О ЕДИНОЙ ПРИРОДЕ ТЕМНОЙ И СВЕТЛОЙ МАТЕРИИ

Михаил Яковлевич Иванов, д.ф.-м.н

"Свою жизненную задачу я усматриваю в следующем: путем возможно более ясной, логически упорядоченной разработки результатов старой классической теории способствовать, поскольку это в моих силах, тому, чтобы в будущем не пришлось открывать заново многое хорошее и все еще пригодное, что, по моему убеждению, содержится в этой теории, как это неоднократно случалось в истории науки".
Л. Больцман, "О развитии методов теоретической физики в новейшее время".

(Окончание. Начало в № 6 - 2007)

Модели атомов и молекул

Предлагаемая модель атома водорода включает в себя некоторые черты моделей атомов конца XIX и начала XX веков, а именно, моделей Дж. Дж. Томсона, Э. Резерфорда и Н. Бора. В модели Томсона ("пудинг с изюмом"), предложенной в 1898 г., атом представляет собой однородный шар положительно заряженного вещества, "начиненный" отрицательно заряженными "вмороженными" электронами. Выполненные в 1911 г. по предложению Резерфорда опыты по рассеянию пучка альфа-частиц при прохождении через тонкую золотую фольгу, показали, что атом состоит из крошечного ядра, несущего положительный заряд и почти всю массу атома, и отстоящими от него на атомные расстояния электронами, не оказывающими заметного влияния на движение налетающих частиц.
Первой моделью атома, которая смогла успешно объяснить его наиболее важные свойства, была модель атома Н. Бора, предложенная в 1913 г. и использовавшая квантовые идеи. Главной заслугой этой модели было объяснение происхождения спектральных линий в атомных линейных спектрах излучения и поглощения.

В предлагаемой ниже модели атома, учитывающей наличие в природе ТМ, с позиций классической физики удается качественно объяснить все основные свойства атома, не привлекая квантово-механических представлений. При этом отказ от квантово-механических представлений на данном этапе является вполне естественным, т.к. весьма важным условием сегодня является введение в рассмотрение обнаруженной ТМ. Ее наличие в природе требует тщательного пересмотра установившихся концепций современной теоретической физики, построенной при полном отрицании суббарионной материи (эфира).

Модель атома водорода состоит из протона с сосредоточенным в центре (при r < 0,4 10^-16 м) положительным зарядом и двухслойным поляризованным пространством ТМ в жидком (при 0,4 10^-16 м < r < 0,8 10^-15) и газообразном (при 0,8 10^-15 м < r < 0,5 10^-10 м) агрегатных состояниях и имеющим электрон, располагающийся в устойчивом (не вращающемся) состоянии на внешней поверхности поляризованного пространства (при r = 0,5 10^-10 м). При этом для обеспечения стационарного состояния электрона в атоме не требуется введения дополнительных квантовых постулатов. Это состояние обеспечивается распределением потенциала в построенных моделях электрона и протона.

Электронные оболочки сферической формы равноотстоят от центра ядра, соответственно, на расстояния 1r₀, 2r₀, 3r₀, 4r₀ и т.д. (коэффициенты натурального ряда 1, 2, 3, 4,… показывают, как принято, главное квантовое число). Первую оболочку площадью 4r02 полностью занимают 2 стационарных электрона. На следующих трех оболочках с площадями 4 (4₀²), 9 (4₀²) и 16 (4₀²) могут располагаться не более 8, 18 и 32 стационарных электронов (удвоенный квадрат главного квантового числа), также плотно покрывающих своими поляризованными пространствами почти всю располагаемую площадь соответствующей оболочки. Изложенное правило определяет максимально допустимое число электронов на каждой электронной оболочке (при ее "плотной упаковке").

С увеличением порядкового номера элемента атома и ростом положительного заряда его ядра под действием увеличивающихся кулоновских сил электронные оболочки сжимаются (r₀ уменьшается), что находится в полном соответствии с экспериментальными данными по размеру ядер разных химических элементов. Тепловое расширение электронных оболочек по линейному закону описывается соответствующим изменением решений вышеприведенного уравнения для поляризованного пространства атомов при изменении дебаевского радиуса D = (T/4₀²)^1/2 ~ T (т.к. характерная концентрация газообразной ТМ при одинаковом давлении обратно пропорциональна температуре T).

В рассматриваемом подходе мы также возвращаемся к изначальной (до Дираковской) трактовке спина электрона, как собственного вращения вокруг своей оси, проходящей через керн (ядро) электрона. Для характеристики двух возможных противоположных направлений вращения удобно сохранить привычное положительное или отрицательное спиновое число s.

Опишем в качестве примера несколько характерных моделей атомов.

Начнем с атома гелия He с заполненной двумя электронами первой электронной оболочкой. В центре атома гелия располагаются два протона и два нейтрона со слившимися каплями своих поляризованных пространств ТМ в жидком агрегатном состоянии в единую каплю. На поверхности данной капли (при r ~ 10^-15м) находятся два электрона, пребывающих в устойчивом состоянии благодаря суммарному распределению потенциала. Вокруг ядра расположено поляризованное пространство ТМ в газообразном состоянии; на внешней оболочке этого пространства (при r ~ 0,5 10^-10 м) в устойчивом состоянии расположены два электрона. Эта первая электронная оболочка является плотно "заполненной" в силу описанной структуры поляризованного пространства электрона (размером также r ~ 0,5 10-10 м). Каждый электрон занимает примерно половину сферической оболочки вокруг атома гелия. Таким образом представляется модель инертного атома гелия.

Наличие поляризованных пространств ТМ у электрона, протона и атомного ядра позволяет с единых позиций через кулоновское взаимодействие описать любые имеющиеся молекулярные связи как стационарные детерминированные структуры оболочковых электронов и ядер. Простейшая молекула водорода H2 представляет собой четырехугольник, в противоположных вершинах которого расположены два протона и два электрона. Эти сосредоточенные заряды по периметру расположены примерно на расстояниях боровского радиуса и частично экранированы поляризованным пространством ТМ. Распределение потенциала в поляризованном пространстве молекулы водорода также можно найти путем интегрирования уравнения D²= 2sh. Здесь ковалентная связь представляется парой стационарных электронов (не движущихся по орбитам) и, естественно, для ее обозначения удобно сохранить традиционную электронную запись H:H.

Для геометрического представления и физического описания молекулярных связей, в которых участвуют элементы второго и третьего периодов таблицы Менделеева, возвращаемся к модифицированным структурам Дж. Льюиса и его октетам электронов. Последнему вопросу в силу его актуальности мы планируем посвятить отдельную статью, в которой рассмотрим в том числе причину спиралевидности сложных молекул. Что же касается целей этой статьи, то, на наш взгляд, здесь с определенной степенью обоснованности показана возможность единого моделирования природы ТМ и СМ, и мы вправе надеяться, что в ближайшем времени будут получены дополнительные экспериментальные подтверждения справедливости единой природы материи.

(Продолжение следует)

[Напоминаем, что Интернет-вариант статьи сильно сокращен. Ред.]