Święte bryły w jądrze atomu

Artykuł po raz pierwszy w języku polskim ukazał się w dwumiesięczniku Nexus w numerze 106 (2/2016)
Tytuł oryginalny: „Sacred Solids in the Atomic Nucleus”, Nexus (wydanie angielskie), vol. 22, nr 6

Jordi Solà-Soler

Copyright © 2013–2015

część 1

część 2

 

…Nasz obraz jądra tak dalece różni się od akceptowanego obrazu (właściwie to nie ma akceptowanego obrazu), że czyni wszelkie porównania niemożliwymi. Przeszkolony specjalista rozpozna natychmiast, że jeśli mamy rację, to cały gmach dwudziestowiecznej fizyki atomowej należy przemyśleć od nowa, jak to zrobił dr Moon, który zdołał dokonać przełomowych odkryć tam, gdzie inni nie potrafili, po części dlatego, że miał praktyczną znajomość najważniejszych eksperymentów, na bazie których zbudowano teoretyczną strukturę. Przeprowadził te eksperymenty. Niewielu mu równorzędnych posiadło taką kombinację kompetencji i odwagi pozwalającą myśleć w ten sam sposób.

Laurence Hecht¹

 

Wprowadzenie

Niniejszy artykuł opisuje niewielką część badań prowadzonych przez wybitnego fizyka jądrowego dra Roberta J. Moona (1911–1989)² oraz przedstawia kilka możliwych ich wariantów. Na geometryczny model jądra atomowego dra Moona natknąłem się po poznaniu właściwej reorganizacji układu okresowego pierwiastków w czworościenną strukturę, w tak zwany Doskonały Układ Okresowy (Perfect Periodic Table).³ To zmusiło mnie do zadania pytania: jeśli atomy pierwiastków mogą być zorganizowane w taki sposób, to czy same elektrony mogą być organizowane w geometrycznie regularny sposób wewnątrz atomu? Jestem pewien, że istnieje pozytywna odpowiedź na to pytanie i że pojawi się ona wśród nas w odpowiednim czasie. To, co istnieje, a o czym zwykle nikt nie mówi w szkole, to ładny, spójny, geometryczny model układu protonów w jądrze atomowym nawiązujący do brył platońskich.⁴

Na obecnym poziomie współczesnej wiedzy naukowej każdy atom materii jest zbudowany z dodatnio naładowanych cząstek, protonów, i obojętnych cząstek, neutronów, o których wiadomo, że są skupione w jądrze atomowym, oraz z ujemnie naładowanych cząstek, elektronów, które to jądro otaczają. Jestem głęboko przekonany, że wszystkie te cząstki działają razem jako zespół, ale obecna fizyka oddziela badania jądra od powierzchni pozajądrowej. Obecnie nie istnieje teoretyczny model umożliwiający szczegółowy opis struktury jądra. Każdy z dostępnych modeli jądrowych nawiązuje do niektórych znanych obserwacji doświadczalnych, ale nie ma modelu, który by je wszystkie wyjaśniał. Model jądra dra Moona wyjaśnia częściowo periodyczność występującą w wielu właściwościach elementów atomowych i wyjaśnia również, dlaczego niektóre pierwiastki – takie, jak uran – mogą uczestniczyć w rozszczepieniu jądra atomowego.

W trakcie moich badań ponownie odkryłem kilka alternatywnych interpretacji dwóch szeroko akceptowanych teorii fizycznych: elektromagnetyzmu i mechaniki kwantowej. Byłem zaskoczony, kiedy dowiedziałem się, że znacznie wcześniej, zanim James Clerk Maxwell opublikował swój słynny traktat o elektromagnetyzmie, którego uczy się wszystkich inżynierów elektryków, Alfred Weber zaproponował ogólną formułę siły elektrodynamicznej między poruszającymi się naładowanymi cząstkami. W rzeczywistości równania pola elektromagnetycznego Maxwella mogą być w całości wyprowadzone z elektrodynamiki Webera.⁵ Interesującym tematem w obecnej dyskusji może być to, że teoria Webera przewiduje odległość, poniżej której siła między dwiema cząstkami o takim samym znaku ładunku prowadzi do zmiany odpychania na przyciąganie.⁶ Po podstawieniu współczesnych stałych do jego wzoru uzyskuje się klasyczny promień elektronu, mimo iż Weber opracował swoją teorię na długo przed odkryciem atomu! Stąd też zgodnie z teorią Webera dodatnio naładowane protony w jądrze zamiast się odpychać przyciągają się wzajemnie.

I co tu się martwić o mechanikę kwantową? Jej powszechnie akceptowana wykładnia głosi, że można mieć do czynienia tylko z prawdopodobieństwem znalezienia cząstki atomowej w danym miejscu wewnątrz atomu, że nie ma sensu mówić o dokładnym położeniu lub trajektorii, powiedzmy, elektronu. Nie wspominając już o możliwości, że elektron lub proton mają strukturę wewnętrzną! Na szczęście, istnieje solidna alternatywna interpretacja, zgodnie z którą stawianie takich pytań nie jest już kompletnym szaleństwem. Ponieważ dotyczy to elektrodynamiki Webera, to prawdopodobnie nie jest znane większości fizyków. Mówię o potencjale kwantowym de Broglie-Bohma.

W jednym ze swoich wywiadów sam dr Moon wspomina,⁷ że Louis de Broglie i David Bohm pracowali razem nad interpretacją potencjału kwantowego równania Schrödingera – znanego również jako teoria fali pilotującej⁸ – aż do śmierci de Broglie. Ta interpretacja mechaniki kwantowej przedstawiona przez Louisa de Broglie w roku 1927 na Konferencji Solvay⁹ nie tylko przewiduje dokładnie wszystkie eksperymentalne wyniki, podobnie jak konwencjonalne podejście (i kilka innych, które nie wyjaśniają takich zagadnień, jak eksperyment interferencji elektronów przez dwie szczeliny lub efekt Aharonova-Bohma), ale pokazuje również, że probabilistyczna interpretacja mechaniki kwantowej jest uboczną konsekwencją – a nie koniecznym założeniem – i że dyskusja o trajektoriach i pozycjach cząstek atomowych ma sens!

 

W sprawie struktury materii

Tabela 1 przedstawia współczesny układ okresowy pierwiastków. Każdy pierwiastek charakteryzuje liczba atomowa A, która oznacza liczbę protonów (dodatnio naładowanych cząstek) w jego jądrze. Ta liczba wskazuje również liczbę elektronów (ujemnie naładowanych cząstek), które otaczają jądro, gdy pierwiastek jest w stanie stabilnym, niezjonizowanym. Każdy pierwiastek charakteryzuje również jego liczba masowa Z, która uwzględnia liczbę N neutronów (neutralnych cząstek) w jądrze. Dlatego też Z = A + N.

 

 

Rys. 1. Układ okresowy pierwiastków. Czerwone, ciemnoczerwone lub jasnoczerwone kwadraty wskazują pierwiastki charakteryzujące się wypełnieniem powłoki w pierwszym zestawie czterech powłok w modelu jądra atomowego dra Moona. Kwadraty w kolorze magenty (purpury) oznaczają pierwiastki, które mogą mieć moim zdaniem zamknięte dodatkowe powłoki, których dr Moon nie brał pierwotnie pod uwagę. Pierwiastki oznaczone pięciokątami charakteryzują się zakończeniem każdej powłoki w postaci podwójnej dwunastościennej struktury modelu jądra dra Moona.

 

 

W zależności od liczby neutronów w jądrze niektóre pierwiastki mają różne odmiany znane jako izotopy o tej samej liczbie atomowej, ale o różnej liczbie masowej. Pewne izotopy nie są stabilne i szybko się rozpadają. Wśród stabilnych izotopów danego pierwiastka układ okresowy przedstawia masę atomową najbardziej powszechnego w przyrodzie izotopu. Liczbę masową można uzyskać poprzez zaokrąglenie masy atomowej do najbliższej liczby całkowitej. Zaznaczone w tabeli pierwiastki zostaną omówione w dalszej części.

Co można powiedzieć o wewnętrznej strukturze każdej z tych cząstek? Na przykład, co to jest elektron? Większość fizyków zgadza się, że jest to jednostka z cechą w postaci kwantowego ładunku i że z eksperymentów nie możemy nic wywnioskować na temat jego wewnętrznej budowy – wolno nam jedynie mówić o prawdopodobieństwie znalezienia elektronu gdzieś wokół jądra. Na szczęście, jak wspomniano we wstępie, zgodnie z alternatywną interpretacją mechaniki kwantowej pierwotnie zaproponowaną przez Louisa de Broglie w roku 1927, o cząstkach kwantowych można myśleć jako podmiotach posiadających wewnętrzną strukturę, które mogą poruszać się po jakichś określonych – chociaż nieznanych – trajektoriach.¹⁰ Co się zaś tyczy wewnętrznej struktury elektronu, badania przeprowadzone przez biofizyka dra Paulo Correę i jego żonę Alexandrę Correę wykazały, że składa się on ze stale przemieszczającego się kwantu kolistej energii tworzącej toroidalną strukturę.¹¹