9.7 Водород, предлагаемые сценарии расположения протона и электрона в атоме водорода:
Элементарные частицы: Позитрон и электрон рассматриваются как фундаментальные частицы, обладающие зарядом и массой. Электрон и позитрон считаются бесструктурными.
Протон: Протон состоит из позитрона, восьми мюонных мезонов и "керна" (гамма-частицы).
Нейтрон: Нейтрон образуется при слиянии протона и электрона. При этом выделяется энергия E_γ = 0.7823311 МэВ, соответствующая энергии виртуального фотона.
Условие: Расстояние электрона от протона больше 1.837 × 10⁻¹⁵ метров (1.837 фм) и потенциальная энергия электрона больше E_γ = 0.7823311 МэВ.
Описание: Электрон обладает достаточной потенциальной энергией, чтобы "пролететь" сквозь протон.
Особенности:
При прохождении протона, электрон "обтекает" керн (аналогично капле воды, обтекающей препятствие), увеличивая свой радиус, но сохраняя объем.
Взаимодействие с "керном" представляет собой упругое взаимодействие.
Захват электрона протоном маловероятен из-за нестабильности нейтрона.
Электрон на всех участках траектории остается электроном.
Условие: Расстояние электрона от протона меньше 1.837 × 10⁻¹⁵ метров (1.837 фм) и потенциальная энергия электрона меньше E_γ = 0.7823311 МэВ.
Описание: Электрон вращается вокруг протона по эллиптической орбите.
Особенности:
Нестабильный сценарий.
Электрон в итоге падает на протон, излучая гамма-кванты.
Описание: Электрон находится на некотором равновесном расстоянии от протона, определяемом балансом сил.
Особенности:
Наиболее вероятный сценарий для стабильного атома водорода.
Расстояние между центрами протона и электрона составляет примерно 0.833 фм (радиус электрона) + 0.25 фм (радиус гамма-частицы) = 1.083 фм.
Электрон "колеблется" вблизи этого равновесного расстояния, излучая гамма-кванты (спектр).
Силы, действующие на электрон:
Кулоновское притяжение: Притяжение между электроном и позитроном в протоне.
Отталкивание от "керна":
Природа: Керн (гамма-частица) обладает максимальной плотностью для данного объема и "не позволяет" электрону проникнуть внутрь своего объема.
Электрон стремится сохранить свою целостность (форму).
Стабильность равновесного состояния обеспечивается:
Балансом кулоновского притяжения и отталкивания от "керна".
Стремлением электрона сохранить свою форму.
В рамках ПЭМ предполагается, что на поля электрона и позитрона в протоне распространяются принципы квантовой физики, как и на гамма-кванты (продукты поля). Это позволяет объяснить дифракцию и другие волновые явления.
Радиус атома водорода: Требуется более детальное изучение экспериментальных данных для сравнения с предсказаниями модели.
Энергия ионизации: Может быть больше 1 МэВ, в зависимости от расстояния между протоном и электроном.
Спектральные линии: Точный расчет не дает ни одна модель. Энергия спектральных линий очень мала (максимальная энергия у атома водорода порядка 13 эВ).
Предложенная модель атома водорода в рамках ПЭМ предполагает, что электрон "колеблется" вблизи равновесного расстояния от протона (1.083 фм), определяемого балансом сил. Взаимодействие электрона с "керном" играет важную роль в стабилизации атома. На поля электрона позитрона в протоне распространяются принципы квантовой физики.