ČASTICE A JADRA ATÓMOV

Náboj elektrónu zmeral v roku 1909 americký fyzik Robert Millikan. Hodnota elektrického náboja protónu bola určená dedukciou!?

V roku 1785 francúzsky fyzik Charles-Augustin de Coulomb uverejnil svoje prvé práce o elektrine a magnetizme. V tom čase ešte nebol objavený elektrón. Pri hľadaní odpovede na vzájomné silové účinky elektricky nabitých telies pracoval s nabitými guľovými telesami. Elektrický náboj telies sa získaval trením rôznych materiálov. Coulombov zákon o sile medzi bodovými nábojmi je dodnes platný, hoci podstata elektrického náboja je neznáma. Citujeme vyjadrenia dvoch fyzikov o elektrickom náboji.

Americký fyzik Steven Hawking napísal v knihe „Ešte stručnejšia história času”  o elektrickom náboji:  „Elektrický náboj je vlastnosť častice, ktorá jej umožňuje odpudzovať (alebo priťahovať) iné častice, ktoré majú rovnaké (alebo opačné) znamienko.“

Slovenský fyzik Július Krempaský napísal vo svojej učebnici „Fyzika“ v kapitole o elektrine: „Elektrický náboj je len vlastnosť reality. Nemá preto zmysel pýtať sa, čo je elektrický náboj.“

Z uvedených vyjadrení vyplýva, že elektrický náboj je pre súčasnú fyziku vlastnosťou atómovej hmoty (častice, reality), ktorej podstatu nielenže nepoznáme, ale ani nepotrebujeme poznať.

Historická poznámka

Na pozvanie môjho bývalého študenta som v roku 2019 navštívil urýchľovač v CERN-e. Bol som u neho niekoľko dní. Cesta do CERN-u z jeho bydliska vo Francúzsku bola kľukatá, takže sme niekoľkokrát prechádzali švajčiarsko-francúzsku hranicu.

Pri prvej návšteve mi oznámil, že pôjdeme na návštevu Alice. Až na mieste som zistil, že to nie je jeho priateľka, ale miesto experimentu. Sprievodca, mladý fyzik z Českej republiky, nám odpovedal na naše otázky a nakoniec nám dal hádanku: Koľko litrov vodíka potrebuje CERN na celoročnú prevádzku? Neuhádol som. Odpoveď znela – jeden liter. Z tohto objemu vodíka získavajú protóny potrebné na ich urýchlenie a následné zrážky.

Častice atómov

Elektrón

Na obr. 2 je ilustrácia dráhy elektrónu v magnetickom poli cyklotrónu. Žiarenie v osi rotujúceho elektrónu je emitované v smere dotyčnice k dráhe častice a má veľmi úzky uhol emisie, ktorý sa zmenšuje s rastúcou energiou častíc.

Prúdenie emitovanej látky vyžarovanej elektrónom poznáme ako  cyklotrónové žiarenie. Názov žiarenia je odvodený od cyklotrónu, na ktorom bolo v 30 tých rokoch minulého storočia uvedené žiarenie zaznamenané.

Obr. 2 Cyklotrónové žiarenie v osi elektrónu.

Cyklotrónové žiarenie v osi elektrónu potvrdzuje predpoklad prúdového motora vytvoreného prírodou. Ide o emitovanie druhej zložky tmavej hmoty v smere osi rotácie elektrónu. To však vedie k prekvapujúcemu záveru, že zotrvačná látka a elektrická látka sú jedno a to isté.

Na základe modelu tmavej hmoty je emitované prúdenie druhej zložky tmavej hmoty 
podstatou „elektrického náboja“ elektrónu.

V roku 1928 odvodil Paul Dirac slávnu rovnicu, ktorá opisuje elektrón v súlade s kvantovou mechanikou a špeciálnou teóriou relativity. Riešenia tejto rovnice naznačovali existenciu častice s hmotnosťou rovnakou ako elektrón, ale s opačným elektrickým nábojom.

V roku 1932  objavil Carl David Anderson pozitrón (antielektrón).

Poznámka: Na základe modelu tmavej hmoty tvrdím, že pozitrón má opačný smer orientácie spinu ako elektrón, ale nemôže mať opačný náboj. To znamená, že existujú pravotočivý elektrón a ľavotočivý pozitrón, ale nie s opačným nábojom.

Neexistujú kladné a záporné náboje. Existujú iba náboje s rôznou intenzitou.

Protón

Rovnaký princíp prúdového motora platí aj pre protón. Tvrdíme, že častice druhej zložky tmavej hmoty sú emitované v smere osi rotácie cez jeden pól protónu. Pripomíname, že z modelu tmavej hmoty vyplýva, že zdrojom pohybu častíc je energia absorbovanej gravitačnej látky, ktorá sa absorbuje cez povrch častíc. Tak ako v prípade elektrónu, aj v prípade protónov existujú dva druhy. Pravotočivý protón a ľavotočivý anti-protón.

Poznámka: Aj keď dnešné poznanie nepozná dynamickú hmotnosť, využíva ju pri určovaní statickej hmotnosti protónu. Z pohybu protónov po kruhovej dráhe v magnetickom poli sa počíta statická hmotnosť na základe nameranej rýchlosti protónu.

Neutrón

Astronómovia pozorujú v osi rotujúcich čiernych dier prúdenie plynov cez oba póly smerom von. Tvrdíme, že príčinou pozorovaného prúdenia plynov je prúdenie emitovanej druhej zložky tmavej hmoty, ktorá plyny strháva. To isté platí pre neutróny. Na rozdiel od elektrónov a protónov prúdi emitovaná zotrvačná látka cez oba póly neutrónov. Smer rotácie neutrónov závisí od smeru pohľadu na ich pól. Preto nie je možné definovať smer rotácie neutrónu.

Elektrón, protón a neutrón sú „prúdovými motormi“ vytvorenými prírodou.

• Absorbovaná gravitačná látka je palivom pre prúdové motory.
• Emitovaná zotrvačná látka tvorí spaliny prúdových motorov.

Jadrá atómov

Jadro prótia – protón

V jadre prótia (atomárny vodík) je osamotený protón. Môže byť ľavotočivý alebo pravotočivý. V kapitole o magnetizme ukážeme, že hmotu Jupitera tvoria atómy prótia s ľavotočivým protónom v jadre. Výsledkom je magnetické pole Jupitera, kde magnetické siločiary vstupujú  do južného geografického pólu a vystupujú zo severného geografického pólu. Naopak, ako je to na Zemi.

Jadro deutéria – deuterón

Vo hviezdach dochádza k „výrobe“ atómov hélia fúziou atómov deutéria. V jadre atómov sa nachádzajú protóny a neutróny. Tieto však netvoria zhluk častíc, ale každý protón je svojou osou naviazaný na os neutrónu, čím vzniká deuterón. Podmienkou uskutočnenia väzby je správny smer rotácie (obr. 4). To isté platí aj pre spojenie antiprotónu a neutrónu, ktoré je znázornené na obr. 8.4 vpravo. Vznikajú dva druhy deuterónov, ktoré sa súčasnými technickými možnosťami nedajú od seba odlíšiť.

Spojenie protónu alebo antiprotónu s neutrónom (deuterón) je výnimočne pevné. Toto výnimočne pevné spojenie môže zrušiť iba intenzívne gama žiarenie, výbuch jadrovej bomby alebo výbuch supernovy.

Poznámka: Považujeme za potrebné zdôrazniť, že k poznaniu spojenia protónu a neutrónu sme došli intuitívne na základe zdravého rozumu a  predpokladov modelu tmavej hmoty. Aj keď nemáme vzdelanie z jadrovej fyziky, sme presvedčení, že naše poznanie je správne.

Jadro trícia – tritón

Izotop atómu vodíka, trícium, obsahuje v jadre jeden protón a dva neutróny. Pri ich popise ich rozlíšime číslami. Neutrón N1 je naviazaný na os rotácie protónu. Druhý neutrón N2 sa nemôže naviazať na os rotácie deuterónu. Preto sa naviaže (ak sa mu to podarí) na deuterón z boku v blízkosti osi rotácie. Toto spojenie už nie je také pevné. Z deuterónu sa stáva tritón (obr. 5).

Poznámka: Relatívne slabé spojenie neutrónu N2 s deuterónom je príčinou, prečo je možné jeho „mechanické“ odobratie z izotopu uránu 238 centrifúgami.

Na základe uvedeného popisu deuterónu a tritónu podporujeme myšlienku anglického astronóma a fyzika (Sir Arthur Eddington), ktorá predpokladá, že atómy prvkov sú množinou atómov deutéria.

Dnešná fyzika túto predstavu odmieta. Vedecky sa vraj ukázalo, že atómy prvkov nie sú vytvorené spájaním deuterónov. Napriek tomuto tvrdeniu uvádzame úvahu o úlohe izotopov pri obohacovaní uránu, ktorá myšlienku Sira Arthura Addingtona podporuje.

V Mendelejevovej tabuľke chemických prvkov má urán teoreticky atómové číslo 92. V prírode však taký prvok neexistuje. Najrozšírenejšie sú izotopy uránu 235 a 238. Predpokladajme, že:

• Izotop uránu₂₃₅ obsahuje 41 atómov deutéria a 51 atómov trícia. Spolu 92 protónov, 92 neutrónov N1 a 51 neutrónov N2.  (235 protónov a neutrónov v jadre)
• Izotop uránu₂₃₈ obsahuje 41 atómov deutéria a 54 atómov trícia. Spolu 92 protónov, 92 neutrónov N1 a 54 neutrónov N2.  (238 protónov a neutrónov v jadre)

Pri obohacovaní uránu je potrebné odobrať tri neutróny N2 z izotopu uránu₂₃₈. Centrifúgami znížime počet atómov trícia z 54 na 51 a zároveň zvýšime počet atómov deutéria z 38 na 41. Dostávame tak izotop uránu₂₃₅.

Princíp obohacovania uránu₂₃₈ spočíva v oddeľovaní neutrónu N2 z jadier izotopu vodíka – tritónov. Pri obohacovaní uránu je potrebné odobrať 3 neutróny N2 z uránu₂₃₈, čím znížime počet atómov trícia z 54 na 51 a súčasne zvýšime počet atómov deutéria z 38 na 41. Dostávame tak atóm uránu₂₃₅.

Poznámka: Táto úvaha ukazuje, že myšlienka sira Arthura Addingtona môže byť  správna.

Jadro lítia – tri deuteróny

Na základe uvedeného tvrdíme, že protóny a neutróny netvoria v jadre lítia guľový objekt, ako to znázorňujú učebnice fyziky, obr. 5 vľavo. Na obr. 5 vpravo je usporiadanie deuterónov na základe uvažovania o existencii deuterónov.

V prípade tuhého skupenstva deuteróny v jadre lítia iba rotujú okolo svojej osi. Ich priestorové usporiadanie zodpovedá stavu minimálnej pohybovej energie. Atómy lítia v tuhom skupenstve uzamknú svoju vzájomnú polohu so V prípade tuhého skupenstva lítia, deuteróny v jadre iba rotujú okolo svojej osi. Ich priestorové usporiadanie zodpovedá stavu minimálnej pohybovej energie. Atómy lítia v tuhom skupenstve uzamknú svoju vzájomnú polohu so susednými atómami. Príčinou je prúdenie emitovanej látky v osi deuterónov, ktoré zamedzí ich vzájomnej rotácii. Výsledkom uzamknutia je kryštalická mriežka atómov lítia, ktorá zodpovedá usporiadaniu deuterónov v jadre. V jadre lítia sú tri deuteróny.

Tvrdíme, že silné jadrové sily (deuterón) zodpovedajú spojeniu protónu resp. antiprotónu s neutrónom N1 a slabé jadrové sily sú výsledkom gravitácie medzi deuterónmi.