Устройство протона и нейтрона. Классический и квантовый уровени.

Протон и нейтрон были открыты примерно в 30-х годах 20-го столетия. Прошло уже почти сто лет, а что человечество узнало о строении этих частиц? Ничего, кроме того, что это не элементарные частицы, а состоящие из кварков и глюонов. В это же время, например, об электроне существует двойственное мнение: может быть это бесструктурное образование, а может быть и состоящее из нескольких частей. В первом случае трудно представить какое-нибудь объемное тело, от которого нельзя ничего отколоть. А если вам удастся это тело разбить или от него что-то отщипнуть, то это уже не бесструктурное тело. Во втором случае, если электрон имеет структуру, надо объяснять его устройство. А на это никто не отваживается.

С протоном и нейтроном таких мучений нет. Всеми признано, что у этих частиц есть структура. И эту структуру пытаются объяснить.

Но моделей строения этих частиц не так уж много. Одна из них самая главная, которая признана научным сообществом, изложена в книге "Частицы и атомные ядра" написанной Б. С. Ишхановым, И. М. Капитоновым, Н. П. Юдиным. Ее адрес: http://chembaby.ru/wp-content/uploads/2017/10/Н.-Г.-Гончарова-Б.С.-Ишханов-И.М.-Капитонов-Частицы-и-атомные-ядра.pdf

Эта книга рекомендована для изучения во всех учебных заведениях. В ней много чего написано, но о протонах и нейтронах сказано, что они состоят из кварков и глюонов. Протон состоит из трех кварков: двух кварков, именуемых u-кварки, и одного кварка, называемого d-кварком. А нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u. А держатся эти три кварка в единой системе благодаря глюонам. Как они держатся вместе показано на этом рисунке.

Похоже, что рисунки рисовал электрик: в модели 2а он соединил кварки на звезду, а в модели 2б соединил кварки на треугольник. Так или иначе эти глюоны (клей) склеивают кварки намертво - их невозможно разорвать никакой силою. По этой причине в данном учебнике пишется:

На странице 32 читаем: “Кварки в свободном состоянии не наблюдаются. Они всегда входят в состав адронов и считаются точечными (бесструктурными) частицами”.

А теперь кто-нибудь скажите мне: что хотят получить ученые, сталкивая пучки протонов в большом коллайдере? Все-таки надеются, что частицы как-то расколются и сольются в бозон Хиггса? Но ведь это лукавство.

Большое внимание уделяется спинам этих частиц. Удачным является то, что в результате сложения спинов получаются адроны, именно адроны, а не лептоны или бозоны. Это для науки является существенным, но что это значит для природы и нас, совсем не понятно.

Наука не может логически объяснить физическую сущность спина. Если предположить, что спин - это вращение частицы в ту или иную сторону, что весьма логично, то тогда не понятны эти величины спинов. Вращение быстрое - 1, вращение более медленное - 2/3, а еще более медленное - 1/3. Или это какие-то ориентации частиц.

И теперь самое интересное: как все эти вращающиеся элементы соединить в не разбиваемую, не разрушаемую систему? Ведь в точках соприкосновения между элементами уже есть разрывы, иначе не было бы вращения, да и другого любого смещения.

Может быть спин – это не движение, а какой-то тип вещества (субстрата)? Тогда что? Каждый из 6-и кварков состоит из своего особого вещества? Или это одно и то же вещество, но различные движения? Непонятно.

Конечно, можно говорить, что на уровне частиц не действует обычная логика, там действуют квантовые законы, которые обычной логике не подчиняются. Ну так ведь таким образом можно объяснить любую галиматью. Что нам мало корпускулярно-волнового дуализма, суперпозиции, возможности частицы быть одновременно в различных местах и тому подобное? Зачем нам то, что нельзя объяснить, измерять и вообще работать с ним.

На квантовом уровне познания строение нуклонов и всех других частиц видится по-другому. Все частицы, которые мы знаем и которые мы обнаружили (долго живущие или мало живущие) состоят из одного и того же материала (субстрата). Это магнитное и электрические поля. В существовании этого субстрата мало кто сомневается. Он знаком со школьной скамьи.

Но мы о нем знаем в основном в виде статических полей. Это всевозможные магниты, магнитное поле земли, электрические разряды, наэлектризованные вещи, которые нас иногда бьют и тому подобное. Движущиеся поля мы видим в молнии, в проводах в виде электрического тока, вращающиеся магнитные поля в электродвигателях, магнитные поля в трансформаторах и так далее.

Все эти поля обладают объемностью, как, например, воздух или вода. Это почти однородная масса и мы знаем, и наблюдаем образование в них вихрей. В воде это различные воронки, водовороты, а в воздухе это смерчи, торнадо и другое.

Точно также вихри могут образовываться в электрическом и магнитном полях. Так вот оказывается, что если из этих полей образовать соответствующих размеров вихри и верно их соединить, то такое совокупное образование сможет самостоятельно двигаться, не потребляя и не отдавая энергию. И такое образование существует, и оно называется квант. Это самая маленькая часть энергии, того что способно выполнять работу. Мы все видим, начиная от того, что вблизи нас и до самой далекой звезды, благодаря прилетающим от этих объектов квантов.

Кванты обладают свойством собираться в группу, которую мы называем фотоном. В состав фотона может собираться любое количество квантов, вплоть до миллиардов, триллионов и вообще без предела. Все кванты в фотоне индуцируют друг друга и так гуськом движутся друг за другом со скоростью света. Почему со скоростью света? Да потому, что именно такие параметры вихрей. Если бы вихри обладали другими параметрами, то и скорость кванта и, соответственно, фотонов была бы другой.

Об устройстве квантов и фотонов можно прочесть в статьях "Квант, из чего он состоит", "Квант энергии, как устроен и как движется" и "Фотон".

Но если бы фотоны только летали, то ничего интересного не было бы, не было бы и нас. Природа устроилась так, что эти летающие кванты и фотоны, смогли конденсироваться в некоторые объекты, как молекулы воды в капли воды. Молекула воды летала, летала в воздухе и вдруг осела на какой-нибудь пылинке, за ней вторая, третья и так далее. Получилась капелька тумана или росы. Точно также могут конденсироваться фотоны. Они конденсируются на том или ином кусочке магнитного или электрического поля. Как это происходит рассказано в статье "Устройство электрона". Как я уже сказал, все частицы устроены одинаково. Разница только в объеме, вида керна (ядра), вокруг которого конденсируются фотоны и видов самих фотонов, которых всего восемь.

Вот схема конденсации протона. На рисунке 2 фотон подлетает к протону конденсируется на нем. На рисунке 3 фотон показан в сконденсированном виде. Процесс конденсации описан в статье "Устройство электрона".

Точно также образуется и позитрон, и электрон, только они меньших размеров и у позитрона сверху располагаются положительные электрические вихри, а у электрона отрицательные электрические вихри. Почему меньших размеров? Да Бог его знает. А почему капелька росы больше капельки тумана или почему слон больше мышки? Пока трудно сказать. Может это выясниться в последствии.

Нейтрон – это тот же протон, поглотивший пион. Кванты пиона состоят из начальных отрицательных электрических вихрей, которые оказываются на поверхности нейтрона. Они как раз и компенсируют положительный заряд протона. Протон превращается в нейтрон. Пион оказывается не резонансным для протона. Протон не может его поглотить и обязан излучить его. На какое-то время протон превращается в нейтрон. Состояние нейтрона не устойчивое он излучает поглощенный пион и снова превращается в протон.

На первый взгляд такая модель (квантовая) построения частиц кажется сложной и маловероятной. Это потому, что я больше детализировал строение этих нуклонов. А попытайтесь вы разложить на более мелкие шаги классическое их устройство, и вы обнаружите там много трудностей. Ну из какого материала состоят кварки? Вы найдете в природе этот субстрат? Думаю, нет. Вряд ли в этом вам поможет хоть кто-нибудь из ученых. В квантовой модели это электрическое и магнитное поле. Они существуют в природе.

А неразрывный субстрат существует в природе? Я такого не нахожу, а он должен быть везде, как и поля, если вы хотите строить из него ядра атомов.

Потом какая разница между глюонами и кварками? В квантовой теории разница между частицами определяется разностью между фотонами, из которых эти частицы состоят. А что можно сказать в этом случае о кварках и глюонах? Можно конечно говорить, что у них разные спины, но спины – это состояние, а не субстрат.

В общем к строению нуклонов в виде кварков и глюонов вопросов ничуть не меньше, чем к их строению в виде фотонов. Но ответов на все эти вопросы есть больше в квантовой теории, нежели в классической.

И важным является то, что с квантовой моделью можно как-то работать. Можно что-то искать, измерять, пытаться что-нибудь воспроизводить, синтезировать и тому подобное. А что можно делать с неразрывным протоном или нейтроном? Хотя по мнению тех же ученых протон не устойчив и быстро распадается. В результате получается чепуха - разделить нельзя, а сам распадается. Вот такая наука.