ИНДУЦИРОВАННЫЙ РАСПАД ПРОТОНА

Косинов Н.В.

E-mail: kosinov1@mail.ru

Аннотация

Дано теоретическое обоснование новому физическому эффекту – индуцированному распаду протона. Индуцированный распад протона (ИРП) рассматривается как ядерная реакция нового вида, которая может происходить при внешнем воздействии на протон. При инициировании распада протона необходимо учитывать особенность фрактального строения протона. Индуцированный распад протона открывает новые возможности для энергетики. На основе эффекта ИРП рассматривается новый способ получения энергии, который по удельной энергоэффективности почти на 2 порядка превосходит термоядерный синтез и на 5 порядков превосходит энергетические возможности химических реакций. Индуцированный распад протонов водорода, содержащихся в воде, делает воду неисчерпаемым и эффективным энергоносителем, способным заменить нефть, уголь, природный газ, уран. Использование эффекта ИРП в других веществах, например, в силикатах, позволит получить принципиально новый класс энергоносителей, способных заменить традиционные виды топлива.

1. ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА ПРОТОНА

Протон был открыт в начале 20-х г.г. прошлого века в экспериментах с альфа-частицами. В опытах по рассеянию на протонах электронов и гамма-квантов были получены доказательства существования  внутренней структуры у этой частицы. В 1970 г. в Стенфордском центре линейного ускорителя удалось в эксперименте получить прямое свидетельство того, что протон действительно обладает внутренней структурой [1]. Однако, до сих пор отсутствует понимание, на каких принципах строится механизм формирования структуры протона. Из-за этого у протона остается много нераскрытых тайн. Непонятен механизм его происхождения, неизвестна причина его стабильности. Не находит объяснение природа его массы, равная 1836,1526675(39) электронным массам. Из всех тяжелых частиц протон является единственной стабильной частицей. Эта частица является входит в состав ядер элементов и выступает основой всех сложных вещественных образований Вселенной. Мир своим существованием обязан протону. Есть все основания полагать, что раскрытие его внутренней структуры откроет доступ к новым очень эффективным способам получения энергии. Освоение энергии протона может стать важнейшим фактором в решении энергетической проблемы. Во второй половине прошлого века теоретическая физика пришла к выводу о возможности распада протона [2,3]. Распад протона представляет собой очень заманчивое явление для цели получения экологически чистой энергии.

Теория внутренней структуры протона изложена в [6,8,10] где показано, что структура протона представляет собой фрактальную конструкцию. На рис.1 показан фрактал протона, который содержит десять иерархических уровней самоподобной внутренней структуры.

Рис.1. Фрактал протона.

Фрактал, выявленный в струтуре протона, отражает детерминированный процесс его образования. Открытие фрактальной закономерности образования протона, позволило получить расчетным путем основные характеристики элементарных частиц, которые были известны лишь из эксперимента, в частности, фундаментальная безразмерная константа 1836,1526675(39). В [6,8,10] исследовались фрактальные структуры и найдено математическое описание фрактала протона.

Этапы и закономерность формирования структуры протона приведены на рис.2. Формирование полной структуры протона происходит за десять шагов структурообразования, что представлено «фрактальным треугольником» [10].

Рис.2. Десять этапов формирования структуры протона.

На рис.2 Р_n – количество ветвей фрактала, адекватных зарядово-сопряженным вещественным образованиям. Фрактал протона имеет перекрывающиеся самоподобные структуры различного масштаба. Общая структура представляет собой переплетающийся узор, где завершающий фрагмент субструктуры низшего порядка является одновременно началом субструктуры более высокого порядка (рис.3). Невозможно отделить или изъять из общей структуры повторяющуюся самоподобную субструктуру, не разрушая при этом весь переплетающийся узор фрактала (рис.3). В этой особенности причина стабильности протона. Такая особенность фрактала протона имеет много общего с конфайнментом кварков в квантовой хромодинамике. По моему мнению, то, что в теории названо конфайнментом, обусловлено фрактальностью внутреннего строения протона. Протон имеет 10 самоподобных внутренних субструктур, повторяющих в масштабе первичную ячейку фрактала.

                Рис.3. Фрагмент самоподобной внутреннней структуры протона.

Внутренняя структура протона образуется системой последовательных вложений, основанной на едином алгоритме. На каждом структурном уровне фрактальная субструктура повторяет фрактал предыдущего уровня. Исследование фрактала протона показывает, что внутренняя структура протона имеет квантованность, пространственную упорядоченность и иерархию внутренего строения. Для внутренней струтуры протона свойственна определенная иерархия характерных частот. Таким образом, наряду с пространственной упорядоченностью, которая проявляется в фрактальной структуре протона, существует и фрактальная зависимость характерных частот.

Фрактальная теория внутреннего строения протона не противоречит кварковой модели. Как конфайнмент в кварковой модели, так и невозможность отделить субструктуру фрактала протона от общего фрактала протона в фрактальной модели хорошо согласуется с теорией асимптотической свободы кварков.

Фрактал протона позволил получить теоретическим расчетом фундаментальную константу протона m_p/m_e =1836,1526, что указывает на экспериментальное подтверждение теории внутренней структуры протона [6,8,10]. Раскрытие закономерности внутренней структуры протона дает ключ к пониманию причины его исключительной стабильности и открывает доступ к новым способам получения энергии.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО РАСПАДА ПРОТОНА

Теория внутренней структуры протона указывает на то, что возможен процесс индуцированного его распада с выделением огромной энергии. Ниже приведено теоретическое обоснование возможности индуцированного распада протона и дано обоснование физическим явлениям, происходящим при распаде частицы. Получены условия, при которых протон теряет устойчивость.

2.1. ЭНЕРГИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПРОТОНА

Формула, описывающая фрактал протона, имеет вид [6,8,10]:

P_p =2(2(2(2(2(2(2(2(2(2+1)+1)+1)+1)+1)+1)+1)+1)+1)+1                (1)

Из фрактала протона и из фрактальной формулы следует соотношение, отображающее дискретный ряд внутренних уровней энергии протона [6]:

,                                                           (2)

где: m_e – масса электрона, c – скорость света.

Эта энергия разделяется на две составляющие. Первая составляющая представляет собой суммарную энергию покоя вещественных образований, участвующих в формировании структуры протона. Вторая составляющая представлена слагаемыми, которые задают величину энергии, определяющую стабильность протона:

                                                                       (3)

Эта составляющая подобна энергии связи сложных вещественных образований (Рис.4).

Рис.4.  Собственная  энергия частиц и энергия связи.  

На рис.4 показано соотношение энергии покоя частиц (изображено темным тоном)  и энергии связи  (изображено белым цветом) в единицах энергии электрона. Для наглядности графики для электрона и позитрония показаны в линейном масштабе, а для протона - в логарифмическом масштабе.

Фрактальный закон формирования внутренней структуры протона позволил открыть новую безразмерную физическую константу (P), относящуюся к внутренней структуре протона [6,11,13]. Эту константу я назвал константой фрактальной структуры протона. Она непосредственно связана с энергией E₂ , определяющей устойчивость протона. Эта новая константа не была известна в физике, она отражает степень устойчивости этой протона.

Формула для вычисления константы фрактальной структуры протона P имеет вид [8,10,13]:

,

где: g_e – g-фактор электрона, D₀ – большое число [7,9,13], α – постоянная Зоммерфельда. Значение константы фрактальной структуры протона равно: P = 210,8473325(39).

Для протона выполняется следующее соотношение:

,

где: m_р – масса протона, m_e – масса электрона.

Константа фрактальной структуры протона P представляет собой десятикомпонентный дискретный ряд:

Десятикомпонентному дискретному ряду константы фрактальной структуры протона P соответствует десятикомпонентный дискретный ряд внутренней энергии протона. Эта энергия определяет степень устойчивости протона. Таким образом, теория внутренней структуры протона раскрывает механизм его строения и причину высокой стабильности протона. Раскрытие механизма, ответственного за стабильность протона, позволяет реализовать его индуцированный распад, что открывает путь к совершенно новым способам получения энергии. 

2.2. МЕХАНИЗМ ИНДУЦИРОВАННОГО РАСПАДА ПРОТОНА

                Из уравнений (1) – (3) следует, что существует процесс обратный структурогенезу протона. Это значит, что возможна деструктуризация частицы в случае, если внешнее энергетическое воздействие превысит внутреннюю энергию, определяющую стабильность протона. Необходимым условием, приводящим к индуцированному распаду протона (ИРП), является сообщение протону энергии, которая должна превышать определенную пороговую величину [8]. Достаточным условием является учет особенностей фрактала протона.

Из формул (2) и (3) следует, что в формировании структуры протона принимают участие зарядово-сопряженные вещественные образования. В формировании структуры протона реализован рекурсивный алгоритм [8, 10]. ИРП также подчиняется рекурсивному алгоритму [4]. Из уравнений следует, что при деструктуризации частицы будут появляться зарядово-сопряженные частицы в результате распада промежуточных вещественных образований.

На рис.5 приведен "перевернутый фрактальный треугольник", отражающий динамику индуцированного распада протона.

Рис. 5. Перевернутый фрактальный треугольник, отражающий динамику ИРП.

Распад протона происходит за десять шагов и реализуется по фрактальному алгоритму. Как следует из фрактальной структуры протона его деструктуризация приводит к появлению зарядово-сопряженных промежуточных частиц. Все промежуточные вещественные образования, значение массы которых находится в промежутке между массой электрона и массой протона неустойчивы и имеют конечное время жизни.  Протон проходит процесс деструктуризации путем десятишаговой цепочки превращений, порождая промежуточные вещественные образования, пока не появятся зарядово-сопряженные частицы минимальной структурной сложности, после чего происходит превращение вещества в энергию [6,8,12].

В формулу (2) входит слагаемое E₂, которое представляет собой энергию, определяющую стабильность протона. Формула для определения энергии E₂ имеет вид [6, 10,14]:

Значение энергии E₂, вычисленное по этой формуле, равна 107,7427553(65) МэВ и составляет около 11,5% от энергии покоя протона [6,8,11]. Исследования показывают, что энергия E₂ представляет собой набор дискретных уровней и содержит 10 составляющих:

= 54,9+20,35+13,35+8,23+4,84+2,84+1,62+0,87+0,48+0,26 (МэВ) = 107,74 МэВ .

Реализация фрактального алгоритма энергетического воздействия на протон является достаточным условием для нарушения устойчивости протона. Это важнейшее условие, за которым скрывается причина исключительной стабильности протона. Если протону сообщить дополнительную энергию (≈108 MэВ), то он становится потенциально нестабильным а при реализации фрактального алгоритма, распадается на легкие частицы, имеющие очень малое время жизни, в результате чего происходит превращение вещества в энергию. Отметим следующую особенность индуцированного распада протона, связанную с его фрактальным строением. Прямое сообщение протону дополнитнльной энергии 107,74 МэВ, например, путем его ускорения, не приведет к его распаду, поскольку дополнительная энергия должна быть структурирована в соответствии с фрактальным законом внутреннего строения протона. Отметим, что энергия 107,74 МэВ не является столь уж высокой. На ускорителях достигают значительно больших уровней энергии. Причина, по которой не наблюдают распад протона, состоит  в том, что не выполняется условие фрактальной зависимости уровней энергии. По этой причине в ускорителях не удается «преодолеть конфайнмент».

2.3. ЯДЕРНАЯ РЕАКЦИЯ НОВОГО ВИДА

На примере индуцированного распада протона мы имеем дело с ядерной реакцией нового вида. Особенность этой ядерной реакции придает фрактальная структура протона. Условно эту реакцию можно представить в виде: [ПРОТОН + Энергия = Новая энергия].

Уравнение энергобаланса имеет вид:

Соотношение между энергией, приводящей к распаду протона и энергией, выделившейся при распаде имеет вид:

Коэффициент превышения близок к 10. Ядерную реакцию индуцированного распада протона можно представить в виде (рис.6):

Рис.6. Ядерная реакция индуцированного распада протона.

Индуцированный распад протона – это новый физический эффект, с которым непосредственно связана безразмерная физическая константа P = 210,8473325(39) – константа фрактальной структуры протона [6,11,13]. При индуцированном распаде протон полностью превращается в энергию. При ИРП реализуется реакция деструктуризации вещества. В результате высвобождается энергия, содержащаяся в протоне. Эта энергия огромна! При распаде каждый протон выделяет около 938 MэВ энергии. ИРП позволит получать беспрецедентно высокие уровни энергии, открывает путь к новым способам получения энергии и выводит на новый класс энергоносителей, способных заменить нефть, уголь, природный газ, уран..

3. ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ ИНДУЦИРОВАННОГО РАСПАДА ПРОТОНОВ

Расчеты показывают, что энергии одного протона достаточно для того, чтобы при распаде инициировать распад других восьми протонов. При соответствующих условиях возможна цепная реакция индуцированного распада протонов, которая может развиваться за счет деструктуризации вещества. При этом будет происходить генерация зарядово-сопряженных частиц. Необходимым условием, при котором возникает цепная реакция распада протонов, является получение ими дополнительной энергии не менее 107,74 МэВ на один протон. Все промежуточные зарядово-сопряженные вещественные образования неустойчивы. При достаточном количестве зарядово-сопряженных пар суммарная энергия их рекомбинации может превысить энергию 107,74 МэВ, что, при реализации фрактального алгоритма, является достаточным для инициирования распада другого протона. При этом реализуется самоподдерживающаяся цепная реакция индуцированного распада протонов. На рис.7 приведена схема цепной реакции индуцированного распада протонов.

Рис.7. Схема цепной реакции индуцированного распада протонов.

Цепную реакцию индуцированного распада протонов можно реализовать, например, в водородсодержащем веществе. Подходящим веществом для этой цели является вода [14,15]. При реализации ИРП в водной среде в качестве остаточного вещества будет выделяться кислород.

4. НОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

В реакциях деления и синтеза ядер в тепло и излучение превращается от 0,1 до 0,5 процента вещества. При химических реакциях эта величина составляет всего лишь одну десятимиллионную часть (10^{-7 )} [5]. При индуцированном распаде каждый протон выделяет около 938 MэВ энергии. При этом происходит полное превращение его в энергию без образования остаточного вещества, что обеспечивает экологическую чистоту этому способу получения энергии. В таблице 1 приведены приближенные значения показателей эффективности различных способов получения энергии по отношению к способам, основанным на химических реакциях.  Для сравнения приведены экологические последствия различных способов получения энергии.

Табл.1.

Способ, основанный на индуцированном распаде протонов, обладает экологической чистотой. Этот способ по удельной энергоэффективности почти на 2 порядка превосходит термоядерный синтез и более чем на 5 порядков (!) превосходит традиционный способ, основанный на сжигании топлива. Такие беспрецедентные возможности ИРП позволяют определить новую энергетическую концепцию, в которой многие вещества могут выступать в качестве заменителя традиционных энергоносителей.

На рис.8 показана схема способа получения энергии, основанного на индуцированном распаде протонов водорода в водных электролитах.

Рис.8. Схема способа получения энергии, основанного на индуцированном распаде протонов водорода.

В новом способе получения энергии вместо реакций синтеза вещества реализуется индуцированный распад протонов водорода. Энергетическое воздействие на протоны водорода осуществляется квантами энергии и соответствует 10-ти шаговой сетке энергетических уровней фрактала протона. Такой способ не приводит к появлению опасных веществ на конечной стадии энергопреобразований. Остаточным веществом в процессе энергопреобразований является кислород. Это делает способ экологически чистым. Другим достоинством нового способа является беспрецедентно высокий энергетический выход. Удельный энергетичекий выход более чем в 1000 раз превышает возможности  атомной энергетики и в десятки раз превышает возможности термоядерного синтеза, оставаясь при этом экологически чистым способом. Вода, используемая в электролите, выступает в роли энергоносителя и является расходуемым веществом  [14,15]. По мере расхода воды плотность электролита повышается.

5. СИЛИКАТЫ – НОВЫЙ КЛАСС ДЕШЕВЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Новая энергетическая концепция, основанная на индуцированном распаде протонов, выводит на принципиально новый класс энергоносителей, способных заменить традиционные виды топлива. Не только электролиты на водной основе являются эффективными энергоносителями. Вместо водного электролита можно использовать расплавы различных веществ. Достоинством такого подхода является возможность использования в качестве «топлива» дешевого и распространенного сырья – силикатов щелочных металлов. Удельный энергетичекий выход у «силикатного топлива» более чем в 1000 раз превышает возможности традиционных энергоносителей. Цепная реакция инициируется квантами энергии и соответствует 10-ти шаговой сетке энергетических уровней фрактала протона. На рис.9 приведена схема способа получения энергии.

Рис.9. Схема способа получения энергии с использованием силикатов.

Неуправляемую цепную реакцию в силикатах с большим уровнем выделенной энергии наблюдал Куликов А.И. Эффект проявился неожиданно в процессе изучения свойств карбокорундовых огнеупоров, применяемых в тепловых агрегатах стекольной промышленности, при их взаимодействии с расплавами силикатов щелочных металлов [16].

Протекающая реакция носит цепной характер и сопровождается значительным выделением тепла. Например, при расщеплении 1 кг силиката выделяется приблизительно 8,5 Мккал, что в тысячу раз больше, чем при сгорании 1 кг керосина. Рабочим веществом являются высокомодульные силикаты вида М2О - еSiO2, где М - щелочной металл, е=3; 4 [16].

Исходными веществами для получения силиката являются сода и песок. При этом затрачивается энергии примерно в 2,5 тыс. раз меньше того ее количества, что выделяется затем в процессе цепной реакции. Вначале требуется подвести энергию, необходимую для расплавления веществ. При достижении критической массы расплавленного силиката начинается цепная реакция, сопровождаемая лавинообразным выделением энергии.

                Запасы «силикатного» топлива на Земле неграничены. Новое топливо способно стать альтернативой традиционным органическим и ядерным топливам.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. М.Жакоб, П.Ландшофф. Внутренняя структура протона. УФН, т. 133, вып. 3, 1981.

2. Я.Б.Зельдович. Теория вакуума, быть может, решает проблему космологии. УФН, т. 133, вып. 3, 1981.

3. А.Д.Сахаров. Нарушение СР-инвариантности. С-симметрия и барионная асимметрия Вселенной. Письма в ЖЭТФ, т.5, 1967, с.33-35.

4. А.В. Анисимов. Информатика. Творчество. Рекурсия. К., Наукова думка, 1988.

5. А.Проценко. Энергия будущего. М.: Мол. гвардия, 1985.- 222 с.

6. Н.В.Косинов  Эманация вещества вакуумом и законы структурогенеза. Физический вакуум и природа, N1, 1999.

7. Н.В.Косинов.  Физический вакуум и гравитация. Физический вакуум и природа, N4, 2000.

8. Н.В.Косинов. Происхождение протона. Физический вакуум и природа, N3, 2000.

9. Косинов Н.В. Пять универсальных суперконстант, лежащих в основе всех фундаментальных констант, законов и формул физики и космологии. Актуальные проблемы естествознания начала века. Материалы международной конференции 21 - 25 августа 2000 г., Санкт-Петербург, Россия. СПб.: "Анатолия", 2001, с. 176 - 179.

10. Косинов Н.В. Сколько физических констант являются истинно фундаментальными? Материалы VII Международной конференции 19-23 августа 2002 г. Пространство, Время, Тяготение. Санкт-Петербург, Россия. СПб.: "ТЕССА", 2003. - 522 с.

11. Косинов Н.В. Законы унитронной теории физического вакуума и новые фундаментальные физические константы. Физический вакуум и природа, №3, 2000, с. 72 - 97.

12. Косинов Н.В. Фрактальные закономерности в физике микромира. Физика сознания и жизни, космология и астрофизика, N4, 2003, с. 45-56.

13. Н.В.Косинов. Константные базисы физических и космологических теорий. Физический вакуум и природа. №5, 2002, с.69 – 104.
14. Косинов Н.В. Вода – энергоноситель, способный заменить нефть. Новая энергетика. №14, 2004.

http://ntpo.com/invention/invention2/17.shtml

http://filosof.net/disput/kosinov/h2o/text.htm

15. Kosinov N.V. Water instead of oil. New Energy Technologies, N 14, 2004.

16. Куликов А.И. О взаимодействии карборундовых огнеупоров с расплавами силикатов щелочных металлов. Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1984, т.20, №4. Силикаты просятся в энергетику. Наука и жизнь. №8, 1991.