Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Итак, по открытому Ломоносовым закону сохранения, масса ядра (частицы) всегда равна сумме масс компонентов. Любые расхождения, особенно большие, означают, что чего-то не учли, — каких-то летучих нейтральных частиц, реальность которых вытекает из закона сохранения массы. Масса не исчезает и не возникает из энергии. Так, при рождении электрон-позитронных пар частицы, как показали опыты, не рождаются из вакуума, а выбиваются из ядер γ-лучами. Другой пример: рождение частиц в столкновениях, скажем при соударении протонов в большом адронном коллайдере. Масса m возникших частиц соотносится с энергией столкнувшихся протонов как E=mc 2. Но это не значит, что частицы родились из энергии. Протоны, разогнанные в ускорителе до огромных скоростей, при столкновениях могут разбивать другие частицы, вырывая крупные осколки, порой тяжелее самих протонов. Ускорители подобны тяжёлой артиллерии, стреляющей снарядами-протонами по зданиям-частицам, как из кирпичиков сложенных из электронов и позитронов (§ 3.9). Чем выше энергия протона, тем больший кусок от здания другой частицы он отколет. Если все частицы состоят из связанных в кристаллы электронов и позитронов, то более энергичные протоны способны разорвать больше таких связей. Потому и масса отколотой частицы будет пропорционально больше. Поскольку энергия связи одного электрона и позитрона E 1=2 mec 2(§ 1.16), то частица из N электронов потребует для своего отрыва энергии E= 2 Nmec 2, но 2 Nme — это как раз масса m образующейся частицы, равная сумме масс составляющих её электронов и позитронов. Потому масса образованной частицы и пропорциональна приложенной энергии E=mc 2.

Два сталкивающихся протона играют роль молота и наковальни. Возможно, между ними оказывается не одна крупная частица (ядро), а много мелких, типа гаммонов, собранных протонами по пути при движении в кольце ускорителя. При соударении все эти частицы сковываются воедино, как металлические заготовки на наковальне кузнеца. Чем выше энергия протонов, тем больше частиц они смогут склепать, припечатать, тем массивней возникшая частица. Итак, рождённые в столкновениях частицы это не преображённая энергия, а лишь продукт синтеза или распада от ударов.

Впрочем, измеряемая масса частицы может, всё же, немного отличаться от суммарной массы её компонентов, как за счёт изменения электромагнитной массы от сближения зарядов (§ 1.17, § 3.18), так и за счёт погрешности "электромагнитных весов", показывающих разный вес частиц, в зависимости от того, движутся они или покоятся (§ 1.15). Так, и некоторые торговцы, дабы обвесить, не кладут, а бросают товар на чашу весов, отчего он весит больше неподвижного. Соответственно, частицы, входящие в состав более сложных частиц-конгломератов и, возможно, участвующие в них в сложном колебательном движении, могут весить чуть меньше, чем в свободном состоянии. Именно весить! Ведь находят их кажущийся, измеряемый неидеальными приборами вес, а не реальную массу, которая должна оставаться неизменной, будучи характеристикой неизменного количества материи. Так и рождается мнимое несоответствие масс частицы и её составляющих, именуемое дефектом масс, хотя правильней его было бы назвать "дефектом весов". Такую природу дефекта масс предполагали ещё Лоренц и Резерфорд, а также Дж. Фокс [2], причём они тоже получили соответствие между исчезнувшим весом и выделяемой энергией E = mc 2с позиций классической электродинамики, что вполне естественно, раз ядерные силы и ядерная энергия — электромагнитной природы (§ 3.12). Однако, нынешние физики считают, что "исчезнувшая" масса реально превращается в энергию и что её выделение в ядерных печах и бомбах доказывает справедливость теории относительности, словно ей они обязаны своим существованием.

Но, с тем же успехом, как видели, можно заявить, что и химические реакции деления, слияния молекул, простые печи и бомбы чем-то обязаны теории относительности. Реально в любых реакциях выделяется лишь внутренняя энергия движения и взаимодействия частей в атомах и элементарных частицах. Ядерные реакции были открыты и исследованы без помощи СТО [139]. А "пропажа" в реакциях крупных масс связана с присутствием ещё не найденных нейтральных частиц или частиц с антимассой. Пусть классический подход и ведёт к отклонению некоторых формальных законов превращения частиц, зато вернётся отвергнутый физиками закон сохранения массы, имеющий для науки фундаментальный смысл.

В свете предыдущего анализа ядерных реакций остался последний вопрос: а что же вызывает распад и синтез частиц? Синтез ядер, как известно, идёт лишь в недрах звёзд за счёт их гигантской температуры. Зато, распад, как будто, протекает сам собой, причём весьма странно: частица, ядро распадаются внезапно, — в случайный момент времени, известна лишь вероятность распада. С точки зрения детерминизма и классической физики, это невозможно. Из аналогии химических и ядерных реакций, раз реакция распада взрывчатого вещества не может начаться без толчка, запала, то и распад ядер не самопроизволен. Когда одного физика, объяснявшего принцип работы ядерной бомбы, спросили, что же вызывает распад первого ядра, запускающего цепную ядерную реакцию, он ответил, что это — великая загадка природы. Действительно, рассмотрим α-распад, — вылет из атомного ядра положительно заряженной α-частицы. Конечно, α-частица ускоряется силой кулоновского отталкивания ядра, выделяя энергию реакции E r , но для того, чтобы это произошло, нужно прежде инициировать реакцию распада: разорвать ядерные связи между α-частицей и ядром. То есть, надо сообщить ядру энергию активации E a , аналогичную энергии активации химических реакций и реакций ядерного синтеза (Рис. 132). Самопроизвольно реакции ядерного распада идти не могут. Однако же, — идут! Квантовая механика, с подачи Г. Гамова, объясняет это туннельным эффектом.

Рис. 132. Зависимость потенциальной энергии U взаимодействия ядер от расстояния r между ними.

За счёт неопределённости положения, α-частица может ненадолго выйти за потенциальный барьер (туннелирует сквозь него). Тогда, силы кулоновского отталкивания смогут одолеть ядерные, и частица станет всё быстрей удаляться от ядра. Но в классической физике, где царит детерминизм, это невозможно. А, потому, должен быть внешний источник, сообщающий частицам энергию активации. И такой источник есть — это космические лучи, то есть, — приходящее из космоса электромагнитное и корпускулярное излучение, имеющее и мощную проникающую компоненту, для которой земные преграды — не помеха. Это излучение, судя по всему, и вызывает распад радиоактивных веществ и создаётся сверхэнергичными нейтральными частицами, поток которых постоянен и весьма однороден по направлениям. Поэтому, независимо от времени суток, температуры и других условий, от того, лежит ли распадающийся изотоп в свинцовом контейнере или на воздухе, распад всегда идёт с постоянной скоростью. Частота распадов определяется вероятностью попадания в ядро частицы достаточной энергии, — энергии активации. Удар частицы ведёт к возбуждению ядра и его делению, если эта энергия достаточна для разрыва ядерных связей. Чем прочнее частица или ядро, тем реже такое будет происходить, — тем больше время жизни частицы и период полураспада изотопа. Наиболее прочные ядра, обладающие большой энергией активации (меньше энергии налетающих частиц), — стабильны.