Солнце и
нейтрино
Раскрыта суть процессов, проходящих
в солнечной короне
Астрофизик Иванов Анатолий Григорьевич
Привет из охлаждённой зоны-
Магнитных бурь большой букет.
То нас приветствуют нейтроны,
Родившись заново на свет.
Строфа из
поэтического произведения автора
«Триста строф о Вселенной», 30 января 2002 года.
В свете современных представлений Солнце –
это звезда, состоящая почти на сто процентов из протоновой плазмы. И это
глубочайшее заблуждение. Если сравнивать по массе, то протоновая плазма на
Солнце составляет всего три - пять процентов. Но максимальная масса протоновой оболочки у всех звёзд
Вселенной, в том числе и у Солнца, бывает только в тот период, когда они
заканчивают её формирование на определённом этапе своей цикличной
жизнедеятельности. В остальное время
доля протоновой плазмы в массе звезды ещё меньше. А когда звёзды образуют
твёрдую тёмную кору или разрушают её и вспыхивают, то протоновая оболочка
вообще отсутствует. Более 90 процентов массы всех звёзд сосредоточено в их
центре в виде нейтронной звезды. Размер этой нейтронной звезды не может
превышать 80
километров в диаметре, что соответствует 5,46х10³¹ килограмм. В
противном случае это будет уже чёрная дыра, которая тоже почти на сто процентов
состоит из нейтронов, но она будет невидима. При такой массе свет не сможет
покинуть её поверхность, хотя температура этой поверхности может составлять
сотни миллионов градусов. Диаметр нейтронной звезды нашего Солнца составляет 26,8 километра . Об
этом шла речь в научной работе автора «Живий організм Всесвіту» и книге под тем же
названием, а также в научных статьях, размещённых в Интернете. Научная работа
написана в 2002 году и зарегистрирована как интеллектуальная
собственность автора в марте 2003 года.Но учёные НАСА и другие учёные до сих
пор не знают, что внутри нашего Солнца функционирует нейтронная звезда. Такое
незнание приводит к очень большим заблуждениям.
Почти сто лет назад немецкий
учёный Шварцшильд предположил, что в конце концов протоновая плазма будет
переработана в ядра путём синтеза и может произойти коллапс Солнца или любой
другой звезды Вселенной. По его предположению, в итоге может образоваться, так называемая, малая чёрная дыра. Но он не знал, что
масса протоновой плазмы составляет всего
лишь малую часть массы звезды и поэтому никакого коллапса звёзд и Солнца, в том
числе, никогда не бывает. К сожалению, этого не знают учёные и до сих пор. Возможность
образования малых чёрных дыр была провозглашена, но их никто никогда не
обнаружил. И тогда современные учёные высказали абсурдное предположение о том,
что они испаряются. Это будто бы является причиной того, что малую чёрную дыру
никак не удаётся обнаружить. Но малые чёрные дыры просто не существуют. А что
касается испарений обычных чёрных дыр, то они никогда не испаряются потому, что
в них нечему испаряться. Кроме нейтронов и теплового излучения в чёрных дырах ничего
больше нет. Более того, по всем физическим законам, никакого испарения с
поверхности чёрной дыры быть не может. Об этом шла речь во многих статьях
автора, размещённых в Интернете.
Солнечные нейтрино
В связи с нарастающим интересом к проблеме,
так называемой осцилляции, то есть, превращения одного вида нейтрино в другой
на пути от Солнца к Земле и в других физических процессах, автор снова
возвращается к вопросам солнечной жизнедеятельности.
В настоящее время известно три вида нейтрино:
электронные, мюонные и таонные, которые отличаются друг от друга уровнями
энергии. Каждая из этих частиц имеет антипода в виде антинейтрино. При
столкновении нейтрино и антинейтрино одного и того же вида происходит их
взаимное уничтожение или иными словами – аннигиляция.
В шестидесятых годах прошлого столетия
учёный Раймонд Дэвис и его коллеги пришли к выводу о том, что от Солнца
прилетает на Землю меньше нейтрино, чем ожидалось. Согласно расчётам, сделанных
на основе, так называемой, «стандартной» теоретической модели Солнца, их должно
было бы прилетать в три раза больше. Эта «стандартная» теория ошибочна от
начала до конца. В центре Солнца находится нейтронная звезда, в которой
сосредоточено более 90 процентов его массы. Оно функционирует совершенно не
так, как это представляет себе современная астрофизическая наука. Не зная, как
устроено Солнце, и не зная механизмов, с помощью которых оно формирует
нейтрино, невозможно подсчитать их количество даже приблизительно. Все
процессы, проходящие на Солнце, описаны автором в упомянутых научной работе и
книге. В них также дан ответ на вопрос – как формируются электронные нейтрино и
антинейтрино в нашей звезде. Путём синтеза ядер в протоновой оболочке Солнца
вырабатывается сравнительно небольшое количество бора и бериллия, способных
продуцировать нейтрино большой мощности, которые можно регистрировать. По их
количеству нельзя судить об общем количестве нейтрино, которое вырабатывается
Солнцем. Исходя из изложенного, Раймонд
Дэвис не имел никаких оснований делать заявление о несоответствии количества
прилетевших на Землю нейтрино их ожидаемому количеству, хотя проделал очень
большую работу по их регистрации. Но на Землю действительно прилетает во много
раз меньше электронных нейтрино и антинейтрино, чем следовало ожидать. Однако
осцилляция не является причиной этого явления.
Нейтрино очень слабо взаимодействуют с
веществом. Через один квадратный сантиметр земной поверхности проходит
приблизительно 6х 10¹º нейтрино в секунду. Но эти частички проходят Землю
насквозь. И только мизерная часть из них участвует в столкновениях с другими
частицами, находящимися в Земле. Нейтрино летят со скоростью света и не имеют
заряда. И это спасает их от ненужных контактов.
Солнце вырабатывает электронные нейтрино и
антинейтрино в основном двумя путями. При превращении поверхностного слоя
нейтронов нейтронной звезды в протоны появляются электронные антинейтрино
согласно реакции: n→ p + eˉ + ve¯ (1). Согласно расчётам автора статьи,
сделанных в упомянутых научной работе и книге, для создания протоновой оболочки
радиусом около 700 тысяч километров нейтронная звезда Солнца расходует
поверхностный слой своих нейтронов толщиной около 65 метров . В нём
содержится около 1,8х10⁵⁵ нейтронов, из которых, в конечном счёте, образуется
такое же количество протонов. Электронных антинейтрино образуется немного
меньше по причине, о которой будет сказано ниже. После начала синтеза ядер
средних элементов в протоновой оболочке звезда резко сокращает процесс
превращения нейтронов поверхностного слоя нейтронной звезды в протоны, в
среднем почти в десять раз. Таким образом, общее количество протонов и,
соответственно, электронных антинейтрино, выработанных нейтронной звездой
Солнца, составляет около 1,98х10⁵⁵. По расчётам
автора время функционирования протоновой оболочки Солнца составляет около 4,4
миллиардов лет или 1,38х10¹⁷ секунд. По всей вероятности, в расчётах нужно
было использовать число 4,6 миллиарда лет. Но ошибка будет составлять около 5
процентов. Автор не стал снова всё пересчитывать потому, что этот расчёт имеет
оценочный характер. Площадь поверхности сферы радиусом 700 тысяч километров
равна около 6,15х10²² квадратных сантиметров. Таким образом, в этой сфере через
площадку в один квадратный сантиметр в одну секунду в среднем должно проходить
около 2,33х10¹⁵ электронных антинейтрино.
Когда заканчивается формирование протоновой
оболочки и в ней начинаются процессы синтеза ядер, то появляются электронные
нейтрино согласно реакции: p + энергия → n
+ e+ + ve (2). В настоящее
время нейтроны поверхностного слоя нейтронной звезды Солнца продолжают
превращаться в протоны, и формируется огромное количество электронных
антинейтрино. В то же время в его протоновой оболочке происходит интенсивное
превращение протонов в нейтроны, и формуются электронные нейтрино. Но огромное
количество электронных нейтрино и антинейтрино до Земли не долетает. Они
погибают по дороге от Солнца к Земле. Как это происходит?
Функционирование солнечной короны
Давно известен и не разгадан до сих пор феномен, когда
температура поверхности видимого диска Солнца составляет 5770 градусов по шкале
Кельвина, а температура солнечной короны может превышать эту величину в 170 раз
и более. Солнечная корона хорошо видна при полном солнечном затмении. Наиболее
горячая её часть находится на расстояниях в десятки тысяч километров от
поверхности видимого диска Солнца, который носит название фотосфера. Но вся солнечная
корона простирается на расстояния в десятки миллионов километров от Солнца и
даже дальше. Какова же причина такого сверх интенсивного
разогрева солнечной короны? Как это ни парадоксально звучит, виноваты в этом
оба вида электронных нейтрино. Не будь солнечной короны, на Землю прилетало бы
намного больше этих элементарных частиц. Дело в том, что электронные нейтрино и
антинейтрино принимают участие в ядерных реакциях в солнечной короне. Только с
их помощью в ней происходят реакции синтеза ядер. Это утверждение может быть
встречено с недоверием. Ведь хорошо известно, что нейтрино очень слабо
взаимодействуют с веществом. Особенно это касается именно электронных нейтрино и
антинейтрино. Но автор этой статьи сделает попытку детально проанализировать процессы
синтеза ядер в солнечной короне.
Вначале нужно ответить на вопрос –
какова плотность нейтринного потока на расстоянии около 700 тысяч километров от
центра Солнца? Площадь поверхности сферы радиусом 700 тысяч километров
приблизительно в 45 тысяч раз меньше площади поверхности сферы радиусом 150
миллионов километров. Если условно предположить, что всё количество электронных
нейтрино и антинейтрино, выработанное Солнцем, сохраняется, то в хромосфере
Солнца, то есть, на расстоянии 700 тысяч километров от его центра и немного
дальше, плотность их потока должна была бы быть в 45 тысяч раз больше, чем на
Земле. Это составляет около 2,7х 10¹⁵ нейтрино на один квадратный сантиметр в секунду. Как
видно, эта плотность предполагаемого общего нейтринного потока почти равна
расчётной плотности электронных антинейтрино, вырабатываемых нейтронной звездой
Солнца. Но, по всей вероятности, эта предполагаемая плотность нейтринного
потока ещё в несколько раз выше. Ведь существуют ещё и электронные нейтрино, и
мюонные и таонные нейтрино и антинейтрино. Огромное количество электронных
нейтрино и антинейтрино погибает в солнечной короне, участвуя в ядерных
реакциях. Если бы нейтринные потоки такой плотности попали на Землю, то, по
всей вероятности, на ней произошли бы большие разрушения. К счастью,
максимальная плотность нейтринных потоков существует недолго, по космическим
меркам. После того, как Солнце начнёт более интенсивно синтезировать ядра
средних элементов в своих недрах, превращение нейтронов поверхностного слоя
нейтронной звезды Солнца в протоны резко сократится и резко уменьшится
количество образовавшихся электронных антинейтрино. Энергии синтеза ядер
средних элементов будет достаточно для того, чтобы компенсировать потери на
излучение фотосферы Солнца.
Ошибочно предполагается, что мюонных
нейтрино на Землю должно прилететь больше, чем электронных нейтрино, а
прилетает поровну. А, на самом деле, электронных нейтрино и антинейтрино должно
было бы прилететь в несколько раз больше, но они погибают в протоновой оболочке
и солнечной короне Солнца, участвуя в ядерных реакциях и аннигилируя при
столкновениях друг с другом.
В настоящее время количество электронных
нейтрино, вырабатываемых Солнцем, намного меньше количества электронных антинейтрино.
Ведь не менее половины протонов протоновой оболочки Солнца покидают её в виде,
так называемого, «солнечного ветра», так и не приняв участие в реакциях синтеза
ядер. На заключительной стадии сжатия галактики все её протоны снова превратятся в нейтроны. И электронные
антинейтрино доделают свою работу. Но часть из них полетит в другие галактики.
На Землю прилетают не только солнечные
нейтрино всех видов, но и нейтрино из нашей галактики и из Вселенной. Они также
прилетают и в солнечную корону и в протоновую оболочку Солнца. Какая их роль?
После формирования нейтронных звёзд из электромагнитного излучения квазара в
галактике электронные и мюонные нейтрино, прилетевшие из Вселенной, стимулируют
образование протоновой оболочки. Они сталкиваются с нейтронами поверхностного
слоя нейтронной звезды и образуют протоны из нейтронов. Дело в том, что эти нейтрино
не могут попасть во внутреннюю часть нейтронной звезды потому, что нейтроны в
ней располагаются почти вплотную. По расчётам автора, расстояние между
нейтронами в нейтронных звёздах составляет всего несколько сотых Ферми (один
Ферми равен 10ˉ¹⁵ м). Таким образом,
столкновения прилетевших нейтрино с нейтронами поверхностного слоя нейтронной
звезды неизбежны. Протоны могут образоваться согласно реакциям: n + ve → p + eˉ и n
+ vμ → p
+ μˉ.Появляющиеся мюоны распадаются согласно реакции μˉ→eˉ + ve¯+
vμ. И снова появляется
мюонное нейтрино и в дополнение к нему электронное антинейтрино.
Безусловно, сами электронные нейтрино в
солнечной короне ничего бы сделать не смогли. Для того, чтобы начался синтез
ядер, нужен мощный поток протонов. Тогда, согласно реакции p + ve¯→ n + e+, протон после столкновения с электронным
антинейтрино превратится в нейтрон и появится позитрон, который, по всей
вероятности, тут же аннигилирует с одним из электронов солнечной короны. Или
превращение протонов в нейтроны произойдёт согласно реакции(2). После того, как
в горячем потоке протонов появятся нейтроны, неизбежно начнётся реакция синтеза
ядер. Вначале будут образовываться ядра дейтерия, а затем и более сложные ядра
тритона, гелия и так далее. Нейтроны, которые не смогли принять участие в
реакциях синтеза, распадутся согласно реакции (1) и превратятся в протоны. При
этом снова появятся электронные антинейтрино, которые получат возможность снова
образовать нейтроны, столкнувшись с протономи.
А
какова же роль электронных нейтрино? При столкновении с нейтроном, согласно
реакции n + ve → p + eˉ, они просто исчезают, и появляются протон и
электрон. Из этого протона снова может образоваться нейтрон после столкновения
с электронным антинейтрино. Но самое удивительное состоит в том, что
электронные антинейтрино при столкновении их с нейтронами превращают последние
в протоны только в очень редких случаях – в 45 раз реже, чем это делают
электронные нейтрино. То есть, электронные антинейтрино «стараются» не
разрушать результаты своей работы по превращению протонов в нейтроны, что
является первопричиной начала синтеза ядер. Причиной этого явления является
различие в полярности электронных нейтрино и антинейтрино. Все эти вопросы
освещены в научных трудах автора, но они, к сожалению, пока никого не
интересуют.
Но возникает главный вопрос – откуда
возьмётся такой поток протонов, при котором сможет осуществляться синтез ядер
в, казалось бы, очень разряжённой
солнечной короне?
Солнечная
корона – это гигантский адронный коллайдер
Всё, что было сказано о плотности потока
нейтрино в солнечной короне, в такой же степени относится и к плотности потока
протонов в ней. Он тоже должен быть не менее, чем в 45 тысяч раз больше
плотности потока протонов, прилетающих от Солнца на Землю. При появлении мощных
протуберанцев и выбросах солнечной плазмы плотность потока протонов возле Земли
может составлять миллион протонов на один квадратный сантиметр в секунду. При
спокойном Солнце величина плотности потока протонов резко уменьшается. Однако,
в хромосфере Солнца плотность потока протонов должна быть не менее, чем в 45
тысяч раз больше. Но очень большое количество протонов, вылетевших из фотосферы
Солнца, не долетает до Земли. Одни из них, в результате синтеза, образуют ядра
и остаются на орбитах, двигаясь в солнечной короне вокруг солнечного диска. Это
подтверждается обнаружением ядер железа и кальция в солнечной короне. На этих
орбитах из таких ядер с добавлением других элементов впоследствии будут
сформированы крупные астероиды. Часть протонов прилетает к Земле уже в составе
альфа частиц или других лёгких и средних ядер.
Таким образом, при выбросах солнечной
плазмы плотность потока протонов может достигать величины 10¹¹ - 10¹² протонов на один
квадратный сантиметр в секунду, а, может быть, и больше. В сгустке- игле
Большого Адронного Коллайдера содержится около ста миллиардов протонов. Таким
образом, за одну секунду через площадку в один квадратный сантиметр в солнечную
корону может прилетать столько же протонов, сколько их содержится в десяти
сгустках БАКа, а, может быть, и больше. Но ещё важнее то, что в солнечную
корону прилетают протоны, уровень энергии которых намного выше энергии протонов
в БАКе. Уровень энергии некоторых из них может составлять 10³ - 10⁵Гэв. Но ведь есть ещё
и космические лучи, которые распространяются изотропно. Плотность их потока
невелика, но они на 90 процентов состоят из протонов, среди которых попадаются
«экземпляры» с энергией 10⁷ - 10¹³Гэв.
Если бы не существовал гигантский поток нейтрино, то реакции синтеза ядер в
солнечной короне могли бы осуществляться только как случайное явление.
Электронные нейтрино и антинейтрино делают этот процесс непрерывным.
Мощные магнитные поля,
которые наблюдаются в солнечной короне, являются результатом реакций синтеза
ядер и других ядерных реакций в ней и в протоновой оболочке Солнца, а не
являются первопричиной разогрева солнечной короны. Все виды нейтрино имеют спин
½ и собственные магнитные моменты. Но поведение нейтрино и антинейтрино в
сверхмощных магнитных полях, которые нельзя создать в земных условиях, не
изучено. По всей вероятности, магнитные поля такой мощности в протоновой
оболочке и солнечной короне могут способствовать столкновениям всех видов
нейтрино с нуклонами и элементарными частицами, искривляя не только траектории
движения заряженных частиц, но искривляя и траектории полёта самих нейтрино.
При столкновениях релятивистских протонов в
недрах Солнца и в солнечной короне могут образовываться потоки пионов, которые,
распадаясь, будут формировать потоки мюонных нейтрино и антинейтрино. Мюонные
нейтрино и антинейтрино также участвуют в реакциях синтеза ядер.
Таким образом, солнечная корона
представляет собой гигантский адронный коллайдер, в котором сталкиваются потоки
протонов высоких энергий, бомбардируемые мощными потоками нейтрино всех сортов.
На Большом Адронном Коллайдере такого уровня энергии протонов не удастся
достигнуть никогда. Но если будет получена очень высокая плотность потока
электронных и мюонных нейтрино и антинейтрино, то при соответствующей
реконструкции коллайдера и обеспечении нужного температурного режима реакцию
синтеза можно осуществить и на этом коллайдере.
Вопросы превращения одного вида нейтрино в
другой вид будут освещены в другой статье автора. Материал статьи изложен на
основе теории цикличности жизнедеятельности звёзд и галактик, которая
разработана автором статьи.
16.06. 2013 года,
город Чернигов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий