Сначала небольшая предыстория написания этой статьи. В комментариях к одной из многочисленных публикаций на дзене, посвящённой термоядерному синтезу, я высказал свои сомнения по поводу научной обоснованности дефекта массы как источника положительного энергобаланса термоядерного синтеза. За что получил несколько десятков дизлайков. Понял, что на дзене довольно много людей достаточно хорошо знакомых с теоретическими основами термояда и понимающих суть стандартной модели. Эта статья, в первую очередь, адресована таким людям - интересующимся физикой и искренне верящим, что благодаря такому явлению как дефект массы термоядерный синтез может быть энерговыделяющим процессом.
Начну по порядку и постараюсь не отклоняться от общепринятой модели термоядерного синтеза. Итак, что представляет собой дефект массы с точки зрения современной ядерной физики. Суммарная масса покоя нуклонов (протонов и нейтронов) в свободном состоянии всегда больше массы ядра атома, состоящего из этих нуклонов. На более простом языке это означает, что если взвесить протоны и нейтроны до их слияния (синтеза) в атомное ядро и после, уже в составе атомного ядра, то масса ядра всегда будет меньше суммы масс отдельных нуклонов. Теоретики термоядерного синтеза утверждают, что та самая недостающая в составе атомного ядра масса превращается в энергию в полном соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна.
Это и есть энергия термоядерного синтеза, возникающая из «лишней» массы нуклонов в результате их слияния друг с другом. Закроем глаза на прямое нарушение законов сохранения материи и энергии, так как я обещал не выходить за рамки общепризнанной модели термоядерного синтеза. Тем не менее, данное обещание не запрещает нам обратиться к стандартной модели и уточнить, что представляют собой те самые нуклоны (протоны и нейтроны) с её точки зрения. Если кто-то забыл, напомню, что в современной ядерной физике стандартная модель даёт теоретическое обоснование существованию всех элементарных частиц и описывает возможные варианты их взаимодействия. Протоны и нейтроны согласно стандартной модели состоят из кварков. Кварки в свою очередь делятся на нижние (D) и верхние (U). Протон состоит из двух верхних и одного нижнего кварка, а нейтрон, наоборот – из одного верхнего и двух нижних кварков.
В свободном состоянии кварки не наблюдаются, потому что гладиолус, извиняюсь, оговорился, конечно конфайнмент. Тем не менее, в рамках стандартной модели валентные кварки отнесены к элементарным (неделимым) частицам, из которых состоит вся барионная материя вселенной. Ну что ж, теперь у нас имеется вся исходная информация для детального рассмотрения протекающей в звёздах термоядерной реакции синтеза гелия из водорода. Соединим ядро атома водорода, состоящее из одного протона, с ядром атома дейтерия, включающего в себя один протон и один нейтрон так, чтобы в итоге у нас получилось ядро атома гелия, состоящее как раз из двух протонов и одного нейтрона.
На приведённой выше картинке представлены все элементарные участники классического звёздного термоядерного синтеза. А теперь я хочу попросить знатоков этого процесса показать пальцем на ту частицу, которая в результате слияния теряет часть своей массы и дарит нам энергию. Как вы прекрасно понимаете, верхние и нижние кварки на эту роль не годятся. Они, согласно стандартной модели, неделимы и при всём желании не могут отдать часть собственной массы даже ради спасения термоядерного синтеза. А других кандидатов на роль теряющих вес материальных объектов в представленной модели термоядерного синтеза просто нет. Предвижу, что особо бдительные оппоненты возразят, мол в стандартной модели кроме кварков в составе нуклонов обязательно присутствуют глюоны. Ну да, присутствуют. Они кстати, изображены в виде пружинок, соединяющих кварки на приведённой выше схеме. Но согласно той же стандартной модели глюоны виртуальны. Эти безмассовые частицы являются переносчиками сильного взаимодействия. Т.е. глюоны просто «склеивают» кварки, тем самым, удерживая их в составе нуклона. Следовательно, они никак не способны повлиять на ситуацию с бесследной пропажей материи и превращением её в энергию. В составе глюонов материя отсутствует по определению. Ещё более продвинутые эксперты стандартной модели могут рассказать нам занимательные истории о партонах (не путать с протонами и патронами) или даже о так называемых «морских кварках», которые иногда обнаруживают себя в составе адронов при определённых условиях. Напомню таким продвинутым оппонентам, что партоны Фейнмана после обнаружения скейлинга Бьёркена были полностью отождествлены с кварками Гелл-Манна, а морские кварки это просто ещё одна разновидность виртуальных частиц, образующихся при расщеплении цветных глюонов. Следовательно, ни те, ни другие частицы также не могут влиять на изменение массы нуклонов. Таким образом, рассуждая строго в рамках общепризнанной модели термоядерного синтеза, мы не смогли обнаружить каких-либо частиц, способных потерять часть своей массы в процессе синтеза гелия из водорода. Тем самым формально доказали невозможность дефекта массы при слиянии нуклонов. Следовательно, дефект масс не может рассматриваться в качестве основной причины избытка энергии термоядерного синтеза в рамках стандартной модели.
Какие выводы можно сделать из представленного анализа? Очень простые. Оставаясь в рамках официальной теоретической модели термоядерного синтеза, невозможно строго и непротиворечиво обосновать экзотермический (тепловыделяющий) характер этого процесса. Лишней энергии в такой модели просто неоткуда взяться. А пресловутый дефект масс при более детальном анализе всех участников этого процесса оказывается несостоятельным в рамках стандартной теории. Хотя в ходе многочисленных экспериментов уменьшение массы нуклонов в составе атомного ядра стабильно наблюдается. И здесь нужно сделать одну принципиальную оговорку. Сам по себе дефект масс нуклонов при их слиянии, открытый английским химиком Френсисом Астоном в начале двадцатых годов прошлого столетия не вызывает никаких сомнений. Такое явление действительно существует. Однако совершенно неуклюжая попытка пристроить этот эффект к термоядерному синтезу с помощью формулы E = mc^2, порождает искреннее недоумение и вполне аргументированные сомнения в истинности научных подходов, применяемых для теоретического обоснования термоядерного синтеза. Такое положение дел говорит только о том, что концептуальная идея ядерной физики, основанная на стандартной модели, в корне неверна. Теоретическая конструкция стандартной модели с её необоснованно сложной архитектурой и запутанной системой взаимосвязей различных классов и подклассов «элементарных» частиц в принципе не подлежит ремонту. Такой «храм науки» можно только полностью разрушить и на этом месте воздвигнуть новый. Простой и красивый. Физикам позарез нужен свой Менделеев, который также логично расставит все элементарные частицы по полочкам, как это сделал Дмитрий Иванович с химическими элементами в своей периодической таблице.
Вновь обращаясь к людям, искренне верящим в многочисленные «чудеса науки» вроде искривления пространства, замедления времени, квантовой запутанности и прочих релятивистских парадоксов хочу напомнить известное библейское высказывание из книги премудрости Иисуса – «доверяй, но проверяй».
PS Если вы, уважаемые читатели, думаете, что дефект масс это исключительная особенность термоядерного синтеза, то вы заблуждаетесь. ОТО с помощью уравнения движения Дирака обосновала наличие в нашей вселенной антиматерии. При встрече которой с материей происходит аннигиляция, т.е. их полное взаимоуничтожение. При этом, благодаря всё той же формуле E=mc^2 выделяется огромное количество энергии. Вот такой 100% дефект массы уверено обосновывается общей теорией относительности и полноправно прописан в стандартной модели в виде частиц и античастиц. Если же вы начнёте самостоятельно размышлять над этой проблемой, то неизбежно придёте к выводу, что такого не может быть. Материя не исчезает бесследно и не появляется из ниоткуда. Природа никому не позволяет нарушать свои фундаментальные законы ни в отношении материи, ни даже в отношении антиматерии.
