Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Предыдущая глава:
Нуклеосинтез (от лат. nucleus «ядро» и др.-греч. σύνθεσις «соединение, составление») — природный процесс образования ядер химических элементов тяжелее водорода. Нуклеосинтез является причиной наблюдаемой распространённости химических элементов и их изотопов.
Сколько звёздных ядерных реакций вычеркнула Новая нейтронная теория? Вопрос интересен тем, что таких ядерных реакций оказывается достаточно много. Это не только реакции получения гелия из водорода, которые новая Нейтронная тория тоже вычеркнула, это все реакции дальнейшего образования и укрупнения атомов, происходящие внутри звёзд, по концепции современной физики.
Основные тезисы вопроса отсутствия нуклеосинтеза в звёздах, были высказаны в главе «Солнце», в моей книге «Моя Земля». Солнце, все звёзды, и все планеты, имеют водородную слоистую структуру, и, следовательно, в новой Нейтронной теории, нет места термоядерному синтезу, проходящему внутри звёзд. А что есть? Есть реакции акреции водорода в короне звезды. За счёт акреции, в новой Нейтронной теории, и светят звёзды.
Так же, по новой Нейтронной теории, в ядерных реакциях существует запрет на образование нейтрона. Образование нейтронов — это привилегия нейтронной звезды, которая может находиться внутри звезды, или внутри любого тела, имеющего гравитацию.
Попробуем разобраться, что же есть, и чего нет, в новой Нейтронной теории. Какие ядерные реакции остались, а про какие можно забыть и считать их «играми разума» учёных.
Протон-протонный цикл
Протон-протонный цикл не существует, не потому, что внутри звёзд водородные сферы. Всё хуже. У современной науки, в протон-протонном цикле, есть огромная проблема. Первую ядерную реакцию протон-протонного цикла, по захвату протона протоном, с образованием: дейтерия; позитрона, — античастицы электрона; и электронного нейтрино:
¹₁p + ¹₁p → ²₁H + e⁺ + Ve + 0,42 МэВ,
в земных, в лабораторных условиях, никто и никогда не наблюдал!
Реакцию не удалось произвести даже на ускорителях со встречными пучками протонов! А энергии столкновения на современных ускорителях просто огромны. Так на Большом адронном коллайдере (БАК) энергия столкновения пучков доходит до 13 ТэВ.
Для информации:
Масса протона составляет около 1,6726⋅10⁻²⁷ кг или 938,27 МэВ.
Мега – 10⁶, тера - 10¹².
То есть получить частицу, состоящую из 1 протона и 1 нейтрона, из двух протонов, современным физикам, даже имея сверх энергетические соударения, не удаётся. То есть нельзя получить из протона нейтрон.
По новой Нейтронной теории, отсутствие этой реакции хорошо обосновывается. Повторюсь. В новой Нейтронной теории, нейтроны образуются только в нейтронных звездах.
Вывод. Не существует ядерной реакции, в которой можно образовать нейтрон!
Так же не существует ни каких реакций положительного бета-распада (β+). Реакций типа:
¹₁p → ¹₀n + e⁺ + Ve,
Если, в какой-либо ядерной реакции, нейтрон вылетает из ядра, это значит, что нейтрон уже существовал, и он там, в ядре, уже был до вылета, а не образовался в некой реакции, при вылете.
Как пишут в учебниках по ядерной физике, существуют ещё реакции замещения. К примеру, реакция по замедлению нейтрона. В ядро влетел быстрый нейтрон, сам остался в ядре, передал ядру энергию, выбил из ядра медленный нейтрон. Такое возможно, т.к. в реакциях замещения нет рождения нейтрона.
На ещё одно подтверждение того, что не существует реакций положительного бета-распада (β+), я натолкнулся, изучая книгу геолога Владимира Ларина «Наша Земля». В главе «Ложка дегтя в бочку меда?» ученый приводит реакции:
¹₁p + ¹¹₅B → 3⁴₂He + 8,6 МэВ,
¹₁p + ¹⁵₇N → ¹²₆C + ⁴₂He + 5,0 МэВ,
и сетует, что в обоих реакциях не происходит захвата протона, и не получаются более тяжелые элементы. В первой не получился углерод - ¹²₆C. А во второй, кислород - ¹⁶₈O. То есть, при бомбардировке ядер протонами, более тяжелого ядра не получается, не получается получить нейтрон в ядре, а получаются только осколки ядер.
Более тяжелые ядра, в ядерных реакциях, конечно можно получать. Но только не создавая в ядрах новые нейтроны. К примеру, реакции слияния протона с ядром или уже с готовым нейтроном. В процессе слияния нейтрон может распасться в протон, по реакции отрицательного бета-распада (β-):
¹₀n → ¹₁p + e⁻ + Ve⁻,
В реакции нейтрон превращается в протон, при этом испускаются электрон и электронное антинейтрино.
Образование гелия
Немного про гелий. Если в новой Нейтронной теории, нет звездных реакции получения гелия из водорода, если не было Большого взрыва, следовательно, не было эпохи аннигиляции вещества с антивеществом, не было эпохи нуклеосинтеза с образованием первых элементов, и, следовательно, не было первичного синтеза гелия, то откуда у нас гелий?
Мы точно знаем, что гелий образуется при альфа распаде ядер. Вылетающая при таком распаде частица, называемая альфа-частицей (α-частица), это и есть гелий. Из сказанного получается, что весь гелий во Вселенной - это лишь осколки реакций альфа распада.
Но гелий, как самое лёгкое ядро после водорода и его изотопов, активно используется учеными в опытах ядерного синтеза.
Тройная гелиевая реакция
Учёные считают, что в звёздах, эх звёзды, им всё можно, есть условия для последовательности термоядерных реакций, в ходе которых три ядра гелия-4 образуют ядро углерода-12. Ниже будут приведены эти реакции, причём первая, образование бериллия-8, эндотермическая реакция, - реакция которая сопровождается поглощением теплоты. Но это, не главное. Реакции образования бериллия-8, не существует. В природе стоит запрет на образование изотопов с массовым числом (числом нуклонов) 8.
Но учёные подсчитали, что при температуре свыше 1,5⋅* 10⁸К и плотности порядка 6107 кг/м³ реакция всё же может происходить.
Вот эти реакции:
⁴₂He + ⁴₂He → ⁸₄Be - 0,092 МэВ,
При этом ядро бериллия-8, тут же распадается в реакции:
⁸₄Be → ⁴₂He + ⁴₂He + 0,092 МэВ,
И окончательная реакция образования углерода-12:
⁸₄Be + ⁴₂He → ¹²₆C + 7,367 МэВ.
Аллилуйя. Получился углерод-12. Но как уже говорилось, эти реакции, по мыслям учёных, происходят, исключительно, в звёздах. С оговоркой, что для реакции требуется высокая температура, и супер плотность гелия-4. При этом в недрах звезды, три ядра гелия должны столкнуться практически одновременно. В новой Нейтронной теории данная реакция из-за водородного строения звёзд отсутствует.
Но что же на Земле?
Захват ядром протона
Учёные, всё же, получили бериллий-8. Правда не слиянием двух ядер гелия-4. А методом захвата. На первом ускорителе частиц, в Кавендишской лаборатории в Кембридже, в 1932 году, британские физики Джон Дуглас Кокрофт и Эрнест Уолтон провели свой первый эксперимент с ускорителем, в ходе которого они облучили литий-7 протонами. Скажу проще. Учёные расстреливали протонами литий в надежде, что-то получить. От него моглочто-то отколется (распад) или приклеится (захват), или сразу произойдет то и, то.
Расчет показал, что ядро бериллия-8 распадается, с периодом полураспада 6,7·10⁻¹⁷ с, в уже известной нам реакции:
⁸₄Be → ⁴₂He + ⁴₂He + 0,092 МэВ.
Учёные самого превращения и распада бериллия-8 не видели, и конечно бериллий-8 не фиксировали. Увидеть что-то за 6,7·10⁻¹⁷ с, не реально. Но они видели гелий-4. На основании наличия гелия-4 решили, что у них произошли реакции:
⁷₃Li + ¹₁p → ⁸₄Be → ⁴₂He + ⁴₂He
Эту же реакцию, но на полгода позже, получили и в СССР. Сотрудники Харьковского физико-технического института Антон Вальтер, Георгий Латышев, Александр Лейпунский и Кирилл Синельников повторили данную реакцию. Вот как это описано в Интрнете:
В мае 1932 года, когда финиш уже был близок, в институт пришло известие, что их молодые английские коллеги Кокрофт и Уолтон из Кэвендишской лаборатории в аналогичном эксперименте расщепили ядро лития. Заметим, что на тот момент Кэвендишская лаборатория со дня своего основания в 1871 году была физической лабораторией № 1 в мире, из нее к настоящему времени вышло более 40 Нобелевских лауреатов, так что уступить ей первенство было отнюдь не позорно.
Не первые в мире, но первые в СССР
Поздравив коллег телеграммой, харьковская четверка решила все-таки и свою работу довести до конца. Пусть она будет не первой в мире, а первой в СССР. Решающий эксперимент состоялся 10 октября 1932 года. В этот день совершенно случайно в институте оказался важный гость — будущий лауреат Нобелевской премии академик Петр Капица, и он своими глазами увидел, как по мере увеличения ускоряющего протоны напряжения в поле зрения микроскопа появляются искры, свидетельствующие о развале ядер лития.
Интересно и то, что писал в то время Игорь Курчатов об этой реакции:
«Оказалось, что уже при скоростях протонов 4000 километров в секунду (т.е. энергии порядка 100000 вольт) протоны, попадая на ядра лития, приводят к ядерному взрыву, в результате которого из одного атома водорода и одного атома лития образуется два атома гелия».
Захват ядром нейтрона. Водородная бомба
Литий оказался хорошим элементом для ядерных экспериментов, и даже более, он стал одним из основных компонентов водородной бомбы.
Дейтерид лития-6 — твёрдое вещество, соединение тяжёлого изотопа водорода — дейтерия, и изотопа лития с массовым числом 6.
Дейтерид лития-6 позволяет хранить дейтерий при плюсовых температурах.
При этом литий-6 является сырьем для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития. Реакция захвата нейтрона литием-6 с последующим расколом на гелий-4 и дейтерий, основная и единственная промышленная реакция, на сегодня, для получения трития.
Ниже реакции, происходящие в водородной бомбе:
⁶₃Li + ¹₀n → ³₁H + ⁴₂He + 4,784 МэВ;
образовавшийся тритий вступает в реакцию с дейтерием:
³₁H + ²₁H → ⁴₂He + ¹₀n + 17,59 МэВ;
В реакции так же образуется нейтрон с кинетической энергией не менее 14,1 МэВ, который может вновь инициировать первую реакцию на ещё одном ядре лития-6.
Приведённые выше реакции происходят на быстрых нейтронах с большими энергиями. Немного хочется сказать и о захвате медленных нейтронов.
Википедия:
22 октября 1934 года группа итальянских физиков-атомщиков, возглавляемая Энрико Ферми, обнаружила, что ядра атомов захватывают нейтроны в сотни раз эффективнее, если предварительно между мишенью и источником этих нейтронов разместить парафин или массу воды (очень удачно, что в институте в Риме был бассейн с золотыми рыбками). Ферми быстро придумал простое объяснение этому явлению: быстрые нейтроны, сталкиваясь со значительным количеством нуклонов, замедляются, а медленный нейтрон, в отличие от слишком быстрого, может «спокойно» подойти к ядру и быть захваченным ядром с помощью сильного взаимодействия.
Реакции захвата медленных нейтронов используют для получения искусственных изотопов. В результате нейтронного захвата образуется более тяжёлый изотоп того же химического элемента, как правило, в возбуждённом состоянии. Образовавшийся изотоп может быть, как стабильным, так и нестабильным (радиоактивным).
Применение.
Захват медленных нейтронов применяется в различных областях, например:
В аналитической химии — в нейтронно-активационном анализе: исследуемое вещество облучают нейтронами, после чего анализируют характер излучений образовавшихся радиоактивных изотопов.
В полупроводниковой промышленности — нейтронное легирование кремния, основанное на трансмутации кремния в легирующую добавку.
В медицине — нейтрон-захватная терапия, метод радиотерапии рака.
В ядерных реакторах — для управления цепной реакцией используют вещества с большим сечением деления, которое зависит от захвата нейтронов.
Реакция гелия с тяжёлыми ядрами
Кое-что у учёных получалось, когда пробовали бомбардировать вещество альфа частицами. α-частицы – ядра гелия.
Эрнст Резерфорд в своей лекции прочитанной в ноябре 1936 г. в Ньюнхемском колледже, Кембридж, посвященной памяти Генри Сиджвика, рассказывал о своих опытах с α-частицами в камере Вильсона наполненной азотом, которые он проводил ещё в 1919 г. О том, что при взаимодействии α-частицы и азота, учёный регистрировал рождение частицы, определенной позже как протон.
Так же Эрнст Резерфорд в лекции рассказал о опытах Патрика Блэкетта, который тоже фотографировал следы α-частиц в камере Вильсона наполненной азотом, но уже помещённой в магнитное поле.
По предложению Пётра Капицы и Дмитрия Скобельцина в 1927 году, камеру Вильсона стали помещать в сильное магнитное поле. Это делалась для того, чтобы разделять на снимках треки положительно и отрицательно заряженных частиц. Так же это позволяло по треку определять соотношение массы частицы к её заряду.
Патрик Блэкета был не ленивым учёным, и заснял сотни тысяч следов α-частиц, понимая, что, когда ни будь ему повезет и он заснимет «лобовое» соударение α-частицы с ядром азота. Ему удалось это сделать несколько раз.
Учёный получил фотографии, на которых отчетливо видны след α-частицы до соударения, обратный путь протона с большим пробегом и короткий след ядра.
Сам Эрнст Резерфорд считал, что такая реакция очень редкая, и может случаться 1 раз на 50000 пролетов α-частиц в камере Вильсона.
Попадая в ядро азота, с массой 14, α-частица, с массой 4, на очень короткое время, сливается с ним, образуя неустойчивое ядра фтора, с массой 18 и зарядом 9. Такого ядра в природе не существует, оно неустойчиво, и сразу распадается, превращаясь в устойчивое ядро кислорода с массой 17, выбрасывая из ядра один протон. Вот эта реакция.
¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁸₉F → ¹⁷₈O + p
Примечание к реакции.
Кислород-17 редкий изотоп. Так распространённость изотопа кислорода-16 – 99,74%, а изотопа кислорода-17 - 0,04%.
Увы, в ядерных реакциях, которые хотят провести современные учёные, чаще всего присутствуют редкие изотопы, и изотопы с коротким временем жизни. И все из-за того, что стабильные ядра не очень хотят вступать в ядерные реакции нуклеосинтеза.
Реакция гелия с аргоном-34
В 2023 году, в Ок-Риджской национальной лаборатории, штат Теннесси, США для группы «Реактивные эксперименты по ядерной структуре и астрофизике» (Jet Experiments in Nuclear Structure and Astrophysics, сокращенно JENSA) для лабораторных исследований ядерных реакций, была создана уникальная газоструйная установка.
На установке можно создать пучок редких изотопов, с которым взаимодействует мишень. Интересна мишень в установке. Мишень - это чистый гелий-4, лёгкий газ, но локально уплотненный так, что объём струи-мишени, не больше пары миллиметров. На установке планировалось проводить эксперименты по захвату частиц и приблизится к пониманию реакций проходящих в недрах звёзд.
Под руководством астрофизика-ядерщика Келли Чипс, учёные работающие в лаборатории, создали условия для проведения ядерной реакции. Пучок аргона-34 поразил струю-мишень из гелия-4. В процессе реакции, как считают учёные, получено возбуждённое ядро кальция-38, которое выбросив протон превратилось в регистрируемое приборами ядро калия-37. Вот эта реакция:
³⁴₁₈Ar + ⁴₂He → ³⁸₂₀Ca → ³⁷₁₉K + ¹₁p
На самом деле, эксперимент, проведённый на установке Ок-Риджской национальной лаборатории, мне не сильно нравится. Из всех составляющих элементов реакции, стабилен только гелий-4.
Аргон-34. Что такой изотоп аргона существует, я узнал только из статьи описывающий этот эксперимент. Жаль не рассказано, как учёные ухитрились получить и разогнать частицу период полураспада которой - 843,8(4) мс.
Кальций-38. Период полураспада - 443,70(25) мс. И что интересное, об этом пишут в Википедии, что продукт распада кальция-38 - калий-38. По Википедии, реакция происходит с положительным бета-распадом (β+), которого в новой Нейтронной теории не существует. Ещё раз убеждаемся, что положительного бета-распада (β+), в реальных реакциях, не существует.
CNO-цикл
Как считают учёные, некоторые ядра, до фтора-19 включительно, могут синтезироваться в недрах звёзд в CNO-цикле. CNO-цикл — термоядерная реакция превращения водорода в гелий, в которой углерод, кислород и азот выступают как катализаторы. Приведу сразу рисунок цикла, на котором зачеркнуты реакции, которые в новой Нейтронной теории не проходят. И оговорюсь, что в глубинах звёзд никаких реакций нуклеосинтеза нет.
Остальные реакции, которых в звёздах нет, потому что внутри звёзд нейтронные оболочки. Это реакции:
Ядерное горение дейтерия
Ядерное горение лития
Ядерное горение углерода
Ядерное горение неона
Ядерное горение кислорода
Ядерное горение кремния
В новой Нейтронной теории все эти реакции уходят в разряд неких «игр разума» для учёных; в разряд экспериментальных реакций, если их захотят повторить, к примеру, на ускорителе; и в разряд реакций, которые изредка, проходят в коронах звёзд.
Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Следующая глава:
Уважаемый читатель! Очень извиняюсь, если смысл статьи Вам не понятен, или даже показался полным бредом.
Невозможно полностью пересказать откуда берутся те или иные суждения, для этого нужно пересказать целую книгу.
Для меня же, каждая статья - это продолжение одной общей темы.
Поэтому предлагаю начать читать с самого начала. С теории расширения Земли. Приятного погружения в мой Нейтронный мир. Новых мыслей и открытий.
Начало книги "Моя Земля":
