Занятие № 13

23 октября 2018 г.

Занятие № 13

В

 Школе для детей и юношества

При музее им. Н.В. Левашова

Ведущий В.А. Иктисанов

 

Микромир - электрон, протон, нейтрон, природа радиоактивности

 

Синтезируемые (создаваемые) гибридные формы материй нейтрализуют зоны неоднородностей, в которых происходит их синтез. Гибридные формы материй влияют на мерность пространства с обратным знаком. Синтез гибридных форм материй происходит на уровне микропространства. Поэтому качественная структура микропространства выступает, как противовес качественной структуре макропространства. Кажется невероятным, что любой атом влияет на макропространство, но, тем не менее, это — факт. Естественно, влияние одного атома — микроскопическое, но их суммарное влияние и есть тот баланс, который уравновешивает макропространство.

Что такое атом? А́том (от др.-греч. ἄτομος «неделимый, неразрезаемый») — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента. Считается, что атом состоит из ядра, имеющего положительный электрический заряд, и отрицательно заряженных электронов. В частности, полагается, что наличие ядра установил в 1911 г. Резерфорд) оно состоит из плотно упакованных протонов и нейтронов. Например, атом урана — самый тяжелый из встречающихся в природе атомов. У него 146 нейтронов, 92 протона и 92 электрона. С другой стороны, самым легким является атом водорода, у которого 1 протон и электрон. В 1913 г. Нильс БОР предположил, что электроны движутся по фиксированным орбитам. Заряд ядра любого химического элемента пропорционален порядковому номеру данного элемента в периодической системе Менделеева. Атом может терять электроны и становиться положительным ионом или присоединять электроны и становиться отрицательным ионом. Изотопами называются разновидности одного и того же элемента, атомы которых имеют разное число нейтронов при одинаковом числе протонов. Например, существует 3 изотопы водорода – водород, дейтерий и тритий (рис. 1).

https://www.youtube.com/watch?v=9t2EIQhPc54 в ролике показано современное понятие об атомах

                      

Рис. 1 - Схемы атомов «простого» водорода, дейтерия и трития (слева направо)

 

Рассмотрим структуру микрокосмоса, а именно атом как минимальную устойчивую материальную субстанцию. Размеры атомов лежат в диапазоне от 10-10 до 10-8 метра, а размеры ядра — в пределах (1÷10)10-15 метра. Например, если бы ядро атома гелия было бы размером с теннисный мячик, то электроны находились бы на расстоянии 6 км от него. Если говорить об объёме атома, то мы имеем величину порядка 10-30 ÷ 10-24 кубических метров, а объём ядра — 10-48 ÷ 10-45 кубических метров. Ядро в атоме занимает одну стотриллионную часть объёма атома. Электроны атома занимают ещё меньший объём, чем ядро. Таким образом, вещество в атоме занимает ничтожную часть его объёма, остальное занимает «пустота», т.е. 99,999...% объёма атома не занято веществом. Сконцентрированное в ядре атома вещество влияет на окружающий микрокосмос так же, как в макрокосмосе сконцентрированное вещество звёзд влияет на окружающее пространство.

Электрон 

Природа электрона является ключевой в понимании природы физически плотной материи нашей Вселенной. Все существующие описывают наличие у электрона дуальных (двойственных) свойств — как частицы, так и волны, в частности проявляющимихся в дифракции и интерференции.

Эксперименты подтверждали наличие двойственных свойств электрона, но никакого объяснения, почему он проявляет себя неоднозначно, так и никто и не дал. Более того, что такое электрон никто так и не попытался объяснить, кроме того, что ему ставили в соответствие отрицательный заряд, в то время, как протону ставился в соответствие положительный заряд, без всякого объяснения, что же такое есть на самом деле положительный или отрицательный заряды.

 

                                                                                   

Давайте попытаемся понять природу электрона. Рассмотрим такое качественное состояние пространства, при котором выполняются необходимые и достаточные условия для слияния шести первичных материй, а для слияния семи первичных материй, не хватает самой малости.

Пространство никогда не находится в статичном состоянии. В нём постоянно происходит синтез и распад материи, атомов её составляющих, через каждую точку пространства постоянно проходят волны, несущие незначительные возмущения мерности. Астрофизики называют его реликтовым излучением Вселенной, которое в основном составляют гамма-излучения. Постоянно пронизывая пространство, эти волны вызывают незначительные, с первого взгляда, возмущения мерности пространства. Незначительные для чего-то, эти возмущения становятся определяющими в п   рироде электрона. Накладываясь на деформацию микропространства гамма-излучения кратковременно создают дополнительное искривление микропространства, при котором возникают условия для слияния семи первичных материй нашего типа (рис. 2).

На короткое время возникают условия, при которых все семь первичных материй в состоянии слиться и образовать гибридную форму. Начинается процесс синтеза, появляется материальное облако, которое начинает уплотняться, но процесс уплотнения не успевает завершиться. Волновой фронт проходит, деформация микропространства начинает уменьшаться, и наступает момент, когда вновь исчезают качественные условия для возможного слияния семи первичных материй (рис. 2.). Материальное облако, которое только начало уплотнятся, вновь рассеивается.

                        

Рис. 2 – Появление и исчезновение электрона

Всё это происходит во время прохождения через зону деформации микропространства только одного фотона гамма-излучения. В силу того, что любую точку микропространства непрерывно пронизывает огромное число волн, процесс уплотнения и разуплотнения материи происходит непрерывно. Данное состояние является граничным состоянием физически плотной материи. Именно поэтому электрон, который соответствует этому граничному состоянию, обладает двойственными свойствами, как частицы, так и волны. Именно поэтому говорится об электронном облаке, как о некотором сгустке материи, который движется вокруг ядра атома. Аналогией электронному облаку может служить туман.

Теперь хотелось бы обратить внимание на понятие движения электрона. Электрон, электронное облако, вообще не движется в физически плотной среде. В первую очередь потому, что электрон не является в полном смысле физически плотной материей, а есть, ни что иное, как крайне неустойчивое граничное состояние этой материи. Распавшись, электрон может вернуться к своему состоянию совершенно в ином месте. Процесс смерти и рождения электрона происходит так быстро, что создаётся иллюзия мерцания одного и того же электрона. Рождение нового электрона происходит не в том же самом месте, где исчез предыдущий электрон. Поэтому каждое новое рождение электрона происходит в новом месте. В результате, возникает мерцающее движение электрона по орбите вокруг ядра.

При наличии горизонтального перепада мерности, высвободившиеся при распаде электрона первичные материи, поглотив фотон другой длины волны, могут материализоваться в какой-либо соседней зоне деформации микропространства, существующей вокруг ядра атома. Происходит, так называемый, квантовый переход электрона с одной орбиты на другую. При подобных переходах электроны поглощают и излучают фотоны с различными длинами волн. При излучении электроном фотона, он «перескакивает» на меньшую орбиту, а при поглощении, соответственно, на большую орбиту (рис. 3).

                                                      

 

Рис. 3 – «Смерть» и «рождение» электрона на разных орбитах

 

Устойчивость физически плотного вещества.

Диапазон значений мерности, в пределах которого физически плотное вещество стабильно, т.е. не распадается на первичные материи его образующие, лежит в пределах:

2.87890 < ΔL < 2.89915  .

Каждая молекула или атом имеют свой диапазон мерности, в пределах которого, они сохраняют свою устойчивость. Поэтому физически плотная материя планеты распределяется по диапазонам устойчивости (рис.). Атмосфера, плавно переходящая в ионосферу (плазменное граничное состояние физически плотного вещества), занимает верхний пограничный участок диапазона мерности физически плотного вещества.

Любое изменение мерности макропространства вызванное, в том числе и вспышками солнечной активности, изменение общего уровня мерности макропространства, в силу того, что солнечная система движется относительно ядра нашей галактики, и, как следствие этого, попадает в области с другими уровнями собственной мерности, в силу неоднородности самого пространства, приводит к напряжениям в земной коре. Напряжения в коре приводят к её расколам, опусканию или поднятию её в разных местах, извержению вулканов и появлению новых, как результат изменения условий движения магмы и т.д. Происходит перераспределение физически плотного вещества внутри зоны неоднородности планеты, в соответствии с положением уровней оптимальной мерности для разных агрегатных состояний физически плотной материи: твёрдого, жидкого, газообразного и плазменного.

                                                                     

Уровень мерности атмосферы.

  1. Уровень мерности океанов.
  2. Уровень мерности земной коры.
  3. Уровень мерности магмы.

Рис. 4. – Распределение физически плотной материи планеты по диапазонам устойчивости

 

Водород

Минимальное искривление макропространства, при котором возникает синтез физически плотного вещества, соответствует условиям синтеза водорода. Именно поэтому он является первейшей формой физически плотного вещества во Вселенной. Атом водорода — это первокирпичик материи нашей Вселенной и именно он послужил строительным материалом, как для звёзд, так и всех других известных атомов, которые возникали в недрах звёзд в результате термоядерных реакций.

                                     

Нейтрон

Сжатие водородных голубых гигантов происходит вследствие того, что внутри голубого гиганта существует перепад мерности, направленный к центру звезды. В результате этого сжатия, атомы водорода начинают двигаться к центру зоны деформации макропространства и, сталкиваясь друг с другом, излучают волны.

При этом электрон каждого излучающего атома водорода переходит с орбиты с большей энергией на орбиту с меньшей. И так продолжается до тех пор, пока электрон не приблизится к ядру-протону настолько близко, что происходит качественное преобразование атома водорода в нейтрон.  

          В нейтроне расстояние между протоном и электроном настолько малы, что можно сказать что электрон практически упал на протон. При сбросе электрона на орбиту ниже критической, возникает ситуация, когда практически не существует возможности вывести его на более высокую орбиту.

Нейтрон, не имеющий электрического заряда, становится строительным материалом для других атомов. Например, ускоряясь, в результате столкновения с атомами и другими нейтронами, нейтроны достигают таких энергий, когда они в состоянии проникнуть в ядро водорода и создать дейтерий, так называемый, тяжёлый водород. Таким образом возникают условия для термоядерных реакций, в результате которых синтезируется гелий. Аналогичным образом происходит синтез атомов всех остальных элементов, которые состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Для нейтрона близко расположенные положительная и отрицательная зоны деформации микропространства полностью компенсируют друг друга, и поэтому для него возникает нейтральная зона микропространства. В отличие от этого, атом водорода постоянно совершает микроскопические колебания мерности окружающего микропространства, что вызвано периодической материализацией и исчезновением электрона. Это приводит к отличию химических свойств атома водорода и нейтрона, но влияние на микропространство у них практически одинаково.

Это особенность нейтрона имеет важное значение в понимании природы  радиактивности у изотопов элементов. Под изотопами понимаются атомы одного элемента, которые имеют одинаковое количество электронов и протонов, но разное количество нейтронов (рис. четыре). Например, дейтерий содержит один дополнительный нейтрон, тритий – два дополнительных нейтрона по сравнению с водородом. В отличие от «простого» водорода, они неустойчивы, другими словами, радиоактивны. Итак, мы приблизились к пониманию природы радиоактивности.

 

Природа радиоактивности

 

Радиоактивность — явление, при котором, атом становится неустойчивым, происходит его распад, в результате которого выделяется энергия, и образуется более устойчивый атом или атомы. Неустойчивость возникает при поглощении атомом фотона, в результате чего происходит переход электрона с одной разрешённой орбиты на другую. Другими словами, неустойчивость появляется после передачи атому некоторого количества энергии. Но почему при поглощении фотона один атом становится неустойчивым и распадается, в то время, как другой остаётся стабильным?

Радиоактивными признаются трансурановые элементы, атомный вес которых превышает двести тридцать восемь а.е. (атомных единиц). Под атомной единицей понимается масса, примерно равная массе атома водорода или массе протона. Атомная единица была взята Д. И. Менделеевым за основную характеристику элемента при открытии им периодической системы элементов.

Чем сложнее система, тем она менее устойчивая. Поэтому распад атомов трансурановых элементов можно было бы объяснить их сложной структурой, в результате чего, атом и распадается. Всё, казалось бы, прекрасно, если бы опять не вмешалось бы маленькое НО. Радиоактивны не только трансурановые элементы, но и изотопы всех других элементов.

В то время, как другие элементы, имеющие атомный вес в десятки атомных единиц, продолжают быть устойчивыми. Например, золото Au имеет в ядре 79 протонов и 117 нейтронов, и устойчиво! А появление ещё одного нейтрона в ядре атома золота дополнительного к уже имеющимся 117 делает его неустойчивым. Но следующий элемент, имеющий на один протон больше, ртуть Hg, в ядре содержит 119 нейтронов, устойчив. Значит природу явления радиоактивности определяет не число нейтронов в ядре. Неустойчивый изотоп появляется только тогда, когда в ядре любого устойчивого атома появляется «лишний» нейтрон.

Итак, радиоактивный распад может наблюдаться: а) у атомов с большим атомным весом, б) у изотопов, содержащих «лишний» или «лишние» нейтроны.  Давайте разберёмся с этим любопытнейшим явлением природы, рассмотрев влияние объектов микромира на окружающее пространство.

Влияние каждого атома на своё микро- и макропространство — постоянно и пропорционально атомному весу, другими словами, количеству протонов и нейтронов, образующих атомное ядро. Чем большее число протонов и нейтронов входят в состав ядра атома, тем больше влияние атома на окружающее пространство. Атом водорода H минимально влияет на окружающее пространство и поэтому устойчив по всей зоне неоднородности. Именно по этой причине во Вселенной больше всего водорода. В то время, как степень влияния на окружающее пространство атома урана U соизмерима с максимальной величиной деформации пространства, при которой может существовать физически плотное вещество (рис. 5). Итак, мы раскрыли основную причину распада вещества у атомов с большим атомным весом.

Теперь рассмотрим причину радиоактивного распада у изотопов, которые имеют «лишний» нейтрон на примере водорода. Когда атом водорода «захватывает» нейтрон, атом тяжёлого водорода стремится к тому же оптимальному уровню собственной мерности, что и «простой» водород, в то время, как совокупное влияние ядра на окружающее микропространство у тяжёлого водорода в два или три раза (в случае дейтерия или трития, соответственно) больше, чем у простого водорода. И, как следствие, тяжёлый водород выпадает за пределы устойчивости физически плотного вещества (рис. 6). Его ядра оказываются в зоне микропространства, где не может существовать материя, возникшая при слиянии семи первичных материй, происходит распад ядра на материи, его образующие. Что и соответствует радиоактивному распаду. Изотопы всех элементов, располагающихся между водородом и ураном, радиоактивны по тем же причинам.

  1. Нижний уровень мерности физически плотной сферы.
  2. Верхний уровень мерности физически плотной сферы

                                                        

Рис. 5- Влияние на окружающее микропространство атома водорода H и атома урана U.