Мир вокруг нас - "Этэрнус" - Страница 31

Рис. 100

Далее: Вероятная структура неона-17 — представлена на рис. 101. Как видно на рис., это ядро, по структуре, является аналогом углерода-9. Неудивительно, что в отношении неона-17, как и углерода-9, имеются экспериментальные свидетельства в пользу наличия гало из двух протонов [22] [23]. Исходя из наглядной геометрии, 17Ne, как и 9C, вероятно только приближаются к состоянию гало-ядер (имеют кластер гелия-3 с неспаренным нейтроном).

Рис. 101

Остальные протонизбыточные изотопы неона — см. на рис. 102.

Рис. 102

Неон — элемент, которым заканчивается второй ряд таблицы Менделеева. Т. о. мы рассмотрели все (известные) протоноизбыточные ядра элементов второго ряда таблицы Менделеева (всего 29 изотопов). Этих примеров, вероятно, вполне достаточно, для понимания общих принципов строения протонизбыточных ядер, поэтому таковые ядра, третьего и более далёких рядов таблицы Менделеева — подробно рассматривать не будем.

Далее: Прежде чем переходить к рассмотрению стабильных изотопов элементов, попробуем решить вопрос:

О сути чётности квантовых состояний

Чётность, на неклассическом этапе — это квантовое число, описывающее поведение элементарных частиц и их систем — ядер, атомов и молекул, при их зеркальном отражении, и которое может принимать два значения: положительное и отрицательное. Так, в таблицах элементарных частиц, и изотопов ядер, рядом со значением спина — всегда указывают и значение чётности (см. например, табл. 12).

Известно явление нарушения чётности = зеркальной симметрии, в некоторых процессах, что впервые было экспериментально показано в опытах Ву и др. (1957 год). В этих опытах, наблюдался b– распад поляризованных ядер (= ядер с однонаправленными спинами) радиоактивного кобальта. В эксперименте, электроны вылетали преимущественно в одну сторону. В зеркальном же отражении установки, электроны вылетают преимущественно в противоположную сторону, что никогда не наблюдается в реальном Мире. Т. е. зеркальная симметрия для процесса нарушается. А значит, какие-то законы природы не выполняются при инверсии пространства (= при зеркальном отражении). А именно — те, что ответственны за b– распад, т. е. слабые взаимодействия (поля), в которых пространственная чётность т. о. не сохраняется. Это называется явлением нарушения P-чётности в слабых взаимодействиях (только слабые взаимодействия нарушают чётность, остальные поля — не меняют её).

Впоследствии, было введено представление о сохранении, вместо обычной чётности — т. н. комбинированной чётности (комбинированной симметрии): пришлось представить, что при зеркальном отражении установки, все частицы, по какой-то причине должны переходить в свои античастицы (в т. ч. положительный заряд — в отрицательный). Т. е. в природе наблюдались бы зеркальные процессы, но только если бы установка целиком состояла из антивещества. Т. о. для сохранения симметрии законов природы нужна одновременная инверсия и пространства (P), и заряда (= замена вещества на антивещество) (C), что было названо законом сохранения CP-чётности (или комбинированной чётности (= симметрии)).

На постнеклассическом этапе, причина нарушения зеркальной симметрии (или P-чётности) в опытах Ву и др. — становится понятна, в т. ч. и почему частицы, при зеркальном отражении, переходят в свои античастицы, см. рис. 103. На рис. показаны зеркальные отражения элементарных частиц, с учётом их внутреннего строения (для начала, использованы упрощённые, т. е. проекционные (= плоские) представления частиц).

Рис. 103

Итак, уже из плоских представлений элементарных частиц, наглядно видно, что и электрон, и протон, и нейтрон — переходят в свои античастицы, при зеркальном отражении.

Аналогично, частицы ведут себя и в объёмном представлении, см. рис. 104.

Рис. 104

Итак, это некоторые основы представлений о чётности, на постнеклассическом этапе.

Далее, говоря про чётность, рассмотрим такие явления, связанные с чётностью как: проблема нейтрино, нарушение CP-чётности, и закон сохранения чётности следующего уровня — CPT-чётности:

Проблема нейтрино, т. е. нарушение P-чётности для нейтрино, или почему нейтрино всегда имеет спин –1/2 (вернее, отрицательную спиральность, но о ней — чуть позже), и почему не существует его зеркальное отражение, т. е. нейтрино со спином +1/2, согласно наглядным (постнеклассическим) представлениям — легко объясняется: Как уже рассматривалось ранее, т. к. отличие частиц от античастиц (в т. ч. различие зарядов), согласно наглядным представлениям, обусловлено разным направлением замкнутых движений в частице, т. ч. на магнитной оси, то нейтрино с противоположным направлением замыкания — оказывается антинейтрино. Проведём операцию зеркального отражения нейтрино, см. рис. 105. Из рис. видно, что при зеркальном отражении, нейтрино — очевидно переходит т. о. в антинейтрино.

Рис. 105

При более подробном рассмотрении, следует также учесть, что нейтрино всегда движется со скоростью света, а значит, важен не спин сам по себе, а его проекция на направление движения, или спиральность. Посмотрим, как ведёт себя нейтрино при зеркальном отражении, с учётом направления движения (показано вертикальной стрелочкой), см. рис. 106. Как видно из рис., если направление замыкания, при зеркальном отражении меняется на противоположное, то направление движения не меняется, и наоборот. Очевидно, что частицы в средней части рис. — тождественны, и представляют собой антинейтрино.

Рис. 106

Нарушение CP-чётности, и сохранение CPT-чётности — формулируется как необходимость, для сохранения инвариантности физических законов — производить инверсию не только пространства, с заменой частиц на античастицы (CP-преобразование), но одновременно менять и направление течения времени (T-инверсия). Последняя — есть смена всех движений на противоположные (при этом, изменение внутренних движений, неклассически — не учитывается (т. к. неизвестно), но содержится (кроме спина) в CP-преобразовании, т. е. замене частиц на античастицы). Из сохранения CPT-симметрии — выводится равенство масс, времён жизни и т. п. характеристик частиц и античастиц, что установлено (экспериментально) с высокой степенью точности [24]. (Наглядно, тождественность частиц и античастиц, и противоположность их зарядов — можно увидеть как следствие того, что всё отличие частиц / античастиц — лишь в противоположном направлении движений в них).

Нарушение CP-симметрии (наблюдаемое в распадах K0- и B0-мезонов) — было в целом объяснено ещё на неклассическом этапе, как вытекающее, в конечном итоге, из наличия трёх поколений элементарных частиц (и обусловленного этим, смешивания кварков в мезонах (детали — опускаем)). Сама же причина наличия поколений элементарных частиц — выясняется лишь на постнеклассическом этапе, и (наглядно) рассматривалась ранее.