» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Ноябрь, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №11 (20) 2018

Автор: Моисеев Александр Борисович, научный сотрудник
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Дальнодействующие процессы слабого ядерного взаимодействия

Статья просмотрена: 17 раз
Дата публикации: 18.10.2018

УДК 539.182

ДАЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ СЛАБОГО ЯДЕРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Моисеев Александр Борисович,

научный сотрудник ОАО НИИ «Ярсинтез», г. Ярославль

 

Аннотация.  Гипотеза о существовании дальнодействующих процессов слабого ядерного взаимодействия строится на основе анализа строения атомов, особенностей химических связей некоторых веществ, а также на основе хорошо известной теории электрослабого взаимодействия. Предполагается, что эти процессы являются проявлением новой формы слабого взаимодействия, которая определяет механизмы протекания физико-химических реакций в окружающей нас материи.

Ключевые слова: строение атома, электрослабое взаимодействие, химические связи, квантово-механическая система

 

Некоторые особенности строения электронной оболочки атома, химических связей и ряда общеизвестных свойств, даже простых веществ не позволяют рассматривать атом, и, соответственно, молекулы только лишь как ассоциацию положительных и отрицательных заряженных частиц, подчиняющихся исключительно законам электромагнитного взаимодействия. Дело в том, что, как только мы обращаемся к строению атома, сразу «бросается в глаза» непонятное количественное ограничение содержания электронов на, находящемся наиболее близко к атомному ядру и присутствующему абсолютно во всех атомах, первом энергетическим уровне-орбите, где как известно, имеется всего два электрона типа «s». Ведь, поскольку Кулоновская сила притяжения электрических зарядов максимальна, следовало бы ожидать, что и число электронов здесь будет наибольшим. Почему не возникают p, d и f-ячейки и, соответственно, первый ряд таблицы Менделеева [1] ограничен лишь двумя элементами? Причём, несмотря на развитие ряда направлений современной физики, касающихся строения атома и открытие новых явлений, эффектов, разработку новых теорий, достигнуть понимания причины упомянутой аномалии до сих пор не удалось. Здесь лишь, на основе анализа сведений об электронных конфигурациях, было выведено чисто эмпирическое правило Клечковского, более пригодное лишь для того, чтобы использовать его в каких-то расчётах [2]. Также, не получен ответ на другой вопрос: почему именно s-электроны первого энергетического уровня столь неравнозначны s-электронам второго и всех других уровней? И как же у них так получается надёжно экранировать любое многозарядное ядро? Причём, можно указать имеющие очень похожую конфигурацию оболочек химические элементы, которые настолько различны, насколько вообще что-либо в Природе может отличаться. Литий и бериллий «изо всех сил» непохожи на водород и гелий, но, однако же, с натрием и магнием сходства гораздо больше, хотя у тех в электронной конфигурации присутствуют дополнительно целых шесть p-электронов, «запакованных» в три ячейки. А, кстати сказать, можно назвать и химические аналоги, находящиеся в одной подгруппе, но, притом, даже, с абсолютно непохожей электронной конфигурацией. Ведь, как известно, хром и молибден имеют на внешней оболочке по 5 d-электронов и 1 s-электрон, а у третьего их несомненного химического аналога, вольфрама, 4 d-электрона и 2 s-электрона. Причём, у вольфрама во внутреннем слое есть ещё и f-электроны. Также, различны внешние электронные слои у ряда других элементов из одной и той же подгруппы. Здесь, можно назвать ванадий и ниобий, палладий и платину, и ряд других элементов, среди которых все элементы группы лантаноидов и актиноидов, имеющие разное число f-электронов [3]. Причём, в тех же случаях, когда внешние электронные оболочки полностью совпадают, отмечаются, почему-то, аномальные различия и внешнего вида, и физических, и химических свойств. В частности, именно так происходит в подгруппе меди. Серебро – это белый металл, а медь и золото – цветные (один красный, другой жёлтый). Температура плавления серебра, находящегося в середине подгруппы, самая низкая: всего 960 ˚C. А вот электропроводность, напротив, самая высокая. Серебро и медь, почему-то, более химически активны, чем золото, хотя, как известно, металлические свойства должны нарастать сверху-вниз таблицы Менделеева [1], а вместе с ними и химическая активность, если судить по щелочным и щелочноземельным металлам.

       Кстати, сказать, есть и ёщё одна странность, относящаяся к золоту и серебру. Дело в том, что если электропроводность определяется количеством подвижных электронов в кристаллической решётке металла, то тогда, натрий и магний, очевидно, должны быть намного более электропроводны, чем золото и серебро. Однако, в действительности, всё «с точностью до наоборот». Золото и серебро имеют в два раза большую электропроводность, чем натрий и магний. Причём, именно на серебре и золоте, из-за их чрезвычайно высокой электропроводности, удалось открыть, так называемый, эффект Казимира [4].

         И при рассмотрении химических связей, также обнаруживается целый ряд «странностей». В частности, нет никакого объяснения: почему когда атом более электроотрицательного элемента отбирает электрон у атома менее электроотрицательного элемента, то происходит это как-то «не до конца» с формированием достаточно прочной «конструкции», которую называют «ковалентной связью» [5]? Причём, электроны из неё, что называется, «ни шагу», хотя электрон и весьма «вольная» частица-волна, способная даже туннелировать, так сказать, «сквозь запреты». И несмотря на то, что существует давно разработанная теория и основанный на ней Метод Молекулярных Орбиталей [6] и альтернативный ей Метод Валентных Связей [7], тем не менее, дать разъяснения такого поведения электронов они не могут. Так, например, хорошо известны атомы, которые заряжены одновременно и положительно, и отрицательно, словно на них имеется какая-то перегородка, сделанная неизвестно из чего. И ярким примером является молекула формальдегида (водный раствор – это хорошо всем известный формалин). Здесь у углерода два положительных и два отрицательных заряда, возникших из-за двух разнонаправленных ковалентных связей, сформированных, так называемой, sp2-гибридизацией. Так вот, если бы они хоть на мгновение скомпенсировались, что и должно бы происходить по законам электромагнитного взаимодействия, то углерод просто «вывалился» бы из молекулы и образовалась молекула воды. Но, в действительности, так никогда не бывает. А, ведь, можно сказать, что данная ситуация весьма распространена и встречается в очень многих органических молекулах. Причём, таких «странностей» в поведении химических связей известно достаточно много. Сюда же можно добавить и донорно-акцепторную связь, которая выглядит исключительно не логичной, поскольку донором электронов является именно тот атом, который «специализируется» на том, чтобы их отнимать. И, хотя, донорство его очень условно, такая химическая связь, тем не менее, весьма прочна.

       Все эти факты, вынуждают подвергнуть сомнению устоявшееся представление том, что на атомном уровне электромагнитное взаимодействие является единственно определяющим всё поведение, привычной нам, материи, всех атомов и всех молекул. В частности, здесь, наверное, уместно вспомнить, что известная электрослабая теория [8] устанавливает единство электромагнитного и слабого взаимодействия, которое подтвердилось открытием двух W- и одного Z-бозонов. И, хотя, конечно, эти частицы очень короткоживущие и проявляются на расстояниях в миллион раз меньше размера атома, однако, нельзя исключить их полевое влияние, формирующее электронную, а точнее сказать, даже, «бозонную», или даже, «бозонно-кварковую архитектуру» оболочек атомов. Впрочем, чтобы делать какие-то однозначные выводы о материальной сущности данных физических объектов, необходимы и исследования, и серьёзная теоретическая проработка.

        Итак, если предположить, что атомные ядра, даже полностью лишённые электронов, сохраняют некий «бозонный каркас», то следует ожидать, соответственно, что и свободный протон тоже должен сохранять некий каркас первого энергетического уровня в виде одной ячейки s-подуровня. Тогда, очевидно, что и свободный нейтрон тоже должен иметь одну ячейку s-подуровня первого энергетического уровня, хотя и вырожденную, поскольку, иначе, требуется дополнительное объяснение возникновения такого «каркаса» у самого протона при β-распаде свободного нейтрона. А если данные допущения использовать при рассмотрении взаимодействия электронного антинейтрино со свободным протоном, то обнаруживается возможность существования некоего дальнодействующего процесса слабого ядерного взаимодействия.

            Итак, допустим, что пустую ячейку s-подуровня протона «мимоходом решило посетить» электронное антинейтрино. Ведь, как известно, эта частица очень похожа на электрон, а точнее на позитрон, только без заряда. Но у протона, место в бозонном каркасе «приготовлено» для лептона, каковым является электрон. Следовательно, ячейка s-подуровня при посещении антинейтрино, станет, на короткое время, вырождена и будет подобна той, что у нейтрона. Поэтому, на какое-то достаточно короткое мгновение, возникает особая ситуация: квантово-механическая система протон-антинейтрино становится полностью неотличима от квантово-механической системы нейтрон-позитрон. Совпадает всё: суммарный электрический, лептонный и барионный заряд. И даже, как это уже было показано, тип бозонного каркаса. Следовательно, в физическом процессе, эти системы просто обязаны реализовываться с равной вероятностью. И такой процесс, в дальнейшем, предлагается называть «слабое отражение», а саму данную форму проявления слабого ядерного взаимодействия, - «слабая зеркальность».

        Несложно оценить эффективный радиус подобных процессов. Понятно, что речь здесь  идёт о  расстояниях, порядка, размера атома. Поэтому, и вероятность актов взаимодействий должна быть намного выше, чем в стандартных процессах. Но необходимо понимать, что если какое-либо из свойств квантово-механической системы почему-либо не обнаруживает аналога при слабом отражении, то дальнейшие превращения элементарных частиц обязательно будут происходить «по обычному сценарию». Иначе говоря, например, при поглощении антинейтрино протонами молекул воды следует обратить внимание на то, что главное условие, изменяющее характер такого взаимодействия, является наличие химической (ковалентной) связи у протона, вроде бы, тоже, лишённого электронов более электроотрицательным атомом кислорода, но имеющего бозонный каркас химической связи, которого не может быть у нейтрона.

         Есть и ещё важное отличие. Дело в том, что необходимость следования тождественности параметров требует соблюдения и равенства масс. Поэтому, чтобы слабое отражение стало возможно, антинейтрино должно иметь энергию, порядка, 0.51 Мэв. Не больше, и не меньше, поскольку она соответствует массе покоя позитрона. Так вот, это весьма малая энергия. И обычно такие антинейтрино чрезвычайно мало задерживаются веществом. Поэтому, это тоже важное отличие от обычного поглощения.

         Оценка же характерного времени процессов слабой зеркальности может быть получена, если разделить эффективный радиус взаимодействия слабого отражения на скорость света, к которой близка скорость антинейтрино. Получается значение, порядка, одной миллиардной доли наносекунды, что, вообще говоря, укладывается в пределы значений характерного времени остальных процессов слабого взаимодействия.



Список литературы:

  1. Таблица Менделеева https://www.ptable.com/
  2. Правило Клечковского https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/18658
  3. Конфигурации внешних электронных оболочек атомов http://www.sciencedebate2008.com/elektronnyye-formuly-atomov/
  4. Эффект Казимира http://scorcher.ru/art/theory/any/kazimir.htm
  5. Ковалентная связь http://himege.ru/covalent-bond/
  6. Метод Молекулярных орбиталей https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/437837
  7. Метод Валентных Связей http://referatwork.ru/category/obrazovanie/view/228502_metod_valentnyh_svyazey
  8. Электрослабая теория http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4721.html


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: