Аннотация: Здесь представлены статьи - главы из моей книги "Моя Земля". Статьи имеют по-новому осмысленную информацию и предназначены для переформатирования сознания читателя. Новый Нейтронный мир ждет Вас!
Текст из книги: "Моя Земля". Автор: Валерий Лаптев
Солнце
УРААА! - Боевой клич русских (славянских) солдат, идущих в смертельную атаку, а также, торжествующее восклицание от радости победы. Одна из версий происхождения этого слова, связана с богом Ра, - богом Солнца. По этой версии клич У-РА! переводится как:
За Правду, за Свет, за Бога!
-
Москва, туман, Москва-река, Солнце, 8 января 2017 года. Фото автора.
О Солнце я скажу тоже самое, что говорил о Земле - оно наше. Другой звезды, другого Солнца у нас нет, и ещё долго не будет. Возможно, совсем не будет.
Солнце - это свет и тепло, которые так необходимы нам для жизни. Без солнечного света, жизнь на Земле возможно была бы, так как на Земле есть свой источник тепла, в виде подвижного горячего слоя, но назвать это жизнью, с большой буквы, увы, не получится.
Так что наше Солнце - это ЖИЗНЬ!
С Солнцем связана погода нашей планеты, ураганы, циклоны. От магнитных бурь, вызванных активностью Солнца, зависит работа нашей электроники. А Солнечное излучение? Если окажется, что с этим излучением мы не справимся, и не найдём качественной защиты, то прощай "мечта" Илона Макса о полётах на Марс.
Ещё у нашего Солнца есть одиннадцати годовой цикл солнечной активности, - "цикл Швабе-Вольфа", которому подчиняются цикличность периодов похолоданий, а также вспышки заболеваний на Земле. И как считают некоторые учёные, этому циклу подчиняется периодичность истории человечества. В истории хорошо прослеживаются 11 годичные периоды войн и мира. Получается, что всё на Земле, зависит от этой звезды, от нашего желтого карлика.
Что мы знаем о Солнце?
Приведу немного физических характеристик нашего Солнца, и расскажу о том, как описывают нашу звезду учёные.
Данные о Солнце:
Масса: 1,99*10³⁵ г
Радиус: 690 000 км
Средняя плотность: 1,4 г/см³
Плотность в центре: ~ 100 г/см³
Состав: Водород - 70%, Гелий - 28%
Светимость: 3,828*10²⁶ Вт
Температура поверхности: 6000 °К
Температура в центре: 10⁶ °К
Период вращения: 25-38 дней
Возраст: 5*10⁹ лет
Время жизни: ~ 10¹⁰ лет
Из современной астрономии, строение Солнца, в упрощённом виде, выглядит следующим образом.
По современным представлениям внутри звезды есть ядро, в котором существуют условия для ядерных реакций таких как синтез дейтерия и гелия. Ядро - это место где происходит протон-протонный цикл, о котором речь пойдёт ниже. Это единственное место в звезде, где образуется излучение и тепло. Остальная часть звезды нагрета теплом, поступающим именно из ядра. Далее идёт зона лучистого переноса, это зона, где излучение, вызванное ядерными реакциями, многократно переизлучаясь, стремится к поверхности звезды. Считается, что из-за огромной плотности, это самая спокойная зона Солнца. Ближе к поверхности, давление становится меньше, и перенос тепла, из недр звезды, осуществляется движением самого вещества, это - конвективная зона, которая простирается до фотосферы - видимой поверхности звезды, поверхности с которой излучается видимое нами излучение. Излучение слоёв, расположенных ниже фотосферы нам не видно. И конечно - хромосфера, внешняя тонкая оболочка - это атмосфера звезды, названая из-за красноватого цвета, вызванного доминированием в её цвете красной линии излучения водорода - H-альфа линии. Красный оттенок хромосферы отлично видно при полном солнечном затмении, когда диск Луны полностью закрывает фотосферу Солнца.
Солнечная корона, зафиксированная при солнечном затмении лунным диском.
Такое представление о строении нашей звезды было сформировано из расчётов условий ядерных реакций протон-протонного цикла. Так для цепочки реакций образования гелия-4 через слияния двух ядер гелия-3, по так называемой ppl цепочке, требуется температура от 10 до 14 миллионов градусов. Такую температуру, как считают учёные, можно найти только внутри звезды, где гравитация и давление слоёв создают нужные условия. Учёные хорошо умеют рассчитывать, какое давление испытывает тело на глубине. Так на Земле на подводную лодку или водолаза давит столб воды, под которым они находятся. А представьте давление много километрового слоя материи, которая сжимается под своим весом. Учёные подсчитали, что в ядре Солнца вещество испытывает колоссальное давление и имеет плотность в 150 раз плотнее воды.
Термоядерные реакции на Солнце
Как упоминалось выше, в глубине звезды, образованное в ядерных реакциях излучение, с трудом преодолевая материю звезды, многократно переизлучается, и только достигая поверхности, оно излучается в космос. Посмотрим, за счёт каких реакций, как считает современная наука, происходит процесс свечения Солнца?
В современной физике, основным процессом, происходящим внутри звёзд, и в том числе нашего Солнца, считается протон-протонный цикл, представляющий собой цепочку термоядерных реакций, при которых протоны - ¹H (ядра атома водорода), находящиеся внутри звезды, превращаются в гелий - ⁴He. Этим процессом объясняют, как нагрев звезды внутри, так и свечение звезды снаружи. При протон-протонном цикле происходит три реакции, в которых участвуют шесть протонов, и в итоге получается атом гелия, и не с чем остаются ещё два протона. В ходе реакций вылетают: пара позитронов, пара гамма-квантов и пара нейтрино. Но главное, в этих трёх реакциях выделяется энергия, в 18,76 МэВ, которую забирают гамма кванты и образовавшиеся новые частицы, которые разлетаясь нагревают окружающее пространство или уносят энергию с собой в космос.
Вот эти реакции:
¹H + ¹H -> ²H + e+ + Ve + 0,93 МэВ
²H + ¹H ->³He +ɣ + 5,49 МэВ
³He + ³He -> ⁴He + ¹H + ¹H + 12,86 МэВ
Эти же реакции, показаны на рисунке схематически.
Протон-протонный цикл.
Нехватка солнечных нейтрино
Нейтрино, - частица, которую сначала придумали, описали, и только через много лет, смогли зарегистрировать. Частица интересна уже тем, что ею закрыли дыру, возникающую в законе сохранения энергии при бета-распаде нейтрона. Сейчас трудно представить, какие жестокие теоретические схватки были между физиками начала двадцатого века из-за рухнувшего закона сохранения энергии. Я думаю, по потрясению, это было сравнимо с потерей веры у глубоко верующего человека. Но теоретики придумали нейтрино, закон был сохранён, и потихоньку всё успокоилось.
Существование нейтрино было предположено В. Паули в 1930 году для объяснения непрерывного спектра бета-распада. Более подробная теория была построена Э. Ферми в 1934 году. Нейтрино - это незаряженная и практически безмассовая частица. В процессе бета- распада нейтрино уносит некоторую (случайную) часть энергии и импульса.
Считается, что через квадрат поверхности со сторонами в 1 сантиметр, каждую секунду, пролетает 6*10¹⁰нейтрино, рождённых в Солнце. Но энергия этих частиц невелика, сами они настолько малы, что пролетают всё насквозь, ни с чем не реагируя. Но есть класс высокоэнергетических нейтрино, которые учёные сейчас пробуют регистрировать. По регистрации нейтрино стараются понять, откуда это нейтрино прилетело, и в процессе каких реакций образовалось. Считается, что за нейтринной астрономией стоит будущее изучение космоса. Не удивлюсь, если через какое-то время, когда регистрация нейтрино станет более продвинутой, учёные заговорят об особой, отдельно стоящей от всех, нейтринной физике.
Кто интересуется физикой, или изучал, или изучает её, сталкивался с описанием проблемы озвученной в заголовке этой главы. Классическая теория строения Солнца и описание происходящих на ней реакций, может точно подсчитать, сколько должно падать нейтрино на Землю. Для изучения нейтрино и их регистрации на Земле, развитыми странами, такими как США, Япония, Швейцария, Италия, Россия, построены стационарные детекторы нейтрино.
Проект IceCube (Ледяной кубик). Нейтринная обсерватория в Антарктиде.
Проблема регистрации нейтрино, в настоящее время, сложна, но сложнее было объяснить, почему расчётные данные не сходятся с полученными результатами. Как один из вариантов, для объяснения нехватки солнечных нейтрино было предложено существование нейтринных осцилляций. За счёт этих осцилляций, летевшее к нам электронное нейтрино переродилось в другой вид нейтрино, и поэтому мы его на Земле не регистрируем. Но изначально количество всех нейтрино, образующихся на Солнце, полностью соответствует теории.
Hyper-Kamiokande - самый большой строящийся в мире детектор нейтрино (Япония). Стоимость проекта примерно 600 миллион долларов.
Наличие нейтронной звезды Земли, у нас под ногами, недавно, в 2018 году, было случайно подтверждено группой физиков, работающих в Антарктиде на проекте ANITA. ANITA - Antarctic Impulse Transient Antenna - Антарктическая импульсно-переходная антенна. Данная антенна, установленная на воздушном шаре, должна была улавливать потоки нейтрино из космоса.
Схема регистрации отраженных нейтрино.
Проект ANITA - старый проект, и нейтрино из Земли регистрировали ещё в 2016 году, но считали эти регистрации погрешностью. Только после того как в 2018 году запустили новый аппарат, который показал такие же результаты, учёные сообщили о своём открытии, о регистрируемом потоке нейтрино из центра Земли.
Подготовка к запуску детектора нейтрино на воздушном шаре. Проект ANITA.
Эти потоки нейтрино, объясняют происходящим до сих пор в Земле, радиоактивным распадом. По новой Нейтронной теории, антинейтрино спокойно получается при бета-распаде нейтрона, образованного нейтронной звездой Земли.
Правда учёные о нейтронной звезде Земли пока не знают.
Протон и нейтрон
По новой Нейтронной теории, звезде, не обязательно быть внутри горячей и иметь в своем составе элементы выше водорода. В своей юности любая звезда, в том числе и звезда по имени Солнце, могла быть исключительно водородной, и состоять только из водорода. Такая звезда может счастливо и долго жить, генерируя водород и "сжигая" его на своей поверхности. Почему слово "сжигая" в это фразе в кавычках? Потому, что свечение Солнца идёт за счёт акреции, в нашем случае за счёт уничтожения протона и превращения его в лучистую энергию. Наличие в Солнечной системе твердых планет, метеоритов, комет, говорит о том, что вещество тяжелее водорода, во Вселенной, всё же существует, но образование такого вещества, в новой Нейтронной теории, не обязательно должно происходить в ядерных реакциях. Даже наличие в спектре линий других элементов может говорить только о том, что поверхность звезды загрязнена этими элементами.
В современной физике свечение звезд объясняется с позиции ядерного синтеза. Считается, что при слиянии частиц всегда имеется излишек массы, который и переходит в излучение. Все ядерные реакции участвующие в этом процессе объединены наукой в так называемый протон-протонный цикл. Основной частицей, участвующей в ядерных реакциях протон-протонного цикла, если правильно читать название этого цикла, является протон. Теперь зададимся вопросом, если кто-то создаёт правильную теорию, связанную с реакциями протона, должны ли эти реакции быть хорошо изучены, а главное, воспроизведены в лабораторных условиях? Наверное - да.
Но у современной науки есть проблема, первую ядерную реакцию протон-протонного цикла:
¹H + ¹H -> ²H + 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.
Получается, что реакцию в которой участвуют два протона (¹H) которые должны слиться в дейтрон (²H), (дейтрон (дейтон) - ядро изотопа водорода - дейтерия - с массовым числом A=2, то есть получить частицу, состоящую из 1 протона и 1 нейтрона, из двух протонов не удаётся. А если подумать более серьёзно, то не получается получить из протона нейтрон, для этой реакции.
Неудачу слияния при прямом столкновении протонов учёные объясняют тем, что реакция слияния проходит через две стадии. Сначала два протона образуют дипротон (²He), безнейтронное ядро гелия, который, ой чудо, моментально распадается опять на два протона. Но в крайне редком случае, и снова, о чудо, дипротон (²He) успевает испытать бета+ распад, и наконец превращается в дейтрон (²H). Аллилуйя современной физике!
И конечно, и это самое главное, условия для протекания таких реакций, при температурах от 10 до 14 миллионов градусов, однозначно существуют внутри Солнца.
Если вспомнить ТОКАМАКи, которым приписывают будущее нашей энергетики, так в них планируется проводить высокотемпературные реакции термоядерного синтеза. Нет не первую реакцию протон-протонного цикла, между протонами (¹H). Как вы уже поняли, её не воспроизвести в земных условиях. А реакцию между дейтерием (²H) и тритием (³H).
Реальность может быть такова, что реакции слияния между протонами не существует. Но как поступили в этом случае учёные? Они посчитали, поскольку в природе имеются примеси дейтерия (²H) то и его изотоп - дейтрон существует, и такая реакция в звездах всё-таки идёт.
Как же тогда объяснить присутствие в природе дейтерия (²H)?
В новой Нейтронной теории дейтрон можно получить и другим способом. Предположим, что внутри Солнца, из-за большой концентрации нейтронов, вблизи нейтронной звезды, есть условия, для реакций между нейтронами. И тогда может происходить так называемый радиационный захват нейтрона нейтроном, как раз с образованием дейтрона:
n + n -> ²H + e-- + ɣ + 3,01 МэВ
Так же, дейтрон может получаться в реакции радиационного захвата нейтрона протоном:
n + ¹Н -> ²H + ɣ + 2,22 МэВ
И как видим, в этих реакциях нет нейтрино.
Новая Нейтронная теория нейтронам отводит особое место.
Не существует ядерной реакции, в которой можно образовать нейтрон!
Если нейтрон вылетает из ядра, это значит, что он уже там, в ядре, был до вылета, а не образовался в некой реакции, при вылете. Возможны 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, и всё.
Из выше сказанного можно сделать ещё один гениальный вывод. Вывод, укрепляющий новую Нейтронную теорию:
Нейтроны, образуются только в нейтронных звездах!
Поэтому в ядерную физику можно легко ввести запрет образования нейтронов в любых ядерных реакциях. Нейтроны можно захватить, увеличив массу ядра, их можно сломать с образованием протона, но образовать вновь единичный нейтрон, в ядерной реакции, нельзя. Хотя в 1956 году в протон-антипротонных столкновениях на ускорителе Беватрон в лаборатории LBNL Брюсом Корком была получена пара нейтрон-антинейтрон. Но тут у нас реакция с образованием антивещества, а это уже другая история.
Гелий, кто вы?
-
Эмиссионный спектр гелия на Солнце.
Как видим, в этом мире всё вторично, всё, кроме нейтронов. И даже водород вторичен, не говоря о более тяжёлых элементах. А что можно сказать о гелии, который в нашей Вселенной, по теории Большого взрыва, по объёму вещества занимает второе место?
Википедия:
Гелий (He) - химический элемент VIII группы первого периода периодической системы химических элементов, имеет атомный номер 2. Возглавляет группу инертных газов.
Как простое вещество представляет собой инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Гелий - наименее химически активный элемент всей таблицы Менделеева. Многие соединения гелия существуют только в газовой фазе в виде так называемых эксимерных молекул, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Гелий образует двухатомные молекулы He+2, фторид HeF, хлорид HeCl (эксимерные молекулы образуются при действии электрического разряда или ультрафиолетового излучения на смесь гелия с фтором или хлором).
Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: ⁴He (изотопная распространённость - 99,99986 %) и гораздо более редкого ³He (0,00014 %).
После того, как в 1908 году Хейке Камерлинг-Оннес сумел добиться конденсации гелия, он попытался получить твёрдый гелий. Откачкой паров ему удалось достичь λ-точки (1,4 К). За последующие десять лет исследований удалось опуститься до 0,8 К, но гелий оставался жидким. И только в 1926 году ученик Камерлинг-Оннеса Виллем Хендрик Кеезом смог получить 1 см³ твёрдого гелия, используя не только низкую температуру, но и повышенное давление.
О том, что во Вселенной гелий занимает второе место, мы знаем только из расчётов, учёных разработавших торию Большого взрыва. Так по теории, в эпоху нуклеосинтеза образовалось куча начальных элементов: водород, гелий, литий. Гелия образовалось аж 25 % от всей массы вещества! 25% это очень много, для вещества, которое хорошо прячется от нас.
Да, на Земле Гелия мало. На Земле Гелий нашли только после того, как нашли его на Солнце. Найденный на Земле Гелий скорее всего имеет вторичное происхождение, и образован распадом вещества, а не синтезом в Большом взрыве. Даже если весь Гелий сосредоточен в звёздах, то после взрыва любой сверхновой, гелий должен быть везде. Должны существовать гелиевые туманности, кометы или еще какие-либо космические гелиевые образования. Действительно, Гелий находят не только на Юпитере, но и в планетарных туманностях в виде иона гидрида гелия (HeH+), но сколько точно гелия в нашем мире сказать трудно. И вот почему. По новой Нейтронной теории, увы, Большого взрыва не было, и, следовательно, не было эпохи аннигиляции вещества с антивеществом, не было эпохи нуклеосинтеза с образованием первых элементов, и, следовательно, не было первичного синтеза гелия. По новой Нейтронной теории, не существует термоядерных реакций в звёздах, и образования гелия, тоже, в них нет.
Таблица энергии связи, приходящей на один нуклон, от массового числа А.
Если посмотреть график энергии связи, а, следовательно, энергии синтеза, то по затратам энергии, проще синтезировать литий, бериллий или бор, минуя синтез гелия.
Мы точно знаем, что гелий образуется при альфа распаде ядер. Вылетающая при таком распаде частица, называемая альфа-частицей, и есть Гелий. Из сказанного получается, что весь гелий во Вселенной - это лишь осколки реакций альфа распада.
Пусть гелия в нашем мире не так много, как говорят нам учёные, но гелий как элемент, для нас очень важен. Гелий, - универсальный единичный кирпичик из четырёх нуклонов, понимание структуры которого позволит понять строение ядер элементов. Позволит понять, как происходит соединение большого объёма частиц в единое целое, и как при достижении определенного объёма, это целое, становится неустойчивым.
Вопросов к гелию много. Почему нет стабильного нуклида, состоящего из восьми нуклонов? Так ядро бериллия-8 распадается на две альфа-частицы с периодом полураспада 10⁻¹⁶ секунды. А вот стабильные нуклиды из 12 нуклонов (углерод) и 16 (кислород) есть. Причём, наибольшую относительную распространенность имеют именно те элементы, и те их изотопы, массовое число которых делится на четыре.
Разбираясь с гелием на ум приходит такая модель нейтронного вещества в нейтронной звезде. Пока звезда вращается у неё есть силы сдерживать нейтронное вещество в целости, и в самой плотной для вещества - нейтронной упаковке. Но как только, что-то мешает вращению, к примеру повреждение звезды, не сдерживаемые нейтроны, их половина, превращается в протоны. Огромное однородное ядро нейтронной звезды, из-за особенности строения ядер, не только набухает, увеличиваясь в размерах, не только нагревается из-за бета-распада нейтронов, но и разваливается на огромные куски материи образуя тяжёлые элементы, массовое число которых, как Вы уже догадались, хорошо делится на четыре.
Предложив своё оригинальное водородное строение планет и Солнца, не было рассказано о механизме светимости звёзд. Отказавшись от высокого давления и температуры в глубинах звёзд, я отказался и от термоядерного синтеза, который мог бы дать энергию для этого свечения. Единственным местом, где могли бы происходить какие-либо реакции, в новой Нейтронной теории, остаётся Солнечная корона, но в короне нет условий для термоядерных реакций! Что же служит источником излучения? На этот вопрос может ответить изменчивая история представления человечества о том, почему светит Солнце.
