Радиоактивность. Так уж фундаментальны наши знания о ней?

Просвещенный современный читатель, увидев название статьи, наверняка, решил, что автор каким-то неведомым способом перенесен в наш 21-й век из средневековья. В век, когда в мире работают сотни атомных реакторов, функционирование которых стало возможным на основе использования радиоактивности, а физики-теоретики и экспериментаторы уже получили в свое распоряжение адронный коллайдер, тема статьи кажется более чем странной.

Не спешите с выводами.

Автор действительно имеет солидный возраст.

Но, родившись в первой половине 20-го века (за шесть лет до запуска первого атомного реактора), перешел в следующее столетие естественным путем.

За свою долгую жизнь он был на территории строительства АЭС с шестью реакторами; стоял на борту атомного ледокола (свидетельством чего является сохранившийся почтовый конверт со специальным штампом гашения); однажды даже посетил НИИ, который владел экспериментальными атомными реакторами, прекрасно вписавшимися в вековой сосновый бор. И, конечно же, знаком (по учебникам для специализированных факультетов ВУЗов) с теоретическим объяснением различных видов радиоактивности.

Прежде чем перейти к заявленной теме,- одно важное замечание. Речь будет идти только о радиоактивности, которая во всех публикациях сопровождается прилагательным "самопроизвольная" (иногда - "спонтанная").

У меня же к сочетанию "самопроизвольная радиоактивность" свое отношение.

Считаю, что данное прилагательное не только не раскрывает суть явления, а подчеркивает ограниченность наших знаний о нем. Или несовершенство.

Немного общеизвестных сведений из теории радиоактивности.

Современная физика в понятие радиоактивность включает: альфа-распад, бета-распад, гамма-излучение и специальные виды радиоактивности (спонтанное деление, кластерная радиоактивность, протонный распад, двухпротонная радиоактивность).

Принято считать, что альфа-распад проходит в два этапа: образование из нуклонов ядра альфа-частицы и последующее испускание ее ядром. Нуклонный набор альфа-частицы (два протона + два нейтрона) соответствует ядру гелия.

Но пока еще никто не доказал, что альфа-частица, которая входит в нуклонную структуру ядра, по своим свойствам то же самое, что и альфа-частица, испускаемая при радиоактивном распаде. Ведь альфа-частицу (при одинаковом ее нуклонном составе) можно представить, по меньшей мере, в трех модификациях. Например, как: хохо; хоох; хохо в виде замкнутого кольца, где х - это протон; о-нейтрон. А кольцевидная структура к тому же может гипотетически иметь "правое" или "левое" вращение. Соображение о разных модификациях альфа-частицы здесь приведено, как отступление. Или, как говорят, к слову.

Обособлению альфа-частичной группы способствует насыщение ядерных сил на каком-то участке ядерной материи. Оно же и приводит к выталкиванию альфа-частицы за пределы кулоновского барьера. Такую трактовку дает современная теория.

Обратите внимание, теоретическое предположение о насыщении ядерных сил рассматривается в качестве первопричины альфа-распада. Но элементарная логика требует ответа на вопрос: "а почему возникло насыщение ядерных сил на одном, каком-то конкретном, участке ядерной материи?". На первый взгляд ответ прост: насыщению ядерных сил предшествовало какое-то событие в самом ядре.

Именно здесь и начинается недостаточность наших знаний о природе радиоактивности. Сознательно или неосознанно теория игнорирует истинную первопричину последующих превращений ядерной материи, конечным продуктом которого является испускаемая альфа-частица.

Бета-распад объединяет три вида ядерных превращений: электронный распад, позитронный распад и электронный захват.

При объяснении бета-распада теоретическая физика столкнулась с наибольшими трудностями. Общеизвестно, что в ядре нет электронов (позитронов). А они появляются! Это - неоспоримый факт.

И тогда знаменитый физик-теоретик В.Паули ввел понятия "нейтрино" и "антинейтрино", приписав этим частицам строго определенный спин. Позднее, Э.Ферми построил количественную теорию бета-распада.

По современным представлениям электронный распад ядра следует рассматривать как превращение одного из нейтронов ядра в протон, электрон и антинейтрино. Аналогично, позитронный бета-распад следует рассматривать как превращение протона ядра в нейтрон, позитрон и нейтрино.

Превращение нейтрона в протон (равно, как и нейтрона в протон) в ядре получило название "диссоциация". Диссоциация нуклонов ядра, как бы по умолчанию, считается первопричиной бета-распада. Но попробуйте найти в какой-либо публикации на эту тему убедительное объяснение физического смысла данного явления. Не найдете!

А между тем, логическое осмысление внутриядерного процесса настоятельно снова и снова ставит вопросы:
- почему из десятка практически одинаковых протонов (или нейтронов), составляющих ядро радиоактивного элемента, именно этот протон (или нейтрон) "решил" пройти обряд диссоциации, что его подвигло на такой шаг?
- какие преобразования в структуре нуклона происходят при этом?

Ответов на эти вопросы современная физика пока не имеет. А ответ (пусть и гипотетический) - тот же самый, какой мог бы быть и при рассмотрении альфа-распада: диссоциации нуклона ядра предшествует какое-то событие в ядре.

Чтобы избежать вопросов, на которые нет ответа, лучше обойти молчанием истинную (к тому же, пока еще и не придуманную) первопричину последующих ядерных процессов, характеризующих бета-распад. Такой прием предоставляет физику-теоретику большие возможности для интерпретации. Теперь можно привлечь для обоснования собственной теории (а если быть точным, - гипотезы) и математический инструмент, и туннельный эффект, и прочее.

Современники Ч.Дарвина донесли до нас очень показательный (надеюсь, и достоверный) факт. Когда на симпозиуме, где ученый излагал свою теорию происхождения человека, спросили: "а где же первое звено?", последовал ответ: "оно приковано к престолу Всевышнего", что равнозначно: "я не знаю".

Совсем другую окраску имеет ответ мультимиллионера, которого попросили объяснить происхождение его миллионов. Он согласился пояснить происхождение любого миллиона, кроме первого. Миллионер сознавал, что происхождение этого пресловутого первого миллиона сопряжено с нарушением закона или этики.

Игнорирование современной теоретической физикой истиной первопричины самопроизвольной радиоактивности тоже имеет свое пояснение

Дело в том, что современные теории, объясняющие все виды радиоактивности, основаны на представлении атома, как планетарной системы, изложенной Н.Бором в виде постулатов более ста лет назад. А знаменитое уравнение Шредингера, математически подтвердив справедливость постулатов Н.Бора, фактически стало тем каркасом, на котором так долго держится планетарная модель атома. При этом, никто не вспоминает, что в уравнение Шредингера уже заранее было заложено предположение о ядре, имеющем сферическую симметрию поля.

Реальное ядро, имеющее вид эллипса (или цилиндра), в принципе не может иметь сферическую форму поля. А симметрию поля ядра постоянно нарушает множество факторов.

Но знание о реальной форме ядра и некоторых особенностях ядерной материи пришло позднее.

Творцам же планетарной модели атома хватило минимума: "атом любого химического элемента состоит из положительно заряженного тяжелого ядра, расположенного в его небольшой центральной области, и более легкой электронной оболочки-облака". Планетарная модель атома, после некоторых поправок первичного варианта, была принята научным миром, как единственно верная. А после введения понятий квантовой механики, торжество ее стало неоспоримым. Символом этого торжества остается до сих пор изображение, знакомое каждому ученику, в виде большого шара-ядра, вокруг которого вращаются маленькие шарики-электроны. Самое примечательное в изображении и, как утверждает квантовая механика, абсолютно достоверное - орбиты электронов находятся в пересекающихся плоскостях !!!

С некоторых пор можно встретить (например, в учебниках для будущих преподавателей физики) модернизированное изображение этого символа. На нем большой шар-ядро беспорядочно заполнен маленькими двуцветными шариками-нуклонами. Вероятно, по мнению авторов модернизированного символа, такое изображение отражает уровень современных знаний о протон-нейтронном характере ядерной материи.

На самом деле, многими авторами давно уже представлены возможные варианты эвристической идеи реализации Периодического закона Д.И.Менделеева на уровне нуклонной структуры атомного ядра. Есть и экспериментальные данные, которые могут быть интерпретированы, как доказательство правомерности идеи. Идея эта пока не стала официально признанной, потому что не совместима с планетарной моделью атома. Ссылка на консервативную природу нашего сознания имеет право на существование. Но не исчерпывает все причины непризнания.

История науки знает еще более яркий пример, когда недостаток фундаментальных знаний о природе вновь открытого явления, не стал препятствием для эффективного использования его (явления) в утилитарных целях.

В 1896 году Анри Беккерель почти случайно обнаружил у урана свойство самопроизвольно испускать какие-то частицы. Ими оказались альфа-частицы, которые при определенных условиях вызывают цепную реакцию. Способность некоторых элементов создавать самопроизвольное излучение назвали радиоактивностью. Вот, собственно говоря, и все знания, которыми обладала наука на том этапе. А уже в августе 1945 года мир содрогнулся от последствия взрыва двух атомных бомб над городами Японии.. Впрочем, ученые, которые наблюдали первый взрыв экспериментального ядерного устройства, содрогнулись значительно раньше.

И лишь когда были разработаны методы управления цепной реакцией, появилась ядерная энергетика.

Природа иногда наказывает нас своими методами (в том числе и такими, как человеческий фактор), за поспешное проникновение в те сферы, куда лучше входить с более фундаментальными знаниями. Но мы упрямо продолжаем, вопреки предупреждениям природы, снова и снова вторгаться в неизведанное. Часто, даже приблизительно не оценив возможных последствий своего безответственного вторжения.

Почти фанатичное стремление современной физики втиснуть в рамки планетарной модели ядра объяснение всех видов радиоактивности, иногда приводит к неразрешимым противоречиям.

Вот как, например, трактуется официальной наукой кластерный распад:

"Нуклоны, входящие в состав ядер, сталкиваясь между собой во время движения внутри ядра, на очень короткие промежутки времени могут образовывать такие группы, которые по своим характеристикам похожи на отдельно существующие ядра такой же массы.

Нуклоны, составляющие кластер, в каждый момент времени не одни и те же, а разные.

Кластеры быстро (по ядерным меркам времени) возникают и также быстро исчезают".

На первый взгляд - вполне убедительное описание физического смысла кластерного распада, если забыть о существовании, признанной современной физикой, теории формирования электронных оболочек в сложном атоме.

Теория эта определяет (и также очень убедительно) порядок заполнения электронных оболочек в сложном атоме. Важно отметить, что порядок заполнения электронных оболочек подчиняется Периодическому закону.

Уверен, ни один, самый талантливый, математик не сможет обосновать существование в атоме устойчивых электронных слоев с их оболочками, если примет во внимание трактовку механизма кластерного распада.

Упомянутые две теории в пределах одной ( планетарной) модели атома несовместимы!

Много десятилетий назад многочисленными экспериментами, достоверность результатов которых не подвергается сомнению, было установлено: ядро атома имеет два измерения - продольное и поперечное.

Примечателен факт: примерно после аргона поперечный размер ядра остается практически одинаковым для всех ядер последующих элементов. Продольный размер ядра увеличивается пропорционально увеличению количества нуклонов в ядре. А это означает,- реальное ядро атома большинства химических элементов имеет форму сильно вытянутого эллипса или цилиндра.

Отсюда, принципиально важный вывод: сильно вытянутый эллипс, равно как и цилиндр, не могут быть центром такой планетарной системы, какая принята современной физикой в качестве модели атома.

Кстати, природа не предъявила нам ни одного примера, где бы функционировала планетарная система, подобная той, которая называется "планетарной моделью атома" и в которой орбиты электронов располагаются в разных, пересекающихся, плоскостях. С некоторыми допущениями, такую модель напоминает система спутников вокруг Земли. Но эта система создана искусственно человеком. Каждый спутник, находясь на своей орбите, неминуемо, раньше или позже, без коррекции, упадет на планету.

Классическим примером природной планетарной модели является наша солнечная система. Главным признаком ее является расположение орбит всех планет системы в одной плоскости! Эту же закономерность мы уже способны наблюдать в обозримом космосе.

Еще более наглядным примером является Сатурн. Кроме больших спутников, его окружает бесчисленное (не исчисленное) количество мелких твердых образований. Вся эта масса располагается в одной плоскости, которую мы называем кольцами.

Но, как бы не замечая очевидных фактов, современная физика упорно придерживается придуманной планетарной модели атома.

В этом месте предвижу: "И правильно делает. Микромир подчиняется законам квантовой механики. В макромире работают законы Ньютона".

Соглашаясь с тем, что многие законы работают только в определенных границах, не могу отказаться и от мнения о всеобъемлющем характере некоторых фундаментальных законов. Лично для меня таковым является Периодический закон, открытый Д.И.Менделеевым. Закон справедлив на уровне химического элемента (макромир), на уровне атома и ядра (микромир). В ближайшем будущем надо ожидать появление Периодической таблицы ядерных (элементарных) частиц. Отсутствие в настоящее время такой таблицы - это не проблема закона, а физической науки.

Нуклонная структура ядер химических элементов и алгоритм периодического изменения ее позволяют предложить модель ядра, отличную от планетарной модели.

В данной публикации нет необходимости снова повторять доказательства в пользу принятия новой модели. Они приведены в статье "Незамеченное открытие" ( декабрь 2016 г.). Скажу только: даже спустя три года после появления названной статьи, планетарная модель не только не упала со своего пьедестала, но в ее фундаменте не появилась ни одна трещинка. И в этом нет ничего удивительного и предосудительного. Чтобы претендовать на признание, новая идея должна появиться в свое время. А господствующая должна изжить себя, путем полной утраты предсказательной способности.

История хранит много тому примеров. Для меня самым показательным примером является замена геоцентрической системы на гелиоцентрическую.

С позиций современных знаний о космосе, господство гелиоцентрической модели в течение более двух тысяч лет, объяснить трудно.

Можно предложить только тривиальное: значит, теория эта удовлетворяла потребности общества на протяжении столь длительного периода времени. Мудрецы древних цивилизаций на основании геоцентрической модели могли предсказывать затмения солнца и луны, создавали сравнительно точные лунные и солнечные календари.

А вот что действительно трудно постичь (во всяком случае, мне), так это время принятия новой, - гелиоцентрической - модели. По чистой случайности, оно совпало с временем жизни и научной деятельности Н.Коперника. Но он ведь, как и ученые за сто, и двести, и триста лет до него, не владел данными со спутников и телескопов в космическом пространстве. Он видел, как и ученые за столетия до него, те же восходы и закаты Солнца, те же планеты, звезды и созвездия, те же смены времен года на Земле. Затмения солнца и луны, которые он мог наблюдать, были такими же, как и до него. Но только он смог сказать (по смыслу): "Всё не так, ребята!" и предложить гелиоцентрическую модель устройства солнечной системы. Но, и это главное, он был услышан, понят и принят! При этом, я помню и о Д.Бруно, и о Г.Галилее, И преклоняюсь перед их знаниями и мужеством.

Предлагая модель атома, отличающуюся от планетарной модели, разделяю мнение Стивена Хокинга: "Прогресс состоит не в замене неверной теории на верную, а в замене неверной теории, на другую неверную, но уточненную".

Смысл моего уточнения состоит в том, что оно учитывает реальную, многократно подтвержденную многочисленными экспериментами, форму ядра, наличие у ядра двух измерений и их специфическое изменение.

Уточненная модель может привести к появлению нового, важного (с моей точки зрения) направления в ядерной физике. Это направление условно называю поиском метода "поляризации ядра". Подразумеваю под этим понятием нужное расположение (по усмотрению экспериментатора) продольной оси ядра к потоку бомбардирующих частиц. Здесь возможно появление прорывных идей и даже открытий.

В тексте данной публикации дважды упомянута гипотетическая первопричина радиоактивного распада ядра. Называю ее (опять-таки, условно) "внутриядерным взрывом". Механизм его возникновения не излагаю по многим соображениям.

В свете сказанного, цитата из учебного пособия (издано в 1969 году!) для студентов высших технических учебных заведений: "Атомное ядро настолько подробно изучено, что, казалось бы, уже нельзя ожидать чего-либо необычного" воспринимается, спустя полстолетия, некоторым преувеличением наших знаний. Вероятно, ключевым словом в цитате надо пока считать "казалось"