Чтение онлайн

Не случайно идею такого динамического поддержания равновесного размера тел давно выдвигал и ученик индийских мудрецов, Демокрит (см. эпиграф § 3.11), который тоже связывал это с направленным течением времени. По сути, он изложил модель постоянно испускающего частицы электрона, попутно поглощающего сходящиеся к нему со всех уголков Вселенной потоки тех же частиц, что компенсируют утечку и поддерживают равновесный размер электрона (§ 1.5). Тем самым, электрон можно уподобить бочке Данаид, также расположенной по греческой мифологии на нижнем этаже мироздания. В эту мифологическую дырявую бочку, сколько ни наливай воды, — её не заполнишь доверху. В такой бочке, с приближением к верхнему критическому уровню, интенсивность потока уходящей воды растёт под напором давления. Позитрон же, напротив, можно сравнить с другим типом бочки, в которую постоянно льются потоки дождя, и, несмотря на беспрерывное вычёрпывание воды из неё, уровень не может упасть ниже критической отметки. Ещё лучше сравнить позитрон с плавающей лодкой (бочкой), имеющей широкую пробоину, сквозь которую постоянно втекает вода, и — тем интенсивней, чем ниже уровень воды в лодке. Поэтому, сколько ни вычёрпывай воду, та не опустится ниже некого предельного уровня.

Таким образом, несмотря на то, что антимир (сектор античастиц) — это зеркальная копия мира (сектора частиц), такое зеркальное изображение объектов мира не является их точной копией. Кроме того, что в зеркальном антимире меняются знаки зарядов, правое переворачивается на левое, а прямое движение становится попятным, несколько отличаются и размеры частиц, словно зеркало не плоское, а чуть-чуть вогнутое, отчего электрон отображается в виде увеличенного обратного изображения (позитрона), притягивающего электрон по законам электростатики [137, с. 86]. При этом, за счёт малости искажений, соблюдается точное сохранение пропорций и равенства количеств объектов и их изображений. Число электронов в точности равно числу позитронов. К вопросу о природе античастиц и антимира, о причинах асимметрии их свойств со свойствами мира частиц, ещё вернёмся в дальнейшем (§ 3.15, § 5.6).

Притяжение нуклонов, ядер возникает, как было выяснено, за счёт их электрон-позитронной структуры (§ 3.2, § 3.9). Заряды e – и e +, расположенные, словно ионы в кристалле соли, периодично, в шахматном порядке, встают друг против друга. За счёт этого, даже нейтральные частицы такой структуры притягиваются (Рис. 125). Это подобно притяжению двух диполей: они нейтральны, но при их взаимной ориентации, возникает сила притяжения, быстро спадающая с удалением (такую электромагнитную природу ядерных сил физики предполагали уже давно [19, с. 228]). Подобный механизм ядерного взаимодействия ведёт к тому, что оно заметно лишь на дистанциях rпорядка периода (шага) электрон-позитронной решётки, равного классическому радиусу электрона 10 – 15м. Оттого такой радиус действия имеют и ядерные силы. Физики не обращали внимания на это совпадение, поскольку не могли его объяснить. Когда, в ходе сближения частиц, ядерная сила превысит силу кулоновского отталкивания, ядра станут притягиваться. С этого момента энергия притяжения преобразуется в энергию ядерной реакции, поскольку притяжение придаёт сходящимся ядрам скорость, кинетическую энергию, — как при аннигиляции e – и e +(§ 1.16).

Аналогично ядерным реакциям, протекает распад-синтез элементарных частиц и выделение энергии. Деление частиц — это не обращение в новые частицы, а распад на составляющие, с сохранением их числа, — как в ядерной реакции сохраняется число протонов и нейтронов. Элементарные частицы, представляющие собой кристаллические комплексы из e-и e+, скрепляются воедино электростатическими силами притяжения, аналогичными ядерным. У ядер и частиц устойчивость, стабильность определяются формой этих кристаллов (§ 3.9). Чем более она совершенна, симметрична, ближе к правильному телу с плоскими гранями, — тем более устойчива, прочна частица. Так и в жизни: прочнее компактные вещи, близкие к кубу, лишённые выступов.

Почему же при делении частица всегда разбивается на одни и те же частицы, — на осколки правильной формы, и распады идут известным путём? Если бить однотипные кирпичи, кубики стекла, их осколки каждый раз будут иметь разные массы и формы, притом неправильные, в то время как частицы разбиваются всегда на известные элементарные частицы, с их строго заданной формой и массой. Всё дело в изотропных (одинаковых во всех направлениях) свойствах кирпичей и стекла, отчего им энергетически безразлично, на какие части ломаться. Зато, у элементарных частиц, за счёт кристаллической структуры, прочность сильно зависит от направления деформации, отчего кристаллы при ударе разваливаются по плоскостям спайности. Вспомним, что частицы, построенные из зарядов e +и e – , подобны кристаллам соли из ионов Na +и Cl – (Рис. 120). Так вот, если ударить молотком по кристаллу каменной соли, он развалится на куски правильной формы — на кубики и параллелепипеды [164]. То же и при распаде частиц, делящихся на правильные фрагменты, — на другие стандартные частицы, причём с заданным соотношением их масс и форм, поскольку частица разбивается на предельно устойчивые части, ломаясь в местах наименьшей прочности. Ведь, как нашли выше, частицы, подобно зданиям, пирамидам, построены из правильных кирпичей, блоков (мезонов, § 3.8), распадаясь при ударе не на мелкую пыль и крошку, а на эти "кирпичи" и крупные блоки из них. Частица может делиться и несколькими путями. Но в этом не больше странного, чем в способности молекул химически делиться двумя-тремя способами. Вероятность данного пути распада определяется прочностью образуемых фрагментов. Чем симметричней, устойчивей возникшие частицы, то есть, чем ниже их остаточная энергия и выше энерговыделение, тем вероятней данный путь распада, что подтверждает и опыт. Потенциальная энергия системы стремится к минимуму.

Чтобы лучше понять природу ядерных сил и изучить их количественно, рассмотрим одномерное периодичное знакопеременное распределение зарядов. Его можно представить зависимостью плотности заряда от координаты xв виде

=( e/r 0 2)cos( x/r 0),

где r 0— радиус электрона, e— его заряд. Это — как бы набор чередующихся заряженных нитей с поверхностной плотностью (Рис. 126). Сила притяжения электрона к тонкой заряженной нити шириной dx, есть

dF= e dx/2 0 R,

где R— расстояние до элемента dx. Нам важна лишь поперечная к оси хсоставляющая силы притяжения

dF z= dF( z/ R)= e zdx/2 0 R 2,

где R 2= z 2+ x 2. Интегрируя dFzв пределах изменения xот минус до плюс бесконечности, найдём по таблице интегралов силу

F z= ( e 2/2 r 02 0)exp(— z/r 0).

Такова сила притяжения к системе электрона, помещённого над положительным зарядом (позитроном, Рис. 126). И с той же силой он будет отталкиваться, находясь напротив отрицательного заряда (электрона), как легко увидеть, изменив знак .

Получить двумерное периодичное распределение заряда можно, сложив два одномерных ( x)=( e/r 0 2)cos( x/r 0) и ( y)=( e/r 0 2)cos( y/r 0), как бы переплетя две системы скрещенных заряженных нитей в полотно, ткань, сетку (Рис. 127). Тогда, сила притяжения к такой электрон-позитронной решётке, по принципу суперпозиции, есть просто сумма отдельных сил: F z+F z=( e 2/ r 0 2 0)exp( —z/r 0). Таким образом, электрон притягивается к положительным узлам этой решётки, и сила притяжения экспоненциально спадает с удалением zот плоскости кристаллической частицы. Материя тел и частиц "соткана" из положительных и отрицательных зарядов, словно простая тканая материя — из переплетённых нитей основы и утка, выходящих на поверхность в шахматном порядке, подобно электронам и позитронам, образующим своего рода шахматную доску. Электроны, как магнитные шахматные фигурки, прилипают к этой шахматной доске в точно отведённых им клетках (напротив позитронов, Рис. 101).

Так же прилипают к электрон-позитронным слоям и протоны с нейтронами. Ведь и сами они подобны кристаллам, образованным электронами и позитронами (§ 3.2, § 3.9). Протон и нейтрон стягиваются гранями так, что электроны одной частицы становятся против позитронов другой и наоборот. Тогда полная сила Fпритяжения частиц равна сумме сил притяжения всех электронов и позитронов: F= N( e 2/ r 0 2 0)exp(— z/r 0), где N— число зарядов в контактирующих гранях. То есть, сила сцепления двух протонов или нейтрона и протона спадает с удалением zпо экспоненте. Именно такой закон и был открыт для ядерных сил. Причём, предложенный механизм ядерного притяжения сразу объясняет, почему ядерные силы — короткодействующие, а характерный радиус их действия совпадает с классическим радиусом электрона r 0(порядка 10 –15м), чего квантовая физика объяснить не могла. Всё дело в том, что множитель exp(— z/r 0) в выражении для F, по мере удаления, быстро стремится к нулю, делая ядерную силу Fзаметной лишь на расстояниях zпорядка r 0и, практически неощутимой, — на расстояниях б'oльших 3 r 0.

Выходит, ядерные силы, так же как магнитные и гравитационные, имеют электрическую природу [19, 79]. Два протона при сближении сначала отталкиваются, поскольку сила электрон-позитронного взаимодействия их граней мала. По мере сближения, эта ядерная сила быстро нарастает и, наконец, превосходит силу кулоновского отталкивания. Напомним: протон образуют примерно 900 электронов и 900 позитронов, но позитронов на один больше, чем вызван положительный заряд протонов, который и отталкивает частицы. Силы взаимодействия прочих электронов и позитронов уравновешены. Но, при сближении и взаимной ориентации протонов, за счёт их упорядоченного строения, баланс сил нарушается: возникает притяжение их кристаллических решёток, удерживающее частицы вместе. Влияние взаимной ориентации нуклонов и ядер на степень их взаимодействия, действительно, давно обнаружено [19, с. 319], но от незнания природы ядерных сил и структуры ядерных частиц, этот эффект, подобно магическим числам, не находил объяснения.