолжением ядра О-17 (так же, как в случае N-14), а получается путем образования «навеса» из 2-х тетраэдров-нейтронов над вершиной одного из протонов в ядре О-16 (рис. 12б). Вследствие этого, данный протон и эти 2 нейтрона образуют 3-блок. Следующие четные изотопы кислорода образуются аналогичным образом (в нечетных изотопах «навесы» надстраиваются над ядром О-17).

V. Строение ядер Cа-40 и экспериментальная проверка модели.

Следующие ядра строятся точно так же, как четные изотопы кислорода, только в каждый «навес» входит тетраэдр-протон и тетраэдр-нейтрон. В ядре О-16 количество вершин, над которыми могут быть образованы «навесы», равно 4*3 = 12. Соответственно, конструкция ядра О-16 может быть надстроена еще одним слоем нуклонов, содержащим 12 протонов и 12 нейтронов. Вместе с 8 протонами и 8 нейтронами О-16, это составляет 20 протонов и 20 нейтронов, т.е. ядро кальция Са-40 (рис. 13).

Дальнейшее наращивание конструкции ядра Са-40 с образованием более тяжелых ядер осуществляется в соответствие с описанным алгоритмом. Процесс наращивания новых слоев тетраэдров при формировании тяжелых ядер (разрастание фрактальной структуры) похож на процесс распускания цветочного бутона.

Экспериментальное подтверждение данной модели может быть получено, по крайней мере, тремя путями.

Первый путь заключается в изготовлении возможно более точных моделей конструкций всех ядер (использованные автором бумажные тетраэдры, соединенные пластилином, для тяжелых ядер уже не годятся). Наиболее симметричные конструкции будут соответствовать магическим ядрам. На этом пути будут обнаружены магические ядра, которые не находят объяснения в оболочечной модели.

Второй путь – это прямой синтез тетранейтрона и тетрапротона на установке, в которой будут создаваться 4 пучка нейтронов (протонов), ориентированных по нормалям тетраэдра, и соответствующим образом поляризованных, чтобы при столкновении четырех частиц все 12 входящие в эти частицы кварков оказались сгруппированными в четыре 3-узла: (d,u,d) или (u,d,u).

Третий путь представляет собой компьютерное моделирование описанных структур. На этом пути можно с достаточно хорошей точностью (порядка 10%) вычислить квадрупольные моменты всех ядер и сравнить их с экспериментальными значениями. Совпадение столь больших массивов данных явится практически 100% подтверждением справедливости предлагаемой модели.

Второй из указанных путей отпадает, поскольку в обозримом будущем автору вряд ли удастся убедить руководителя хотя бы одного ядерного центра создать требуемую 4-х лучевую установку. Автор надеется, что сможет реализовать третий путь весной-летом текущего года, а осенью, возможно, придет время и для реализации первого пути.

Заключение.

Ключевым моментом предлагаемой модели ядра является то, что кварки соседних нуклонов группируются в небольших областях. В данной работе эти области названы (nu,md)-узлами. Оказывается, подобные области хорошо известны в экспериментальной ядерной физике и получили название «флуктонов». Отличие (nu,md)-узлов от флуктонов заключается в следующем:

1) данные области образуются не в результате флуктуации числа кварков в связанной системе нуклонов, а закономерно формируются при образовании атомных ядер,

2) именно благодаря притяжению кварков, собранных в указанные области, формируется пространственная структура ядер,

3) каждое ядро имеет строго определенный набор (nu,md)-узлов, и эти узлы распределены по объему ядра строго определенным образом.

Новая («тетраэдрная») модель нуклона, на которой основана данная работа, также не слишком сильно отличается от общепринятой модели в виде сферы, в которой «плавают» 3 валентных кварка, соединенных глюонными «пружинами», и заполненной «морскими» кварками. Основное отличие состоит в том, что кварки (точнее – их электрические изображения) постоянно находятся на поверхности сферы и образуют правильный треугольник со стороной а ~ 1,2 Фм. Кроме того, кварки связаны друг с другом не непосредственно, а через центр сферы (вершину тетраэдра). Что касается «морских» кварков, то их функцию выполняют индуцированные заряды.

Конечно, предлагаемая модель нуклона несколько сложнее общепринятой, однако, во-первых, это модель в большей степени отвечает действительности, а во-вторых, позволяет значительно упростить описание межнуклонного взаимодействия. Для этого уже не требуется «изобретать» новый раздел теоретической физики под названием «квантовая хромодинамика». Межнуклонное взаимодействие полностью описывается в рамках обычной электродинамики как взаимодействие мультиполей, сближенных на расстояние, которое сравнимо с расстоянием между отдельными зарядами в самих мультиполях. Что касается стабильности адронов (причины «конфайнмента» кварков), то она объясняется невозможностью отделить друг от друга лепестки поверхности Боя (без разрушения самой поверхности).

В соответствие с предлагаемой моделью, структура атомных ядер формируется за счет «ионных» связей, образующихся вследствие притяжения противоположно заряженных центров в вершинах тетраэдров-нуклонов.

Изложенная модель позволяет с единых позиций рассмотреть все без исключения ядра: и легкие и тяжелые, четные и нечетные, магические и не магические, изотопы и изомеры. Здесь изложены лишь самые важные результаты, касающиеся легких ядер. Предстоит провести большую работу, чтобы рассмотреть все ядра. Автор выражает надежду, что эта работа будет выполнена химиками. Примерно 100 лет назад химия была «сведена» к физике. Сейчас химики имеют возможность взять «реванш» и показать, что ядерная физика – это, в значительной степени, раздел «химии нуклонов».

В заключение автор выражает благодарность дьякону Олегу Зарембо за всестороннюю техническую поддержку при оформлении статьи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шашлов В.А. http://proectiv-cosmology.narod.ru

Добавление от 03.03.13

1. В предыдущей работе [1 Доп. 30] была указана конструкция ядра Не-4 в виде правильной 4-угольной пирамиды, собранной из 4-х тетраэдров-нуклонов (рис. 14).

В нормальных условиях данная конструкция не может реализоваться, поскольку лепестки поверхности Боя являются овальными поверхностями, а не ребрами тетраэдров (если два лепестка соседних нуклонов соединены своими вершинами, они не могут располагаться параллельно друг другу, как это имеет место на рисунке). Однако при сверхвысоком давлении может произойти «сжатие» лепестков, и данная конструкция вполне может оказаться реализуемой. Требуемое давление может достигаться при взрывах сверхновых звезд. Соответственно, остатками таких звезд могут являться не только нейтронные звезды или черные дыры, но и «гелиевые звезды», в которых материя будет находиться в форме максимально плотного кристалла, ячейками которого будут являться указанные 4-угольные пирамиды. Данные пирамиды способны заполнить («замостить») пространство без каких-либо пропусков, вследствие чего данное состояние нуклонной материи будет являться максимально плотным.

Вывод о существовании «гелиевых звезд» может иметь важное значение для астрофизиков. В отличие от нейтронных звезд, «гелиевые звезды» обладают значительным электрическим зарядом. Благодаря этому, могут найти объяснение многие астрофизические явления, в частности, гамма-вспышки. Дело в том, что в «гелиевых звездах» может реализоваться мазерный эффект, обусловленный переходами нуклонов между уровнями, соответствующими изменению ориентации тетраэдров-нуклонов в сильном электрическом поле (подобно молекулам аммиака в аммиачном мазере). Частота таких переходов должна лежать именно в гамма-диапазоне.

2. Физиков-теоретиков автор приглашает обсудить гипотезу происхождения массы адронов, не требующую механизма Хиггса. В 3-мерном пространстве поверхность Боя имеет линии самопересечения, расположенные между ее лепестками. По разные стороны от этих линий располагаются индуцированные заряды противоположного знака, и поскольку толщина указанных линий близка к нулю, энергия взаимодействия даже небольшого количества этих зарядов может достигать величины порядка 1000 Мэв. Соответственно, масса адронов может иметь чисто электростатическую природу.

В рамках данной модели находит объяснение, почему масса нейтрона больше массы протона. Распределение зарядов на линиях пересечения в нейтроне и протоне имеет такой же вид, как в ядрах Н-3 и Не-3 (см. рис. 3а-в). Вследствие этого, энергия связи в «субнуклонном» 3-узле нейтрона больше, соответствующей энергии у протона (точно так же, как в 3-узле ядер Н-3 эта энергия больше, чем в ядре Не-3). И уже из этого можно сделать вывод, что масса d-кварка больше массы u-кварка.

3. Математикам автор предлагает решить следующие 2 проблемы.

1) Доказать (или опровергнуть) гипотезу, что кватернионное пространство НР³ можно представить в виде фактор-пространства 15-мерной сферы S¹⁵ по 3-мерной сфере S³: НР³ ~ S¹⁵ / S³. Справедливость данной гипотезы подтвердит существование еще одной «триады» (в дополнение к тем, которые рассматривались Арнольдом): RP³ ~ S³ / S⁰, СP³ ~ S⁷ / S¹, НP³ ~ S¹⁵ / S³. По мнению автора, данная триада представляет собой один из красивейших математических результатов и имеет реальное физическое содержание: основные объекты физического мира являются элементами этой триады.

2) Изучить, каким образом прямые связки проходят по поверхности Боя, распределяясь по всем трем лепесткам. Решение данной задачи должно подтвердить используемую в работе электрическую модель лепестков поверхности Боя.

С данным вопросом тесно связан вопрос о том, почему все прямые пучка силовых линий, связанных с данным лепестком, имеют одинаковое направление вращения: либо от частицы, либо – на частицу. Ответ на этот вопрос следует искать в особенностях процесса рождения частиц, который произошел при внедрении в 3-мерное RP³-пространство 4-х мерного абсолюта СP¹ * СP¹. В качестве наглядной аналогии можно привести падение камня на поверхность воды: в каждом из направлений вдоль поверхности образуются только расходящиеся волны. Аналогичным образом, при связывании поверхности Боя (в 4-мерном пространстве поверхность Боя не имеет линий самопересечения) с 3-мерной связкой, все прямые связки, принадлежащие каждому лепестку, одинаковым образом «изгибаются» и приобретают одно и то же направление вращения.

3. Для физиков-ядерщиков, которые не полностью уверились в том, что будущее энергетики – это термоядерные реакторы, еще раз опишу принцип работы «нейтринного» реактора, изложенный на сайте [1].

В данном реакторе будет использоваться магнитное взаимодействие нерелятивистских нейтрино с магнитным моментом кварков. Такое взаимодействие непременно должно иметь место, если нейтрино обладают анапольным магнитным моментом. В свою очередь, анапольный момент обязательно должен существовать у нейтрино, если оно построено на основе одностороннего тора.

При определенной скорости и ориентации нейтрино, сечение магнитного взаимодействия с нуклонами будет достаточно большим для практического применения (чтобы провзаимодействовать, нейтрино достаточно будет пройти расстояние в несколько десятков метров). Соответственно, проблема создания «нейтринного» реактора сводится к получению нерелятивистских нейтрино (когда станет известна масса нейтрино, это можно будет осуществить с помощью резонансного преобразователя энергии электромагнитных волн, частота которых совпадает с этой массой, или превышает ее в 2 раза), а также к обеспечению указанных условий взаимодействия нейтрино с ядрами рабочего вещества.

4. Возможно, данная статья попадется на глаза биологов и радиофизиков. Для них приведу возможное решение двух небольших проблем, которые были рассмотрены автором еще четверть века назад.

1) В середине ХХ века в лаборатории Волского были поставлены эксперименты, в которых обнаружено увеличение удельного содержания азота в курином яйце по мере его превращения в цыпленка. Возможное объяснение состоит в следующем.

При формировании организма происходит процесс клеточной дифференцировки, который сопровождается возникновением большого количества мембранных поверхностей. Как на любых поверхностях, на мембранах должны происходить физическая и химическая адсорбции молекул азота. В 1986 году автор оценил количество адсорбированного азота, и оказалось, что за счет большой площади мембран, это количество совпадает с приращением азота в указанных экспериментах.

Конечно, для современной биологии это слишком частный вопрос, однако и в нем должна быть полная ясность. Тем более что адсорбированный азот уже не столь инертен и, кроме того, располагается в непосредственной близости от биохимических центров, в которых происходит синтез биомолекул. Не исключено, что в состав некоторых биомолекул (в которых атомы азота занимают выделенное положение, связывая соседние кластеры) встраиваются именно атомы, получаемые из адсорбированных молекул азота.

2) Одной из нерешенных проблем радиофизики является обнаружение природы фликкер-шума. В 1987 году автор депонировал следующую модель его возникновения.

На Земле имеется большое количество воды, которая, как известно, имеет кластерную структуру. Идея заключается в том, чтобы каждую пару соседних кластеров рассматривать как систему связанных осцилляторов, в которых происходит генерация акустоэлектрических колебаний разностной частоты. Абсолютная величина связи очень мала, поэтому интенсивность колебаний, порождаемых отдельной парой кластеров, также очень невелика, однако за счет чрезвычайно большого количества кластеров, суммарная мощность колебаний оказывается достаточно большой.

Вид спектра объясняется тем, что изменения параметров связанных осцилляторов (кластеров) происходят с тем большей вероятностью, чем меньше абсолютная величина этих изменений (вероятность обмена кластеров одной-двумя молекулами гораздо выше вероятности обмена большими группами молекул). Соответственно, чем меньше частота, тем для большего числа пар осцилляторов эта частота является разностной. Вследствие этого интенсивность генерируемых водной оболочкой Земли «разностных» колебаний возрастает в сторону малых частот по закону 1/f.

В 1991 году данная идея была опубликована в тезисах одной из радиофизических конференций.