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

В.А. Шашлов
Конструкция ядра 6Li

Oб авторе


Описана конструкция ядра 6Li и вычислены его механический, электрический и магнитный моменты.


Цель работы

Цель работы – изложить основы конструктивной модели ядра и с ее помощью вычислить спиновый (S), электрический (Q0) и магнитный (µ) моменты ядра 6Li.


Содержание работы

В первой части изложена конструктивная модель атомных ядер, в которой ядра представляются в виде конструкций, образованных регулярным расположением нуклонов.

Во второй части описана конструкция ядра 6Li.

В третьей части приведены оценки S(6Li), Q0(6Li), µ(6Li).


I. Основы конструктивной модели ядра

В основе конструктивной модели ядра лежит проективная модель нуклона: нуклон обладает жестким керном, и этот керн имеет форму поверхности Боя.


Примечание. Поверхность Боя – это односторонняя поверхность, содержащая 3 неотделимых друг от друга лепестка.


Согласно данной модели, кварки не являются самостоятельными частицами, а формируются из лепестков поверхности Боя: кварки являются столь же неотъемлемыми частями адронов, как лепестки являются неотъемлемыми частями поверхности Боя.


Примечание. Существование кварков является прямым следствием того, что адроны образованы на основе поверхности Боя. Так же как лепестки нельзя отделить от поверхности Боя, так и кварки невозможно выделить из адронов, – в этом заключается причина конфайнмента кварков.


Для наглядного представления расположения нуклонов внутри ядерной структуры, поверхность Боя заменим более простым геометрическим объектом, который достаточно хорошо передает форму поверхности Боя: этот объект – тетраэдр, у которого 3 вершины основания тетраэдра соответствуют вершинам 3-х лепестков поверхности Боя.

Размер моделирующего нуклон правильного тетраэдра определим из условия равенства объема тетраэдра Vтетр ~ (21/2/12)а3 (а – длина ребра тетраэдра) объему шара радиуса r ~ 0,84 Фм: эксперимент показывает, что если бы нуклон имел форму шара, то радиус этого шара имел бы именно такую величину.


Примечание. Данное условие означает, что нуклон является несжимаемым и ведет себя подобно капле воды: при деформациях меняется форма, но не объем.


Из условия Vтетр ~ Vсф ~ (4/3)πr3 получаем а ~(16π/21/2)1/3*r ~ 2,76 Фм.

Данная величина совпадает с длиной ячейки ядерного каркаса ~ 2,74 Фм, определенной из экспериментального значения радиуса ядра 4Не [1].


Примечание. Ядерный каркас образуется путем наложения граней правильных тетраэдров, каждый из которых служит ячейкой для размещения одного нуклона.


Это означает, что ячейки ядерного каркаса максимально плотно заполнены нуклонами. Во всех дальнейших вычислениях длину ребра ячейки ядерного каркаса будем полагать равной среднему значению указанных величин: а ~ 2,75 Фм.

Для построения макетов ядерных конструкций будем использовать прямоугольные тетраэдры, основание которых конгруэнтно граням ячеек ядерного каркаса. Объем прямоугольных тетраэдров в 2 раза меньше, поэтому они не так тесно примыкают друг к другу, как нуклоны в атомных ядрах. Прямоугольная вершина тетраэдра показывает положение центра масс нуклона, а 3 вершины основания тетраэдра соответствуют кварковым зарядам и спинам.


Примечание. Поскольку кварковые заряды и спины располагаются в вершинах лепестков поверхности Боя.


Суть конструктивной модели ядра заключается в том, что нуклоны объединяются в ядра путем сближения вершинами своих лепестков, т.е. вершинами оснований моделирующих нуклоны тетраэдров.

Поскольку кварковые заряды и спины расположены в вершинах лепестков, то в результате указанного сближения, кварки соседних нуклонов объединяются в кварковые узлы: именно кварковые узлы служат креплениями, которые соединяют нуклоны в нуклонные конструкции: эти конструкции представляют собой атомные ядра.

Набор кварковых узлов, которые имеются в данной нуклонной конструкции, носит наименование «кварковая формула»: она полностью определяет все физические свойства описываемого данной конструкцией ядра.

Таким образом, главная задача ядерной физики заключается в нахождении нуклонных конструкций всех ядер и, исходя из вида данных конструкций, вычисление всех физических величин, характеризующих каждое ядро.

В данной работе эта программа реализуется для ядра 6Li.


II. Конструкция 6Li

Конструкцию ядра 6Li можно представить без компьютерной графики. Данная конструкция состоит из 2-х блоков: один блок – это ядро 3Н, а второй блок – ядро 3Не, и эти блоки состыкованы своими основаниями. Объединение конструкций ядер 3Н и 3Не приводит к конструкции 6Li.

Конструкция ядра 3Н описана в работе [2], а конструкция «зеркального» ядра 3Не получается заменой нуклонов одного типа на нуклоны другого типа.

Уточним описание данных конструкций.

В ядре 3Н два тетраэдра-нейтрона и тетраэдр-протон накладываются своими основаниями на боковые грани «нулевой ячейки» ядерного каркаса. Поскольку кварки располагаются в вершинах основания тетраэдров-нуклонов, то при таком наложении, все 9 кварков, которые имеются в 3Н, располагаются вокруг 4-х вершин нулевой ячейки.

В вершине ячейки состыковываются все 3 нуклона, поэтому в данной вершине собираются 3 кварка, причем два u-кварка принадлежат двум нейтронам, а один d-кварк принадлежит протону: в этой вершине образуется (2u,1d)-узел.

В каждой из 3-х вершин основания собирается по 2 нуклона, поэтому образуются узлы, содержащие по 2 кварка: в 2-х вершинах образуются (1u,1d)-узлы, а в третьей вершине (0u,2d)-узел: кварковая формула ядра 3Н имеет вид: {3Н} = {(2u,1d), (1u,1d), (1u,1d), (0u,2d)}.

Соответственно, кварковая формула 3Не: {3Не} = {(1u,2d), (1u,1d), (1u,1d), (2u,0d)}.

Конструкция ядра 6Li получается, когда конструкции ядер 3Н и 3Не соединяются своими основаниями. При этом, в каждой из 3-х вершин оснований количества кварков суммируются и образуется три (2u,2d)-узла. Вместе с тем нечетные узлы (2u,1d) и (1u,2d) располагаются в диаметрально противоположных вершинах данной конструкции и остаются неизменными. В результате, кварковая формула 6Li приобретает весьма симметричный вид: {6Li} = {(2u,1d), (2u,2d), (2u,2d), (2u,2d), (1u,2d)}.

Данная конструкция представляет собой многоугольник, составленный из 6 правильных треугольников (треугольный гептаэдр). В 2-х наиболее удаленных друг от друга вершинах этого многоугольника расположены (2u,1d)-узел и (1u,2d)-узел, а в вершинах средней части находятся три (2u,2d)-узла.


Примечание 1. Наглядно, данную конструкцию можно представить в виде елочной игрушки, у которой верхняя и нижняя половины сложены из 3-х треугольных граней, и эти половинки являются зеркальным отображением друг друга.

Примечание 2. Две грани, которые расположены одна над другой, вращаются вокруг своих биссектрис, опущенных из верхней и нижней вершин этой «игрушки».


III. Вычисление S(6Li), µ(6Li), Q0(6Li)

Конструкция ядра 6Li была установлена еще несколько лет назад, и в 2018 году были вычислены все 3 момента данного ядра [3].

Данный раздел служит дополнительным комментарием к этим вычислениям.

1. В каждом из (2u,2d)-узлов спины одноименных кварков компенсируют друг друга, поэтому спин этих узлов равен нулю. Напротив, в нечетных (2u,1d)- и (1u,2d)-узлах спин нечетного кварка остается некомпенсированным, поэтому спин этих узлов s = 1/2. В соответствие с правилом сложения квантовых векторов, получаем S(6Li) = 1/2 + 1/2 = 1.

Непарные кварки в (2u,1d)- и (1u,2d)-узлов принадлежат непарным нуклонам, и спины этих кварков приводят во вращение данные нуклоны.


Примечание. Нуклоны совершают индивидуальное вращение, поскольку в «лежащих под ними» ячейках ядерного каркаса отсутствуют нуклоны, которые препятствовали бы такому вращению.


Вращающиеся нуклоны не будут мешать друг другу, если будут вращаться в одном направлении. Это означает, что спиновые моменты вращающихся протона и нейтрона складываются, в результате чего спин ядра 6Li равен S = 1/2 + 1/2 = 1.


Примечание. Согласно оболочечной модели, спиновые моменты протона и нейтрона, находящихся на внешней оболочке, равны 3/2 (с учетом орбитального момента), поэтому результирующий спин должен иметь величину S(6Li)об = 3/2 + 3/2 = 3, что находится в резком противоречии с экспериментальным значением S(6Li)эксп= 1.


2. Магнитный момент ядра 6Li получается в результате сложения магнитных моментов создаваемых индивидуальным вращением непарного протона и непарного нейтрона. Поскольку u-кварки протона и d-кварки нейтрона вращаются в одном направлении, но имеют разные знаки, то создаваемые этими вращениями магнитные моменты направлены в противоположные стороны.

Условия, в которых совершаются эти вращения, такие, как в ядрах 3Н и 3Не, поэтому численные индивидуальных магнитных моментов имеют значения: µ(р) ~ µ(3H) ~ + 2,98 µ0, µ(n) ~ µ(3Hе) ~ - 2,12 µ0, µ0 – ядерный магнетон. В первом приближении, результирующий магнитный момент равен алгебраической сумме данных величин: µ(6Li) ~ (+ 2,98 - 2,12) µ0 ~ + 0,86 µ0. Данная величина лишь незначительно превышает экспериментальное значение µ(6Li)эксп ~ + 0,82 µ0.


Примечание. Отличие может быть обусловлено торможением, которое нуклоны оказывают на друг друга: это торможение уменьшает частоту вращения нуклонов по сравнению с частотой вращения в ядрах 3Н и 3Не, что приводит к уменьшению µ(6Li).


3. Конструктивная модель выявляет причину чрезвычайно малой величины Q0(6Li).

Причина заключается в высокой сферической симметрии распределения кварковых зарядов в конструкции Q0(6Li). Все заряженные кварковые узлы расположены в 4-х вершинах нулевой ячейки ядерного каркаса, т.е. на сфере, описанной вокруг данной ячейки, и кроме того, абсолютные значения заряда этих узлов примерно одинаковы.

Вычисление Q0(6Li) в работе [3] содержало 2 погрешности:

а) использовалось заниженное значение длины ребра ячейки ядерного каркаса,

б) не было учтено, что 4 из 18 кварков не находятся в определенных узлах ядерного каркаса, а совершают круговые движения.


Примечание. Именно вращение этих 4-х кварковых зарядов создают круговые токи, которые порождают магнитный момент 6Li.


Первый из указанных факторов увеличивает квадрупольный момент, а второй фактор – уменьшает. Данные факторы, вероятно, компенсируют друг друга, и их учет позволит получить более точное значение Q0(6Li).


Заключение

В данной работе изложены основы конструктивной модели ядра.

Суть конструктивной модели состоит в том, что входящие в состав нуклонов кварки располагаются внутри ядра не хаотично, а группами, каждая из которых содержит определенное количество кварков каждого сорта.

Эти группы – кварковые узлы – играют определяющую роль в строении ядер: каждое ядро имеет строго определенный набор кварковых узлов.

Благодаря кварковым узлам, нуклоны объединяются в ядерные конструкции: каждое ядро имеет строго определенный вид ядерной конструкции.

Описана конструкция ядра 6Li: указан порядок соединения протонов и нейтронов, при котором формируется конструкция ядра 6Li. Исходя из данной конструкции, вычислены механический и магнитный моменты ядра 6Li.


Выводы

1. Атомные ядра представляют собой конструкции, построенные путем объединения кварков соседних нуклонов в кварковые узлы.

2. В кварковых узлах кварки расположены на порядок ближе, чем в нуклонах: расстояние между кварками составляет сотые доли Фм.

3. Кулоновская энергия взаимодействия в кварковых узлах в расчете на один кварк составляет несколько Мэв.

4. Энергия связи ядер создается кулоновской энергией кварковых узлов.

5. Кварковые узлы служат креплениями нуклонов в ядерных конструкциях.

6. Каждое ядро характеризуется собственным набором кварковых узлов и обладает своим собственным видом ядерной конструкции.

7. Кварковая формула 6Li, описывает распределение всех 18 кварков по узлам ядерной конструкции и имеет вид {6Li} = {(2,1), (2,2), (2,2), (2,2), (1,2)}.

8. Спин ядра 6Li равен 1, поскольку получается сложением спинов (2,1)-узла и (1,2)-узла, каждый из которых равен 1/2.


ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, На пути к истинной структуре ядра // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27187, 95.06.2021

2. В.А. Шашлов, Физика холодного ядерного синтеза // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27426, 19.11.2021

3. В.А. Шашлов, Строение ядер (II) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 24360, 20.03.2018



В.А. Шашлов, Конструкция ядра 6Li // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.27443, 29.11.2021

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru