|
|
В.Ю. Татур, А.А. Лукьяница, А.Л. Шишкин
Аннотация
В работе впервые представлен анализ часовых корреляций изменения динамики интенсивности бета-распада 55Cs137 и шумов коронного счетчика нейтронов. Показано, что на эти процессы влияет собственное вращение космических объектов. Предложено для объяснения этого явления использовать Теорию Физического Вакуума, которая на основе геометрии абсолютного параллелизма А4(6) определяет волновые функции через поля инерции, связанные с вращением тел. Сделан вывод, что поля инерции являются фундаментальным фактором, влияющем на все процессе в солнечной системе и Биосфере.
Ключевые слова: бета-распад, коронный разряд, случайный процесс, корреляция, космическое влияние, вращение, поля инерции, квантовая функция, солнечная система
1. Введение
2. Оборудование, материалы и методы обработки результатов
2.1. Оборудование и материалы
2.1.1. Регистрация бета-распада 55Cs137 с помощью радиометра «РадиаСкан» 701А
2.1.2. Регистрация шумов коронного разряда с помощью счётчика нейтронов СНМ-14.
2.2. Методы обработки результатов
2.2.1. Постановка задачи аппроксимации
2.2.2. Создание множества 12-компонентных векторов показаний Теремино 
2.2.3. Показания радиометра в виде вектора 
2.2.4. Определение сходства векторов и
2.2.5. Алгоритм аппроксимации полученных зависимостей
3. Результаты
4. Обсуждение
5. Выводы
6. Литература
1. Введение
До сих пор в широко распространенной научной картине физических процессов принята модель независимости случайных процессов от внешних факторов, таких как, например, температура, давление или химическое окружение. Одним из таких случайных процессов является радиоактивный распад. [1] Это связано с тем, что сам распад считается спонтанным процессом, определяемым только внутренними свойствами самого ядра, т.е. его структурой, связанной с типом радионуклида, и механизмом распада. Спонтанность означает, что радионуклид распадается самопроизвольно, а не под действием внешней силы. Математически это описывают как случайный процесс, поскольку невозможно точно предсказать, когда распадется конкретный атом, даже зная, как долго он существует, но можно с высокой точностью описать статистическое поведение системы в целом, хотя отдельные события остаются случайными. Для описания таких процессов используют методы математической статистики и теории вероятностей. И это стало научной догмой, которая не рассматривает иных описаний радиоактивного распада, кроме статистического, причем подчеркивается, что это принципиальная позиция [2–4].
Однако в 60-80ые годы 20 века были опубликованы экспериментальные работы, в которых была показана синхронность и общность макроскопических колебаний в различных физических процессах (скоростей биохимических и химических реакций, электрофоретической подвижности клеток и флуктуаций при измерениях радиоактивности, оптической активности, фликкерных шумов и т.д.) [5-8]. Результаты этих работ, несомненно, подвергались критике [9]. Однако дальнейшие исследования С.Э. Шноля с соавторами [10-16] убедительно доказали, что случайные процессы модулированы фундаментальным космическим фактором. Особенно ценны ответы на собранную за десятилетия критику, приведенные в книге С.Э. Шноля «Космофизические факторы в случайных процессах» [13].
Но, на ряду с исследованием макроскопических флуктуаций в различных физических процессах, суммированных в [10, 13], были проведены исследования связи периодов минутного и часового диапазонов, найденных в флуктуациях различных природных процессов, с собственными колебаниями Земли и Солнца [17]. В результате были обнаружены устойчивые внутрисуточные периоды в диапазоне 2–24 часа [17,18]. Исследование 329-суточного массива флуктуаций скорости альфа-распада [19, 20] показало наличие в этих флуктуациях периодов в диапазоне 1–115 мин.
Что особенно важно, так это то, что спектры периодов, представленные в работах [19,20], совпадали со спектрами астрофизических мазеров [22] и спектром вращательных периодов астероидов [23, 24].
Все эти исследования показывают, что существует единый фундаментальный фактор, оказывающий влияние на различные физические процессы, как в космосе, так и на Земле.
Чтобы выяснить природу этого фактора мы провели исследование двух случайных процессов, но разной физической природы, в диапазоне периодов 1- 40 часов: бета-распад 55Cs137 и шумы коронного разряда.
В качестве детекторов использовались: радиометр «РадиаСкан» на основе торцевого счетчика Гейгера-Мюллера и коронный счетчик нейтронов СНМ-14.
2. Оборудование, материалы и методы обработки результатов
2.1. Оборудование и материалы
2.1.1. Регистрация бета-распада 55Cs137 с помощью радиометра «РадиаСкан» 701А
Известно, что бета-распад 55Cs137 имеет два канала (рис.1):
55Cs137 → 56Bam137 + е- + ῦе , 56Bam137→ 56Ba137 + γ
55Cs137 → 56Ba137 + е- + ῦе
Рис. 1 Схема бета-распада 55Cs137
Основной канал распада, на который приходится 94,4
На фундаментальном уровне этот распад обусловлен превращением d-кварка в u-кварк с испусканием виртуального W−-бозона, который, в свою очередь, распадается на электрон и антинейтрино, возникновение которого обусловлено сохранением лептонного заряда.
Используемый радиометр «РадиаСкан» 701А имел верхний предел измерения мощности дозы 1 000 000 мкР/ч (10 000 мкЗв/ч), режим CPS (определение числа регистрируемых импульсов за секунду) с увеличенным диапазоном до 9 999 имп/с, а также отображение погрешности результата.
Программное обеспечение радиометра позволяло записывать в его внутреннюю память среднюю мощность дозы, накопленную за заданный интервал времени, начиная со времени начала измерения.
Фото 1. Радиометр с 55Cs137
В процессе эксперимента образцовый закрытый источник гамма-излучения (ОСГИ) 55Cs137 располагался над окном торцевого счетчика. Основными регистрируемыми компонентами при распаде 55Cs137 были гамма-кванты с энергией 661,7 кэВ и электроны с энергией 1,17 МэВ. Они обуславливали мощность дозы, измеряемой радиометром.
Измерения средней мощности дозы проводились каждый 5 мин (300 с).
График 1. Показания радиометра в один из дней в период 10.04.25-17.04.25 г. По оси Х: каждая точка — это средняя мощность дозы (мкР/час) за 5 минут, общее время измерений 9 часов 40 мин (116 показаний по 5 минут)
Поскольку интенсивность ОСГИ на 5 порядков превышало естественный фон, поэтому изменение числа событий, зарегистрированных в один и тот же промежуток времени радиометром «РадиаСкан», было связано с распадом 55Cs137.
2.1.2. Регистрация шумов коронного разряда с помощью счётчика нейтронов СНМ 14.
Для регистрации шумов коронного разряда был использован коронный счетчик нейтронов СНМ-14. (фото. 2)
Фото 2. СНМ-14
Он был выбран по результатам исследования [25], которое показало, что с помощью счетчика коронного разряда можно регистрировать не только спектр его шумов, но также влияние на эти шумы различных физических процессов.
Коронный счетчик нейтронов СНМ-14 имел рабочее напряжение – 1600В, напряжение начала счета (зажигания коронного разряда) – 600-700 В, собственный фон – не более 0.017 с-1, фоновый ток коронного разряда – не более 27.5 мкА, основной газ – аргон (98%), 2% галогена для гашения разряда в счетчике, давление газа – 2 атм., анод в виде вольфрамовой нити толщиной 30 мкм, поверхность катода была покрыта тонким (0,8 -1 мг/см2) слоем бора, обогащенного его изотопом 10В5.
СНМ-14 создавал положительную корону, поскольку коронирующим острием являлся анод в виде тонкой нити.
Считается, что при положительном коронном разряде фотоны, испускаемые внутри короны в процессе объемной фотоионизации, ионизируют газ на внешней границе зоны разряда, высвобождая первичные электроны. Ускоряясь в поле анода, эти электроны ударно возбуждают атомы и ионы газа, что приводит к образованию электронных лавин, поддерживающих разряд. Во внешней зоне носителями тока являются положительные ионы, которые образуют положительный пространственный заряд, ограничивающий ток коронного разряда. (рис. 2)
Рис.2 Схемы начальных стадий развития разряда
При положительном коронном разряде у анода протекают не только процессы ионизации электронным ударом, но и процессы возбуждения молекул среды и их продуктов диссоциации. Кванты света, испущенные такими молекулами (атомами), будут ионизовать в объеме газа новые молекулы. Образовавшиеся таким образом фотоэлектроны пополняют убыль электронов в области коронного разряда.
Для регистрации спектра положительного коронного разряда СНМ-14 был подключен через 10-ти метровый коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом к низкочастотному (до 10 кГц) амплитудоцифровому преобразователю (АЦП) ThereminoMCA (Теремино), который был, в свою очередь, соединен через аудио кабель и USB2 с персональным компьютером (ПК). От АЦП ThereminoMCA по коаксиальному кабелю подавалось высоковольтное питание на анод СНМ-14. По этому же кабелю сигнал с анода СНМ-14 поступал на АЦП. (рис.3)
Рис.3. Схема подключения СНМ-14
Опытным путем [25] установлен оптимальный уровень анодного питания (Ua), в диапазоне 600 В - 800 В: исследования были проведены при Ua=659 В.
При включении программного обеспечения Теремино на экране компьютера в реальном времени строилась спектрограмма. Поскольку используемый АЦП Теремино был предназначен для регистрации гамма-квантов и калиброван по энергиям этих квантов, то при регистрации шумов коронного разряда по оси Х было отображение не энергии электронов, пришедших на анод, а заряда, т.е. количества электронов в определенный отрезок времени. Это связано с тем, что АЦП Теремино измеряет площадь под графиком изменения импульса напряжения за время длительности импульса при постоянном сопротивлении цепи измерения. Для совмещения настроек Теремино с изучаемым процессом можно говорить, что по оси X представлено количество электронов в импульсе в условных единицах «кэВ» от 0 до 1047,7 с шагом 0,8 «кэВ». На оси Y указано количество событий, которое зарегистрировано в каждом количественном окне за все время измерения, или сколько раз Теремино регистрировало определенное количество электронов в фиксированном окне 0,8 «кэВ».
На фото 3 показана спектрограмма за время экспозиции 17822 секунды с записью промежуточных файлов данных через каждые 600 с. Каждый промежуточный файл есть сумма предыдущих файлов и текущего файла с записью регистрируемых количества электронов (X) и числа сигналов с данным количеством (Y).
Фото 3. Спектрограмма фона СНМ-14 при анодном напряжении 659 В.
Для анализа корреляции случайных процессов при распаде 55Cs137 и шумов коронного разряда проводились многосуточные измерения с экспозициями 300 с.
Детекторы располагались в одном помещении на расстоянии 250 см друг от друга. Запись промежуточных файлов АЦП Теремино производили синхронно с записью результатов измерений радиометра «РадиаСкан».
2.2. Методы обработки результатов
2.2.1. Постановка задачи аппроксимации
Целью задачи аппроксимации было определить, при какой динамики числа событий для определенного количества электронов, получаемых с помощью прибора Теремино в окне 0,8 «кэВ», происходит наилучшая корреляция с динамикой показаний радиометра «РадиаСкан» 701А. Для этого график показания радиометра нужно было сравнить по среднеквадратичному отклонению с графиками, получаемыми при движении количественного окна размером 100 «кэВ» с шагом в 4 «кэВ» синхронно по всем графикам распределения количества электронов для коронного счетчика нейтронов СНМ-14. Поскольку записи радиометра делали каждые 5 мин, то сравнению для каждого часа подлежало 12 графиков Теремино распределения количества электронов в импульсах шумов короны. Такие сравнения должны были быть проведены с результатами каждого часа. Всего для одних суток измерений получали 24 точки. По этим точкам нужно было построить для каждого часа график зависимости числа событий для определенного количества электронов, регистрируемых СНМ-14, от времени. И далее проанализировать этот график для выявления корреляции между двумя случайными процессами.
Полный текст доступен в формате PDF (1342Кб)
Татур В. Ю., Лукьяница А. А., Шишкин А. Л., Корреляции в космическом влиянии на случайные процессы: радиоактивный распад и коронный разряд // Вестник Междисциплинарной академии системных исследований. Системный анализ природных и технологических процессов. РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2025. Т. 1(27). С. 114-141.
В.Ю. Татур, А.А. Лукьяница, А.Л. Шишкин, Корреляции в космическом влиянии на случайные процессы: радиоактивный распад и коронный разряд // «Академия Тринитаризма», М.,
 |