#АстрофизикИвановАнатолий #ядра #углерод #nucleus #corbon Структуры протоноизбыточных ядер изотопов углерода

Структуры протоноизбыточных ядер изотопов углерода

Процессы формирования и распада протоноизбыточных ядер углерода проходят так же, как и процессы, проходящие в других ядрах химических элементов, - только на основе электромагнитного взаимодействия. Ядерные силы не существуют.

              Астрофизик Иванов Анатолий Григорьевич

                           

В этой научной статье будут раскрыты структуры протоноизбыточных ядер изотопов углерода и описаны все процессы, которые происходят при их распадах. Этот химический элемент имеет 15 изотопов. Ядра четырёх из них имеют в своём составе протонов больше чем нейтронов. Это ядра ⁸С, ⁹С, ¹⁰С и ¹¹С. Наиболее сложные процессы взаимодействия нуклонов происходят при распадах именно этих ядер. Структуры ядер этих изотопов углерода представлены ниже на рисунке 1.

                    

    Рис. 1. Структуры протоноизбыточных ядер изотопов углерода ⁸С, ⁹С, ¹⁰С и ¹¹С.

Процессы распадов каждого из этих ядер показаны на рисунках ниже. Процесс распада ядра ⁸С представлен на рисунке 2.

                   

    Рис. 2. Процесс распада протоноизбыточного ядра изотопа углерода ⁸С.

Ядро изотопа углерода ⁸С состоит из двух ядер изотопа гелия ³Не, к нейтронам которых прикреплено по одному протону. Эти протоны чувствуют себя очень неуютно в этом ядре. По сравнению с ядрами бора заряд этого ядра увеличился на один положительный заряд, и сила отталкивания одиночных протонов ядром тоже возросла. По всей вероятности, эти два протона первыми покидают ядро ⁸С (позиция 1. на рисунке 2). В результате этого, образуется ядро изотопа бериллия ⁶Ве, структура которого была раскрыта в статье автора «Ядро бериллия-8 и его изотопы», http://blog-astrofizika.blogspot.com/2018/05/nucleiof-beryllium-8.html . В этом ядре наверху нуклонных столбиков по соседству находятся протоны. Это приводит к его разогреву. Разогреваются оба ядра ³Не, входящие в его состав, но первым распадается на отдельные нуклоны одно из них (на рисунке позиция 2.). Оба появившихся протона покидают ядро, а нейтрон занимает место наверху другого ядра ³Не и образует с ним частицу альфа (позиция 3. на рисунке 2).

Существует вероятность того, что одно из ядер ³Не, распадётся на отдельные нуклоны раньше, чем оба одиночных протона покинут ядро ⁸С. Тогда первыми покинут ядро протоны, появившиеся после распада одного из ядер ³Не. Но таким же путём будет образована частица альфа и оба одиночных протона тоже покинут это ядро.

Процесс распада протоноизбыточного ядра ⁹С представлен на рисунке 3 ниже.

Ядро изотопа углерода состоит из трёх ядер ³Не, расположенных таким образом, как показано на рисунке 1. Вертикальная ось вращения этого ядра совпадает с осью вращения вокруг своей оси центрального ядра ³Не. Такое расположение ядер ³Не в этом ядре не нарушает принципы электромагнитного взаимодействия между нуклонами ядра при его формировании.

                     

 Рис. 3. Процесс распада протоноизбыточного ядра изотопа углерода ⁹С.

Из-за перегрева нуклонных столбиков самый верхний протон превращается в нейтрон согласно реакции p → n + е⁺ + √е. На рисунке 3 позицией 1. помечен процесс превращения самого верхнего протона в нейтрон. Из-за того, что наверху всех соседних столбиков находятся протоны, позитрон и электронное нейтрино не могут взаимодействовать с нейтроном, который находится под распавшимся протоном, и вынуждены покинуть ядро. Это не приводит к процессу превращения ядра ³Не в ядро трития.

Появившийся в ядре ³Не нейтрон занимает место наверху более низкого нуклонного столбика и образует с ним частицу альфа (позиция 2. на рисунке 3). Такое превращение верхнего протона в нейтрон и перемещение этого нейтрона на вершину соседнего нуклонного столбика приводит к тому, что оставшееся ядро ³Не распадается на отдельные нуклоны. Верхний протон этого ядра следует за нейтроном и занимает его место на вершине центрального ядра ³Не. Нейтрон распавшегося ядра ³Не занимает место под нижним протоном центрального ядра ³Не и образует с ним вторую частицу альфа.

В 6о% случаев распада ядра ⁹С протон распавшегося ядра ³Не успевает прикрепиться к нижнему нейтрону центральной частицы альфа (на рисунке 3 позиция 3.). И тогда образуется ядро изотопа бора ⁹В. Структура этого ядра показана на рисунке в статье «Формирование ядер изотопов бора», http://blog-astrofizika.blogspot.com/2018/05/struktureofnuclei.html . Но это ядро может распасться на два ядра. Тогда вместо него появятся ядро ⁵Li и частица альфа. Структуры этих ядер тоже уже известны и они показаны на рисунках в предыдущих статьях автора. Такой распад ядра ⁹С бывает в 17%случаев. Если же протону не удастся прикрепиться к нейтрону частицы альфа, то он покидает ядро. И тогда образуется ядро ⁸Ве. Его структура тоже хорошо известна. Это ядро немедленно распадается на две частицы альфа. Такой распад ядра изотопа углерода ⁹С бывает в 23% случаев. Было бы глубочайшим заблуждением считать, что эти частицы альфа входят в состав ядра изотопа углерода ⁹С.

. Нейтроны в целом нейтральны, но они состоят из двух элементарных частиц, имеющих заряды противоположного знака. Никаких кварков в нуклонах нет. В ядре трития два нейтрона не могут образовать нейтронную пару. Их магнитные моменты не могут быть направлены навстречу друг другу. Магнитный момент нижнего нейтрона направлен в сторону протона, вниз. Поэтому эти нейтроны отталкиваются друг от друга, как одноимённые полюса двух магнитов.

Ядро изотопа углерода ¹⁰С состоит из частицы альфа и двух ядер ³Не. Это ядро также вращается вокруг вертикальной оси, совпадающей с осью вращения частицы альфа вокруг своей оси. Динамика процесса превращения этого ядра в ядро изотопа бора ¹⁰В показана на рисунке 4.

                       

Рис. 4. Процесс превращения протоноизбыточного ядра изотопа углерода ¹⁰С в ядро изотопа бора ¹⁰В.

По всей вероятности, в этом ядре в нейтрон превращается верхний протон частицы альфа из-за расположения протонов наверху всех трёх нуклонных столбиков (позиция 1. на рисунке 4).

Появившийся нейтрон занимает место наверху соседнего ядра ³Не и образует с ним частицу альфа. Такое перемещение этого нейтрона приводит к тому, что верхний протон другого ядра ³Не следует за ним и занимает освободившееся место вместо нейтрона наверху центрального нуклонного столбика. В результате образуется вторая частица альфа (позиция 2. на рисунке 4). А оставшееся ядро дейтерия остаётся на своём месте в ядре. Процесс распада ядра ¹⁰С заканчивается формированием ядра ¹⁰В (позиция 3. на рисунке 4). Структура этого ядра раскрыта в статье автора «Формирование ядер изотопов бора».

Ядро изотопа ¹¹С состоит из двух частиц альфа и ядра ³Не, которые вращаются вокруг вертикальной оси, проходящей через центр масс ядра. Эта ось смещена относительно оси вращения центральной частицы альфа приблизительно на 0,3Ф. Процесс распада этого ядра представлен ниже на рисунке 5. 

                    

           Рис. 5. Процесс распада протоноизбыточного ядра изотопа углерода ¹¹С.

В ядре ¹¹С наверху двух разновысоких нуклонных столбиков находятся протоны. Это приводит к разогреву двух этих нуклонных столбиков и ядра в целом. Но верхний протон центральной частицы альфа соседствует с нейтроном, находящимся наверху соседней частицы альфа. В частицах альфа взаимодействие магнитных моментов и зарядов более сбалансировано по сравнению с ядром ³Не. Исходя из этого, можно предположить, что в нейтрон превращается верхний протон ядра ³Не. Это показано на позиции 1. рисунка 5.

Появившиеся позитрон и электронное нейтрино покидают ядро. При этом ядро ³Не распадается. Безусловно, оба нейтрона этого ядра испытают отталкивание, о чём шла речь выше. По всей вероятности, этот верхний нейтрон занимает место в следующей горизонтальной нуклонной плоскости и прикрепляется к протону центральной частицы альфа, как это показано на позиции 2. рисунка 5, или прикрепляется к протону другой частицы альфа в своей же горизонтальной нуклонной плоскости. А ядро дейтерия так и останется прикреплённым к нижним нуклонам этой частицы альфа. И таким образом образуется изомерное ядро ¹¹В̕.

Но при существующем расположении нуклонов в ядре ¹¹С позитрон и электронное нейтрино, которые появились после распада протона, могут не покинуть это ядро, а вступить во взаимодействие с нейтроном ядра ³Не. И произойдёт процесс превращения ядра ³Не в ядро трития. Этот процесс детально описан автором в его статье «Ядро бериллия-8 и его изотопы» и он не будет возвращаться к его описанию. Электронный захват не существует. После превращения ядра³ Не в ядро трития тоже появляются позитрон и электронное нейтрино, а само ядро превращается в изомерное ядро ¹¹В̕̕. (Это изображено на рисунке 5 и помечено цифрой 3.) И в обоих случаях распада ядра ¹¹С нейтронное нейтрино покидает ядро, а позитрон аннигилирует с одним из электронов атома углерода и превращает его в атом бора.

В следующей статье автора речь будет идти о нейтроноизбыточных ядрах изотопов углерода.

22. 10. 2016 года, гор. Чернигов.