Всего за 480 руб. Купить полную версию
Теперь давайте представим, как формируется многозарядное атомное ядро, если рассматривать его структуру как набор кластеров гелия-4.
На рисунке 11 изображено (слева направо), как может увеличиваться атомное ядро. К устойчивому кластеру гелия-4 постепенно добавляется по одной паре протон-нейтрон. В результате получается несколько уровней, на которых располагаются данные кластеры.
Я довольно долго пытался понять для себя, как формируется атомные ядра. Далее хочу описать этот процесс, каким он мне представляется.
Для этого необходимо одновременно работать с рисунками 11, 12, 13, 14, 15
Рисунок 11
Очевидно, что атомное ядро тяготеет к форме шара. Логика подсказывает, что наибольшая сила сцепления будет наблюдаться в центре шара, в месте наибольшей плотности положительного заряда. Чем дальше от центра, тем сложнее сопротивляться расталкивающей силе отрицательного заряда.
На рисунке 12 изображены электронные уровни (17) и подуровни (s, p, d, f).
На первом уровне содержится только один подуровень «s». На втором уровне содержится подуровень «s» и «p» и так далее.
Подуровень «s» содержит одни кластер гелия-4.
Подуровень «p» три кластера.
Подуровень «d» пять кластеров.
Подуровень «f» семь кластеров.
Рисунок 12
Очевидно, что так, как кластеры изображены на рисунке 12, они не могут располагаться в атомном ядре.
Рисунок 13
На рисунке 13 я попробовал представить, как кластеры гелия-4 могут формировать атомное ядро.
Итак, в результате термоядерной реакции образуется ядро гелия-4, которое состоит из двух протонов и двух нейтронов, образующих перекрёстный кластер. По аналогии с ковалентной связью два электрона встают в «распор» с позитронами, и в атоме компенсируется заряд.
Очевидно, что этот единственный кластер находится в центре ядра.
Если к данному ядру добавить еще один кластер гелия-4, то два кластера равномерно распределятся вокруг центра. Они будут иметь одинаковую способность к удержанию/отталкиванию электронов. Поэтому, эти кластеры располагаются на самом близком (из возможного для данной конфигурации) расстоянии от центра масс.
Если к двум кластерам добавить третий, то он уже не сможет находиться на таком же близком расстоянии, как два первых. Следовательно, третий кластер перейдет на подуровень «p».
Четвертый и пятый кластеры будут располагаться на подуровне «p», там же где и третий. Но если добавить к ядру еще один кластер, шестой, то он, вытолкнет или вдавит один из предыдущих кластеров на подуровень «s». Добавление каждого последующего кластера требует увеличения энергии сдавливания. Что позволяет «протолкнуть» и «уплотнить» предыдущий, более близкий к центру, энергетический уровень.
На рисунке 11 видно, как добавление нового кластера вталкивает предыдущий ближе к центру масс ядра.
На рисунке 13 представлено, как кластеры формируют своего рода пирамиду. Если представить эту пирамиду в виде шара, то получим конструкцию, представленную на рисунке 14.
Вначале заполняется подуровень «s» двумя кластерами. Потом заполняется подуровень «p» тремя кластерами. Затем, при добавлении шестого кластера, один кластер из подуровня «p» переходит в подуровень «s», то есть ближе к центру (3s). Потом продолжает заполняться уровень «р» (3р). После добавления еще трех кластеров уровень считается заполненным, и добавление седьмого кластера на уровень «р» заставляет с этого уровня перейти одному кластеру на уровень «s» (4s). Затем начинает формироваться подуровень «d» (3d), потому что добавление еще одного кластера к подуровню «s» требует еще большей энергии. Подуровень «d» заполняется пятью кластерами. Добавление шестого кластера приводит к выталкиванию одного кластера с подуровня 3d на подуровень 4р. Добавление последующих кластеров приводит к заполнению подуровня 4р без увеличения подуровня 3d. После заполнения 4р добавление еще одного кластера приводит к переходу одного кластера с 4р на 5s. Иными словами, энергия ядра вырастает настолько, что может удержать на уровне «s» уже 5 кластеров гелия-4.
Следующие кластеры снова добавляются на подуровень «d», затем «р» и «s».
После заполнения 6s, для того чтобы заполнить подуровень «d», требуется еще один подуровень «f», который вмещает уже семь кластеров. После заполнения подуровня «f» семью кластерами, следующий кластер заполняет подуровень «d». Затем подуровень «р». И затем энергии хватает для того, чтобы заполнить подуровень «s».