МЕНЮ

Модель атома на основе эфиродинамической концепции

На основании законов газо- и эфиродинамики предлагается модель атома и механизмы ее формирования. Согласно данной модели атом формируется из не пересекающихся протон-электронных пар, вложенных друг в друга. Основой устойчивости данной модели являются силы взаимодействия вращающихся и направленных вихревых потоков эфира, интерпретируемые как магнитные и электрические соответственно. На основании данной модели определены ее структура и геометрические параметры.

Введение. Понятие об атоме как о наименьшей неделимой части материи было впервые сформулировано древнеиндийскими и древнегреческими философами [1]. Известный греческий философ Демокрит, будучи одним из первых материалистов, впервые ввел термин “атом” (от греч. atomos – неделимый). Последователь идей Демокрита, Эпикур впервые высказал предположение об атомном весе.

К началу XVIII в. атомистическая теория приобретает все большую популярность. К этому времени работами французского химика А. Лавуазье, великого русского ученого М.В. Ломоносова и английского химика и физика Д. Дальтона была доказана реальность существования атомов. Однако вопрос о внутреннем строении атомов еще не ставился, так как атомы считались неделимыми.

Только в конце XIX — начале XX века физиками были открыты субатомные частицы и составная структура атома, и стало ясно, что атом в действительности не является неделимым. После открытия естественной радиоактивностикатодных лучей и электронов в самом начале XX века были предложены первые модели строения атомов. 

В 1901 г. Ж. Перрен, разрабатывая атомную теорию, в работе “Ядерно-планетарная структура атома” выдвигает гипотезу, что атом представляет собой миниатюрную Солнечную систему, но он не смог это доказать. Согласно Перрену, атом должен состоять из положительно заряженного ядра, окруженного отрицательными электронамикоторые двигаются по определенным орбитам, со скоростями, соответствующими частотам световых волн. Иными словами, Перрен предвосхитил основные структурные моменты будущей резерфордовской модели атома. Однако идея Перрена оказалась явно несвоевременной, она не нашла, да и не могла вызвать никакого резонанса. Во-первых, потому, что был совершенно неясен вопрос о носителе положительного заряда в атоме (никаких прямых или косвенных экспериментальных данных на сей счет не существовало) во-вторых, модель Перрена противоречила представлениям классической электродинамики (это противоречие имело место и в резерфордовской модели, но оно было своевременно преодолено Н. Бором, применившим к строению атомов планковскую гипотезу о квантах).[2]

            Подобную же модель предложил в 1904 г. японский физик Хантаро Нагаока, названную им сатурнианской. [3] В модели Нагаоки атом уподоблялся планете Сатурн; роль планеты выполнял положительно заряженный шар, представляющий собой основную часть объёма атома, а электроны располагались подобно спутникам Сатурна, образующим его кольца. Однако наиболее широкое распространение получила так называемая “кексовая” модель атома: в 1902 г. Уильям Томсон (лорд Кельвин) высказал предположение о том, что атом представляет собой сгусток положительно заряженной материи, внутри которого равномерно распределены электроны. Простейший атом – атом водорода – представлял собой, по мнению У. Томсона, положительно заряженный шар, в центре которого находится электрон. Детально данную модель разработал Дж. Дж. Томсон, считавший, что электроны внутри положительно заряженного шара расположены в одной плоскости и образуют концентрические кольца. Дж. Дж. Томсон предложил способ определения числа электронов в атоме, основанный на рассеивании рентгеновских лучей, исходя из предположения, что именно электроны должны являться центрами рассеивания. Проведённые эксперименты показали, что количество электронов в атомах элементов равно приблизительно половине величины атомной массы. Дж. Дж. Томсон, предположив, что число электронов в атоме непрерывно возрастает при переходе от элемента к элементу, впервые попытался связать строение атомов с периодичностью свойств элементов.

Немецкий физик Филипп фон Ленард попытался создать модель, не предполагающую раздельного существования в атоме противоположных зарядов. Атом, согласно модели Ленарда, состоит из нейтральных частиц (т.н. динамид), каждая из которых является электрическим дуплетом. Выполненные Ленардом расчёты показали, что эти частицы должны иметь крайне малые размеры и, следовательно, большая часть объёма атома представляет собой пустоту. Сосредоточение массы атома в небольшой части его объёма отчасти подтверждалось и проведёнными Ленардом в 1903 г. опытами, в которых пучок быстрых электронов легко проходил через тонкую металлическую фольгу.

Все упомянутые модели – Томсона-Томсона, Перрена-Нагаоки и Ленарда являлись сугубо гипотетическими и исключительно качественными.

В 1906-1909 гг. Ганс Гейгер, Эрнст Марсден и Эрнест Резерфорд, пытаясь найти экспериментальные подтверждения модели Томсона, провели свои знаменитые опыты по рассеиванию α-частиц на золотой фольге. Они использовали α-частицы вместо рентгеновских лучей, т.к. благодаря своей большей массе (в 7350 раз больше массы электрона) α-частицы не претерпевают заметного отклонения при столкновении с электронами, что позволяет регистрировать только столкновения с положительной частью атома. В качестве источника α-частиц ими был взят радий, а частицы, претерпевавшие рассеяние в тонкой золотой фольге, регистрировались по сцинтилляционным вспышкам на экране из сульфида цинка, находящемся в затемненной комнате.

Результат опытов оказался совершенно противоположным ожидаемому. Большинство α-частиц проходило через золотую фольгу по прямым или почти прямым траекториям, но в то же время некоторые α-частицы отклонялись на очень большие углы, что свидетельствовало о наличии в атоме чрезвычайно плотного положительно заряженного образования.        

Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. Основываясь на этих экспериментальных фактах, Резерфорд в 1911 г. предложил свою ядерную модель атома [4]: в центре атома находится положительно заряженное ядро, объём которого ничтожно мал по сравнению с размерами атома; вокруг ядра вращаются электроны, число которых приблизительно равно половине атомной массы элемента. Модель атома Резерфорда при несомненных достоинствах содержала важное противоречие: в соответствии с законами классической электродинамики вращающийся вокруг ядра электрон должен был непрерывно испускать электромагнитное излучение, теряя энергию. Вследствие этого радиус орбиты электрона должен был быстро уменьшаться, и рассчитанное из этих представлений время жизни атома оказывалось ничтожно малым.

В 1910 г. датский ученый Н. Бор, используя модель Резерфорда и теорию Планкапредложил модель строения атома водорода [5], согласно которой электроны двигаются вокруг ядра не по любым, а лишь по разрешенным орбитам, на которых электрон обладает определенными энергиями. При переходе электрона с одной орбиты на другую атом поглощает или испускает энергию в виде квантов. Каждая орбита имеет номер n (1, 2, 3, 4, …), который назвали главным квантовым числом. Бором были получены выражения для радиусов стационарных орбит rn и энергии электрона на этих орбитах: a = ħ2/(kme2); a = 5,29-10 м; rn = n2a, где а – боровский радиус.

Теория Бора оказалась недостаточно последовательной и общей. Она логически противоречива: не является ни классической, ни квантовой. В системе двух уравнений, лежащих в её основе, одно — уравнение движения электрона — классическое, другое — уравнение квантования орбит — квантовое. В результате чего величина боровского радиуса оказалась вычисленной исходя из параметров квантовой механики (ħ – приведенная постоянная Планка) и не обоснованной величины электрического заряда электрона [6]. Что указывает на ее случайный характер (совпадение с возможным радиусом атома водорода по порядку).

            Для объяснения стабильности атомов Бору пришлось ввести постулаты, которые показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.

            Квантово-механическая модель атома. Данная модель атома является развитием планетарной модели Бора-Резерфорда. Согласно модели, ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько-нибудь определённым траекториям (неопределённость координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).

Работы Планка, Эйнштейна, Бора, де Бройля, Гейзенберга, а также Шредингера, предложившего волновое уравнение, заложили основу квантовой механики, изучающей движение и взаимодействие микрочастиц. В соответствие с квантово-механическими представлениями невозможно точно определить энергию и положение электрона, поэтому в квантово-механической модели атома используют вероятностный подход для характеристики положения электрона. Вероятность нахождения электрона в определенной области пространства описывается волновой функцией, которая характеризует амплитуду волны, как функцию координат электрона. В наиболее простом случае эта функция зависит от трех пространственных координат и называется орбиталью.

Необходимо заметить, что понятие орбиталь существенно отличается от понятия орбита, которая в теории Бора означала путь электрона вокруг ядра. Орбиталь характеризует вероятность нахождения электрона в определенном пространстве вокруг ядра атома. Она ограничена в трехмерном пространстве поверхностями той или иной формы. Величина области пространства, которую занимает орбиталь, обычно такова, чтобы вероятность нахождения электрона внутри ее составляла не менее 95%. Так как электрон несет отрицательный заряд, то его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда, которое получило название электронного облака.

Для характеристики полноты поведения электрона в атоме введены квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное и спиновое. [7]

Запись распределения электронов в атоме по оболочкам, подоболочкам и орбиталям получила название электронной конфигурации элемента. Обычно электронная конфигурация приводится для основного состояния атома.

            Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (то есть количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов. Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).

            Недостатками выше рассмотренных моделей являются их феноменологичность, фактическое отсутствие структурных представлений, неспособность оценить геометрические и электромагнитные параметры внутри атома, а также дать представление о природе внутриатомных взаимодействий.

Становится очевидным, что решить проблемы атома традиционными способами не удается. За прошедшие сто лет с момента представления модели атома Резерфорда, фактически как не изменилась структура модели атома, так и методология ее исследования. Делимость атома на составные части утвердила научный мир в представлении в последующей механической делимости как атома вещества, так и его структурных элементов. При этом, основным методом исследования атома и его структурных элементов остается метод, разработанный также Резерфордом, метод бомбардировки ядер атомов тяжелыми частицами. В современных условиях этот метод ассоциируется с методом ”кувалды“, когда, например, хотят понять устройство мобильного телефона, кладут его на наковальню, бъют молотом (кувалдой) и по осколкам пытаются понять его устройство, совершенно игнорируя физический принцип исследования [8]. Очевидно, что в выше данном методе реализуется только последний (логический) уровень реализации (функционирования) физического принципа: атом представляется в виде совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих элементов (протона, электрона и нейтрона), предназначенных для построения атомов всех веществ.

Современная атомная физика не отвечает на главный вопрос – как устроен атом, причины его необычной устойчивости. Нет ответа на вопрос, каков механизм формирования устойчивых атомных образований, таких как молекулы. По сути, изучение электронного строения многоэлектронных атомов зашло в тупик. [3]

Выходом из сложившейся ситуации является использование методологии исследования атома и его структурных элементов известное как моделирование снизу-вверх, т. е. сначала исследуются и моделируются структурные элементы ниже стоящего уровня физической материи, а только затем выполняется моделирование атома вещества. Реализация данного подхода в современных условиях возможна на основе организационно-уровневого подхода [9] с использованием эфиродинамической концепции [10].

Краткий обзор современных моделей атомов. Триумф квантовомеханического описания атома водорода во многом предопределил характер последующего этапа становления атомной физики. Долгое время считалось, что достигнутая непостижимо высокая точность описания атома водорода рано или поздно будет перенесена на другие

атомы. К сожалению, за прошедшие почти 100 лет с момента создания квантовой

механики эту идею претворить в жизнь не удалось. В современной атомной физике утвердился вывод копенгагенской школы о полноте и завершенности квантовой механики: “Физика достигла конца своего пути и дальнейшие прорывы невозможны” [11]. Данная идеология остается господствующей в ортодоксальной науке и по настоящее время. Такое положение вещей далеко не способствовало всесторонним исследованиям в атомной физике. Тем не менее, к настоящему времени предложено достаточно большое

число моделей атомов [3].

Анализ существующих моделей выявляет определенную тенденцию к структурному усложнению электронной конфигурации атомов, начиная от точечного электрона через радиальные, тригональные и тетрагональные орбиты к представлениям о кольцегранных, спиновых и вихревых структурах атомов.

К сожалению, большинство известных моделей умозрительны и недостаточны для окончательного понимания электронной конфигурации атома; необходимы новые идеи и/или дополнительные экспериментальные данные. Как показали последующие исследования, таковыми экспериментальными данными являются энергетические и структурные параметры. С другой стороны, анализ этих моделей показывает, что все

они в той или иной мере совместимы с оболочечной моделью атома [12].

Диполь-оболочечная модель атома [13, 14]. Эта модель атома является развитием основополагающей и концептуально апробированной оболочечной модели, в начальном варианте предложенная Н. Бором. Согласно данной модели атом представляет собой многослойную структуру вложенных друг в друга электронных сферических оболочек. Устойчивость атомов достигается благодаря динамическому равновесию сил

кулоновского притяжения электронов в центральном поле ядра и центробежных сил отталкивания вращающихся электронов. Однако ни модель Н. Бора, ни последующие модификации оболочечной модели атомов не смогли раскрыть электронную структуру атомов и объяснить механизм формирования электронных оболочек.

Радикальный шаг в усовершенствовании оболочечной модели атомов был сделан после введения в описание модели количественных характеристик: энергии связи E и геометрических параметров атома, полученных на основании данных измерения поляризуемости α этих атомов. Согласно данной модели устойчивость атома

определяется электростатическим взаимодействием между нижележащей оболочкой и каждым из электронов вышележащей по отношению к ней оболочки. Энергия связи  электронов внешней оболочки обусловлена действием сил кулоновского притяжения валентных электронов к остову атома и сил взаимного отталкивания электронов внешней оболочки.

Одним из руководящих принципов, который был положен в основу построения диполь-оболочечной модели, является принцип минимума потенциальной энергии электронов. Согласно данному принципу электроны каждой из оболочек в результате взаимного отталкивания стремятся образовать правильную конфигурацию с равноудаленными электронами, так что атомы I группы таблицы Менделеева

приобретают точечную конфигурацию, атомы II группы – линейную (зеркально-

симметричную относительно ядра), атомы III группы – тригональную, атомы IV группы – тетраэдрическую и т.д. вплоть до атомов VIII группы, которым соответствует гексаэдрическая (кубическая) конфигурация.

Согласно данной модели электроны локализованы в положении вершин

перечисленных фигур. Электроны каждой отдельной оболочки тождественны, а их энергии вырождены. Для описания данной модели необходимо и достаточно иметь три параметра: n – число оболочек (или номер периода), Nn – число электронов на n-й оболочке и энергию связи Е (потенциал ионизации) атома.

Диполь-оболочечная модель атома имеет надежное экспериментальное обоснование, опирающееся, в первую очередь, на соответствие рассчитываемых в рамках этой модели энергий связи с потенциалами ионизации. Имеющиеся между ними различия в численных значениях отражают различие этих величин в отдельных аспектах и могут служить предметом для последующих исследований с целью уточнения внутриатомного строения. В качестве экспериментального подтверждения диполь-оболочечной модели также выступает эмпирический закон Мозли [15], согласно которому энергетическое состояние каждой из оболочек атома строго определенно и отражает относительную независимость этих оболочек.

Наблюдаемая у кристаллов совершенная структура также всецело обязана электронному строению атомов. Пример тому – объемно-центрированная структура большинства металлов (как следствие гексаэдрического строения остовов атомов I группы), тетраэдрическая структура ковалентных кристаллов (как следствие тетраэдрической конфигурации атомов IV группы), гексагональная структура ионных кристаллов и т.д.

Оболочечная модель фактически является полуэмпирической схемой, позволяющей понять некоторые закономерности в структуре, но не способной последовательно количественно описать свойства атома. В частности, ввиду перечисленных трудностей непросто выяснить теоретически порядок заполнения оболочек, соответственно, и “магические числа” [16], которые служили бы аналогами периодов таблицы Менделеева для атомов.

Эфиродинамическая модель атома.

Исходные предпосылки. В рамках развития эфиродинамической концепции В. Ацюковским, С. Бураго [17] и др. были разработаны эфиродинамические модели протона, нейтрона и атомных ядер, которые позволили выяснить структуру нуклонов, атомных ядер и физическую сущность внутриядерных взаимодействий. Однако, замена представлений только о сущности элементов атома в рамках существующих моделей так и не привела к решению выше указанных проблем.

            С целью дальнейшего развития эфиродинамической концепции в области моделирования атомных структур, авторами данной работы предлагается интерпретация процессов, ведущая к образованию атомов и молекул с обоснованием их каждого этапа.

            Согласно теории эфиродинамики, эфир в рамках структуры Вселенной представляет собой замкнутый поток газа, частицы которого амеры обладают единственной формой движения – равномерным поступательным движением в пространстве; элементарный объем эфира обладает тремя формами движения – диффузионной, поступательной и вращательной, каждая из которых имеет еще и виды движения. Кроме того, эфир характеризуется плотностью, давлением, термодинамической скоростью движения, вязкостью и др. параметрами.

В результате выше указанных форм и видов движения эфира образуются локальные зоны различной плотности, в которых ламинарное движение эфира преобразуют в турбулентное, а затем в вихревое. Результатом этого процесса является формирование вихревых замкнутых колец двух типов: с левой и правой закруткой потоков эфира внутри. Особенностью данного этапа является то, что эти кольца характеризуются идентичными физическими и геометрическими параметрами. Отличие только в направлении потоков внутри колец.

В работе Н. Кастерина [18] на основе выведенных им уравнений вихревого поля, показано, что для получения устойчивых вихревых образований ”сверхгаз” должен иметь значение коэффициента адиабатического расширения Ка равным 2. Используя выражение Cv = Cp / (1 + 2/N), где  Cv, Cp – удельные теплоемкости эфира при V=const и P=const соответственно, несложно получить, что по Кастерину при Ка = 2, N = 2.

            Т.е., исходя из условия устойчивости вихреобразования и длительности его существования по Кастерину, значение коэффициента адиабатического расширения эфира Ка = 2 возможно только при двух степенях свободы амера N = 2.  Данное обстоятельство не только хорошо согласуется с гипотезой Ацюковского: ”Элемент эфира – амер – обладает единственной формой движения – равномерным  поступательным движением в пространстве.”, т. е. N = 1, но фактически определяет стратегию дальнейшего формирования элементарных частиц.  N = 2 становится в локальных зонах различной плотности, оно соответствует давлению и температуре.

Учитывая то, что параметры эфира в рамках Вселенной одинаковы, можно предполагать, что эфир способен формировать только два типа выше указанных колец в любой области пространства. [19]

            Кольца находятся в постоянном движении, что создает предпосылки их взаимодействия между собой. Рассмотрим возможные случаи. Первый – сближаются два кольца с разным типом закрутки. В этом случае внешние вихревые потоки, увлекаемые вращающимися кольцами, независимо от области контакта (торцами или боковыми поверхностями) будут направлены навстречу друг другу, что приведет к отталкиванию колец. Второй и третий – сближаются два кольца с одинаковым типом закрутки, соответственно, с левым или правым. Так как процессы в обоих случаях идентичны, то рассмотрим, например, сближение колец с левым типом закрутки. Независимо от области контакта, в его зоне внешние вихревые потоки этих колец будут одно направлены. Эти потоки эфира в области контакта двух колец создадут зону разрежения эфира, что в конечном итоге под воздействием внешнего давления на кольца, приведет к их сближению и слипанию. Причем, независимо от начального момента слипания колец торцами или боковыми поверхностями, процесс заканчивается слипанием торцами.

            Таким образом, в результате взаимодействия двух однотипных колец образуются сдвоенные торообразные вихревые структуры, названные дуэтонами [20]. Основным принципом существования таких структур является закон сохранения момента количества вращения [21]. Для движущейся по окружности точки момент количества вращения равен, конечно, произведению ее массы mi на скорость vi и на расстояние до оси вращения ri , а скорость в свою очередь равна угловой скорости ω, умноженной на расстояние до оси: Li = mi vi ri = mi ri2 ω = const.

Согласно этому закону в процессе образования дуэтонов произойдут изменения их геометрических и физических параметров, относительно одиночного кольца, а именно, масса дуэтона увеличится в два раза, внешний и внутренний радиусы колец дуэтона уменьшатся, а скорость вращения вокруг собственной оси увеличится. В процессе уменьшения внутреннего радиуса колец дуэтонов потоки истекающего эфира, в случае левой закрутки, и потоки втекающего эфира в случае с правой закруткой, формируются в конусообразные трубчатые формирования, определенной направленности от центра дуэтона перпендикулярно их торцам во внешнее пространство в случае с левой закруткой и наоборот – в случае с правой закруткой. Эти конусообразные потоки эфира называются джетами.

Таким образом, в результате взаимодействия двух однотипных колец образуются  сдвоенные структуры колец (дуэтоны) с джетами. Эти два типа дуэтонов в теории эфиродинамики интерпретируются как элементарная частица протон, в первом случае, и антипротон – во втором. В отличие от теорий квантово-релятивистской концепции, эфиродинамическая предполагает на основе свободного движения потоков эфира формирование только двух элементарных частиц протона и антипротона, идентичных по геометрическим и физическим параметрам, отличающихся только направлением потоков эфира внутри их тел и, соответственно, направлением вращения вокруг собственной оси.

Протон-электронная пара. Опыты Резерфорда с α-частицами привели его в 1919 г. к открытию в составе ядра атома протона и построению протон-электронной модели ядра.

После открытия протона было высказано предположение, что ядра атомов состоят из одних протонов. Однако это предположение оказалось несостоятельным, так как отношение заряда ядра к его массе не остается постоянным для разных ядер, как это было бы, если бы в состав ядер входили одни протоны. Для более тяжелых ядер это отношение оказывается меньше, чем для легких, т. е. при переходе к более тяжелым ядрам масса ядра растет быстрее, чем заряд.

            Читая в 1920 г. “Бейкерианскую лекцию” [22] об этой модели Резерфорд высказал

предположение о том, что наряду с простейшим заряженным ядром – протоном – должно существовать простейшее нейтральное ядро, содержащее сильно (сильнее, чем в атоме водорода) связанные между собой протон и электрон (впоследствии названное протон-электронной парой), представляющее собой частицу с массой, приблизительно равной массе протона. Он даже придумал название этой гипотетической частице – нейтрон. 

Это была очень красивая, но, как выяснилось впоследствии с точки зрения квантовой механики, ошибочная идея. Электрон не может входить в состав ядра. Квантово-механический расчет на основании соотношения неопределенностей показывает, что электрон, локализованный в ядре, т. е. области размером R ≈ 10–13 см, должен обладать колоссальной кинетической энергией, на много порядков превосходящей энергию связи ядер в расчете на одну частицу.

После открытия в 1932 г. нейтрона и создания протон-нейтронной модели ядра представления о протон-электронной паре в традиционной физике были окончательно забыты.

С развитием идей эфиродинамической концепции появился интерес к развитию представлений о протон-электронной паре. Из выше изложенного следует, что ниже лежащий уровень физической материи эфир способен формировать только две элементарные частицы протон и антипротон. Наличие у протона истекающих джетов, а у антипротона – втекающих, создают условия их взаимодействия между собой. Вытянутые в пространстве джет протона и джет антипротона пересекаются и объединяются, что создает сцепку из протона и антипротона. Свободная конструкция такой сцепки приводит к объединению и вторых джетов протона и антипротона, формируя таким образом новую конструкцию: протон-антипротонную пару. Эта пара характеризуется тем, что тела протона и антипротона вращаются в противофазе. Вследствие чего внешние потоки эфира, увлекаемые вращающимися телами протона и антипротона, оказываются направленными навстречу друг другу, что приводит к отталкиванию протона от антипротона. Сила, которая вызывает отталкивание протона от антипротона в эфиродинамике интерпретируется, как магнитная.

            Протон и антипротон это вихреобразные тела, образованные постоянно движущимся эфиром. Направление движения потоков эфира следующее. Из вне эфир втекает в пространство между кольцами тела протона, далее через тело протона и истекает в виде джетов во внешнее пространство. В протон-антипротонной паре истекающий поток эфира протона становится втекающим потоком антипротона. Затем через тело антипротона он истекает во внешнее пространство между кольцами тела антипротона. В этом процессе важным моментом является процесс всасывания потоков эфира джетов телом антипротона. Этот процесс аналогичен механизму функционирования сифона в гидро-, газодинамике. Он характеризуется уменьшением давления эфира в области всасывания, что в результате внешнего давления эфира на тела протона и антипротона приведет к их притяжению. Сила, которая вызывает притяжение протона и антипротона в эфиродинамике интерпретируется как электрическая (или кулоновская).

            Таким образом в процессе взаимодействия протон-антипротонной пары на нее воздействуют две силы: магнитная – сила отталкивания и электрическая – сила притяжения. Согласно закона Кулона электрическая сила обратно пропорциональна квадрату расстояния, а согласно закона Био-Савара-Лапласа магнитная сила обратно пропорциональна кубу расстояния. Соответственно при больших расстояниях между протоном и антипротоном в первоначальный момент взаимодействия электрическая сила будет превалировать над магнитной, что приведет к сближению протона и антипротона. Процесс сближения будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие магнитных и электрических сил.

Равновесное состояние протон-антипротонной пары является неустойчивым по отношению к внешним воздействиям (температуре, давлению, излучению, магнитным и силовым полям). Например, в результате воздействия внешних магнитных сил в одном случае магнитные силы отталкивания могут быть увеличены, что приведет к отталкиванию протона от антипротона и в пределе к разрушению протон-электронной пары за счет разрыва связи. Во втором случае при ослаблении сил отталкивания протон движется навстречу к антипротону и в пределе произойдет взаимоуничтожение вихревых колец, вследствие разнонаправленности вихревых потоков. Этот процесс взаимоуничтожения элементарных частиц в современной физике трактуется как аннигиляция.

В природе никогда не существовало бы ни атомов, ни молекул, ни вещества в целом, если бы процесс взаимодействия протона и антипротона параллельно не сопровождался бы еще одним – генерацией (излучением) фотонов [19].

Что это означает для протон-антипротонной пары? А это означает, что в процессе взаимодействия антипротон недополучает массу, которая в виде фотонов излучается во внешнее пространство. Уменьшение массы антипротона вследствие закона сохранения ведет к уменьшению радиуса тела антипротона и увеличению скорости вращения вокруг собственной оси. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится излучение фотонов, вследствие выравнивания геометрии джетов (идеальный полукруг) и не наступит равновесие магнитных и электрических сил. В этом случае антипротон уменьшается в своих габаритах до состояния вихревого образования, которое в эфиродинамике трактуется как электрон. При этом протон-антипротонная пара трансформируется в протон-электронную пару.

Протон-электронная пара это устойчивое в пространстве и времени вихревое образование. Протон и электрон удерживаются в равновесии равенством внутренних магнитных сил отталкивания и электрических сил притяжения. При воздействии внешних факторов, например, при увеличении магнитной силы электрон отдаляется от протона, вследствие действия закона сохранения увеличение расстояния между протоном и электроном приводит к увеличению массы протон-электронной пары и уменьшению скорости вращения, как протона, так и электрона. Увеличение расстояния приводит к изменению геометрии джетов, что вызовет генерацию фотонов во внешнее пространство и уменьшение массы протон-электронной пары, что соответственно вызовет обратный процесс возврата протон-электронной пары в исходное состояние.

 В случае уменьшения магнитной силы электрон сдвигается в сторону протона. Вследствие закона сохранения уменьшение расстояния приводит к уменьшению массы и увеличению скорости вращения протона и электрона. Уменьшение массы приводит к уменьшению величины электрического заряда и соответственно величины электрической силы притяжения. Увеличение скорости вращения приводит к увеличению магнитной силы отталкивания, что в целом вызывает обратный процесс возврата в исходное состояние. При этом процесс излучения фотона заменяется процессом набора массы из эфира, которая эквивалентна некоторой массе фотона. Этот процесс в эфиродинамике трактуется как процесс поглощения фотона.

            Таким образом, воздействие внешних факторов на протон-электронную пару приводит ко многим интересным явлениям и процессам в физике, но не влияет на ее устойчивость.

Из вышеизложенного следует, что протон-антипротонная пара это взаимосвязанная и взаимодействующая совокупность протона, антипротона и их джетов, неустойчивая к внутренним и внешним силам и предназначенная для формирования протон-электронных пар.

            Протон-электронная пара это взаимосвязанная и взаимодействующая совокупность основных элементарных частиц протона, электрона и их джетов, устойчивая к любым воздействиям и предназначенная для формирования всех атомов вещества.

            В свободном состоянии протон-электронная пара существует в виде атома водорода.  Во Вселенной на долю водорода приходится около 88% всех атомов [23].

Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. Он играет ключевую роль в реакциях первичного и звёздного нуклеосинтеза, который, в свою очередь, является причиной наблюдаемой распространённости химических элементов. 

Нейтрон. Из предположения Резерфорда следует, что нейтрон, представляет собой структуру сильно взаимосвязанных и взаимодействующих протона и электрона. Рассмотрим, как это предположение доказывается в эфиродинамической концепции.

Пусть две протон-электронные пары взаимодействуют между собой. Обе протон-электронные пары находятся в одной плоскости. При этом возможны два варианта. Первый – протон-электронные пары вращаются синфазно, однонаправленно. Тогда внешние потоки увлекаемого эфира будут направлены навстречу друг другу, вследствие чего между протон-электронными парами появятся магнитные силы отталкивания. В результате этого взаимодействия протон-электронные пары оттолкнутся друг от друга.

Второй – протон-электронные пары вращаются в противофазе, разно направленно. Тогда внешние потоки увлекаемого эфира в зоне контакта будут одно направлены, вследствие чего между протон-электронными парами появятся магнитные силы притяжения. В результате этого взаимодействия протоны этих пар сблизятся до контакта боковыми поверхностями. В процессе вращения протон-электронных пар один из электронов этих пар оказывается быстрее в зоне влияния второго протона, следствие чего на него дополнительно начинает действовать магнитная сила притяжения этого протона. Под действием электрических сил притяжения собственного протона и магнитных сил второго протона, этот электрон втягивается в пространство между протонами. Таким образом в результате взаимодействия двух разнонаправленных протон-электронных пар образуется одна новая протон-электронная пара, у которой электрон находится в зоне контакта с собственным протоном или на нулевой орбите. Такая протон-электронная пара в эфиродинамике интерпретируется как нейтрон. В отличие от квантовой механики в эфиродинамике нейтрон представляется как протон-электронная пара или химический элемент, о чем и предполагал Резерфорд.

            Нейтрон существует только в структуре ядра атома. При удалении из ядра силы удерживающие электрон на нулевой орбите не действуют, в результате электрон возвращается на стационарную орбиту трансформируя нейтрон в обычную протон-электронную пару. Согласно современным данным время жизни нейтрона в свободном состоянии составляет порядка 878,5 с. [24]                       

Модель атома. Согласно вышеизложенному модель атома водорода будет представлена моделью протон-электронной пары. Структурно эта модель будет представлять собой фигуру вращения протон-электронной пары, в центре которой находится протон. Электрон будет двигаться по траектории окружности, наиболее удаленной от протона. Самостоятельного движения электрон не имеет. Джеты протон-электронной пары это ориентировочно полуокружности, которые при вращении протон-электронной пары будут формировать фигуру самосоприкасающегося тора с внутренним радиусом rвн ≈ 0.

            Все последующие атомы будут представлять собой многослойную структуру вложенных друг в друга протон-электронных пар. При этом пересечение поверхностей, образуемых джетами протон-электронных пар не допустимо. Протоны всех протон-электронных пар концентрируются в центре атома и в одной плоскости. Каждый электрон протон-электронной пары имеет свою индивидуальную орбиту, которая находится в той же плоскости, что и протоны. Существование такой структуры возможно только при определенном расположении протон-электронных пар внутри атома и их одновременном вращении вокруг центра оси атома.

            Ядро модели атома содержит также нейтроны, распределенные между протонами. Ввиду того, что протоны имеют вращение вокруг собственной оси, то между двумя рядом находящихся протонов появляется магнитная сила отталкивания. Нейтроны имеют собственное вращение, которое находится в противофазе вращению протона. Поэтому между протоном и нейтроном всегда присутствует магнитная сила притяжения. Таким образом одно из предназначений нейтрона в атоме – это сцепка протонов в одно целое, называемое ядром атома.

            Устойчивость многослойной структуры атома достигается благодаря динамическому равновесию множества сил: электрических (кулоновских) притяжения и магнитных отталкивания в каждой протон-электронной паре, магнитных сил отталкивания и притяжения протонов и нейтронов в ядре атома, магнитных сил отталкивания, которые формируются поверхностями, вращающихся джетов.

            Электронная конфигурация атомов формируется множеством протон-электронных пар, из которых состоит атом. Энергетическая характеристика протон-электронных пар определяется энергией ионизации. Она же и определяет структуру модели атома. Все протон-электронные пары атома группируются внутри атома на совокупности, назовем их группами или слоями. Группа (слой) представляет собой совокупность протон-электронных пар, чьи радиусы наиболее близки по своим значениям. Группа (слой) является одним из основных атрибутов при формировании периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева.

            Внешний вид любого атома всегда будет представлять вид атома водорода, вследствие того, что внешняя протон-электронная пара в процессе вращения будет скрывать внутреннее содержание атома. Следовательно, геометрически каждый атом будет представлять из себя фигуру самосоприкасающийся тор и характеризоваться следующими параметрами: внутренний радиус rвн ≈ 0, внешний радиус Rт – это радиус орбиты движения электрона внешней протон-электронной пары, радиус сечения тора

Rс ≈ Rт /2, т. е. высота тора h ≈ Rт. Таким образом, в плоскости размещения протонов и электронов атома, назовем ее горизонтальной, размер атома будет в два раза больше, чем в вертикальной. Поэтому при оценке размеров атома необходимо оговаривать тот параметр, который имеется ввиду.

Выводы. На основе законов газодинамики проведен анализ эфиродинамической концепции формирования протон-электронной пары – основы атомов вещества, нейтрона – элемента структуры ядра атома. Образование основных структурных элементов атома (электрона и нейтрона) и их наличие в атомах вещества, обуславливается взаимодействием протона и антипротона. Нейтрон это протон-электронная пара, у которой электрон движется по нулевой орбите.

            Предложена модель атома как система вложенных друг в друга вращающихся протон-электронных пар, обладающая устойчивостью как к внутренним силам, так и внешним факторам.

            Образование многоэлектронных атомов начинается с простейшей протон-электронной пары, путем их дальнейшего взаимодействия с формированием новой структуры – нейтрона. При дальнейшем взаимодействии новая протон-электронная пара обволакивает, образованную перед этим структуру из совокупности протон-электронных пар (включая нейтроны), при этом сжимая ее.  Механизм обволакивания аналогичен механизму формирования нейтрона. Разрешенные состояния атома определяются равновесием всех внутренних электрических и магнитных сил.

            Параметрами модели являются энергия ионизации, радиус орбиты электрона внешней протон-электронной пары и высота атома.

Литература.

  1. Зубов В.ПРазвитие атомистических представлений до начала XIX века. – М.: Наука, 1965. – 372 с.
  2. Соловьев Ю. И. Эволюция основных теоретических проблем химии. М., Наука, 1971. с. 380.
  3. Потапов, А. А. Ренессанс классического атома. – М.: Издательский Дом “Наука”,

2011. – 444 с.

  • Коровин, НВ. Общая химия: Учеб. для технических направ. и сnец. вузов/

Н.В. Коровин. – 3-е изд., исnр. – М.: Высш. Шк. 2002.- 558 с . : ил .

  • Ишханов Б.С. История атомного ядра. Учебное пособие. — М.: Университетская книга, 2011. — 314 с. : табл., ил.
  • http://nauka2000.com/   Лямин В. С., Лямин Д. В. Электрический заряд протона, электрона и фотона.
  • http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e070.htm Квантовые числа.
  • Безлепкин Е. А. Понятие принципа в методологии науки и физике // Вестник ЛГУ им. А.С. Пушкина. 2014. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ponyatie-printsipa-v-metodologii-nauki-i-fizike (дата обращения: 06.06.2020).
  • Бондаренко О.Я. Уровневая физика: Что это?: (Сб. ст.). – Б.: 2005. – 96 с.: рис.
  • Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. Издание второе. М.: Энергоатомиздат, 2003. 584 с.
  • Цит. по книге [3]. c.24.
  • Потапов А.А. Оболочечная модель электронного строения атомов. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006. №3. С. 109 – 115.
  • https://butlerov.com/files/reports/2006/vol10/7/1/1-23.pdf Потапов А. А. Оболочечная модель атомов и периодическая система элементов.
  • Потапов А. А. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ АТОМОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ / А. А. Потапов // Международный научно-исследовательский журнал. — 2017. — № 6 (60) Часть 3. — С. 81—85. — URL: https://research-journal.org/physics-mathematics/elektronnoe-stroenie-atomov-shhelochnyx-metallov/ (дата обращения: 11.06.2020.). doi: 10.23670/IRJ.2017.60.019.
  • http://femto.com.ua/articles/part_1/2327.html Мозли закон.
  • http://nuclphys.sinp.msu.ru/exotic/ind.html Экзотические ядра.
  • Бураго С. Г. Эфиродинамика Вселенной. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – с.120.
  • Кастерин Н. П. Обобщение основных уравнений аэродинамики и электродинамики
    (Аэродинамическая часть)
    . Проблемы физической гидродинамики / Сборник статей под ред. академика АН БССР А.В. Лыкова. – Минск: Институт тепло- и массообмена АН БССР, 1971, с. 268 – 308.
  • http://nauka2000.com/ Лямин В. С., Лямин Д. В. Про материю и антиматерию.
  • http://logicphysic.narod.ru/ Яковлев В. В. ЛОГИКА ЯВЛЕНИЙ. Ч4. Модель элементарных частиц.
  • Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. Том 2. Пространство, время, движение. Под ред. Я. А. Смородинского. – М.: Мир, 1965. – 166 с.: ил.
  • Резерфорд ЭИзбранные научные трудыСтроение атома и искусственное превращение элементов. М.: Наука, 1972. – 532 с.
  • Наука и жизнь, 3, 2016. Факт дня. Космическая алхимия.
  • Серебров А. П., “Измерение времени жизни нейтрона с использованием гравитационных ловушек ультрахолодных нейтронов”, УФН, 175:9 (2005), 905–924; Phys. Usp. 48:9 (2005), 867–885.

Лямин В. С., Лямин Д. В.  г. Львов


1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звёзд6 звёзд7 звёзд8 звёзд9 звёзд10 звёзд (Еще не оценили)
Загрузка...


Вы можете оставить комментарий к записи