Во вселенной материя разбросана очень неравномерно. Есть галактики и газовые туманности, которые находятся на огромных, в сотни и тысячи световых лет, расстояниях друг от друга. Есть звезды разной величины, которые находятся уже на расстоянии единиц световых лет друг от друга. Вокруг звезд вращаются планеты, расстояния между которыми уже всего лишь десятки или сотни миллионов километров. На планетах, звездах атомы находятся на расстоянии миллионных и миллиардных долей сантиметра друг от друга, а в межзвездном пространстве попадаются одиночные атомы на расстояниях километров друг от друга.
За исключением недр звезд, где гигантские давления и температура приводят к разнообразным ядерным реакциям, с образованием новых атомов и кучи осколков атомов, вступивших в ядерную реакцию (то, что мы воспроизводим на ускорителях заряженных частиц), во всей остальной вселенной атомы в ядерные реакции не вступают и существуют бесконечно. За исключением трансурановых элементов, конечно.
При этом никогда электроны, вращающиеся вокруг атомных ядер, не падают на атомное ядро! А ведь силы взаимного электрического притяжения ядер и электронов весьма велики.
Значит, нам надо разобраться в этом вопросе, привлекая все возможные формы существования и организации материи на электронно-ядерном уровне.
При этом нас не интересуют так называемые элементарные частицы. Ведь они продукт ядерных реакций. То есть из-за прямого столкновения атомных ядер между собой или с нейтронами получаются эти разные элементарные частицы, а вот чтобы при столкновении их получилось новенькое атомное ядро, что-то такого никто и никогда не наблюдал.
Кроме того, элементарные частицы живут очень не долго. У каждой есть период полураспада от ничтожных долей секунды до долей микросекунды. То есть они за доли секунды как бы растворяются в пространстве и от них ничего, кроме электромагнитных волн и не остается. В отличие от элементарных частиц протоны, электроны, позитроны существуют вечно. Особняком стоит нейтрон. Свободный нейтрон распадается на протон, электрон и электромагнитное излучение за время от 13,6 до 16 минут!
Опытным путем (1910-1914) американский физик Р. Милликен (1868-1953) покаќзал, что электрический заряд дискретен, т. е. заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда е (е = 1,6 умножить на 10 в минус 19 степени Кл). Электрон (me = 9,11 умножить на 10 в минус 31 степени кг) и протон (тp = 1,6726 умножить на 10 в минус 27 степени кг) являются соответственно носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов. Масса протона в 1836 раз больше массы электрона.
Масса электрически нейтрального нейтрона тп = 1,6749 умножить на 10 в минус 27 степени кг. Масса нейтрона приблизительно в 1839 больше массы электрона.
Обратим внимание на то, что силы электрического происхождения и силы гравитационного происхождения действуют независимо друг от друга. Мы умеем создавать напряжения до 15 миллионов вольт, и при этом не замечено, что хоть как-то изменилась сила притяжения земли в данном месте. И, вообще, если бы электрические и гравитационные силы хоть как-то влияли друг на друга, то мы их и не в состоянии были бы отделить, различить друг от друга. Для нас бы существовала бы какая-то сложно организованная сила неизвестного происхождения, которая каждый раз ведет себя непредсказуемо. Непредсказуемо, так как мы никак не сможем представить себе, какая ее часть идет от электричества, а какая от гравитации, и вообще не было бы понятия о разных силах - электрических и гравитационных. А было бы понятие о некоей всеобщей силе, которая имеется у материальных тел, и рассчитывать ее мы не можем.
В то же время нет электрических зарядов самих по себе, без массы. То есть у любого электрического заряда есть и гравитационная составляющая. Которая действует независимо от электрического заряда, сама по себе.
Получается, что хотя электрические и гравитационные заряды действуют независимо друг от друга, но электрический заряд самостоятельно существовать не может и каким то образом всегда "приделан" к заряду гравитационному! Диалектика, однако!
Все макроскопические тела имеют твердость (у газов почти нулевую), упругость, мягкость, гибкость и прочие свойства. Поскольку все состоит из атомов, а атомы в свою очередь состоят их нейтронов, протонов, электронов, позитронов, то мы должны сказать, что именно их свойства и обеспечивают и твердость, и упругость и прочие свойства макроскопических тел. Соответственно и сами нейтроны, протоны, электроны, позитроны обладают похожими свойствами. Мы пока понятия не имеем, как это все устроено в них, но учитывать эти свойства просто обязаны, иначе будем иметь идеальную модель абсолютно твердого тела, которых в природе не существует, а существует у нас в головах для удобства разных размышлений.
Вот, опираясь на твердость, упругость, мягкость, гибкость нейтронов, протонов, электронов, позитронов и рассмотрим несколько возможных вариантов их устройства.
На рисунке "А" представлено равномерное распределение электрического заряда и гравитационного заряда. Это самая простая модель устройства любого электрического заряда. Удобна для математических расчетов. Однако при этой модели в случае атомной реакции, должно получаться бесконечное разнообразие элементарных частиц. В том числе и с бесконечно малыми электрическими зарядами и бесконечно малыми массами, чего в природе и на ускорителях не наблюдается. То есть эта модель не верна!
На рисунках "Б" и "В" электрический или гравитационный заряд равномерно окружает гравитационный или электрический заряд. Рассматривая эти рисунки с точки зрения чистой геометрии можно придти к выводу об устойчивости такого пространственного их сочетания. Так как все силы взаимно компенсируются. Однако в природе не существует ничего идеального. Кроме того, имеется влияние всех остальных удаленных электрических или гравитационных зарядов. Поэтому в обязательном порядке, где нибудь будет, пусть и самое малое, утоньшение поверхностного слоя наружного заряда. Это приведет к возникновению неуравновешенных сил и еще более утоньшит наружный заряд, который быстро разорвется в месте, где произошло утоньшение. И весь наружный заряд соберется в одном месте, как показано на рисунках "Г", "Д", "Е". Как он точно там расположится не очень важно, да и проверить пока нет возможности. Поэтому будем пока считать, что гравитационный и электрический заряд располагаются относительно друг друга, как на рисунке "Д". Это и есть относительно правильная модель пространственного устройства одиночного электрического заряда.
Отсюда следует, что центр масс и центр электрического заряда электронов, протонов и позитронов не совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга.
Для объяснения, почему существуют устойчивые ядра атомов, привлечения одних электрических и гравитационных сил оказалось недостаточно. Поэтому физики ввели дополнительные силы - "слабое взаимодействие" и " сильное взаимодействие", которые действуют на очень малых расстояниях и за пределами собственно ядра практически не распространяются. Но ведь, если электрон пролетает совсем близко от протона, то они должны и на него, хоть и слабо действовать. То есть кроме сил электрических и гравитационных, которые притягивают электрон к протону, действуют и дополнительные силы слабого взаимодействия и сильного взаимодействия, которые так же притягивают электрон к протону. То есть электрон просто обязан упасть на ядро атома, а он не падает.
Поэтому нам придется решить одну задачу, про ядро гелия, двумя путями. Один путь старый, когда нейтроны и протоны считаются абсолютно твердыми шариками, у которых совпадают центры масс и электрических зарядов и второй путь новый, который считает, что центры масс и электрических зарядов не совпадают между собой.
Рассматривать будем ядро гелия 3, как наиболее простой комбинации из протонов и нейтрона. Мы просто сравним электрические и гравитационные силы, которые действуют в ядре гелия 3. А уж что из этого получится, будет видно.
Из элементарного расчета и сравнения гравитационных сил, стягивающих протоны и нейтрон в одно целое, и электрических сил, стремящихся разорвать ядро, следует, что гравитационные силы в первом случае составляют миллиардные доли от сил электрических и не могут связать ядро в единое целое. Отсюда и взялись мысли о "сильном взаимодействии".
Во втором случае расстояние между электрическими зарядами в 1,5 больше, чем в первом и электрические силы, разрывающие ядро в 2,25 раз меньше, чем в первом варианте. Но все равно гравитационные силы составляют все те же миллиардные доли от сил электрических и, точно так же, не могут связать ядро в единое целое.
Соответственно, все, что касается "сильного взаимодействия" должно быть пересмотрено, так как на самом деле все, что "сильного взаимодействия" касается в два с лишним раза слабее, чем сейчас принято считать.
Кроме того, поневоле, придется считать поверхность нейтронов и протонов липкими. В противном случае даже при не быстром столкновении нейтронов и протонов просто не успеет "сильное взаимодействие" сработать и соединить их в ядро, как они разлетятся в разные стороны. А вот если протоны и нейтроны липкие, то они на короткое время задержатся вместе при соударении, а затем уже будет время для срабатывания "сильного взаимодействия" и получится ядро атома.
Для нас же все это означает, что раз "сильное взаимодействие" действует в пределах атомного ядра, да и на самом деле вдвое меньше того, как принято сейчас считать, то при рассмотрении вопроса - почему электрон не падает на ядро - "сильное взаимодействие" и прочее мы можем совсем не учитывать!
Нейтроны - они - странные и разные!
В самом деле, протоны (они же ядра водорода) существуют вечно. Электроны мало того, что существуют вечно, так и носятся, где попало, например, по проводам, почти без ограничений. "Элементарные" частицы почти мгновенно, за доли микросекунд, распадаются и превращаются в электромагнитное излучение. Нейтрон же в составе ядер существует вечно, а когда его оттуда что-либо выбивает и он остается один - сам по себе, то он распадается на протон, электрон и электромагнитное излучение за время от 13,6 до 16 минут!
Разница в 3,6 минуты для микромира невообразимо огромна. И это не привычный нам для элементарных частиц период полураспада, а полный распад.
Кроме того, как бы из ниоткуда, появляются два электрических заряда - отрицательный электрон и положительный протон, да еще и разной массы. Конечно, при этом формально срабатывает закон сохранения заряда - был ноль заряда и остался ноль заряда. Но ведь из ничего (ноль заряда) ничего и не может получиться, ведь нейтрон не господь бог, который в любой момент может сотворить все, что ему угодно. Откуда же берутся электрические заряды?
Есть еще странность - у нейтрона нет электрического заряда, но есть ничтожный по величине электрический дипольный момент, который без зарядов противоположного знака, находящихся на некотором расстоянии друг от друга не может существовать.
Для того, чтобы во всем этом разобраться, нужно посмотреть, что происходит в недрах звезд, где и производятся ядра всех элементов с участием всех стабильных частиц.
При этом надо все время помнить, что нейтрон имеет определенную твердость, упругость и они могут быть велики, но не бесконечны.
Достаточно часто в недрах звезд складывается ситуация, когда рядом с нейтроном, с противоположных сторон одновременно оказываются электрон и позитрон.
Посмотрим, что при этом происходит, учитывая при этом, что электрон и позитрон взаимно являются античастицами. То есть, если заряд электрона отрицательный, то у позитрона - положительный. Так же и с гравитационной составляющей. Считая массу электрона отрицательной (а так оно и есть, что будет видно из дальнейшего) будем массу позитрона считать положительной.
Кроме уже имеющихся скоростей электрон и позитрон, как разноименные заряды, притягиваются друг к другу и еще больше увеличивают скорости сближения с нейтроном. В результате, сталкиваются они с нейтроном с большой силой и начинают вдавливаться в него. Ну и естественно, что они ударяются о нейтрон своей заряженной стороной.
Гравитационная составляющая на этом и последующих рисунках затемнена для большей понятности изображения.
При соударении заряды и гравитационная составляющая сплющиваются сами и сдавливают с большой силой нейтрон (средний рисунок). Еще более сблизившись заряды притягиваются друг к другу с еще большей силой и становятся еще ближе. И сближаются и расплющиваются до тех пор, пока сила притяжения зарядов не уравновесится упругостью, твердостью нейтрона. В результате, в месте сужения нейтрона, получается своеобразный плоский конденсатор, электрическое поле которого почти полностью сосредотачивается между зарядами электрона и позитрона и наружу практически не распространяется, за исключением незначительных краевых эффектов. То есть отрицательный и положительный заряды полностью компенсируют друг друга, никуда не исчезая. Создается полное впечатление, что нейтрон не имеет никакого электрического заряда. В то же время краевые эффекты дают ничтожный электрический дипольный момент.
Так как все эти процессы происходят не мгновенно, а плотность разных элементарных частиц в недрах звезд огромна, то к рассматриваемому нами нейтрону, успевают приблизится какие-нибудь протоны или нейтроны и буквально закупоривают сплюснутый нейтрон, не давая возможности хоть как то нейтрону, позитрону и электрону избавиться
друг от друга, как показано на рисунке. А в результате получается какое-то новое атомное ядро, которое уже, как единое целое участвует в дальнейших процессах, происходящих в недрах звезд.
Когда по природным или рукотворным обстоятельствам сдавленный электроном и позитроном нейтрон оказывается один и далеко от ядер разных элементов, то он начинает расправляться до исходной формы и выталкивать из себя и позитрон и электрон.
Поскольку у электрона масса отрицательная, то есть ничтожная гравитационная сила отталкивания электрона от нейтрона. И наоборот, поскольку у позитрона масса положительная, то он с такой же силой, как электрон отталкивается от нейтрона, к нейтрону притягивается. То есть электрон выталкивается из нейтрона чуть-чуть быстрее, чем позитрон.
Поскольку на восстановление формы нейтрона затрачивается та самая энергия, которую потратили электрон и позитрон на деформацию его, то электрон вылетает из нейтрона с очень большой скоростью. В результате этой скорости и дополнительного восстановления формы самого электрона образуется электромагнитное излучение, а электрон удаляется по своим делам.
Позитрон же выталкивается из нейтрона чуть медленнее электрона, и когда электрон уже куда-то удалился, позитрон еще находится внутри нейтрона, очень близко к его краю. Электрические силы электрона на позитрон более не действуют, а положительная масса позитрона притягивается к нейтрону. В результате позитрон остается прилепленным к поверхности нейтрона и вместе с нейтроном образует устойчивую частицу - протон!
Учитывая, что в природе нет идеальных процессов, как раз и получаем, что время распада нейтрона на электрон и протон должно быть разным. По этой разнице времени распада нейтрона можно о многом понять в устройстве атомов и самого нейтрона, но мы этим заниматься не будем. Пусть и другие голову приложат к существу нейтрона и не только его. А мы, зная теперь, что электрон имеет отрицательную массу, попробуем понять, почему электроны не падают на ядро атома.
К сожалению, рисунок на котором все изображено, слишком мал по размерам и не удалось изобразить все, чтобы даже без объяснений было ясно и понятно. Так, что придется достаточно много чего написать, чтобы все стало ясным.
Представим, что у нас есть сосуд, в котором находится обыкновенный газ - водород.
Начинаем его нагревать до 4-10 тысяч градусов, чтобы получить плазму. Сначала молекулы водорода распадутся на отдельные атомы, затем и атомы распадутся на ядра - протоны и свободные электроны. Скорости движения протонов много меньше скоростей движения электронов, поскольку электроны в 1840 раз легче протонов. Также и протоны, и электроны из-за множества разных соударений обязательно вращаются вокруг всех осей координат, а не только двигаются по разным траекториям. Из-за огромных скоростей движения протоны и электроны пролетают мимо друг друга, несмотря на значительные электрические силы, если они оказываются достаточно близко друг к другу.
Теперь начинаем постепенно охлаждать плазму.
И протоны, и электроны постепенно уменьшают свою скорость и электрические силы, если они оказываются достаточно близко друг к другу, начинают оказывать свое действие на близко пролетающие друг от друга протоны и электроны.
Для простоты и большей наглядности представим себе, что и протон и электрон двигаются в одну сторону. Тогда мы можем считать, что протон стоит на одном месте и только вращается. Ну и плоскость вращения будем считать параллельной движению электрона, опять же для большей наглядности.
В позиции 1.
Электрическая сила притяжения разноименных зарядов электрона и протона не только приближает их друг к другу, но и добавляет к линейной скорости V1 добавочную скорость Vд. В результате электрон приближается к протону, но с большей скоростью, которая, в принципе, достаточна для того, чтобы электрон пролетел мимо протона. Однако, как видно из рисунка, приближение электрона к протону больше и электрон уже не может выскочить за сферу действия протона.
К тому же действуют силы гравитационного притяжения электрона к позитрону и отталкивания от нейтрона, которые и образуют протон. Эти силы никак не обозначены, а просто изображены более тонкими стрелками (так как иначе рисунок просто не получался). Они приложены к центру масс электрона, а не к геометрическому центру электрона, и не уравновешивают друг друга и по направлению и по величине. В результате электрон начинает вращаться и в зависимости от своего положения в пространстве, то сильнее, то слабее притягивается к протону. Равномерного движения не получается, а получается, какая то кривая, по которой неравномерным образом электрон и приближается к протону. То есть возникает центробежная сила Fцб, которая тоже препятствует электрону приближаться к протону. В результате электрон все же приближается к протону из-за того, что электрическая сила все перевешивает. Но приближается по сложной кривой, отмеченной на рисунке пунктирной линией.
В позиции 2.
Протон успел чуть повернуться, а электрон чуть приблизился к протону. В результате скорость движения параллельно движению протона уменьшилась, а скорость движения к протону увеличилась. Сила электрического притяжения изменила направления и стала несколько больше, чем раньше. То есть траектория движения еще сильнее искривилась и резко выросла центробежная сила, которая препятствует сближению электрона и протона.
В позиции 3.
Протон еще немного повернулся, а электрон еще приблизился к протону. Направление и величина всех сил еще более изменились, но они еще находятся примерно в той же плоскости, что и в начальной позиции.
В позиции 4. Протон повернулся так сильно, что позитрон, прилепившийся к нейтрону, стал находиться с обратной по отношению к нам стороне. Это привело не только к изменению всех сил, приложенных к электрону, но и резкому повороту его в пространстве - он начал поворот, приводящий его на другую сторону протона. Центробежная сила при этом возросла настолько, что откинула электрон почти в позицию 1, но с другой стороны протона. Поскольку часть энергии движения электрона ушла на приближение к протону, то в новой позиции скорость электрона значительно меньше начальной. И направлена в противоположную сторону, да еще и под углом, так как при прохождении с противоположной стороны протона действуют практически те же силы, что представлены на рисунке, только в зеркальном отражении.
В результате электрон снова резко поворачивается и практически полностью повторяет движение, представленное на рисунке, но уже несколько ближе к протону.
То есть, во первых, электрон приближается к протону по сложной спиралевидной траектории и постепенно начинает кружиться вокруг протона.
Во вторых, как только центробежная сила сравняется с геометрической суммой всех остальных сил, а это обязательно произойдет на каком либо витке спирали, то электрон прекратит приближаться к протону и начнет круговое (или эллиптическое, что собственно одно и то же) движение по инерции и никогда не сможет упасть на протон!
Внешние воздействия могут заставлять электрон или чуть приближаться или чуть отдаляться от протона. Могут оторвать его от вращения вокруг протона и заставить улететь куда-то вдаль.
Внешние воздействия не могут быть столь прицельными и так изменяющимися во времени, чтобы сравнительно долгое время точно и устойчиво движение электрона было все время направлено точно на позитрон, прилепленный к нейтрону. Если кто-то сможет организовать такое прицельное движение, то тогда электрон столкнется с протоном. И сразу же электрон и позитрон взаимно аннигилируются. Электрического заряда не станет. Останется несколько полегчавший нейтрон, который можно называть "чистым нейтроном" так как ни "запечатанных" внутри него позитрона и электрона, соответственно и дипольного момента уже не будет. Но такого в природе и делах рукотворных просто не наблюдается.
Окончательно приходим к выводу, что электрон никогда не упадет на протон.
Точно так же электрон никогда не упадет ни на какое либо ядро атома, потому что атомы состоят из тех же протонов с добавкой нейтронов. Просто приближение электрона к ядру атома происходит по несколько более сложной траектории, поскольку в ядре атома не один протон.
Окончательно приходим к выводу, что электрон никогда не упадет и на ядро любого из атомов.
Заключение.
В физике еще много дыр, но одному мне с ними уже не справиться. Возраст и болезни уже не дают возможности сколь нибудь надолго серьезно сосредоточиться.
Упомяну только о том, что кроме вселенского электрического поля существует и вселенское гравитационное поле. Оно не очень сильно отличается по форме от электрического вселенского поля, так как его образуют те же самые тела, которые образуют и вселенское электрическое поле. Однако и величины и направления действия вселенского гравитационного поля не такие, как у электрического вселенского поля уже по той причине, что гравитационные силы несколько меньше электрических и направлены не к электрическим, а к гравитационным зарядам.
Поэтому просто прошу всех заинтересованных лиц заняться нахождением дыр в физике и их ликвидацией.
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8001.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8002.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8003.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8004.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8005.png)
![[]](/img/p/puchkow_a_w/atomy/df8006.png)