Формализм позиционирования стабильных изотопов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Формализм позиционирования стабильных изотопов

Макаров Л.М.¹, Поздняков А.В.² Email: Makarov17126@scientifictext.ru

¹Макаров Леонид Михайлович - кандидат технических наук, профессор, кафедра конструирования и производств радиоэлектронных средств,

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; ²Поздняков Александр Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, кафедра медицинской биофизики

г. Санкт-Петербург

Аннотация: рассмотрена процедура формирования системы позиционирования изотопов - стабильных изотопов, на основе базовых показателей атомарной конструкции химического элемента периодической системы. Установлены принципы формирования изотопных кластеров различных химических элементов, представлены количественные показатели схем создания групп стабильных изотопов, участвующих в биосинтезе клеточных структур организма человека. Указана сопряженность энергетических процессов клеточного синтеза с энергетическим процессом ядерного синтеза, определяющих продолжительность жизни человека.

Ключевые слова: изотопы, клеточный биосинтез, энергетика сопряженных процессов.

FORMALISM OF POSITIONING OF STABLE ISOTOPES

Makarov L.M.¹, Pozdnyakov A.V.²

¹Makarov Leonid Mikhaylovich - PhD in System analysis, Associate Professor,

DEPARTMENT OF DESIGNING AND PRODUCTION OF RADIO-ELECTRONIC MEANS,

ST. PETERSBURG STATE UNIVERSITY OF TELECOMMUNICATIONS OF THE PROF. M.A. BONCH-BRUYEVICH;

²Pozdnyakov Alexander Vladimirovich - Doctor of Medical Sciences, Professor, DEPARTMENT OF MEDICAL BIOPHYSICS,

ST. PETERSBURG STATE PEDIATRIC MEDICAL UNIVERSITY,

SAINT PETERSBURG

Abstract: the procedure of formation of system of positioning of isotopes - stable isotopes, on the basis of basic indicators of an atomic design of chemical element of periodic system is considered. The principles of formation of isotope clusters of various chemical elements are established, quantitative indices of schemes of creation of groups of the stable isotopes participating in biosynthesis of cellular structures of a human body are presented. The associatively of the power processes of cellular synthesis to power process of nuclear fusion defining life expectancy of the person is specified.

Keywords: isotopes, cellular biosynthesis, power of the interfaced processes.

УДК 519.61 + 530.145

Современные представления об атомарной конструкции химических элементов, представленных в табличной форме, создавались на основе естественнонаучных знаний и представлений о планетарной модели.

Самодостаточность атомарных конструкций, как общее понятие долговременного существования материи, трактовалась исключительно с позиции понимания естественных природных процессов. Расширение этих представлений на основе базовых понятий квантовой теории внесли серию новых понятий, в частности, понимание сложного строения атома.

Выделяя понятие массы и заряда атома, формируется представление о наличии нейтрино. Нейтрино, как важная составная часть атома, позволяет дополнить фундаментальные законы микромира, новыми постулатами излучения энергии. Наличие в атоме позитронов, дополняется нейтронной компонентой. Комплект позитронов и электронов формирует представление об электрической нейтральности заряда атомарной конструкции. Наличие определенного количества нейтронов способно изменять массу атома, но не заряд ядра.

Физика атомного ядра предусматривает наличие большого количества разнообразных конструкций атомов на основе понятия изотопа. Установлено, что разновидности атомов химического элемента обладают равным количеством протонов (p) и разным количеством нейронов (n). При этом сумма A^?p^?n , определяемая как массовое число, является важнейшей характеристикой изотопа.

Определенное состояние атома характеризуется энергией возбуждения. Согласно квантовой теории смена значений энергии возбуждения сопряжена с внутренними атомарными процессами, которые проистекают между протонами и нейтронами. В этом отношении четко выделяется постулат о связи массы атома (массового числа) и энергии. С формальной точки зрения эти представления хорошо известны из физики классической Ньютона.

Различают спокойное - стационарное и возбужденное состояние атома. Некоторые атомарные конструкции способны длительное время сохранять возбужденное состояние. Это объясняется большой продолжительностью активации протонно-нейтронных процессов.

Различают естественный и искусственный процесс образования изотопов. И в том и другом случае принято констатировать наличие радиоактивного излучения, которое формально классифицируют на три класса: альфа, бета и гамма. Ядро атома, которое изменяется, называют материнским, а ядро вновь образовавшееся называют дочерним. Формально такой процесс характерен для всех атомарных конструкций и обладает различиями по видам излучения и продолжительности переходного периода.

Эти представления составляют основу понимания естественного включения изотопов в клеточные образования живого организма. Действительно, организм как открытая термодинамическая система, постоянно взаимодействует со средой обитания. И естественно, что распределение изотопов по клеточным образованиям организма осуществляется с учетом индивидуальных особенностей биохимических процессов и химическими свойствами радионуклида.

Установлено, что изотопы углерода С14 , водорода Н3 , калия К40 присутствуют практически во всех тканях организма человека. Наряду с этим существует ряд изотопов обладающих способностью избирательного накопления, например, изотопы йода, которые сосредотачиваются в щитовидной железе.

С точки зрения энергетики организма большой интерес представляет изотоп калия К40 , который входит в состав практически всех клеток и определяет характер электролитической работы клеточных мембран, в том числе и в нейронной сети. Существующие материалы исследований о распределении радионуклидов в организме актуализируют проблему построения единой системы позиционирования изотопов, в частности, систему кластерной связи стабильных изотопов. Актуализация этой проблемы обладает большой практической значимостью в разработке новых лекарственных форм, а также формированию рекомендаций по созданию пищевых продуктов, обеспечивающих высокие энергетические показатели организма на протяжении длительного времени жизни.

В соответствии с эмпирическим правилом Содди - Резерфорда, установлено [1], что число распадов за установленный интервал времени в произвольном веществе пропорционально числу имеющихся в образце радиоактивных атомов данного типа.

Это правило позволяет декларировать тезис, что новые атомарные конструкции также могут претерпевать изменения, которые завершаются по достижении определенного количественного соотношения между протонами и нейтронами. Этот процесс принято отождествлять с цепью событий - распадов, а последовательность образовавшихся нуклидов называют радиоактивным рядом. Относительно простые схемы изменения конструкций атомов, с участием нейтронов, характеризуют процесс получения изотопов.

Современная теория строения атомного ядра оперирует понятиями диссипативной системы. Это понятие тесно связано с термодинамикой, и представлениями о параметрах порядка, архитектуры строения атомного ядра. Следует указать, что эти представления составляют основу понимания рождения и развития всех организмов, позиционируемых сложной системой. Естественным представлением о событиях в сложной системе, которой представляется атом, является процесс построения некоторого описания. Сложность создания описания событий в атомарной конструкции, в условиях наличие множества степеней свободы, реализующих переходы системы из одного состояния в другое, актуализируют проблему формирования модели. Построение модели смены событий в атомарной конструкции, с точки зрения квантовой физики, должно формироваться на представлении дискретности связанных между собой процессов. В терминологическом отношении такой процесс характеризуют цепью событий, например, в случае радиоактивного ряда изотопов одного и того же химического элемента. Установлено, что большинство химических элементов имеет по несколько изотопов. Кластер изотопов химического элемента позиционируется композиционной процедурой:

Ai =pi +nj (1)

Где Аi - отождествляется с конкретным атомом химического элемента (атомарное число), представленного порядковым номером i. Соответственно, pi характеризует количество протонов и nj количество нейтронов. В современной справочной литературе кластеры изотопов позиционируются посредством значений j. Первые изотопы в кластере обладают малыми значениями j. Естественно, с увеличением параметра j меняются энергетические показатели атомарной конструкции. В квантовой теории увеличение параметра j рассматривается как создание новой атомарной конструкции, период полураспада которой можно определить теоретически, а также оценить в эксперименте. Изменение параметра j, в искусственном эксперименте, сопряжено с перераспределение энергетических потоков внутри атома, что порождает либо устойчивое состояние атома, либо устанавливает определенный временной интервал возбужденного существования. Одной из разновидностей устойчивого состояния атома является стабильное излучение конкретной порции энергии. Стабильность излучения в общем случае проявляется в виде гамма, альфа и бета излучения. Часто эти форматы излучения взаимно дополняют друг друга. Понятие стабильности для изотопа создается на основе гипотетической модели наблюдения «бесконечного» процесса излучения энергии. Наряду с теоретическими расчетами времени жизни изотопа с большими периодами полураспада используются натурные исследования, результатом которых являются оценки времени жизни изотопов «с коротким периодом существования».

Обнаружено, что большинство атомарных конструкций, известных в настоящее время обладают кластерами изотопов. Установлено, что некоторые кластеры обладают одним или несколькими стабильными изотопами. Принимая во внимание, что расположение атомов в таблице химических элементов реализуется в соответствии с формальными правилами [2], предусматривающими существование большого количества атомарных конструкций изотопов, актуализируется проблема построения системы позиционирования стабильных изотопов, в том числе и таких которые являются активаторами энергетических процессов всех клеточных структур организма человека. Рассмотрим типичный кластер изотопов в формате вектора (2):

изотоп периодический система химический

(2)

Выделим в кластере ядро стабильных изотопов [1]. Проиллюстрируем представленные процедуры (2) на пример кластера изотопов кислорода C8.

Создадим процедуру по выражению (3).

(3)

Отобразим количественные показатели элементов вектора, характеризующего ядро стабильных изотопов (таблица 1).

Таблица 1. Количественные показатели стабильных изотопов кислорода

Введем идентификационный показатель изотопа (4):

l= (p+n)2 (4)

p

Используя выражение (4), постулируем, что каждый изотоп в кластере получит уникальный по значению показатель. Действительно, для стабильных изотопов кислорода имеем уникальный набор показателей (таблица 2).

Таблица 2. Показатель l стабильных изотопов кислорода

Рассмотрим идентификационные показатели для серии атомарных конструкций, представленные в таблице 3 и таблице 4.

Таблица 3. Идентификационные показатели для атомов c № 1 по № 7

Табличная форма позиционирования идентификационных показателей позволяет продемонстрировать наличие периодических свойств изотопов. При этом для атома бериллия дополнительно декларируется наличие стабильного изотопа, обладающего идентификатором ?=100, который в справочной литературе [1] не указан. Аргументом в пользу признания у бериллия двух стабильных изотопов является принцип сохранения системности позиционирования атомарных конструкций. Для каждого кластера изотопов устанавливается «стартовый» и «финишный» показатель. Например, для атома кислорода ?_ст=100 и ?_ф=361.

Принцип системности смены групп стабильных изотопов от атома к атому формируется дискретно. Этот эффект представлен графически отдельными фрагментами с цифровыми показателями, приложенными к основному табличному набору идентификаторов.

Таблица 4. Идентификационные показатели для атомов c № 8 по № 13

Важно понимать сущность процесса естественного распределения изотопов по биологическим тканям организма. Множество изотопов участвующих в синтезе клеточных структур оказывают различное влияние на биохимические процессы, в том числе и на скорость биохимических реакций, требующих энергетических затрат. Основываясь на этих, отчасти упрощенных понятиях, актуализируется проблема системного анализа клеточной энергетики, использующей изотопы. Очевидно, что поиск приемлемых концепций в этом направлении начинается с системного позиционирования изотопов, в частности, стабильных изотопов. Обладая большим периодом полураспада стабильные изотопы, определенным образом распределенные в избранном клеточном пуле или подсистеме организма, являются индикаторами и, одновременно, регуляторами энергетических процессов биохимического синтеза.

Представленные в настоящей работе исследования системного позиционирования изотопов, в частности, стабильных изотопов, на основе известных физических параметров, реально демонстрируют наличие системных связей между атомами. Установленный принцип формализованного позиционирования изотопов позволяет организовать мониторинг клеточного синтеза, с указанием значимости каждого изотопа. Фактически для реализации этой задачи сегодня имеется большое количество разнообразных аппаратных средств радиоизотопного анализа, обширный набор программных продуктов и многочисленные результаты натурных исследований. В целом можно констатировать, что полученные результаты являются основой для целенаправленного формирования стратегии долговременного существования организма человека в среде обитания. В этом отношении показатель продолжительности жизни человека сопряжен с энергетикой клеточного синтеза, реализуемого на нано уровне стабильными Природными изотопами.

Список литературы / References

1. Жаворонкова К.Н. Физико-химические методы анализа изотопов и особо чистых веществ. М., 2002.

2. Макаров Л.М. «Алгоритм позиционирования атомов химических элементов» ХXХVIII INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE: «European Research: Innovation in Science, Education and Technology/Европейские научные исследования: инновации в науке, образовании и технологиях». (London. Great Britain. April 8-9, 2018.

Размещено на Allbest.ru