| Бета-распады. Новые представления |
|
| Научные статьи - Ядерная физика |
В. МантуровБета-распады. Новые представления(Гипотеза) Гипотеза автора о кристаллической структуре нуклонов и квазикристаллической структуре ядер позволяет качественно объяснить физический механизм бета-распадов по- новому. Основанием служат вновь открывшиеся свойства нейтрона: обладание двумя локальными электростатическими гнездами, к каждому из которых может присоединиться протон или один позитрон. В последнем случае нейтрон превращается в ПНП-протон нейтронного происхождения (в отличие от естественных протонов). Статус позитрона в ПНП менее прочен (пасынок), чем протонов, и потому временами происходят и бета-распады и К-захваты. Электростатическая природа и сильных и слабых взаимодействий сводит их к единой природе – электромагнитной.
С точки зрения автора [15], [16], нейтрон предстает теперь в трех ипостасях: 1) просто нейтрон; 2) нейтрон с присоединенными одним или двумя протонами; 3) нейтрон с присоединенным одним позитроном, превращающим нейтрон в протон нейтронного происхождения (ПНП). Превращения нейтрона в протон и протона в нейтрон известны давно, но было не ясно, как и почему происходят эти метаморфозы. Наша гипотеза позволяет понять эти процессы, ответить на множество трудных вопросов и устранить противоречия, накопившиеся за десятилетия в ядерной физике [15], [16]. И сводит все виды ядерных взаимодействий (сильных, электромагнитных и слабых) в единый вид – электростатические с электромагнитными процессами. Одно из достоинств нашей гипотезы – это новое представление о физическом механизме слабых взаимодействий, раскрытию которых и посвящена настоящая работа.
Бета-минус распад. Первыми были открыты и опознаны (идентифицированы) бета-электронные распады. С них мы и начнем. Их классическим примером стал бета-минус распад свободного нейтрона, хотя раньше говорили лишь о бета-электронных распадах в основном тяжелых ядер. Принято полагать, что при бета-минус распаде свободного нейтрона n он превращается в протон p и из него (нейтрона или ядра) «вылетает» или «испускается» [1 - 14] электрон e и антинейтрино ν. С помощью символов это записывают так: n → p + e- + ν (1) Наша гипотеза позволяет записать эту же (1) реакцию следующим образом: ПНП [n + hν] → [n + (e-e+)] → [(n + e+) + e-] + hνo (2)
Свободный нейтрон всегда готов захватить позитрон. Если же он в составе ядра, то ядро должно стимулировать его к захвату позитрона. Такими являются нейтронно-избыточные ядра. Но откуда взяться позитрону? Свободных позитронов практически не бывает. В Природе их бесчисленное множество, но все они находятся в связанном состоянии, в частности, представляя то, что физики называют «морем Дирака». С нашей точки зрения, это -- безбрежный океан из диполей-гантелек (e-e+), образующих решетку типа решетки Изинга [15, 16]. Свободные позитроны появляются, как известно, только при возникновении пары (e- + e+). Следовательно, чтобы вырвать позитрон из «моря Дирака», необходимо разорвать на части одну какую-то его диполь-гантельку (e-e+), Но для этого необходим гамма-квант hν ≥ 1,022 МэВ. Это одно условие. Второе – такая диполь-гантелька должна оказаться пространственно настолько рядом с гнездом нейтрона, что позитрон гантельки уже “смотрит” в это гнездо. Эту гантельку можно назвать «избранной», а нейтрон – «созревшим». Таковы условия, которые должны быть реализованы к моменту случайного их совпадения по месту и по времени. Именно этим набором условий слабые взаимодействия отличаются от сильных взаимодействий. Расшифруем (2). Первая квадратная скобка – нейтрон готов к метаморфозе и появился случайный гамма-квант. Вторая квадратная – к этому моменту «избрана» и диполь-гантелька. Третья – гамма-квант разъединил эту диполь-гантельку, и позитрон в миг устремился в гнездо нейтрона. Электрон стал свободным и ему не остается ничего, как «вылететь» из… Но он не был ни в ядре, ни в нейтроне. Весь процесс осуществляется за счет случайного гамма-кванта hν. А hνo в (2) – это остаток энергии той части hν, которая принадлежала позитрону, но не была им израсходована на «работу входа» в гнездо. При бета-минус распаде свободного нейтрона в нем ничто не противодействует «входу» позитрона в его состав. Если нейтрон принадлежит ядру, то «входу» препятствуют все протоны ядра. И в каждой такой реакции величина расхода энергии на преодоление «входу» случайна. Вот почему спектр бета-минус распадного электрона получается сплошным. Может быть, и «дефект массы» здесь не причем. Откуда ему взяться при бета-электронном распаде, например, свободного нейтрона? И никакой перестройки ядра (тем более свободного нейтрона) не предполагает наша гипотеза. Следовательно, и затраты энергии на перестройку не нужны.
Бета-плюс распад. Вот в этом виде распада позитрон действительно вылетает из ядра, конкретнее – из ПНП, принадлежащего ядру. Поэтому вместо реакции принятого формата p → n + e+ + ν (3) следует теперь писать [ПНП + e-] → [n + (e+ + e-)] → [n + (e-e+)] → n + hv (4) Физический механизм таков. Электрон, реально приблизившийся к ПНП, -- первая в (4) квадратная скобка – выполняет важную роль: он похищает позитрон, спровоцировав его «на побег» из ПНП. Этому похищению помогает суммарный заряд протонов ядра. Но они в ядре пространственно разобщены (и по гипотезе), поэтому основной вклад в силу, выталкивающую позитрон, принадлежит ближайшим одному или двум протонам. Вторая квадратная скобка показывает, что позитрон извлечен из гнезда ПНП и стремится к электрону. ПНП превратился в нейтрон. В третьей квадратной скобке – нейтрон и пара, соединившаяся, которая возвращается в состав аля-решетки Изинга, излучив два гамма-кванта с суммарной энергией hν = 1,022 МэВ. Пока никто не предпринимал попытки разделить протоны на протоны естественного и нейтронного происхождения. Никто не знал, что такой эксперимент надо осуществить. Нет ничего удивительного: наша гипотеза опубликована недавно. Необходимось в постановке такого опыта подсказывают описанные выше физические процессы, которые с 30-х годов ХХ века не поддавались объяснению, подобно нашему. Нашу гипотезу доказывает и превращение тритона в ядро гелия-3: тритон нейтронно-избыточен -- его нейтроны расположены по обе стороны от протона, образуя два свободных гнезда! Даже эксперимент, поставленный американскими физиками Ф.Райнесом и К.Коуэном в 1953 году, может служить подтверждением существования двух сортов протонов. Так как в их опытах осуществлялся К-захват, то первая гамма-вспышка соответствует процессу. Признание второй вспышки за акт поглощения нейтрона, возникшего из протона, – вызывает сомнения. Если в нейтрон превращался действительно протон, то он обязан быть ПНП (что подтверждает нашу гипотезу [15], [16]), так как естественные протоны неограниченно стабильны и не могут в атоме водорода превращаться в нейтроны. Вероятнее всего в нейтроны превращались протоны (ПНП) ядер более тяжелых атомов из состава жидкого сцинтиллятора и соли кадмия. Но такие нейтроны обязаны оставаться в ядре. Ядра с числом протонов более двух подвергаются бета-распадам не для того, чтобы отдать свой нейтрон кадмию, а чтобы открыться благодаря β+ -распаду и, приняв естественный протон вместо позитрона, стать стабильным ядром. Процессы бета-распадов всех видов позволяют ядрам вновь поселиться в долине стабильности. Вот пример проявления такой особой устремленности. Нечетно-нечетному брому-80 очень не повезло. Он оказался между двумя своими стабильными собратьями. Быть в центре поперечного сечения долины стабильности и оставаться радиоактивным! И он, не будучи ни нейтронно-избыточным, ни нейтронно-дефицитным, использует все виды распадов, чтобы превратиться в достойного представителя долины стабильности. И таких ядер (но четно-нечетных) много. Заметим, если ПНП приписать спин = 1 (ПНП состоит из нейтрона и позитрона), и учесть, что спин гамма-кванта = 1, то слагаемые во всех трех собирательных скобках (4) и (2) окажутся эквивалентными трем фермионам. Необходимость в нейтрино не просматривается.
Использованная литература
|