Физическая основа устойчивости микрочастиц

сопоставление разных взглядов на природу стабильности
Автор
Сообщение
Evalmer
#56714 2023-06-04 11:33 GMT

 

 чем объясняется стабильность атомов...

Возьмем, для простоты рассмотрения, атом \(^{12}C\), масса которого принята за эталон в количестве 12 единиц атомной массы: 931.49410242(28) МэВ/c2 (данные Википедии, для тех, кому оная заменяет Физику). То есть масса нашего атома составляет:  

\(931.494102 42(28) \cdot 12 = 11177.92922904(336) ~\text{МэВ}/c^2\)

И, как известно (из той же самой Википедии), этот атом состоит из 6-и протонов и 6-и нейтронов, в окружении 6-и электронов. Берем (опять же из Википедии, а не абы где) массы этих частиц, слагающих наш атом углерода:

  • 938,27208816(29) ) МэВ/c2 (масса одного протона)
  • 939,56542052(54) МэВ/c2 (масса одного нейтрона)
  • 0,51099895000(15) МэВ/c2 (масса одного электрона)

 

Суммируем и умножаем на шесть, получая суммарную массу всех этих частиц в их свободном (несвязанном в форме атома углерода) состоянии:

11270,09104578(498) МэВ/c2

Что на 92,16181674(834) МэВ/c2 превышает массу этих же самых частиц, но только «упакованных» в структуре атома услерода \(^{12}C\), а это, по закону сохранения энергии (массы), запрещает «развал» атома на составляющие его элементы.

Другими словами: ОБЕСПЕЧИВАЕТ СТАБИЛЬНОСТЬ НАШЕГО АТОМА. Причем, без необходимости измышления для этого явления каких-либо дополнительных гипотез, в виде мифических обменов гипотетическими частицами, стыдливо именуемыми «виртуальными».

Какие будут возражения?


отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-10 22:43 GMT
zam
#56787 2023-06-06 15:54 GMT
#56714 Evalmer :

Итак, чем объясняется стабильность атомов...

Все ваши рассуждения в этой и нескольких других темах — это разговоры вокруг понятия «дефект масс».

Дефект масс — это разница между массой системы и суммой масс компонент системы. За счёт чего он вообще возникает? За счёт взаимодействия этих самых компонент.

Дефект масс равен потенциальной энергии связи (взаимодействия) компонент, делённой на квадрат фундаментальной скорости.

Вы путаете причину и следствие. Не дефект масс является причиной устойчивости, а взаимодействие частиц, энергия их взаимодействия является и причиной устойчивости, и причиной дефекта масс.

Это верно не долько для атомных ядер, атомов, но и для макроскопических тел. Масса чашки не равна сумме масс её осколков. Разница (дефект масс) — это и есть энергия (с множителем с2), необходимая для разбивания чашки.

Про это можно почитать в статье Льва Окуня:  https://victorpetrov.ru/lev-okun-massa-energiya-otnositelnost.html  https://victorpetrov.ru/lev-okun-massa-energiya-otnositelnost.html  .

по закону сохранения энергии (массы)

Закон сохранения энергии есть. Закона сохранения массы нет.

Хотя масса замкнутой (изолированной) системы есть величина постоянная (это непосредственно следует из законов сохранения энергии и импульса), это законом сохранения не называется. По той причине, что масса не является величиной аддитивной (масса системы не равна сумме масс компонентов системы). Таких не берут в законы сохранения.

Если модератор (по своей привычке считать флудом все, что не совпадает с его, прости господи, представлениями о природе вещей) удалит мое сообщение или перенесет куда-то мою тему

Пока не вижу необходимости переноса. А вот сообщения от  Ilya Geller могу удалить? Вы как считаете? Нужно?

мою тему, базирующуюся исключительно на данных Википедии,

Ваша тема не базируется исключительно на данных Википедии. В ней есть ещё и ваша собственная гипотеза, заявленная в заголовке.

то за это я понижу его здешнюю репутацию.

Это сколько угодно. Вы посмотрите список авторов минусов в моей репутации. Это прямо доска почёта местного дурдома.

Evalmer
#56806 2023-06-07 08:56 GMT

 

Слов много, но, 

Так фраза модератора:

#56787 zam :

Закон сохранения энергии есть. Закона сохранения массы нет.

…означает только его абсолютное непонимание смысла всем известной формулы:

\(E=mc^2\)

…установившей полное тождество между энергией и массой. А, соответственно, закон сохранения энергии означает и сохранение массы, способной преобразовываться в энергию. Например, в случае реакции:

\( \pi^\circ\to\gamma+\gamma\)

… масса покоя нейтрального пиона полностью преобразуется в эквивалентную ей энергию гамма-квантов. Что сие означает: закон сохранения энергии или массы? Вопрос риторический.

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-10 22:48 GMT
Evalmer
#56807 2023-06-07 08:59 GMT

#56408  Ilya Geller:       Опыта нет… Значит нет ничего.

В подобных (клинических) случаях, народна мудрость гласить: «Слона-то он и не приметил». Ибо, абсолютно все сказанное прежде об избыточном характере гипотезы обменных процессов в деле объяснения существующей стабильности квантовых систем, базируется ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО на одних только экспериментальных данных. Потому, вынужден повториться. Только одним законом сохранения энергии-массы (без привлечения разного рода виртуальных домыслов) объясняются такие ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ факты, как стабильность атомов, так и стабильность нуклидов. Например:

\(^1H \nrightarrow  p+e^- \\ D \nrightarrow  p+n\)

Ни атом водорода, ни дейтон НЕ РАСПАДАЮТСЯ на свои составные элементы исключительно по причине соблюдения ими закона сохранения энергии-массы. Так, атому водорода для реализации распада недостает 13,6 эВ энергии (или 13,6 эВ/с 2 массы), а ядру тяжелого водорода – уже примерно 0,8 МэВ. Масса этих квантовых систем МЕНЬШЕ суммарной массы своих составных частей. Обладай бы они достаточной энергией-массой, то, безусловно, распадались бы, подобно тому, как это делает ядро Трития, масса которого ПРЕВЫШАЕТ суммарную массу своих составных частей:

\(^3H \to~^3He + e^- +\bar{\nu} \)

В том и заключена роль закона сохранения массы-энергии: Сохраняют стабильность только те квантовые системы, распад которых запрещен этим законом.  


отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-10 22:48 GMT
zam
#56812 2023-06-07 15:26 GMT
#56806 Evalmer :

Так фраза модератора:

#56787 zam :

Закон сохранения энергии есть. Закона сохранения массы нет.

…означает только его абсолютное непонимание смысла всем известной формулы:

\(E=mc^2\)

Я понимаю смысл этой формулы. Она означает, что находящееся в покое тело массы \(m\) обладает энергией \(mc^2\) . Поэтому формулу следует записывать вот так: \(E_0 =mc^2\) . Величина \(E_0\) называется энергией покоя.

…установившей полное тождество между энергией и массой.

Масса — величина инвариантная, не зависит от выбора системы отсчёта. Энергия — величина относительная, зависит от выбора системы отсчёта.

Масса величина неаддитивная, энергия — аддитивная.

Какая уж тут тождественность...

А, соответственно, закон сохранения энергии означает и сохранение массы, способной преобразовываться в энергию. Например, в случае реакции:

\( \pi^\circ\to\gamma+\gamma\)

… масса покоя нейтрального пиона полностью преобразуется в эквивалентную ей энергию гамма-квантов. Что сие означает: закон сохранения энергии или массы? Вопрос риторический.

Закон сохранения энергии не означает сохранения массы. Масса в энергию превращаться не может. В энергию может превращаться только энергия — закон сохранения энергии.

В приведённой реакции происходит превращение энергии покоя пиона в кинетическую энергию пары фотонов. Масса пиона 135 MэВ/c² , масса каждого из фотонов 0. Энергия покоя пиона 135 MэВ, кинетическая энергия каждого из фотонов 67.5  MэВ (можно посчитать частоту и длину волны).

 

Ваша беда в том, что вы начитались глупостей в плохом научпопе. Но ни разу не открывали учебник про эти вещи.

Evalmer
#56831 2023-06-08 09:14 GMT

Итак, имеем два варианта объяснения устойчивойти нуклидов.

  1. На основе закона сохранения энергии
  2. Путем придумывания неких обменных процессов некими виртуальными частицами

 та, и другая схема позволяет описывать наблюдаемую стабильность не только атомных ядер, но и самих атомов. Какие будут соображения по поводу следующего вопроса, касающегося (имеющейся в ряде случаев) НЕстабильности таких квантовых систем?

И в качестве конкретного примера, рассматриваем распад тритона:

\(T \to D+n\)

Почему второй вариант «предлагаемых объяснений» недостаточен для описания этой реакции?


отредактировал(а) marsdmitri: 2023-06-10 22:48 GMT
Evalmer
#56833 2023-06-08 10:26 GMT

deleted

Причина: флуд в тематическом разделе.


отредактировал(а) zam: 2023-06-22 12:40 GMT
Fedor
#56834 2023-06-08 11:22 GMT
#56831 Evalmer :

И в качестве конкретного примера, рассматриваем распад тритона:

\(T \to D+n\)

Почему второй вариант «предлагаемых объяснений» недостаточен для описания этой реакции?

Так тритий вроде распадается бета распадом, превращаясь в гелий-3. Или я ошибся?

 

Evalmer
#56836 2023-06-08 12:47 GMT

Нет, вы не ошиблись. Есть такая реакция. с выходом энергии в 0,0186 МэВ: \(^3H \to~^3He + e^- +\bar{\nu}\)

И я предлагаю сравнить ее с энерговыделением в процессе другого распада: \(^3H \to~^2H + n\)


отредактировал(а) Evalmer: 2023-06-08 13:20 GMT
Evalmer
#56887 2023-06-12 15:40 GMT
  • Реакция не идет в силу закона сохранения энергии (энергия выхода отрицательна):
  •  \(^3H \nrightarrow~^2H + n~-6.257 \) МэВ
  • … или по причине действия ядерных сил притяжения (сильного взаимодействия)?

 

  • Притом, что слабое взаимодействие приводит к распаду трития:
  • \(^3H \to~^3He + e^- + 0.019\)  МэВ 
  • Или и здесь все дело в законе сохранения энергии, ибо данный распад не запрещен, поскольку его энергия выхода положительна.

 

Вопрос: на кой ляд, вообще, нужны эти сильные и слабые взаимодействия, коли можно обойтись и без лишних сущностей с их обменными процессами, да еще виртуальными измышлизмами?

Fedor
#56889 2023-06-12 22:53 GMT

Во времена, когда я учился в ВУЗе, а это было 60 лет назад, было модно говорить о потенциальной яме для таких частиц. Тем не менее, говорили о возможности тунельного перехода. То есть, частица не имея достаточной энергии, может иногда выскочить из зоны притяжения и это де позволяет уравнение Шредингера. Так что есть надежда, что из тритона когда-то выскочит нейтрон. 

Evalmer
#56891 2023-06-13 10:29 GMT

Стал быть, или врет уравнение Шредингера, или закон сохранения энергии врет.

Одно из двух.

Evalmer
#56894 2023-06-14 08:04 GMT

deleted

Причина: хамство.


отредактировал(а) zam: 2023-06-22 12:44 GMT
Evalmer
#56898 2023-06-15 07:42 GMT

deleted

Причина: флуд в тематическом разделе.


отредактировал(а) zam: 2023-06-22 12:45 GMT
Evalmer
#56911 2023-06-16 13:28 GMT

deleted

Причина: флуд в тематическом разделе


отредактировал(а) zam: 2023-06-22 12:46 GMT
Fedor
#56914 2023-06-16 14:19 GMT

deleted

Причина: флуд в тематическом разделе.


отредактировал(а) zam: 2023-06-22 12:48 GMT
Evalmer
#56929 2023-06-17 10:40 GMT
#56914 Fedor :

 если какая частица выскочила из «ямы», то на то есть причина.

Так я и предлагаю к рассмотрению ДВЕ ПРИЧИНЫ (по Гейзенбергу и по Эйнштейну) того, что позволяет частице «выскочить из ямы», из которой «выскочить» обычным путем, этой частицы не хватает энергии.

Для тех, кто опять не понял о каких причинах идет речь, поясняю: энергетическая глубина «ямы» много больше энергии самой частицы.

zam
#57019 2023-06-22 12:41 GMT
#56891 Evalmer :

Стал быть, или врет уравнение Шредингера, или закон сохранения энергии врет.

Одно из двух.

Одно из трёх.

1. Уравнение Шрёдингера врёт.

2. Закон сохранения энергии врёт.

3. Evalmer  врёт.

Evalmer
#57096 2023-06-27 09:52 GMT

Четвертый вариант: врёт zam, удаляя сообщения, не соответствующие его обширным заблуждениям.

В частности, в отношении «дефекта масс».

zam
#57098 2023-06-27 15:11 GMT
#57096 Evalmer :

Четвертый вариант: врёт zam, удаляя сообщения, не соответствующие его обширным заблуждениям.

Прежде всего, вам нужно указать пример моих заблуждений.

Я удаляю сообщения, нарушающие правила форума. Это и есть работа модератогра.

Посмотрите. Вот данная тема — «Физическая основа устойчивости микрочастиц» совершенно не имеет отношения к разделу физики под названием «Физика атомов и молекул». Несомненно, есть место в вольере. Но я же её туда не переношу! Надеюсь, что кто-то напишет что-то толковое.

В частности, в отношении «дефекта масс».

Что я написал ошибочного про дефект масс? Попрошу ссылку, цитату.

На всякий случай привожу ссылку на Физический энциклопедический словарь: https://rus-physical-enc.slovaronline.com/731-ДЕФЕКТ%20МАСС   

https://rus-physical-enc.slovaronline.com/731-ДЕФЕКТ%20МАСС   .

Evalmer
#57109 2023-06-28 11:06 GMT

deleted

Причина: нарушение правил форума, «8. На форуме запрещается оскорблять участников конференций».


отредактировал(а) zam: 2023-06-28 11:12 GMT
zam
#57110 2023-06-28 11:17 GMT
#57098 zam :

На всякий случай привожу ссылку на Физический энциклопедический словарь: https://rus-physical-enc.slovaronline.com/731-ДЕФЕКТ%20МАСС   

https://rus-physical-enc.slovaronline.com/731-ДЕФЕКТ%20МАСС   .

Вот цитата из Физического энциклопедического словаря:

ДЕФЕКТ МАСС -  разность d между суммой масс нуклонов (нейтронов и протонов), составляющих атомное ядро, и массой ядра М\(d=ZM_p+(A-Z)M_n-M\) . Здесь Z — число протонов в ядре, А — массовое число ядра, Мр и Мn — массы протона и нейтрона.

 

Evalmer
#57133 2023-06-30 12:50 GMT

Поскольку мое объяснение к расчетной формуле масс элементарных частиц...

\(E_m = {1\over2}(m+E_a\cdot{c_1^m \over c_4}\cdot \prod_{n=1}^m\left(1-n+{c_4\over c_1}\right))\)

  • где 
  • \(c_1=1.19\\c_4=8.48\\E_a=1.593~MeV\)

 

… было (в смежной теме) наглым образом (без объяснения причин) удалено, то предлагаю здесь рассмотреть значения (ограничившись точностью до двух знаков после запятой) этой функции.

\(E_1=~ ~~~~1.30\\E_2=~~~~~ 6.81\\E_3=~ ~~36.92\\E_4=~ 159.91\\\)

И определить эквивалент массы:

\(M_n=(5-2n)\cdot E_{(n+2)}- (2+2n)\cdot E_n\)

для четной (n=2) и нечетной (n=1) суперпозиций этих квантовых состояний.


отредактировал(а) Evalmer: 2023-06-30 13:41 GMT
Evalmer
#57142 2023-07-01 16:59 GMT

Считаем по теории:

\(M_n = (5-2n) \cdot E_{(n+2)} — (2+2n) \cdot E_{n} = \begin{cases} 3\cdot E_3- 4\cdot E_1=105.57   &   (n = 1) \\\\ E_4- 6\cdot E_2 =135.07   &   (n = 2)   \end{cases} \)

  • И сравниваем с экспериментом:
  • масса мюона (\(  \mu^\pm \)) составляет 105,66 МэВ/с2
  • масса нейтрального пиона (\( \pi^\circ\)) – 134,98 МэВ/с2

 

Не плохо, для начала.