Аннотация. Показано, что заряд и масса частиц формируются одновременно вовремя периодически повторяющегося электромагнитного процесса. Основой возникновения заряда и массы является резко нелинейная волна возбуждения- солитон[8], непрерывно движущаяся по псевдосферическому объёму, занятому сверхсильным магнитным полем. Приведена структура магнитного поля и волны возбуждения для положительной, отрицательной и нейтральной частиц.
Показано, что ядерные силы обусловлены взаимодействием разнонаправленных магнитных полей с периодически изменяющимся электрическим полем в области контакта нуклонов.
Приведены косвенные доказательства предложенной идеи-гипотезы о возникновении заряда и массы. Сделаны выводы: о протоне как основной частице Вселенной; о нейтроне- как об источнике и носителе магнитного поля. Предложена наиболее вероятная структура ядер группы железа. Продемонстрировано место сосредоточения тёмной материи, её роль и физика образования.
Ключевые слова: нуклон, протон, нейтрон, магнитное поле, волна возбуждения, электрическое поле, время или частота процесса, заряд, масса, фотон, пространство-время.
Введение
Очень часто употребляемые такие понятия как заряд и масса при этом не вызывают ни каких образов и не имеют никаких удовлетворительных физических моделей и даже представлений о существе материи слагающих заряд и массу частиц. При этом заряд неделим, а масса стабильных частиц неизменна практически при бесконечном времени жизни, особенно основателен протон, составляя большую часть известной Вселенной. Попытки столкновений протонов больших энергий друг с другом на выходе ничего стабильного не дают, для осколков же- уже нет названий.
Известен и многократно наблюдался в некотором смысле удивительный процесс- нейтрон, покинув ядро атома через вполне определённое время испускает электрон и антинейтрино, приобретает при этом заряд и становится протоном(Рис.1). Незначительная потеря массы (0,14%) при трансформации нейтрона в протон свидетельствует о чисто поверхностных изменениях в нуклоне, а вылет двух легких частиц предполагает и две точки активности на поверхности нуклона. Очевидно, что природа протона и нейтрона одинакова, но имеет место разная структура какого-то элемента в каждом из нуклонов. Уже тот факт, что при условном распаде нейтрона возникает электрически заряженный протон однозначно говорит об электромагнитной природе нуклонов. При этом движущая сила трансформации нейтрона изначально заложена в его структуру и строение, в основные физические процессы, происходящие в нуклоне.
Целью работы являлось определение механизма образования электрического заряда и массы частиц, и собственно природы и вида материи из которой они формируются.
Методические и экспериментальные данные.
Для достижения поставленной цели использовались широко известные фактические результаты ядерной и атомной физики [1,2,5,6,8], информация из Интернета.
Исходя из поставленной цели проведён анализ физических процессов, в которых и заряд, и масса частиц решающим образом влияют на результат. Таким объектом [3] является процесс циклотронного ускорения протонов, дейтронов, альфа-частиц и других ионов. Известна формула, описывающая циклическое ускорение частиц в поперечном магнитном поле циклотрона - м/q=ВТ.
Если принять за истину данное выражение в узком смысле, как циклотронную компоненту, то возможно трактовать данную взаимосвязь и в более широком смысле, а именно: масса(м) и заряд(q) нуклона формируются одновременно периодически(Т) изменяющимся магнитным полем (В) характерной геометрии и конкретной величины.
Изменение магнитного поля всегда требует изменения электрического поля ВV/Е=1, где все три компоненты являются векторными величинами. Из соотношения следует, что электромагнитный процесс исключает нулевые значения входящих в него компонент и предполагает постоянное движение. Самый простой вариант сразу выбрать объект без нуля. Геометрией без нуля обладают тороидальные поверхности, в том числе полые цилиндры и трубки. Прорисовывается картина, схематично представленная на Рис.2.
Линия индукции магнитного поля в виде тора (Рис.2), возникнув в пространстве, из-за свойства уменьшать свою длину, начнёт сжиматься. При этом на движущейся поверхности магнитного поля сгенерируется электрическое поле, в точке максимального сжатия всё электрическое поле сконцентрируется по оси тора. Единственным доступным способом продолжить движение этой системы полей является вращение оси вокруг своего центра. Вращаясь ось из двух векторов электрического поля, будет перемещаться по объёму занятым магнитным полем и за конечный период времени покроет всю площадь сферы магнитного поля. Таким образом сформируется электрический заряд. Процесс периодически повторяется. Целочисленость заряда обусловлена, тем что он образуется только на одиночной сфере сжатого магнитного поля, на кольце или диске заряд не образуется. При этом размер сферы не имеет значения. Вращение пустотелой оси в сфере из материи в виде магнитного поля создаёт момент количества движения и формирует массу такого объекта. Масса частицы определяется величиной магнитного поля, осуществившем своё сжатие до сферической формы, периодом обращения оси смыкания вокруг своего центра с охватом всего объёма занятого полем и сформированным зарядом. При этом, образовавшийся заряд, на поверхности может быть нулевым. M=qBT.
В конечной точке сжатия смыкание кольца линии индукции магнитного поля может осуществиться тремя способами (Рис.3): в одной, двух и трёх точках. При этом смыкание является максимально возможным сближением, а не слиянием. В точках смыкания генерируется электрическое поле, его направление для всех трёх способов смыкания разное, что и определяет cуммарный знак заряда.
Помимо массы, величина сжимающего магнитного поля определяет размер и время жизни образующейся частицы, период обращения оси смыкания и знак заряда. Очевидно основной формой существования материи является протон, как самое стабильное образование во Вселенной, все остальные частицы получаются с его участием. Размер и свойства протона сбалансированы силами сжатия магнитного поля и его структурой. Важно, что у магнитного поля всегда есть направление и оно всегда стремится уменьшать длину своих линий индукции. В протоне магнитное поле оптимально для стабильного и долговременного существования. Меньшие поля сжимаются до меньших размеров, в случае для электрона, позитрона, нейтрино речь идёт о магнитных полях на 3-4 порядка меньших чем у протона. Нейтрон освобождается от дисбаланса сбросом 2-х частиц с гораздо меньшим полем и становится протоном. Частицы со сверхмалыми полями имеют ничтожно малое время жизни. Композиции частиц с большими полями, чем у протона ограничиваются малыми временами жизни таких частиц и характеризуются разным числом разнообразных по величине поля компонент после распада. Для протона произведение ВТ равно приблизительно 10 в -8 степени секунда умноженная на Тесла. Время периодического изменения магнитного поля нуклона не может превышать время пролёта [1], приблизительно равного 10 в -23 степени секунд, тогда величина индукции магнитного поля, формирующего нуклон получается на уровне 10 в15 степени Тесла. Огромная величина, полностью определяющая стабильность свойств протона, как основного базового элемента Вселенной, в том числе в процессах высокоэнергетических протон-протонных столкновений.
Результаты анализа и обсуждение
Структура линий индукции магнитного поля может(Рис.6) представлять из себя трубку со стенками конечной толщины и внутренним пространством, заполненным материей с отрицательным давлением, собственно и сжимающим кольцо. По крайней мере до 10 в -15 степени метра, возможно и меньше. При этом имеет место постоянное движение полей, созданного волной возбуждения[8].
У ПРИРОДЫ НЕ ТАКОЙ ШИРОКИЙ ВЫБОР В СТРОИТЕЛЬНОМ МАТЕРИАЛЕ- ТОЛЬКО ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ и НАПРВЛЕНИЯ.
При встрече заряженной частицы с линией индукции магнитного поля, расположенной поперёк движения заряда, процесс прохождения объёма, занятого линией поля сопровождается излучением электромагнитной энергии разной частоты, от циклотронного до синхротронного диапазона, напрямую связанного со скоростью частицы. Приближение скорости частицы к скорости света сужает конус вылета фотонов, что как раз и объясняется конечным периодом вращения оси смыкания поля в заряде-частице. Угол конуса пропорционален углу поворота(х) оси смыкания за время прохождения зарядом всей толщины(р) линии индукции поля (Рис.5).
Основой ядерных сил является способность линий индукции магнитного поля притягиваться друг к другу, если они имеют разное направление. Для нуклонов в ядре такое положение постоянно реализуется (Рис.6.). Стрелками указано направление линий индукции магнитного поля. Окружности в центрах нуклонов- ось волны возбуждения[8] в один из моментов циклического движения.
Смотрим рисунок7. Из уникальной структуры нуклона может следовать и специфическое свойство нейтронов, находящихся в ядре, а именно трансформация и замыкание на себя внешнего магнитного поля, в особенности в сферических ядрах группы железа. Эта важная способность объясняется действием рядом находящихся нуклонов, сила которых принуждает нейтроны к структурированию. Нейтрон в силу способности к трансформации поверхности своего магнитного поля является внутри ядра концентратором линий индукции магнитного поля и возможно может существовать не только в сферической форме. Известен изотопный магнитный эффект, например, углерод 12 и13 [7].
Вероятно, есть предел сжатия кольца магнитного поля с сохранением формы кольца, и есть пределы сжатия магнитного поля до сферической формы разного размера с разными вариантами смыкания поля. Главный, и основной фактор, это величина индукции магнитного поля кольца. При этом передача части магнитного поля от одной частицы к другой зависит не только от энергии сближения, но и от ориентации осей смыкания полей в точке встречи частиц. Получается очень широкий спектр вариантов конечных продуктов взаимодействия, что и наблюдается на практике.
Имеющиеся расхождения в измеряемых массах нейтрона двумя разными способами могут быть нивелированы, если принять во внимание предложенную структуру нуклона. Массы без заряда не может быть, но заряд может быть нейтрализован сильным магнитным полем частицы и сосредоточен во внутреннем её объёме, не проявляясь на поверхности. Эксперименты по распределению заряда в нуклонах, на основе рассеивания электронов это подтверждают.
Не тривиальный вопрос о структуре, виде, энергии и размере фотона в свете предложенной идеи-гипотезы предполагает, что фотон, это просто кольцо линии индукции магнитного поля с величиной не достаточной для самосжатия до сферической формы и формирования вращающейся оси смыкания поля, но с электрическим полем, вектор которого задаёт направление полёта фотона.
Фазовые скорости движения оси смыкания магнитного поля в нуклонах совпадают, поэтому, вполне определённую часть времени электрические поля в точке контакта протона и нейтрона имеют одно направление и притягиваются друг к другу, при этом суммарный заряд пары возрастает. Этим можно объяснить разные значения кулоновского барьера для пар дейтрон-дейтрон и дейтрон-тритон(Рис.8.).
Необходимо постоянно помнить о размерах нуклонов и о характерных временах процессов, данной модели образования масс и зарядов. Это 10 в-16 степени метра и 10 в -24 секунд. Поле 10 в15 степени Тесла. По сути предел для минимальных параметров ячеек материи, формирующей пространство. Волна возбуждения в ячейке пространства -это её движущаяся ось.
Заключение. Предложенная гипотеза подтверждается продолжением поисков тёмной материи на Большом адронном коллайдере в протон-протонных столкновениях пучков сверхвысокой энергии. Нет к сожалению другого способа, пока, поэтому любая идея о мироустройстве является не только полезной, но и необходимой. Опыт подсказывает, что в области изучения магнитного поля есть несколько достаточно важных фундаментальных фактов, которые уходят от нашего внимания. Магнитное поле Земли, токамаки, ускорители, бури на Солнце – практически везде присутствует поле, названное магнитным, причём с сильным проявлением и в контакте с большими энергиями. Тёмная энергия по всей видимости является изменённым пространством, образовавшимся в местах разрыва пространства-времени и сосредоточена в магнитных полях нуклонов. Другой немаловажный момент предложенной гипотезы-идеи состоит в том, что открываются возможности широкого применения математического знания для создания моделей строения и взаимопревращения материи как в качественном, так и в количественном представлении. Использование математики, как известно, свидетельствует о жизнеспособности новой гипотезы. Представленная идея-гипотеза убедительна, проста, красива. Информированность о ней не только желательна, но и обязательна.
Движение фотона в пространстве без потерь энергии возможно, только в следствии структуры пространства, ячеистой и активной. Электрическое поле фотона генерирует магнитное поле фотона , виртуальное по сути. Фотон- это акт возбуждения поля ячеек пространства порцией электрического поля в заданном направлении. Энергия высвобождается из любой электромагнитной системы.
Электрическое поле- это изменение во времени положения поля магнитного, что возможно, если это магнитное поле уже имеется в виде ячеек пространства. Своеобразный волновой процесс в среде ячеек пространства.
Поле электрическое возникает между магнитными полями ячеек пространства и фотон непрерывно движется. Возбуждение электрическое, раз возникнув обречено на движение в заданном направлении.
Ячейка пространства, основной структурный элемент Вселенной. Размер на уровне 10 в -16 степени метра, форма близкая к сжатому до сферы тору, поле электромагнитное конкретной величины по типу нейтрона, с волной возбуждения в постоянном движении. Свойства основные это нейтральность и потенциальность одновременно. Также способность реагировать на возбуждение поворотом, увеличением значения полей, созданием цепей.
Литература: 1. Ю.М.Широков, Н.П.Юдин. Ядерная физика. М.: Наука,1980,-728с.
2. К.Н.Мухин. Экспериментальная ядерная физика. М: Атомиздат, 1974.
3. А.А.Воробьёв, Ускорители заряженных частиц. М-Л. ГЭИ, 1949.
4. Интернет-Википедия, Буртаев Ю.В. и другие.
5. Справочник по ядерной физике, под ред. Л.А.Арцимовича, Москва, 1963.
6. Справочник химика 21.Химические элементы и их изотопы. Спектроскопия ЯМР.
7. М.Ю.Корнилов, Г.П.Кутров. Ядерный магнитный резонанс в химии, Киев,1985.
8. О.Г.Верин. Динамика вакуума и солитонная теория элементарных частиц. 2002.
Работа посвящена внукам.