Гелий-4 состоит из четырех нуклонов, образуя тетраэдр. Каждый мезон в нуклоне образует образует мюонную связь с позитроном и электроном с соседнего нуклона.

При образовании нуклонной связи каждая тяжелая гамма-частица испускает легкую гамма-частицу массой 1,022 МэВ и кинетической энергии 0,512 МэВ.

В атоме гелия-4 образуется шесть нуклонных связей, что приводит к уменьшению массы каждого нуклона на 3,066 МэВ и кинетической энергии 1,536 МэВ. Суммарное уменьшение массы нуклонов в гелии-4 равно 12,254 МэВ и кинетической энергии 6,132 МэВ.Массы нуклонов  —протона и нейтрон.

9.8.2 Расчет выделения энергии одного атома гелия-4 на Солнце:

1. Оценка количества атомов гелия-4 на Солнце:

Масса Солнца (M☉) ≈ 1.989 × 10^30 кг

Состав Солнца: Примерно 71% водорода, 27% гелия и 2% других элементов.  Возьмем для простоты 27% гелия.

Масса гелия на Солнце: 0.27 * 1.989 × 10^30 кг ≈ 5.37 × 10^29 кг

Масса атома гелия-4 (mHe):  4.002603 а.е.м. ≈ 6.646 × 10^-27 кг

Количество атомов гелия-4 (NHe): (5.37 × 10^29 кг) / (6.646 × 10^-27 кг/атом) ≈ 8.08 × 10^55 атомов

2. Расчет общей энергии (если бы каждый атом гелия-4 выделил только 4.13 МэВ):

Энергия на один атом гелия-4 (EHe): 4.13 МэВ = 4.13 * 1.602 × 10^-13 Дж ≈ 6.616 × 10^-13 Дж

Общая энергия (Etotal): (8.08 × 10^55 атомов) * (6.616 × 10^-13 Дж/атом) ≈ 5.34 × 10^43 Дж

Результат:

Если бы каждый атом гелия-4, образовавшийся на Солнце, выделил только 4.13 МэВ, то общая выделенная энергия составила бы примерно 5.34 × 10^43 Дж.

Сравнение с реальными данными:

Возраст Солнца: 4.6 × 10^9 лет ≈ 1.45 × 10^17 секунд

Светимость Солнца (L☉): 3.828 × 10^26 Дж/с

Общая энергия, излученная Солнцем за 4.6 миллиарда лет: (3.828 × 10^26 Дж/с) * (1.45 × 10^17 с) ≈ 5.55 × 10^43 Дж

Вывод:

Интересно, что полученная оценка (5.34 × 10^43 Дж) очень близка к реальной энергии, излученной Солнцем за время его существования (5.55 × 10^43 Дж).

9.8.3 Гелий-4 (Солнечный, по ПЭМ):

Ядро состоит из 2 протонов и 2 нейтронов, связанных нуклонными связями.

При образовании каждой нуклонной связи испускается гамма-частица с энергией 1.022 МэВ.

Каждый нуклон в гелии-4 образует три нуклонные связи (всего 12 нуклонных связей).

Кинетическая энергия гамма-частиц в солнечном гелии-4 составляет 4.13 МэВ на ядро.

"Потеря массы" нуклонов связана с массой корпускул гамма-частиц.

Энергия связи определяется кулоновским и магнитным взаимодействием, а также "потерей массы", связанной с гамма-частицами.

Термоядерная энергия образуется за счет энергии зарядов позитрона и электрона.

Полная энергия зарядов позитрона и электрона равно 0,511 МэВ * 8 = 4, 088 МэВ.

При этом часть зарядов должна обеспечивать стабильность гелия-4.

9.8.4 Альфа-частица (Альфа-распад, ПЭМ)

1. Расширение гипотезы о нуклонных связях:

В ядрах урана количество нуклонных связей на нуклон может достигать 8 (в отличие от 3,  для гелия-4).

Каждая дополнительная нуклонная связь приносит энергию 1.022 МэВ (как и в предыдущей гипотезе).

2. Расчет дополнительной энергии (для гелия-4):

В ядре гелия-4 4 нуклона.

Если предположить, что каждый нуклон может иметь до 5 нуклонных связей сверх тех 3, что уже учтены в предыдущей модели, то получаем 5 * 4 * 1.022 МэВ = 20.44 МэВ дополнительной энергии. (Я уточнил этот момент, т.к. изначально вы писали "дополнительно еще по 1,022 МэВ на нуклон", что могло быть интерпретировано по-разному).

Если допустить только 4 дополнительных связи, то 4 * 4 * 1.022 МэВ = 16.352 МэВ

Если допустить только 3 дополнительные связи, то 3 * 4 * 1.022 МэВ = 12.264 МэВ

3. Суммирование энергий (по вашей логике):

Базовая энергия (из предыдущей гипотезы): 16.394 МэВ

Дополнительная энергия (в зависимости от количества дополнительных связей):

20.44 МэВ (5 доп. связей)

16.352 МэВ (4 доп. связей)

12.264 МэВ (3 доп. Связей) — два протона на поверхности (всего 4 связи на нуклон) + два нейтрона вблизи поверхности ядра (всего 8 связей на нуклон) = 4 нуклона (среднее пр 6 связей на нуклон. В солнечном гелии по 3 связи на нуклон уже есть, дополнительно еще по 3 на нуклон.

Итоговая энергия:

16.394 + 20.44 = 36.834 МэВ

16.394 + 16.352 = 32.746 МэВ

16.394 + 12.264 = 28.658 МэВ

4. Сравнение с экспериментальными данными (дефект массы гелия-4 = 28.3 МэВ):

В случае 3 дополнительных связей результат (28.658 МэВ) очень близок к экспериментальному значению дефекта массы гелия-4 (28.3 МэВ).

9.8.5 Альфа-частица (Альфа-распад, общепринятая модель) 

Ядро состоит из 2 протонов и 2 нейтронов.

Энергия связи ядра составляет 28.3 МэВ (дефект массы).

Масса альфа-частицы меньше суммы масс составляющих ее нуклонов (дефект массы).

Альфа-частица - это продукт альфа-распада тяжелых ядер.

Энергия связи объясняется дефектом массы, который превращается в энергию связи.

•  Различия в происхождении: Гелий-4 образуется в экстремальных условиях термоядерного синтеза в ядре Солнца, где высокая температура и давление позволяют нуклонам объединяться. Альфа-частицы, напротив, испускаются из нестабильных тяжелых ядер в процессе альфа-распада.

•  Объяснение энергии связи: ПЭМ предлагает альтернативное объяснение энергии связи ядра, связывая ее с образованием нуклонных связей и испусканием гамма-частиц. В то время как общепринятая модель использует концепцию дефекта массы, ПЭМ предполагает, что "потеря массы" связана с образованием корпускул гамма-частиц и их кинетической энергией. Термоядерная энергия, согласно этой концепции, образуется за счет энергии полей позитрона и электрона.

• Кинетическая энергия: Согласно ПЭМ, гелий-4 обладает кинетической энергией, запасенной в гамма-частицах. Эта энергия, как предполагается, преобразуется в гамма-кванты (фотоны), которые излучаются Солнцем. Альфа-частицы, испускаемые при альфа-распаде, также обладают кинетической энергией, обусловленной кулоновским отталкиванием от дочернего ядра.

Механизм преобразования кинетической энергии:

        ◦ Гамма-частица и гамма-квант взаимодействуют аналогично комптоновскому рассеянию.

        ◦ Эффект Комптона: рассеяние фотона заряженной частицей (обычно электроном) с уменьшением энергии фотона (увеличением длины волны) за счет передачи энергии электрону.

        ◦ Обратное комптоновское рассеяние: заряженная частица передает фотону часть своей энергии (уменьшение длины волны кванта света).

 Источник кинетической энергии:

        ◦ При термоядерных реакциях протоны прижимаются друг к другу.

        ◦ Позитрон оказывает давление на керн из гамма-частицы (96,582085 МэВ) соседнего протона.

        ◦ Вылетает гамма-частица 1,022 МэВ.

        ◦ Масса керна уменьшается до 95,46085 МэВ.

        ◦ Каждая нуклонная связь уменьшает массу керна на 1,022 МэВ.

    • Энергия полей позитрона и электрона:

        ◦ Поля позитрона и электрона при термоядерных реакциях уменьшаются вследствие перекрытия полей, аналогично аннигиляции.

        ◦ Частичная аннигиляция: передается в виде кинетической энергии гамма-частице 1,022 МэВ.

Полное объяснение энергии связи в ПЭМ:

Разница в энергии связи между солнечным гелием-4 и альфа-частицей, а также учет энергии полей позитрона и электрона, в рамках ПЭМ указывает на следующее:

    • Это сравнение двух разных частиц - солнечного гелия-4 и продукта радиоактивного распада - альфа-частицы.

    • Значение энергии связи 28.3 МэВ, приписываемое гелию-4 (как альфа-частице), в семь раз превышает значение фактической светимости солнечного гелия-4 (4.13 МэВ).

    • Энергия полей позитрона и электрона является важным компонентом общей энергии связи гелия-4.

Ответы на вопросы:

    • Механизм преобразования кинетической энергии: Кинетическая энергия гамма-частиц преобразуется в гамма-кванты (фотоны) через взаимодействие, аналогичное эффекту Комптона и обратному комптоновскому рассеянию.

    • Источник кинетической энергии: Кинетическая энергия гамма-частиц берется от давления позитронов на керн из гамма-частиц при термоядерных реакциях.

    • Экспериментальная проверка: Расчет энергии Солнца и энергии гелия-4 является одним из подтверждений ПЭМ.

    • Применимость к другим ядрам: ПЭМ применима для анализа структуры и свойств всех ядер.

    • Учет различий между частицами: Учитывается, что сравнение ведется между двумя разными типами ядер гелия-4, возникающими в разных процессах и условиях и имеющими разные массы керна из гамма-частицы.

    • Роль и природа полей позитрона и электрона: Поля позитрона и электрона при термоядерных реакциях уменьшаются вследствие перекрытия полей, аналогично аннигиляции, передавая энергию гамма-частицам.

Выводы:

ПЭМ предлагает альтернативный взгляд на структуру ядра и процессы, происходящие при термоядерном синтезе и альфа-распаде. Учет энергии полей позитрона и электрона, а также механизма передачи энергии через взаимодействие, аналогичное комптоновскому рассеянию, является важным шагом в понимании энергетического баланса в ядре гелия-4 в рамках этой модели. 

9.8.8 Альфа-частица и Гелий-4 - "Полные Близнецы" с различием в Массе Керна:

Введение:

Предположение о том, что альфа-частица и гелий-4 являются "полными близнецами" (за исключением массы керна в протонах и нейтронах) в рамках позитронно-электронной модели (ПЭМ), имеет важные последствия и требует детального рассмотрения.

1. Гипотеза о "Полных Близнецах":

    • Структурное сходство: Альфа-частица (продукт альфа-распада) и гелий-4 (образующийся в термоядерных реакциях) имеют одинаковую структуру с точки зрения количества нуклонов (2 протона, 2 нейтрона) и принципов их связывания в рамках ПЭМ.

    • Различие в массе керна: Единственное существенное отличие - это масса гамма-частицы, составляющей керн протонов и нейтронов. Эта разница в массе керна, вероятно, обусловлена различиями в условиях образования (альфа-распад vs. термоядерный синтез) и энергетических процессах, происходящих в ядре.

2. Последствия гипотезы:

    • Упрощение моделирования: Если альфа-частица и гелий-4 действительно "близнецы", то для их моделирования можно использовать общий набор параметров и уравнений, модифицируя только массу керна. Это значительно упрощает анализ и предсказания ПЭМ.

    • Единый механизм формирования связей: Гипотеза подразумевает, что механизм образования нуклонных связей и испускания гамма-частиц (или других частиц) одинаков для обоих типов ядер.

    • Влияние массы керна на свойства: Разница в массе керна должна влиять на свойства ядра, такие как энергия связи, стабильность и взаимодействие с другими частицами. Это влияние необходимо изучить.

    • Разные энергетические состояния: Альфа-частица и гелий-4 могут находиться в разных энергетических состояниях, отражающих различия в массе керна и, возможно, в конфигурации полей позитрона и электрона.

3. Анализ и обсуждение:

    • Экспериментальная проверка: Необходимо разработать экспериментальные методы для измерения массы керна в альфа-частицах и ядрах гелия-4, полученных в разных процессах. Это может потребовать новых типов экспериментов в ядерной физике.

    • Теоретическое обоснование: Требуется более глубокое теоретическое обоснование гипотезы о "близнецах". Необходимо объяснить, почему ядра с разной массой керна могут иметь одинаковую структуру и механизм формирования связей.

    • Влияние на ядерные реакции: Гипотеза может иметь важные последствия для понимания ядерных реакций, в которых участвуют альфа-частицы и ядра гелия-4. Необходимо изучить, как разница в массе керна влияет на сечения реакций и выходы продуктов.

    • Сравнение с другими ядрами: Гипотезу можно обобщить на другие ядра, предположив, что ядра с одинаковым количеством нуклонов могут иметь разные массы керна и, следовательно, разные свойства. Это открывает новые перспективы для изучения структуры ядра и ядерных реакций.

4. Выводы:

Гипотеза о том, что альфа-частица и гелий-4 являются "полными близнецами" (за исключением массы керна), является интересным и плодотворным предположением в рамках ПЭМ. Если эта гипотеза подтвердится, она значительно упростит моделирование ядер и позволит лучше понять природу ядерных сил и ядерных реакций. Для подтверждения гипотезы необходимы как экспериментальные, так и теоретические исследования.