《奥源书》第三部原子核具体结构、核力性质、聚变、裂变等物理知识

17-10-30

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《奥源书》第三部原子核具体结构、核力性质、聚变、裂变等物理知识

《奥源书》第三部原子核具体结构、核力性质、聚变、裂变等物理知识
目录:(由于图片文章太多,要看全部图文完整文章的请点相关超连接)
01核力性质和核力大小的计算
02原子核大树形接触型结构探索
03核的裂变及裂变位置
04核聚变的具体过程及原理
05 氘与氘聚变生成氦3(3He)是完全可控的
06核内质子排列规律决定核外电子排列规律
07由保里不相容原理推得原子核的具体结构
08地球任何先进的飞船无法飞离太阳系---谈谈宇宙中的喑物质

01核力性质和核力大小的计算
The nature of the nuclear force and the size of the nuclear force calculation
611934 四川省彭州市竹瓦中学 李守安
QQ342922500 13693445626 lian0011@qq.com
关键词:安培力 双中子结构 单中子结构 大树形 接触式结构
摘要:核科学的发展已经达到了夸克层次,但核力、核的具体结构还是一个物理学中的理论断层,还没有人士能清楚破解。核外电子都具有特别强的规律可寻,为什么核内质子没有呢?现有实验已经证实质子上正电荷是集中在一点上,核内质子处于高速自旋。假设自旋线速度处于一个极限速度,很容易算出安培力的大小,再与库仑力相互作用,得到一个在1-3个质子直径范围内表现出吸引,在此范围之外表现出斥力;从而得到核力的大小和性质。由此推导出核内质子的排列是间隔1-2个中子组成,称双中子结构和单中子结构;在第二层外分别分支节分叉后成为3、5、7支分支,上下合在一起共分出不同层次,每个层次正好存在6、10、14个质子,这与核外电子排列规律完全吻合。也说明核外电子排列完全由核内质子排列规律决定。从核的大树形接触式结构看出:裂变正好发生在最弱的双中子结构处,使裂变产物主要分成大小不同的两个核;而钴60的β衰变变成了Ni核正是核变为稳定结构的过程,且正好在核磁南极;212Po的a衰变证明树形核结构的特殊性;核的大小的测定与此结构的主轴长度静态相等。文章分为第一部分 核力性质和大小的计算、第二部分 原子核具体组成结构、第三部分 核裂变具体位置 第四部分 核聚变的具体过程和原因 。科学向前发展实验论证越来越少,能根据现有理论推导新的理论,新理论能解释所有现象,它就是真理。(我愿意用我的理论与所有人士当面解释所有现象)
正文:
通过假设质子高速自旋、中子质子为强磁化物,推导出短程强大的有心力-安培力,和非有心力库仑力组成核力。并估算出两种力的大小组合,得出核力在R-5R范围内表现为吸引力,在小于R和大于5R之外表现为斥力。小于R时斥力特别大,估算得出的核力图与物理界得出的“两体核势垒示意图”完全吻合。说明质子之间间隔一个中子或两个中子还能表现为引力,即“单中子”和“双中子结构”就是大核的组成结构。物理上多年的断层理论在此看来是最简单的一些推导,实在是让大教授们大吃一惊。
  • 质子中子的运动及性质的超常假设
原子核内质子高速自旋早就被物理界证实,自旋圆周线速度是多少呢?这里的第一个超常假设:设质子中子为球形,设原子核内质子最外一点自旋圆周线速度为光速约3×108m/s。质子以光速自旋是不可能有实验能证明的,而由此可知靠近转轴的质子表面圆周旋转速度一定大于光速,爱因斯坦的超光速质量变大理论是否能解释?小小的原子核却占有99%以上的质量。若假说宇宙由一奇点爆炸而来,那么现今的宏观宇宙来源可能原因就是质子的光速自旋。
质子中子电荷分布在一个小区域内,可以认为是在一个小小的点上分布着一份电荷。霍夫施塔特早年用快电子打击质子中子实验时发现:质子的电荷分布在一个小范围内,而中子在这小范围的正电荷外围分布着小圈负电荷。这些“小范围”与整个质子中子体积比较相当于一个小小的点。组成质子中子的物质并没有平分电荷,而电荷就是在一点上。于是,第二个超常假设:设质子电荷集中在一点上,这一点正好在质子光速自旋的外围圆周上。换句话说:质子电荷点随质子自旋以光速作圆周运动。如图1-1:
以上的两个超常假设完全可以用电子的运动状态反推出来。电子与质子相比:电荷量一样但质量小得多,因此,电子的运动状态一定是受质子控制和影响,质子运动状态决定了电子的一切。在没有任何外界因数影响时,电子的自旋状态与质子上电荷点的自旋状态应完全一至。也就是说电子与质子自旋半径都是质子的半径,自旋线速度都是光速。物理研究中发现的所有电子运动性质完全可反推出质子的运动性质,电子云图也正好是原子核结构的镜像图,适用于电子排列的所有规律也一定适用于核内质子的排列规律。
有了以上两个假设,物理断层理论:核力与核结构似乎有了一些眉目,但若没有下面第三个假设还是不能顺利解决。
第三个超常假设就是:组成质子和中子的内部物质是微观易磁化物质,具有超导磁性,在无电场时又能很快退磁。一种元素有时有许多同位素,也就是说同样多的质子数的原子核具有不同的中子数,其中子数目并不是无限制的多,而中子被核力吸引靠的是什么力呢?那主要就是靠中子在接触质子时被磁化而吸引;中子磁化后对它接触的另外第二个中子再磁化,但再磁化的吸引力要变小些,大多数出现在大核的主轴上;第二个中子还可以对在外第三个中子再磁化,且吸引力量更小,在旋转较慢的大核主轴上才能出现。原子核内质子中子就是靠磁化有限制的吸引在一起的。
以上三条假设,与其说是“假设”,不如说它们原本就存在,只是被本文说得更清楚一些更准确一些了。质子除自旋外,还有两种运动状态:质子随原子核绕主轴作支节圆周旋转;质子随原子核作整体圆周旋转。前一种支节圆周旋转时能加强外层质子中子的核力大小;后一种整体圆周旋转时,使每个质子中子都要具有一定的向心力,从而能减缓强大核力对每个质子中子强大吸引力的冲击,确保整个核的平衡和稳定。
  • 核力的组合和性质
万有引力在原子核内存在但很弱小,可不计算它。核力主要由两种性质的力组成:一种是有心短程强吸引力;一种是只与距离有关的非有心力,并表现为斥力。它们分别是电流环产生的安培力和正电荷相互排斥产生的库仑力。
安培引力是怎样产生的呢?原来质子光速自旋,质子上分布的一点正电荷也光速自旋,且自旋半径就是质子半径,正电荷自旋时产生一个环形电流强度,根据电磁感应环形的电流感生出一个感应磁场,这个磁场再将组成质子中子的物质磁化,磁化后使产生的感应磁场加强了4-5倍,存在磁性最强的两极N、S极,中子就被吸引在这两极上,在两极吸引的中子之外再吸引其它中子或质子,使这种力成为有心力。除这两极外其它地方不具有吸引中子质子的力量。例如:氢核可吸引1-2个中子组成氕氘核。
相邻两质子间隔1-2个中子同方向光速自旋,产生一个同方向的电流环,由安培定律可知道:同向电流环相互吸引,电流环磁化后的质子中子也是顺磁吸引,这个力通过安培定律可以计算出来 ,称这个力叫核内有心安培吸引力,简称安培力。安培力的性质主要是:安培力是短程强吸引力;安培力主要作用在每个质子的两极上,也就是主旋转轴上最强,偏离主轴将会减弱的有心力;磁化后的质子吸引中子表现出与电荷无关性的核力性质。偏离轴心核力减弱后,但还可在第二层外一定偏离角度内吸引不少的支节,从而组成强大的核结构。复杂的结构与高速的自旋使“核结构和核力”成为多年物理断层。
如图1-2氦核质子中子电子图。核内有两个质子和两个中子,两个质子以相同方向同轴旋转产生一个安培吸引力,两个质子带相同的一份正电荷而相互排斥,正好一个中子间隔在中子间起调节缓冲作用减弱质子相互的斥力;这样核内的两种力量表现为相互吸引,使核能稳定并组成宏观物质。
再看核外两个电子,它们质量太小自然受质子上正电荷作用控制,随质子同向自旋。电子与质子带电荷性质不同,应该因此而相互吸引产生电中和现象,但是在电子质子自旋中产生的安培力是相互排斥的,所以自旋的电子质子很不容易产生正负电中和现象,从而形成了大的原子。从图中观察发现:两个电子是同向自旋的,但从外围向中心观察,图左边电子是逆时针方向自旋,右边电子是顺时针自旋。原子本身是高速圆周旋转的,而在实际中科学家们通过仪器的观察都是一个位置向内观察的:当看到一个电子逆时针转动的同时另一个电子已经随原子圆周旋转到了同一位置且正好是顺时针方向。因此得到:在同一轨道上的两个电子自旋方向是相反的。也就是包利不相容原理——相同能级轨道上不可能存在两个自旋方向完全相同的电子。如图原子结构不可能是静止不动的,原子高速旋转给观察者的视觉只能是逆顺两种电子态。
包利不相容原理证明电子存在逆顺两种自旋电子,从而证明了两个同一能级的质子在同一轴上自旋相同。那么电子能级原理洪特规则、电子壳层排列原理等都实用于质子能级和质子壳层排列;只是核内太小的地方进行的强力作用不可能使质子处于悬空状态,只能以间隔中子的形式相互接触的形式存在,并以不同速的核圆周旋转达到减缓作用。(从而也带动了核外电子的高速圆周旋转
核内除了质子之间的安培吸引力外,另一种就是库仑斥力。它是由质子之间正电荷相互排斥产生的,它只与距离有关、与轴无关的无方向性的力;当距离减小时它迅速变大,使相邻两质子不能太靠近。中子与库仑力无关,中子只被磁化而被质子吸引,它只是核内强力作用下质子之间的保护神。
原子核内当相邻两质子距离太近时,库仑力大于安培力表现出排斥,从而不能组成核;原子核内当相邻两质子距离大于一个距离R且小于一定距离nR时,安培力大于库仑力表现出吸引力,这就是组成原子核的原因;原子核内当相邻两质子距离大于距离nR时,库仑力再次大于安培力,这出不能组成核结构。而在R——nR之间只能由中子间隔。与电子层结构一样,质子也分层,核内质子除S层质子在主轴上外,其它的P、D、F等质子应在不同层次的支节上,支节随主轴旋转也要产生校小的安培力,这个力的计算已经没多大必要了。整个原子核的圆周旋转时需要一定的向心力,这个力减缓了多余的安培吸引力,从而使核结构能稳定存在并组成物质。(电子层用小字母spdf表示,质子层用大字母SPDF表示)
以上两种力都可以通过一些常用公式加以计算,计算出的力的大小与距离的关系图会让全世界的物理学家吃惊,这个图与已经存在的核力势垒图几乎完全一至。让我们不得不认可核力的奥秘和调皮。
  • 核力的具体计算及大小
通过以上的假设,首先计算出环形电流强度的大小,再计算环形电子流产生的感应磁场强度大小及有质子中子参与磁化后磁场强度的增加倍数,从而计算出在一定距离处安培力的估计大小。通过同一距离处与库仑力大小的比较得出核力的区域。
  1. 质子环形电流的大小I
质子中子的半径为R=0.8×10-15米。(这个数是许多科学家通过测量和计算得到的。)
质子电子电荷量都是q= e = 1.6×10-19库仑
质子上正电荷自旋线速度C=3×108米/秒
所以: 质子上正电荷自旋圆周长度L=2πR
∴ 正电荷自旋一周的时间T=2πR/C
∴ 质子上环形电流强度I=q/T=eC/(2πR) …………(1)
这个电流计算出来是是非常强大的,且每个质子的环形电流一样,电子自旋电流也一样。
2、质子主轴上磁感应强度B
只有正电荷电流环时产生的磁感应强度较小,有质子参与磁化后这个磁感应强度会加强3倍多,再有中子参与磁化时磁感应强度会在同一点加强4-5倍。
设环形电流在主轴距离质子中心r处磁感应强度为B0 (令r=nR)
由“毕奥——萨伐尔定律”,得到磁感应强度B0




其中u=4π×10-7牛顿/安培2 (常数)
R为环形电流半径(即质子半径),r是主轴上距离环形电流中心的一点r=nR,I就是(1)式中的环形电流强度。主轴上距离不同对应的只有n不同。
在质子主轴表面(r=R,n=1)的磁感应强度是

质子被电流环磁化使质子表面的磁感应强度加强了3倍多,由下面公式可计算出磁化后增强的磁感应强度B’。(设质子中子是最易磁化的物体)
B’=u M (L/D)[1+(L/D)2 ]-(1/2)
其中u=4π×10-7牛顿/安培2 (常数);
L和D是磁化物体的长和直径,对球形体质子来说L/D=1;
M是物体磁化强度,质子的磁化强度M=△m/(△V)=I△S/(△V)≈I/(1.5R)
其中△S为磁化物面积,△V为磁化物体积,对球形质子约为1:1.5R
代入B’得:B’=u *[I/(1.5R)]*1*[1+(1) 2 ]-(1/2)=0.943 uI/(2R)
所以:质子主轴上表面一点的总磁感应强度B为






如图可看出,质子参与磁化使电流环产生的磁感应强度加强了许多倍,从而使核子间的吸引力大大加强。








再有中子参与磁化时,以上产生的磁感应强度一定还会加强一些。中子质子物质相同,磁化强度M应该一样,有中子时只是L/D的比值加培了,因此B’有所加大。通过估算得出:
有一个质子和一个中子时B=4.373 B0
有一个质子和二个中子时B=4.577 B0
有一个质子和三个中子时B=4.658 B0
通过质子主轴表面的磁感应强度的不同估算,同样可以得出主轴上其它任意处的磁感应强度,其倍数关系也同上面计算一至。
因此:质子被磁化后,质子和电流环就是一个整体,质子内磁磁应强度也该一样。就象一个磁体一样,磁体内磁场一样强,磁体外随距离不断减小。因此:主轴上距离具有电流环的质子主轴表面任意处(r=nR)的磁感应强度B
B=X*B0 ……………(2)
其中X是有质子和不同数目的中子参与磁化时的不同倍数,
X=3.667,4.373,4.577,4.658
注意:计算核力时,距离r 从质子表面取值。
  1. 核力大小的计算:
甲质子磁感应场对在距离自旋质子表面主轴r=nR处的乙质子自旋环形电流产生的力是安培力,由安培定律得:
F=∫d(L B I)=2πR B I
L是乙质子的电流环圆周长,I是乙质子的电流,B是甲质子的磁感应强度。将I、B代入,并将e、C、R、u已知量代入得到:


其中:n=r/R计算出n,而X=3.667,4.373,4.577,4.658取不同的值。
两个质子相似于两个磁体的作用,因此r都从磁体的表面取值,磁体磁场大小一样。
两个相距r距离的质子的正电荷相互排斥产生的静电力为库仑力大小计算为:
F=Ke2/r2=Ke2/(nR)2=9.0×109×(1.6×10-19)2/(n×0.8×10-15)2
即F=360/n2 牛顿
其中K=9.0×109(牛顿米2/库仑2
两个质子接触时,库仑力就是最大值了,因此r的取值只能是从质子表面取值。即两质子表面相距r=R时,n=1,两个质子表面相距为R远,且在主轴上。
F是吸引性质的有心力,F是排斥性质的力,如果核不作圆周旋转(质子一样要自旋),则F=F从而得出n的大小,求出质子外r的距离。
由:



X取3.667(一个质子磁化)
得:n≈0.72和 n≈3.2
也就是说:r<0.72R和r>3.2R时,库仑力大于安培力,表现出斥力。
0.72R<r<3.2R时,安培力大于库仑力,核内表现出引力;这就是组成核的一个很小的区域,物理上叫它为核力区。
当有中子参与磁化,X取4.577时,这个核力区域为:0.62R < r < 4.2R
由于在原子核内,质子P、D、F等支节要绕轴旋转,整个旋转也将产生一个半径更大的电流环,只是速度要小得多,也要产生一定量的安培力,使核内吸引力加强;又由于支节质子增多同时库仑力也有所增大。所以核力区域只能估计约在:R < r < 6R之内。核力区域大小分布图可以由以下实际计算并画出。
当n=0(两质子接触)F=+1320牛顿 F=-为无穷大数 排斥
当n=1(两质子悬空)F=+466.8牛顿 F=-360牛顿 吸引
当n=2(两质子间隔1个中子)F=+140.8牛顿 F=-90牛顿 吸引
当n=3(中子不能为1.5个) F=+49.8牛顿 F=-40牛顿 吸引
当n=4(两质子间隔2个中子) F=+23.6牛顿 F=-22.5牛顿 吸引
当n=5(中子不能为2.5个) F=+12.5牛顿 F=-14.5牛顿 排斥
当n=6(两质子间隔3个中子) F=+7.5牛顿 F=-10牛顿 排斥
支节参与的实际核内核力要大些分布如图1-4:


















上图与物理中的两体核子势垒图1-5完全吻合。原因如在?核力真的是安培力和库仑力的合力么?如果不是那么这两个图为什么相同?















原子核的结构形式是什么形式?从以上计算可以得出来。高速旋转的质子悬空达到平衡的结构形式是不可能存在的。两个质子之间间隔一个中子时核力大小表现为吸引力约50.8牛顿,这种结构形式是核结构的的主要组成形式,叫单中子结构。两个质子之间间隔两个中子时核力大小为1.1牛顿(有支节时这个力应该达到20多牛顿),这是核结构的次要组成形式;次要结构形式主要在三个P支节组成的三角结构之内的主轴上,叫双中子结构。两个质子之间间隔三个中子的时候,在大核支节作用下其核力约为0牛顿,刚想处于平衡态,但核的圆周运动离心力的原因,会在三中子结构处分裂开;它不是核的结构形式,在原子核裂变反应时,中子打击大核首先组成三中子结构,短时间平衡后,迅速分裂成两个其它核;这就是裂变的机制。如下图1-6


在原子核结构中,各支节和1S层质子是由单中子结构形式组成的,各支节要偏离主轴一点,其P质子与S质子的吸引力并没有计算的核力大,偏离轴心磁感强度要迅速减弱。2S层以下的3S、4S、5S、6S等之间都是双中子结构。高速旋转时也可看到核结构的分层,组成的壳层有1S、2S 2P、3S 3P 3D、4S 4P 4D 4F、5S 5P 5D、6S 6P等,与电子排列规律完全一至。看下一章详细分析原子核结构组成。
质子中子都是被磁化后产生的相互吸引,使核力表现出与“电荷无关性质”。相邻两个质子才有强力的吸引作用,使核力表现出“饱和性”的特点。每个质子都是通过中子与其它质子产生吸引的,使核力表现出“交换性”的特点。安培力与主轴有关,偏离轴心太大安培力迅速减弱,而库仑力只与距离有关的无心力,使核力表现出“有心力和无心力的综合性”的特点。
两个原子核要想聚合在一起必须满足两个条件:第一,两个原子核必须同向自旋,取顺磁方向;第二,两个原子核必须具有一定能量达到核力区域,不能超过,刚刚达到核力区。这就是聚变的机制,详细看下章核的聚变。
总之,核力就是由安培力和库仑力组成。核力的计算并不重要,高速的原子核本身使计算不可能精确。重要的是由计算得到的两种核结构形式,单中子和双中子结构就是核的组成结构形式,并由此可以画出现今世界上已知道的所有原子核结构和同位素核结构。其中聚变、裂变、α衰变等变化机制和位置让人们一目了然。这些才是研究核力计算得到的的重要成果。



参考文献:
1、赵国求《现代物理知识》1993年2期,P32
2、胡镜寰、王忠烈、刘玉华《原子物理》1989年2月北京师范大学,P266
3、赵凯华、陈熙谨《电磁学》1985年6月高等教育,P347、P356、P387、P552、P555、P556
4、徐游《电磁学》1987年7月江苏科学,P215、P218、P282
5、殷传宗《原子物理学》1987年7月广西师范,P25
6、(苏)亚沃尔基《现代物理手册》1992年科学出版,P578
7、褚圣麟《原子物理》,陈鹏万《电磁学》等






完成研究于1994年,打字于2006年8月

02原子核大树形接触型结构探索
Nuclear big tree contact-type structure to explore)
地址: 四川彭州市竹瓦中学校 邮编:611934
作者: 李守安 (Li Shou An) E-mail:lian0011@126.com
关键词:安培力 双中子结构 单中子结构 大树形 接触式结构
摘要:核科学的发展已经达到了夸克层次,但核力、核的具体结构还是一个物理学中的理论断层,还没有人士能清楚破解。核外电子都具有特别强的规律可寻,为什么核内质子没有呢?现有实验已经证实质子上正电荷是集中在一点上,核内质子处于高速自旋。假设自旋线速度处于一个极限速度,很容易算出安培力的大小,再与库仑力相互作用,得到一个在1-3个质子直径范围内表现出吸引,在此范围之外表现出斥力;从而得到核力的大小和性质。由此推导出核内质子的排列是间隔1-2个中子组成,称双中子结构和单中子结构;在第二层外分别分支节分叉后成为3、5、7支分支,上下合在一起共分出不同层次,每个层次正好存在6、10、14个质子,这与核外电子排列规律完全吻合。也说明核外电子排列完全由核内质子排列规律决定。从核的大树形接触式结构看出:裂变正好发生在最弱的双中子结构处,使裂变产物主要分成大小不同的两个核;而钴60的β衰变变成了Ni核正是核变为稳定结构的过程,且正好在核磁南极;212Po的a衰变证明树形核结构的特殊性;核的大小的测定与此结构的主轴长度静态相等。文章分为第一部分 核力性质和大小的计算、第二部分 原子核具体组成结构、第三部分 核裂变具体位置 第四部分 核聚变的具体过程和原因 。科学向前发展实验论证越来越少,能根据现有理论推导新的理论,新理论能解释所有现象,它就是真理。(我愿意用我的理论与所有人士当面解释所有现象)

正文:
对旧的知识的深入理解和推导,从而得到新的知识理论,科学的发展总是跃越性的,没有大胆的假设就没有科学的发展。对原子核结构的探索将使现在科学理论跃升到一个新的台阶,这个结论若能得到进一步验证,将会重新改写物理教科书。
核外电子具有强力的排列规律(元素周期表等),核外电子具有清楚的壳层结构和能级排列,碳族元素外层电子具有s1p2杂化.所有这些核外电子的性质由电子本身决定还是由原子核结构决定呢?
对原子核裂变产物分析发现:为什么裂变成质量均匀的两半几率很小,裂变成不均匀的两半几率很大? 钴60核(60 C O )的β衰变后变成了Ni核,从而核变为稳定结构.。 212Po 核经α衰变后成为了碳族中稳定的 208Pb 核 。稳定的核结构是什么形状的呢?
核力是两种不同性质的力的组合,在相邻两质子之间表现出的核力势垒图如图2-1.



从图中可看出质子之间间距在约R--6R之间表现出引力(R为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力,所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7R--4R之间引力最强,从这点可推断:质子之间是以间隔1个中子或2个中子组成原子核的;中子于核内只表现出引力;间隔1个中子或2个中了后每个核子还具有多余的引力 ,这个多余的引力正好作为核子园周旋转的向心力。难道单中子结构双中子结构就是原子核的基本结构形式?
以上所提的许多科学凝问都是由原子核的未知结构产生的,核的结构应该是怎样的呢?本文推导出一种多支节、相邻质子间隔1个中子或2个中子的树形结构,并为它命名为“核的树形结构模型”,多质子大核结构象一颗大树,有树根、树干、树支、根支等;少质子核象个小树苗。这样的结构它的主轴长是它作园周旋转时的直径,这个直径正是卢瑟福实验测得的原子核直径。这种结构正好使任意相邻质子表现出引力,相邻外的所有质子表现出较小的斥力,从而核内总的核子间作用力表现出引力。
下面分两章说明:一章、树形核结构排列规律。包括形状、形式、次序、多中子排列问题等。二章、树形核结构例举证明。包括外围电子运动规律映证树形核的结构;著名弱相互作用宇称不守恒映证树形核结构的非对称性;212Po的a衰变映证树形核结构的特殊性;卢瑟福的核直径测定实验映证树形核结构的主轴长。原子核结构是怎样排列的呢?下面分章说明。
一章、树形核结构模型排列规律
1、原子核的基本结构形式
任意相邻两个质子之间以什么形式组成核的?
研究原子时是以原子为钢性球体来研究的。 研究核结构首先假定质子中子是钢性球体。主要结构形式 是相邻两质子之间有1个中子直接相靠,以球形接触方式接触;次要结构形式 是主轴上相邻两质子之间有2个中子成直线接触。图2-2碳核是以主要形式结合的。多质子大核以两种方式根据核力的大小排列的。次要形式中质子间的引力太小,必须有分支旋转产生组合引力作用下才能存在,所以主要在第2层以外的特定三角区内出现。这两种形式是由核力的基本特性决定的,强大核力作用下,高速的核子不可能象气模、液模、壳层结构所述“悬空达到平衡稳定”;只能以上述两种结构形式中子质子相间隔接触存在。因为核力是两种不同性质的力的组合,在相邻2个质子之间表现出的核力势垒图如图1,从图中可看出质子之间间距在约R--6R之间表现出引力(R为质子半径),在这区间之外表现出斥力。原子核的高速旋转中每个核子必须具有向心力,所以核子间只能表现出引力才能组成原子核。从图中还可发现在1.7R--4R之间引力最强,从这点可发现:质子之间是以间隔1个中子或2个中子的基本形式组成原子核的;中子在核内只表现出引力;间隔1个中子或2个中子后每个质子还具有多余的吸引力 ,它正好作为核子园周旋转的向心力。所以,单中子结构、双中子结构就是组成原子核结构的基本结构形式。
2、原子核的树形核结构模型形状
单中子结构、双中子结构形式又是怎样组成一个大核的?
原子核结构形状形如一棵理想的大树,叫“树形核结构模型”。多质子大核以主要形式排列到第2层后,首尾质子因核力作用而明显偏离轴心,为了加强核力和整体的稳定,就由同等地位的3支P质子组成三角分支结构,这3个P支节在主轴S层质子上取名为3支P亚层。稳定态时,这3支P亚层分支与主轴正好形成四面体,称之为:三角四面体结构,如图2-2碳核下部的结构分支。在三角分区之后的结构是以双中子次要形式组成。第3层以后的分支又可在3支P亚层分支上生长出5支D亚层分支,第4层以后的5支D亚层分支上又可分生出7支F亚层分支,各亚层分支由能极高低和轨道数决定。所有亚层分支结构形式都是单中子形主要结构形式。多支节大核的分支以2支或3支组成体系,由各体系组成趋三角四面体形,总体核的形状仍以主轴为中心组成趋三角四面体形结构的亚稳定结构。整个多质子大核结构形如一棵理想大树:有主干、有分支、有次分支,有主根、有分根、有次分根……它以主轴为主体、以三角四面体为根本,首尾以图2-2碳下部三角四面体形结构组成为最稳定结构。这就是核的形状。当核高速园周旋转时,从外界观察可以发现它形如“球形”,当核主要以主轴方式旋转时,从外界观察可以发现它形如“仿垂形”。不旋转(现实中是不可能的)观察就象一棵理想的大树。所以,把本文推导得出的核结构叫做树形核结构模型。
3、核内质子分层及按能极高低的排理顺序
树形核结构模型是分层多支节的,它分层排列规律是怎样的呢?
质子分层可分为1、2、3、4、5、6、7层次,每层能排列的质子数分别为:2、8、18、32、18、8、2、(到今为止的最多质子数)。其中第2层分为S、P亚层,第3层又分为S、P、D亚层,第4层又分为S、P、D、F亚层,第5层分为S、P、D、F亚层,第6层只有S、P两个亚层,第7层只有S亚层(到目前为止的的核层次)。各亚层质子支数为S为2支,P为6支,D为10支,F为14支。(其中核结构上部树支节有约一半数亚层支节,下部根支节有约一半数亚层支节)。
质子分层后,能极大小从低到高的顺序是:1S(1层S亚层)、2S、2P、3S、3P、4S、3D、4P、5S、4D、5P、6S、4F、5D、6P、7S、5F、6D...... 质子数从小到大不同的核依次排列。
从少质子数到多质子数的核排列正是从能极低到能极高来排列的,由电子排列规律可得到质子排列规律。 对于同一层而言:例如主轴的上部第4S层上将排列3支4P,4P上将排列5支4D,4D上将排列7支4F(下部第4S层上也同样排列)。也就是说S上可排3支P,其余各亚层只能排1-2个支节(其中主轴偏向的亚层支节只排1支)。所有质子、中子的增多,总是先从能级最低层次排起,并且总是从核磁场的北极增加(图中核下部),达到三角四体稳定结构后,才在核磁场的南极增加(图中核上部)
以上质子排列由核外电子排列规律推导得到。是电子排列规律决定核内质子排列规律?还是核内质子排列规律决定电子排列规律呢?当然是内因质子决定外因电子,质子排列规律决定电子排列规律;所以,完全可以由电子排列规律映象反推出质子排列规律。以上排列规律类同电子排列规律就是这个道理。
4、中子数太多的大核结构规律
在原子核内,中子的主要作用有点是保护性质的作用,中子的多少与核的自旋和稳定有关,转动平稳、结构稳定的核相应中子数就多些。
对同一种元素,当原子的中子数特别多时,中子加排在什么地点?多中子大核结构(或指同位素核的结构),按核的主要结构形式和次要结构形式组合后余下的中子怎样排列?余下的中子将占据质子下一个能极的位置。对于大核余下的中子太多,它不仅占据下一位质子能级位置,还将占据更下级的第二、三能极的位置。在大核分支处核力加强,园周旋转慢,外围需要的向心力小,在亚层分支之间处也可吸引一些中子(排列规律之外,亚层分支之间处);因为质子与质子的库仑斥力,使这些地方不能排上1个质子,只能吸引排列一些中子。所以, 越大的、转动越慢的核吸引的中子数越多。
总之, 每个质子运动状态决定1个相对应的电子运动状态。电子排理的规律:能量最低原理、洪特规则、保里不相容原理的正确性,正好间接映象出质子排列的正确规律。所以质子分层用大写字母:S、P、D、F表示。(电子排列用小写字母:s、p、d、f)
下面例举一些典型的核的排列事例,对核的结构规律加以祥细说明。
二章、原子核树形结构模型排列例证
1、核外电子云图映证碳原子核的三角四面体稳定结构形状
一般碳核有6个质子和6个中子,绝对按能极高低排列出的核结构是:1S2 、2S2 、2P2(2P2 表示:第2层的P亚层有2个质子)。如图2-3图(1),这是一个不稳定的结构,因为图中2S上的1个质子因核力要偏离轴心转动,很不稳定,一支2P质子和另一支2P质子两支质子也不能组成三角四面体稳定结构,整个核表现了极不稳定;因此,整个核将重新组合:1 支2S质子与2支2P质子杂合成3支同等的分支,组成三角四面体结构 ,从而使核首尾缩短而成为三角四面体稳定结构;称这种杂合叫碳核的S 1P 2 杂化结构。所有的碳族原子核都有这种杂化结构。如图2-3中间图(2),2S12P2 杂化组成三角形,与主轴正好组成三角四面体结构。2S杂化为一支节后,一个1S作为变化后的2S,最上面的2S成了1S,整个结构好象减少了一个2S。这就是核的稳定结构形状:三角四面体形 。











碳核外电子云层图如图2-3中图(3)正好是四面体形结构,每个外层电子运动状态都由核内相对位置质子的状态决定,碳核外电子云图正是碳核质子杂化后组成三角四面体的间接映象。核的结构不可能用实验仪器直接验证,那么,从核外电子的运动状态我们能感悟出什么呢?那就是核内的形状与核外电子的云的形状一定有关联。而对应的核外电子中,所有的碳族电子也有同样的杂化结构,从而映象出碳核的SP杂化结构。(所有图中黑色为质子,白色为中子)
2、钴60核(60 C O )的β衰变机理及宇称不守恒的原理映证核的稳定结构形状
钴60核(60 C O )的β衰变后变成了Ni核,使外层非三角体形结构衰变后成为三角体形结构,从而核变为稳定结构。
钴60核(60 C O )有27个质子和33个中子,其中最外层1个中子 0 n 衰变成 1 P质子,并放出1个负电子-1 e 。钴60核(60 C O )结构如图2-4中图(1),按能极排列为:1S2 、2S 2 、2P 6 、3S 2 、3P 6 、4S 2 、3D 7 。最后排列的3D7 中7个质子首先在图下部核磁北极排完5个后,余下的在上部核磁南极上排上2个质子。图2-4中图(1)下部北极,平面图如图2-4中图(2):5个3D质子分三组组成三角形,与1个4S质子组成以主轴为中心的趋三角四面体形结构;这样钴60核(60 C O )结构下部变为稳定结构。为什么下部D亚层只能排列5个质子呢?这是由于质子排列规律决定的:D亚层最多能排10个质子(F亚层最多能排14个质子); 下面排列5个D亚层质子,上面排列5个D亚层质子,并且总是从核磁场北极首先排列,达到半满后,才到上部排列余下的。(从这里也看出质子排列规律与核外电子半满排列规律相同 ,从而映证质子排列的可行性)。
















钴60核(60 C O )的上部结构如图2-4图(3),2个3D质子与1个4S质子加1个中子不能组成三角四面体结构,不稳定;只有在X中子处由中子衰变产生1个质子才能组成三角四面体结构,从而使整个核变稳定。衰变后没有变成5个质子的保满状态,但三角形结构比衰变前稳定得多了。所以钴60(60 C O )核在X处发生β衰变,并从此处放出1个负电子 ; 钴60核(60 C O )的衰变发生在特定位置,这个位置正好是核磁场的南极。钴60核(60 C O )的衰变发生在特定位置,正好可由科学家吴建雄验证弱作用下宇称不守恒实验得到映证:
1956年李政道、杨振宇推断弱相互作用中“宇称不守恒”,建议用β衰变电子的角分布来推断。1957年吴建雄等完成了此项实验:(文献1)
“把β衰变的钴60核(60 C O )放在强磁场中,温度降到1K以下,最后达到0.004K,这样有60%的钴60核(60 C O )磁矩取顺磁场方向。低温下原子核热运动减低,以免扰乱原子核的有序化。实验发现,60%的β射线从反磁场方向发射出来,40%的β射线从顺磁场方向发射出来。” 实验证明:钴60核(60 C O )β衰变发生在核磁的南极,或说是逆磁方向,也就是图2-4的X处。实验映证:核结构排列总是在核磁北极排满后才在核磁南极排列。实验映证:衰变后的三角形比衰变前稳定得多。从整个核结构可以直观看出核结构是非对称的,反过来说明弱相互作用时宇称不守恒的原因。从结构上说“宇称不守恒”其实是核的结构并不是对称性质的,总是N极大,S极小。
( 我做了一个钴60核(60 C O ) 结构的土制模形,有机会定会展示给大家。)
下面再用其他方法去映证核的大树形结构 。
3212Po 核 的α衰变再次映证核的三角四面体稳定结构和核的排列方法
212Po 核的α衰变 成208 Pb 核后,其208 Pb 核结构上下为正三角四面体形和趋三角四面体形,比衰变前要稳定得多,再次映证核的三角四面体结构是核的基本结构形状。
衰变方程:212Po -->208Pb + 4He (α粒子)
212 Po 核是氧族的钋,按核排列规律排列到最后的是1支6P亚层质子,由于只1支亚层质子已经是不稳定结构,再加上周围大核许多质子强大库仑力的斥力作用下,使这支6P质子偏移轴心更不稳定,并带动相连的6S也不稳定,如图2-5。经α衰变后成为碳族的208Pb 的铅核,此核没有6P6S组成的独立支节,并且下部又是S 1P 2 杂化后的三角结构(碳族都有此结构),杂化后的Pb核好象缺一个6S,就象碳少一个2S一样。因此,此Pb核比 212Po 核稳定性强,所以 212Po 核经α衰变后成为了稳定的208 Pb。
212 Po 核的质子排列顺序为:1S 2 、2S 2 、2P 6 、3S 2 、3P 6 、3D 10 、4S 2 、4P 6 、4D 10 、4F 14 、5S 2 、5P 6 、5D 10 、6S 2 、6P 4 。最后4个6P质子在北极排三个后,余1个排在南极的6S上,成为1支不稳定支节。比6P能极大的为7S、5F、6D,因此,排中子时,按常规将中子排列后余下的中子,其余的就排在下一能极的质子位置上,如7S、5F、6D上。一直到128个中子排完为此。如图2-5(祥图与作者联系)。整个核形如一颗多支节有规律支节的大树:上部为支干部分,下部为树根部分; α衰变处正好是树顶上1支幼枝,象被大风吹断一样自然和谐。 经 α衰变后正好成为稳定的S1P2杂化三角结构。
4、卢瑟福测定核半径实验有力地映证了大树形核的主轴长
卢瑟福用α 粒子打击原子核发生散射的方法,求得核的大小,即所认为的核半径大小:计算方法是:由能量守恒定律与角动量守恒定律得到核半径公式,算出核的半径。(文献2)由以上实验测得下例一些原子核的半径:
钴60核(60 C O ) 半径大小为:1.58×10-14 米。
银核 半径为:2×10-14 米。
212Po 核 半径为:2.9×10-14 米
通过对树形核结构模型的主轴直接测量,可以得到核的主轴长。这个长度正好与卢瑟福实验的核半径大小相吻合(在实验误差内)。
物理上测得1个质子半径(也是1个中子半径)约为0.8×10-15 米。树形核结构主轴长正好是主轴上所有质子和中子半径的总和(不计支节)。对于钴60核(60 C O ) 主轴上有8个S层质子和12个中子,所以,计算出半径总和为:
R=(8+12)×0.8×10-15 米=1.6×10-14 米。(与测量值相差0.02×10-14 米)
对于银108 Ag 核 主轴上有10个S层质子和16个中子,所以主轴半径总和 为:
R=(10+16)×0.8×10-15 米=2.08×10-14 米。(与测量值相差0.08×10-14 米)
对于 212 Po 核 主轴上有12个S层质子和24中子,另有1个6P支节对主轴长有一点增加,约加 0.5个中子的半径计算。所以计算出主轴半径总和为:
R=(12+24+0.5)×0.8×10-15 米=2.92×10-14 米 。 (与测量值相差0.02×10-14 米)
从以上实验和测量可看出,在实验误差范围内,卢瑟福实验测出的核半径正好等于大树形核结构的主轴长。 至于为什么有一点误差?那主要是对高速旋转的核进行实验有测不准的原因,核本身高速自旋、实验碰撞时大核也可能要发生偏移;还可能是受支节核力的影响,因而产生误差。仔细看看可以发现:是卢瑟福实验的测不准还是大树形核结构不对呢!
5.核力性质决定了大树形核结构模型的基本组成:
所有理论物理和高能实验发现:核力是短程强相互作用力,从核力势垒图中发现两个质子约在1.2---3.3×10-15 米的距离内表现为强引力作用,在这个距离之外表现为强斥力作用,且这核力与中子无关性,使中子在核力中只表现为引力;核力相邻饱和性,使相邻质子为引力,以外的质子表现出斥力。由此说明:在强相互作用中,质子与质子之间不可能以其他模型悬空达到平衡,只能大树形结构成立,以上说的每2个质子间以单中子结构和双中子结构形式是完全满足核力势垒图中的引力强相互作用和相邻饱和性的;中子在质子之间起调和保护作用,表现为中子质子相互吸引说明核力的与电荷无关性;相邻质子与质子之间因强大引力作用以间隔1个中子或1个中子而成立,并以整个大核作高速自旋所需强大的向心力来减弱质子与质子间的强力作用。特别是外围质子,因没有引力向外吸引它,而只有向内强引力作用,它需将向内的引力作为自旋的向心力,从而达到平衡;没有这个强力的作用,质子将离心而去;这也是原子核高速自旋的原因。不要误认为质子中子接触就有摩擦,摩擦是宏观现象,微观无摩擦现象。由核力势垒图可发现:当间隔2个中子距离时质子与质子的引力减小很多,虽然有各支节使此点的核力加强,但此点还是原子核中最弱的点;大核裂变产物不是均匀分布的,原因就是裂变发生在树形核结构上部第2层与第2层间的双中子组成的结构这个薄弱点,由于这点周围质子间库仑力作用,使这里成为大核不太牢固的点 ;而第3层与第4层以下的双中子结构有其他支节旋转产生辅助核力的作用,比第2层双中子结构要稳定一些。裂变时在外来特定能级中子打击下,首先在此点打入组成三中子结构,并立即分离成不等的2个大核(有机会与你再详谈《核的裂变》)。所以裂变产物不是从中均匀分开的。
总之,许多现象都在无形中映证大树形核结构的正确性,它满足核力的性质:短程强作用、电荷无关性、相邻饱和性.,它能解释费米气体模型、核的壳层模型、集体模型等所解释的所有性质,并能解释它们不能解释的现象;如:有哪种模型能解释为什么铀核裂变会主要发生在某个特别的位置?也就是说为什么裂变产物不是均匀分布的。核外电子云具有什么样形状,核内结构就具有相同的形状,内因决定外因,有哪种核结构模型能合理解释外围电子壳层排列规律?钴60核(60 C O )的β衰变机理,212Po 核 的α衰变再次映证核的三角四面体结构。卢瑟福实验测定核直径的大小与大树形核的主轴长相等;所有这些还不能说明大树形核结构模型的可行性吗?难道要真实看到高速微小的核才能认可吗(现实中是无法直接观察的)?
一定还有许多证据,希望有识之士于此共同研究验证,使物理理论在地球的东方更上一层。
附文献:
文献1:杨福家著《原子物理》1985年8月第一版,上海科学技术出版社;第20页、342页、347页、352页、332页等。
文献2:褚圣麟《原子物理》第17页、331页、407页。
文献3:胡镜寰、王忠烈、刘玉华编《原子物理学》1989年3月北京师范大学出版,第2文献166页、253页、270页、275页。


03核的裂变及裂变位置
Nuclear fission and fission sites
四川彭州市竹瓦中学 邮编611934
作者:李守安 lian0011@126.com
关键词:安培力 双中子结构 单中子结构 大树形 接触式结构
摘要:核科学的发展已经达到了夸克层次,但核力、核的具体结构还是一个物理学中的理论断层,还没有人士能清楚破解。核外电子都具有特别强的规律可寻,为什么核内质子没有呢?现有实验已经证实质子上正电荷是集中在一点上,核内质子处于高速自旋。假设自旋线速度处于一个极限速度,很容易算出安培力的大小,再与库仑力相互作用,得到一个在1-3个质子直径范围内表现出吸引,在此范围之外表现出斥力;从而得到核力的大小和性质。由此推导出核内质子的排列是间隔1-2个中子组成,称双中子结构和单中子结构;在第二层外分别分支节分叉后成为3、5、7支分支,上下合在一起共分出不同层次,每个层次正好存在6、10、14个质子,这与核外电子排列规律完全吻合。也说明核外电子排列完全由核内质子排列规律决定。从核的大树形接触式结构看出:裂变正好发生在最弱的双中子结构处,使裂变产物主要分成大小不同的两个核;而钴60的β衰变变成了Ni核正是核变为稳定结构的过程,且正好在核磁南极;212Po的a衰变证明树形核结构的特殊性;核的大小的测定与此结构的主轴长度静态相等。文章分为第一部分 核力性质和大小的计算、第二部分 原子核具体组成结构、第三部分 核裂变具体位置 第四部分 核聚变的具体过程和原因 。科学向前发展实验论证越来越少,能根据现有理论推导新的理论,新理论能解释所有现象,它就是真理。(我愿意用我的理论与所有人士当面解释所有现象)

正文:
重核裂变的机制:中子打进铀235后,形成一个新的处于激发态的核,由于其中核子的剧烈运动,核子间的距离增大,核力迅速减少,不足以克服质子间的库仑力,核就分裂成两部分或三、四部分。裂成三、四部分的机率很小,只有裂成两部分机率的千分之三和万分之三。
..原子核裂变产生巨大的能量,裂变过程是首先以不太快的中子打击U235铀核,短时的形成U236铀核,U236铀核存在短时间后,马上分裂出两个或更多的核,裂变产物分布不是大小一样的平均分配(也就是说:不是从U236铀核中心断裂),而是在核子数为96和139左右两个地方占主要部份,也就是核结构的双中子结构部位。为什么呢?
..对核的裂变位置和原因没有任何科学家给与准确的定性理论。本文以图解的方式分步说明:以U235铀核被中子打击发生分裂为例,可分为四个步骤,中子打击阶段,三中子不稳定而调整阶段,分裂重组成新核阶段,部份新核再衰变阶段。这四个裂变是连续的过程。本文证据以实际裂变产物几率分布图为依据,强有力的证明核裂变的位置和核的大树结构模型。
..外来中子主要打击在什么地方呢?这必须先正确认识原子核的结构。根据第二部分《原子核大树形接触型结构探索》理论,可以知道U235铀核中质子排列按能极顺序是:1S2、2S2、2P6、3S2、3P6、4S2、3D10、4P6、5S2、4D10、5P6、6S2、4F14、5D10、6P6、 7S2、5F4, 共七层,最后质子排列在5F层上共4个质子,其形状如图(与作者联系)。图中最薄弱的环节在上部核磁北极第二层与第三层之间的双中子结构,根据第一部分《核力性质和大小的计算》中核力性质和核力大小估算知道:中子参与核力计算,但是不会产生核力,两个质子间有一个中子间隔时,核力最强;两质子间有两个中子参与间隔时,质子间核引力较大;当两质子间有三个中子参与间隔时核引力趋于零,开始表现出斥力。U235铀核中有许多双中子结构,但在第二层与第三层间核力最弱,因为在第二层上只有三个质子支节产生加强性核力,而第三、四、五层外有8支或15支质子支节产生加强性核力,因此在第三层外的支节间因核力强而吸引着许多中子(这也是多中子排列规律)。核总是先从核磁南极排列的,南极达到稳定后才从北极排列,因而南极比北极稳定。因此,最最薄弱的地方是在北极第二层与第三层的双中子结构。核高速旋转,重心在偏向南极,因此,容易被中子击中的地方也在北极。
..对于U235铀核在不同速度的中子打击下会出现不同的几种情况:1、对于能量太高的快中子打击时,因为原子核间的空间很大、U235铀核中支节间的空是也很大,因此多数快中子将穿过U235铀核不发生碰撞作用;少数快中子击中最薄弱的双中子结构,但是,因为外来中子能量太大太快,很容易与双中子结构的中子发生能量交换,象完全弹性碰撞一样,击出(交换出)一个中子,从而不能组成U236铀核,所以,快中子能量太大不易组成U236铀核发生裂变。2、而中子太慢也不容易发生裂变,能量太小的慢中子容易被高速旋转的核小支节吸收,是在小支节上而不是主轴是组成三中子结构形式;还有一个原因是大核都有许多中子,而过余的中子多数排在核支节最外层上,高速旋转成的核球形表面好似一层中子层,外来太慢中子能量小,一接近有可能被吸收,也有可能弹离。3、能量适当的中速中子(比如235U只有俘获一个能量不小于 1兆电子伏特中子时才能发生裂变),容易击中 U235铀核的薄弱环节,并形成复核U236铀核而发生裂变,中速中子的能量使它能通过外层中子层,进入核内并能因核与中子的引力而夹击入最薄弱的双中子间,形成短暂的三中子结构,随即马上分裂成两个大核。只有第三种情况“三中子结构”是使核裂变的主要原因。
..中子打入北磁极第二层与第三层间的双中子又分为三种情况:1、是打入双中子结构的底部;2、是打入双中子结构的顶部;3、是打入双中子的中部。三种情况将产生6种以上不同类型的大核产物,各种不同的产物在裂变物质分布图上都是几率最大的。
....本文以打入双中子底部为例,根据估计推断,用图示的办法说明分裂过程。这个过程科学不科学,不会有实验验证的,只能从裂变产物几率分布图上找到确切的验证。

.中速中子打入后形成非稳定的三中子结构的U236铀核,三中子结构核力约为零并呈现出斥力,核高速旋转使之出现分裂态势,内部所有的质子开始调节,以便消除产生的斥力:首先靠三中子最近的三支2P质子脱离2S的接触位置向上飘移,绕三中子悬空旋转,产生加强性核引力用以消除出现的斥力,(但是,悬空的质子支节本身就失去了稳定的结构)。其次,主轴上质子与中子相互衰变,以求达到消除三中子结构变为双中子的结构为目的。再次,各层支节也随主轴质子滑移,就好象所有质子都处于激发态正向基态回归一样。但是这三种调节速度太慢,所用时间太长;当三支2P质子脱离2S的接触位置向上飘移时,三中子结构已经断裂开,并在此位置放出1-2个中子,所用时间约为10-12秒 ,此时,三支2P质子将继续向上飘移并与上部核组成新的大核,下部核也调整组成新的大核。U236铀核由此断裂成两个大核。
..释放出的1-2个中子具有相同的能量,并快速打击另一核,由此产生了连式反应。
..分裂后的上,下两部分各自继续调整,在各自核力区重新组成较稳定的新核,这个过程就是新核重组。重组过程是复杂的,有中子、质子互相衰变,有支节变主轴质子加强核的稳定。总之。所有质子都是从高能激发态向基态回归转变。这个过程释放出大量的能量,最后至少组成两个大新核;如图示分裂产物:铌Nb96和锑Sb139并放出一个中子。新核含大量中子,不太稳定,它将继续衰变或放出多余的中子。如图示产生铌Nb96和锑Sb139,其中锑Sb139可逐次放出三个中子变成锑Sb136而成为稳定,也可以连续进行β-衰变放出三个负电子变成氙Xe139而成为稳定,也可两者同时进行,此时,释放出的中子为延缓中子半衰期为秒的数量级。
235U俘获一个中子发生裂变后的产物很多,有时是氙和锶,有时是钡和氪或锑和铌,我国物理学家何泽慧、钱三强还发现铀核有时裂变为三部分或四部分。
其它两个位位置的铀核裂变方程应该是:




..铀U235核裂变几率分布图可以验证以上分析的正确性。

裂变发生在上部第二层与第三层最薄弱环节上,其产物分布最大。从第一层下部平均裂变成两个相等的大核几率很小。从头尾分裂成小核几率更小几乎为零。所以,裂变大多发生在最薄弱的第二层与第三层双中子间。
中子打进铀235后,形成一个新的处于激发态的核,由于其中核子的剧烈运动,核子间的距离增大,核力迅速减少,不足以克服质子间的库仑力,核就分裂成两部分或三、四部分。裂成三、四部分的机率很小,只有裂成两部分机率的千分之三和万分之三。分成两部份的机率大也说明:核结构象一颗大树被拆成了两节。

参考文献:
文摘:http://www.zb.edu.sh.cn/wuli-kg/g2/g2-16d/16d-z/8.htm裂变和聚变·知识点精解
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(苏)亚沃尔基《现代物理手册》1992年科学出版,P578
褚圣麟《原子物理》,陈鹏万《电磁学》等

04核聚变的具体过程及原理
The specific process and principle of nuclear fusion
四川彭州市竹瓦中学 李守安
邮编611934 Email :lian0011@126.com


关键词:核力区 顺磁对碰 单中子结构 冷核聚变
摘要:核聚变的具体过程及原理是:只有当具有足够能量的氘核的S极与氚核的N极在顺磁通道中相碰撞时才是产生氦核的唯一机会。带着强大能量的氘核碰撞到氚核后,部份能量像钢体性弹性碰撞一样顺次传递给氚核S极最末的一个中子,这个中子得到能量并克服质子的吸引飞出核外。如图4-3所示。这也是为什么不用两个氘核碰撞聚变成氦核的原因,氘核碰撞到氘核后,部份能量像钢体性弹性碰撞一样顺次传递给第二个氘核S极最末的一个质子,这个质子得到能量克服其它质子的吸引飞出核外,最终只能形成氚核;这个氚核再被氘核打击才能行成氦核,所以许多科学人士做这个实验时能得到:中子、氚和伽马射线。
正文
本文分三个方面具体说明,第一个方面要说明为什么碰撞要具有强大的能量,那是因为核力具有特殊区域的引力区。第二方面说明具体两个核是怎样完成聚变的。第三方面说说冷核聚变和可控聚变的可行性。
  • 变的两个核距离必须达到核力区
这个条件是由原子核核力特殊的性质决定的。(要具体了解核力性质可以看看《核力性质和大小的计算》)
受控聚变的研究之所以如此艰难,一个根本的原因,是由于所有原子核都带正电。核力是一种短程力。2个带正电的原子核互相接近时,它们之间的静电斥力也越来越大。只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时,核力才能起作用。这时由于核力大于静电斥力,2个原子核才能聚合到一起,放出巨大的能量。由于2个原子核聚合前首先要克服强大的静电斥力,所以在地球上现有的条件下,很难发生聚变。为了实现铀-235、钚-239等的裂变,不需要入射中子及靶原子核具有任何动能;而为了使2个原子核聚变,首先必须使两个原子核的一方或双方有足够的能量,去克服彼此之间的静电斥力。这就是全部症结之所在
质子中子都是被磁化后产生的相互吸引,使核力表现出与“电荷无关性质”。相邻两个质子间隔1-2个中子同轴同旋转才有强力的吸引作用,使核力表现出“饱和性”和方向性的特点。每个质子都是通过中子与其它质子产生吸引的,使核力表现出“交换性”的特点。安培力与主轴有关,偏离轴心太大安培力迅速减弱,而库仑力只与距离有关的无心力,使核力表现出“有心力和无心力的综合性”的特点。质子上正电荷的分布只在一个小点上,这个点在高速旋转时产生一个安培力。这就是核力的根本所在,核力就是由安培力吸引和库仑斥力组成。这两个力作用下,在1-3个直径之内表现出引力,在这个之外表现出斥力,并表现核力的各种特性。如图4-1
所以,两个原子核要想聚合在一起必须满足两个条件:第一,两个原子核必须具有一定能量达到核力区域,这个区域在质子相距1-3个直径之内,不能超过,刚刚达到核力区就能相互吸引。第二,两个原子核必须同轴同方向自旋,取顺磁方向;这就是聚变的机制.













要具有的一定能量可以通过裂变产生高温获得,也可以从低温加速顺磁对碰强行达到核力区域。
  • 变的两个核必须同方向碰撞
这个条件是由原子核特殊结构决定的。(要具体了解核的结构必须看看《原子核的大树形接触式结构模型》)
氘、氚、氦三个核结构如下图4-2。根据“所有质子、中子的增多,总是先从能级最低层次排起,并且总是从核内磁场的北极增加”。所以氘核的一个中子排在北极如图下部;氚核结构在主轴上北极南极各排一个中子;氦核结构两质子间间隔一个中子组成核,另一个中子排在北极上如图。














从图清楚可见:氘、氚两个S极相碰撞或两个N极相碰撞都不能聚合在一起。只有当氘核的S极与氚核的N极相碰撞时才是唯一产生氦核的机会。带着强大能量的氘核碰撞到氚核后,部份能量像钢体性弹性碰撞一样顺次传递给氚核S极最末的一个中子,这个中子得到能量并克服质子的吸引飞出核外。如图4-3所示。这也是为什么不用两个氘核碰撞聚变成氦核的原因,氘核碰撞到氘核后,部份能量像钢体性弹性碰撞一样顺次传递给第二个氘核S极最末的一个质子,这个质子得到能量克服其它质子的吸引飞出核外,最终只能形成氚核,这个氚核再被氘核打击才能行成氦核,所以许多科学人士做这个实验时能得到:中子、氚和伽马射线。还有一种情况:当氘核的N极与氚核的S极相碰撞时也能产生氦核,但这个氦核不稳定要变化成单中子结构才稳定,因为单中子比双中子结构结合力大得多。所以,只有当氘核的S极与氚核的N极相碰撞时才是产生氦核的唯一机会。完全可以通过实验验证:实验一定能够发现碰撞后核内中子主要从南极S极弹射出来,就说明这个结论是完全正确的。










实验时可以将氘核作子弹、氚核作靶子,子弹和靶子都必须在顺磁通道内。也可以将氘核作子弹、氚核也作子弹在顺磁通道内相对碰撞。在低温下要做到这些确实不容易。所以有更多的人采用高温做实验:高温时,总有部份氘核、氚核相遇相碰撞,产生的能量又使更多的氘核、氚核相遇相碰撞,要控制这种聚变完全不可能吧。注意:氘核、氚核都是小核结构,圆周旋转速度快,要想使两者顺磁高速度运动确实让所有科学人士用用脑。
  • 控聚变和冷核聚变完全可能
只要清楚了聚变的以上两个条件,可控聚变和冷核聚变完全可能实现。
“冷核聚变”又称“低能核反应”,或“化学辅助核反应”。1989年3月23日,美国犹他大学在盐湖城召开了一次不同寻常的新闻发布会,在会上宣称,两位化学家 ——犹他大学的斯坦利·庞斯博士和英国南安普顿大学的马丁·弗莱希曼博士实现了常温核聚变:他们在电化学实验中观察到室温条件下两次氘原子的核聚变。按照核聚变原理,核聚变将会释放出中子、氚和伽马射线,同时释放出巨大的能量。后因担心发生爆炸,他们及时终止了实验。
 消息传出,在学术界引起的震动不亚于一次真正的核爆炸,因为许多科学家都在梦寐以求地寻找新的核聚变途径。
按照目前的核聚变条件,核聚变只能在极端的高压和高温条件下才能产生,这对反应堆的设计和结构材料的选择都是巨大的挑战。如果能实现室温条件下的核聚变,便意味着将来在实验室里就能提供取之不尽、用之不竭的清洁能源,这无疑将是人类科学史上的重大突破。
这两位化学家的发现激起了全世界无数科学家的兴趣,纷纷开始在实验室里重复这项实验。然而,实验的结果非常令人沮丧,没有一个科学家能够再次观察到室温条件下核聚变的发生。人们开始失望,并逐渐转化为对这两位化学家诚信的怀疑。在弗莱希曼博士和庞斯博士的实验完成半年之后,美国能源部根据许多失败的实验写了一份报告,正式否定了这项轰动一时的科学发现,结论为两位科学家测量错误和为获取研究资金的不恰当动机。
一项似乎能获得诺贝尔奖,并有可能改变人类命运的科学发现就这样被打入冷宫。但是也有许多科学家并未就此罢休。15年来,不断有人继续探索“冷核聚变”的可能性。美国麻省理工学院的彼得·哈格斯坦教授一直在进行“冷核聚变”研究;波特兰州立大学的约翰·达西教授不仅自己相信“冷核聚变”存在,还培养了一群弟子,继续这项研究;意大利的奥古斯都-蒙梯大学在重复“冷核聚变”实验中还取得了不小进展;德国、日本、以色列等国的科学家也在继续这项实验,他们甚至联合起来,成立了一个“国际冷聚变科学协会(ICCF)”,每隔一年半组织一次学术研讨会。
中国与多国科学家组成的聚变实验正在法国内进行中,其中顺磁控制等许多理论正在使用的过程中。希望这个理论能对正在进行的实验起到推动作用,使可控制聚变成为现实。也使进行的实验不是盲目的进行。
要是以上科学人士知道核聚变的具体过程及原理,他们就会少走弯路,直接进入实验技术阶段准备实验。在这里一系列理论:核力、核结构、裂变、聚变等理论无人问津也许是科学发展的一个时间损失。


参考文献:
1、赵国求《现代物理知识》1993年2期,P32
2、胡镜寰、王忠烈、刘玉华《原子物理》1989年2月北京师范大学,P266
3、赵凯华、陈熙谨《电磁学》1985年6月高等教育,P347、P356、P387、P552、P555、P556
4、徐游《电磁学》1987年7月江苏科学,P215、P218、P282
5、殷传宗《原子物理学》1987年7月广西师范,P25
6、(苏)亚沃尔基《现代物理手册》1992年科学出版,P578
7、褚圣麟《原子物理》,陈鹏万《电磁学》等





05 氘与氘聚变生成氦33He)是完全可控的
Deuterium with deuterium fusion to generate helium 3 (3He) is completely controllable
地址: 四川彭州市竹瓦九年制学校 邮编:611934
作者: 李守安 E-mail:lian0011@126.com
QQ342922500
Pengzhou City of Sichuan Meng Yang Town zhu wa School
Postal Code 611934
Author: Li Shou-an E-maillian0011@126.com
关键词:
氘聚变 产物氦3 可控聚变 核力性质 核接触结构
Keyword :deuterium fusion Product of helium-3 Controlled fusion Nuclear force nature Nuclearcontact structure
摘要:
高纯度的氘与氘核在强力磁场中,沿顺磁场方向高速对碰,生成产物氦3(3He),是完全可以控制的。月球上大量的氦3来源有可能就是氘核聚变的产物。从文中也可粗略看到两个物理断层理论:核力的性质和核具体结构形式,核的接触结构才是一种稳定结构。必须知道核力性质和核的具体结构才能实现核聚变的可控制性。
High purity deuterium and deuteron in a strong magnetic field at high speed along the direction of the magnetic field of the cis-touch, generate product helium 3 (3He), can completely control. The the moon large number of helium 3 sources is the deuteron fusion product. From the text can roughly see two physical fault theory: the nature of the nuclear forces and nuclear specific structure, nuclear contact structure is a kind of stable structure. Must know the specific nuclear properties and nuclear structure in order to realize the controllability of the fusion.
老师,你可以阻止我发表文章,但不要阻止科学的发展。
正文:
一、氘核和氦3核的物理性质
首先我们对氘核的物理性质是必须要知道的。氘核由一个质子和一个中子组成,这个质子与中子靠什么性质的力量结合在一起,这就是多种核力中的一种性质的力,它是氘核中两核子结合力。先看看单个质子氢核的物理性质:氢核中质子高速自旋,这是人人知道的,质子上正电荷分布在一个很小的范围内(可看为一个点上,就像足球有一点是气门心一样),霍夫施塔特早年用快电子打击质子中子实验时发现:质子的电荷分布在一个小范围内,而中子在这小范围的正电荷外围分布着小圈负电荷。这些“小范围”与整个质子中子体积比较相当于一个小小的点。组成质子中子的物质并没有平分电荷,而电荷就是在一点上。结论是:质子带着处在一小点的一份正电荷高速自旋。那么氘核中质子中子靠什么力量结合?我研究发现:那要看质子怎么自旋?
质子与中子、质子与质子、质子与电子这三种结合主要是以质子怎么自旋为关键的。质子怎么自旋呢?带着处于一点有一份正电荷的质子有三种情况的自旋:一是以此点为轴心自旋,二是以此点作一个圆周线速度、以质子半径为半径高速自旋,如图1-1图+所示,三是以任意小于质子半径为半径杂乱自旋。你认为有第四种可能么?没有了,只有这三种情况。
那种自旋能产生质子之间、质子与中子间的结合力呢?我们各个分析就可以发现:第一种情况从所有现有物理理论都无法找到质子间有什么引力存在;第三种情况情况中,发现正电荷点在作一个小圆周旋转,高速旋转时就会形成一个电流环,物理理论告诉我们:电流环能产生一个磁场(高中物理中的安培定则吧),这个磁场对相同方向电流环产生引力作用,对异向电流环产生斥力作用;假如核内两相邻质子正好相同方向自旋,相邻质子间的引力作用就产生了;假如质子与其电子也相同方向自旋,因各自带电荷不同而电流方向相异,质子与电子的斥力作用也有了解释;第三种情况正电荷点旋转半径时大时小,产生的结合力时有时无,是不会稳定存在的。我们主要看看第二种情况:正电荷点以质子半径为半径高速自旋,同时这点以一个稳定的线速度自旋,质子高速自旋是已知的,这点的线速度是多少是未知的,但物理中有个是恒定的速度就是光速,只有光速运动才是一个稳定的速度,假设:把这点正电荷旋转线速度定为光速,这个结论是无法证明,也没有证明的必要。所以图+中,正电荷点以质子半径为半径、以光速为圆周线速度高速自旋,产生一个稳定的环形电流,出现一个稳定的磁场,将质子本身和相邻中子磁化,使质子中子相互吸引,使质子与相邻同向自旋质子相互吸引(小距离范围内的两质子),使质子与其同向自旋电子相互排斥,这个力就是多种核力中最关键的一种性质的力---就叫安培力。任何学者只要用以上结论推导,所有原子核结构、原子结构、分子结构及物质世界都能推理出来。安培力有多大,理工科学者都能计算出来。
其中:质子中子的半径为R=0.8×10-15米。(由许多科学家通过测量和计算得到的。)
质子电子电荷量都是q= e = 1.6×10-19库仑
质子上正电荷自旋线速度C=3×108米/秒
只有正电荷电流环时产生的磁感应强度较小,有质子中子参与磁化后会加强4-5倍。
(质子中子能磁化,假设质子中子是强磁化物质,这个结论也无法证明,也没必要证明)
再由“毕奥——萨伐尔定律”,得到磁感应强度B0
再由安培定律得:F=∫d(L B I)=2πR B I
由此计算出安培力大小在一定范围内比质子正电荷间的库仑斥力大,如图1-2

图中看出:在大于R与6R的范围内安培力大于库仑力,核力表现了对相邻R至6R范围内的另一质子为引力,相邻质子悬空达到平衡是不太可能的(宏观世界必定是稳定的),而当其间有一个中子或二个中子起保护作用时,而达到平衡这种情况才存在可能,图中虚线可看到在2R或在4R处核力都是强大的引力,2R半径正好是一个中子,4R半径正好是2个中子,所以,原子核基本结成结构就是以:相邻质子之间间隔一个中子和间隔二个中子的结构形式结成。(最终排列还要分层次分支节,按磁场顺序,按磁场强度大小,磁场大的地方吸引更多中子,排列出所有原子核及多中子同位素)。
至此,我们得到了氘核的物理性质:氢核的质子正荷点以质子半径为半径以光速为线速度高速自旋,产生一个强磁场,将质子本身和相邻中子磁化,一个质子和一人中子因磁性结合在一起组成了氘核,这就是氘核的物理性质。氘核磁场的另一个方向还可吸引一个中子,其结构就是氚核(3H),而氘核内中子的另一端能吸引一个同旋质子组成氦3核,如图1-3所示。知道了氘核和氦3核的物理结构性质,而氘核怎样聚变为氦3核?

二、氘核聚变为氦3核的过程
由上还可看到:两质子之间间隔一个中子时,核内引力非常强大,怎么平衡多出的引力?容易得到两种情况:一是两质子上下摆动,二是绕中心高速旋转。这两情况不用证明,我们宏观观察发现:所有原子核总是高速旋转的,外观形状多呈球形,作球形旋转只能说明核内质子是摆动与旋转两种情况同时存在。还有外观是哑玲形,除了有以上两种运动外,还有以核磁主轴占主的绕轴旋转,旋转结果外观就是哑玲形。两个高速旋转的氘核要聚变在一起成为氦核真的很难控制。
由上还可看到:氦3核中两质子结合在一起,是因为同向自旋,顺磁结合。所以,可控制聚变第一个条件就是:必须将高速旋转的两个氘核强迫变为顺磁。磁约束核聚变实验各个国家都在做,打击用的高速氘核弹和被打击用的固定氘核靶都要在强力顺磁中。低温可以将核旋转变慢,这个条件也可利用,使核更能变为顺磁。各国的聚变实验总是没有多大成功,可能是对核结构不知道吧。人工制造强磁有点难吧。
由上还可看到:两个氘核相距6R之外时,库仑力大于安培力表现为斥力,另外氘原子的电子也相互排斥。一个氘核要达到另一个氘核的6R之内,必须具有强大的能量(速度),速度太小时氘核到不了另一个氘核的核力区,速度太大时氘核弹可能将氘核靶整个打出。所以,可控制聚变的第二个条件就是:氘核必须具有一个适当的速度打击别一个氘核,同时最好先将核外电子移开一时(等离子体吧)。氘核初始动能应该多大?可以从下面估算出来:用最先进的仪器,在间隔时间最短的时间内测出平衡状态下氘原子的电子从一处到另一处转动角速度,从而测出核内质子中子转动角速度,再根据质子中子半径可以计算出中子转动的线速度,再进一步计算出转动的向心力,这个力量就是质子中子结合的最小力量。氘核打击另一氘核时,一个中子被碰撞出来最小要能大于质子中子结合力,才能实现聚变,知道质子中子结合力,就能粗算出氘核打击前具有的动能。测电子角速度有点难吧。
一个顺磁的具有一定速度的氘核打击另一个顺磁的氘核,生成了氦3核,并弹性碰撞出一个中子,如图1-4所示。

用氘核的N极打击靶氘核的S极,一定会在生成物的N极得到一个中子。
在受控制聚变实验中,各国用的源材料可能各不相同,为什么不全用氘核作材料?原因不是太清楚,可能是氘核不易控制,氘核不易加速,或有其它原因吧,但我认为氘核聚变成氦3核是完全可控制的。有许多大胆的证据证明用氘核聚变为氦3核。
三、氘核聚变为氦3核的大胆证据
科学家发现月球上有大量的氦3,而月球上氦3的来源就是氘核聚变成氦3的有力证据。
我们还得先认识认识月球。月球直径约3476公里,是地球的3/11,而具有3/11直径的卫星的行星存在是不可能自然行成的。科学家对月球多次碰撞发现月球是空心的,月球与地球比例也发现月球是空心的。部份学者研究认为月球有一层岩石层和一层高强度合金层组成(科学家推测,一个能形成直径80--160公里环形山的陨石,撞击月面,其能量相当于几万亿吨TNT爆炸的当量,撞击月球的陨石会在月面上撞出一个深达几十公里的深坑。甚至有的科学家认为,一个直径6公里以上的陨石,也会造成一个比直径大四或五倍的深坑。可奇怪的是,月球上没有一个陨石坑是按科学家的推测出现的。月面上最大的环形山是加加林环形山,它的直径有280公里,可深度仅有6公

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