Альфа-распад ядра -- явление необыкновенно интересное. Альфа-частица - это ядро гелия, содержащее два протона и два нейтрона. Если такая частица находится в каком-то массивном ядре, то, оказывается, силы её там удерживающие, намного превосходят ту кинетическую энергию, которой она обладает и посему вылететь из него не может. Как не может, например, ракета не набравшая первой космической скорости 8 км/сек, стать спутником Земли. Но в микромире действуют законы 'другой физики', в частности, так называемый туннельный эффект. Иными словами, у частицы, не обладающей достаточной энергией вылететь из 'потенциальной ямы' ядра, ЕСТЬ, тем не менее, некая ВЕРОЯТНОСТЬ как бы 'просочиться' сквозь энергетический барьер и оказаться ВНЕ этой ямы, при том, что вылететь из неё силёнок не хватает.
Это явление и называется в квантовой механике 'туннельным эффектом'.
В формулу ВЕРОЯТНОСТИ вылета частицы за счёт именно этого эффекта в степенной показатель, входит и масса частицы, обратно пропорционально, То есть. чем больше масса, тем меньше вероятность вылета.
И всё жe Альфа-частицы вылетают.
Теперь начнём рассуждать.
Если частица, положительно заряженная (два протона!!!), оказывается каким-то чуднЫм образом за пределами ядра, она, конечно же, будет сильно отталкиваться этим ядром и должна приобрести некую дополнительную скорость. Парадокс просачивания заключается в том, что вылетевшая Альфа-частица ОБЛАДАЕТ ЗАМЕТНО МЕНЬШЕЙ ЭНЕРГИЕЙ, чем та, которую она должна была бы иметь 'по идее'! Опять, если она 'каким-то чудом' оказалась у поверхности ядра 'снаружи', оно должно её сильно отбросить. А получается, что она как будто бы ядром вообще не ускорилась! Снова, забудем о том, какую энергию она имела внутри ядра. Пусть она даже с некой 'нулевой' энергией просочилась по туннелю и оказалась на внешней поверхности. Теперь на неё действуют уже только силы ОТТАЛКИВАНИЯ, и она должна благодаря этому приобрести некую кинетическую энергию. Но, ЧУДЕСА! Она набирает, вроде бы, НО МЕНЬШЕ, чем требуется по расчётам, если бы электростатически отталкивалась ядром!
Можно, конечно, придумать такой ответ:
Она просочилась через туненель и оказалась на поверхности, имея некий запас 'отрицательной' энергии, который и поглощает часть энергии отталкивания ядра. Но понятие 'отрицательная' энергия - условное. Мы все, находясь на поверхности Земли, обладаем некой отрицательной энергией, в смысле сравнения имеющейся у нас энергии по сравнению с той, которую мы имели бы, вися где-то в пространстве, вне полей тяготения. Были 'свободны' от влияния тяготения!
Но, оказавшись уже ВНЕ поля тяготения Земли, мы уже НЕ МОЖЕМ ИМЕТЬ 'запаса отрицательной' энергии. Вновь, это условное понятие, применяемое для СВЯЗАННЫХ некими силами частиц или тел, но не для частиц и тел СВОБОДНЫХ от этих связей. Значит Альфа -частица, коль скоро она уже ВНЕ ядра, никаким 'запасом отрицательной' энергии обладать не может.
Тогда КАК объяснить ФАКТ ЖИЗНИ, опытный факт: Частица отлетает от ядра с энергией, меньшей, чем должна была бы отлететь, оказавашись с нулём кинетической энергии у его внешней поверхности???
У меня есть всего лишь два преположения:
Одно - это предположить, что частица, проходя 'по туннелю', оказывается не непосредственно у поверхности ядра, а где-то дальше. Туннель имеет 'выход' не у поверхности ядра, а где-то в некотором удалении от неё и там поле уже слабее по закону Кулона. Поэтому частица отбрасывается уже с меньшей энергией.
Второе предположение связано с 'устройством' частицы. Нейтрон (а их в Альфа-частице два) -- составная частица из протона и электрона. Электрон имеет размеры в 12.25 раз бОльшие, чем протон и ядро, посему поместиться в ядре не может, негде! Значит он как-то в виде большой 'почки' или пузыря находится чуть вне ядра, хотя и очень близко к нему
(См. заметки о двухслойном ядре 'Ядро - божий одуванчик', и 'Нейтрон - недоразвитый атом водорода') . Тогда четыре протона и два электрона и составляют Альфа-частицу. Но нейтронные электроны из-за их физической близости к ядру (экранирующий форм-фактор) сильно притягиваются к нему, вот и возникает 'запас отрицательной' энергии, и поэтому толчок ядра слабей, чем он был бы, если бы речь шла только о двух 'голых' протонах.
Третья возможность уже рассматривалась мной. Это так называемые фантомные заряды ядра. Если допустить, что и в ядре они возникют как флюктуации его внутреннего мезонного поля ('сгущения-разряжения поля'), то может оказаться, что они, эти фантомные заряды, возникнув где-то около поверхности ядра, ослабили его связывающие силы по отношению к некой оказавшейся в этом же месте Альфа-частице. и её энергии хватило, чтобы вылететь из ядра и успеть удалиться от него с меньшей, чем для этого требуется энергией.
Это всего лишь предположения. Просто иначе объяснить этот парадокс с энергиями Альфа-частиц у меня не получается.
Faciant meliora potentes.
6 V 2024
P.S. Если принять идею двухслойного ядра ('Ядро - божий одуванчик', 'Нейтрон - недоразвитый атом водорода'), то можно предположить, что никакого 'просачивания' Альфа-частицы сквозь барьер вообще не происходит и значит никакого туннельного эффекта в этом случае нет.
А ЧТО и КАК происходит???
Нейтроны, образующие 'двойной электрический слой' вблизи поверхности непосредственно СУГУБО протонного ядра, как раз и образуют вылетевшую Альфа-частицу. Происходит выброс из 'нейтронного слоя' четырёх протонов с двумя нейтронными электронами: Два протона и два нейтрона. Оставшиеся два нейтронных электрона 'вытягивают' из ядра дополнительных два протона, и образуют с ними нейтроны. Ядро таким образом уменьшает свой заряд на две положительных единицы, что и наблюдается при Альфа-распаде.
Такой гипотетический вариант естественно и просто объясняет относительно низкий уровень энергий Альфа-частиц! 14 IX 2024