Ядра атомов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЯДРА АТОМОВ

Канарев Ф.М.



Введение

Анонс. Ядра атомов - основа всего материального. Человечество израсходовало самый большой интеллектуальный и финансовый капитал на их изучение. Получено огромное количество научной информации, позволившей найти, как плодотворное, так и враждебное человеку её применение. Тем не менее, мы ещё далеки от понимания законов Природы, управляющих формированием ядер атомов. Предлагаемая статья - новый шаг к выявлению и пониманию этих законов, которые уже заслуживают быть включёнными в учебный процесс.



1. Начальная информация о ядрах атомов

Сразу возникает вопрос: есть ли экспериментальная информация для начала выявления структур ядер атомов? Есть, конечно, она скрыта, прежде всего, в Периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева. Сейчас мы увидим, что начало формирования всех химических элементов и разделение их на уже установленные периоды и группы лежит в структурах ядер атомов химических элементов [1].

Далее идёт экспериментальная информация, полученная на ускорителях элементарных частиц. Однако к ней надо относиться с большой осторожностью, так как экспериментаторы, получившие её, не имели надёжной теории для её интерпретации. Суть этой ненадёжности скрыта в процессе анализа результатов бомбардировки ядер атомов ускоренными частицами, чаще всего - протонами. Вот как описал это российский ученый В. Рыдник в книге "Увидеть невидимое" «….Представление об элементарных частицах составляют путем синтеза информации упругого и неупругого рассеяний при экспериментах на ускорителях элементарных частиц. Сложность этой задачи, по его мнению, сравнима с ситуацией, описанной в притче о слепцах: "Один потрогал хобот слона и сказал, что слон - это что - то мягкое и гибкое, другой дотронулся до ноги и заявил, что слон похож на колонну, третий ощупал хвост и решил, что слон - это нечто маленькое, и т. д." [2]. Бесплодные результаты такого анализа последних экспериментов на ускорителе в Церне, убедительно подтверждают достоверность этой точки зрения, поэтому мы проявим осторожность при использовании экспериментальной информации, полученной на ускорителях элементарных частиц.

Однако, в Природе - начальными источниками информации о ядрах атомов являются процессы рождения и старения звёзд Вселенной. Астрофизики, анализируя эти процессы, получили удивительную информацию, напрямую относящуюся к ядрам атомов химических элементов и мы не можем игнорировать её. Суть этой информации заключается в том, что в спектрах самых молодых звёзд присутствуют спектральные линии в основном водорода - первого химического элемента. По мере старения звезды она начинает излучать спектры химических элементов в полном соответствии с их последовательностью в Периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева. После спектральных линий атомов водорода появляются спектральные линии гелия, потом лития, бериллия, бора и т.д. Последовательность появления спектральных линий у стареющих звёзд совпадает с последовательностью химических элементов в Периодической таблице. Чем старее звезда, тем больше химических элементов она содержит. Вот спектр нашего Солнышка (рис. 0). В нём информация о том, что солнечные ядерные реакции родили уже более половины химических элементов. Это очень грустная информация для человечества и пора задуматься об этом [1].

Однако, астрофизики заметили, что во Вселенной есть звёзды, последовательность появления химических элементов на которых не соответствует расположению их в Периодической таблице. Астрофизики установили, что есть звёзды, у которых после появления спектральных линий атома кислорода - 8-го химического элемента, вдруг сразу появляются спектральные линии 20-го химического элемента - кальция. Удивительный факт, указывающий на то, что ядра атомов более сложных химических элементов формируются из ядер более простых химических элементов. В данном случае ядра атомов кальция формируются из ядер атомов водорода, гелия, лития, бериллия, бора и азота.

Сразу возникает вопрос: почему же тогда указанные простые ядра не формируют ядра, например, 15-го химического элемента - фосфора? Ответ тут может быть один - структура ядра атома кальция позволяет формировать его из указанных простых ядер, а структура ядра атома фосфора и ближайших к нему структур ядер исключают такую возможность и мы обязаны найти причины этого. Они скрыты и в последовательности процессов рождения живых организмов на нашей планете. Простейшие из них, родившиеся первыми, имеют защитные панцири из кальция [1].

Рис. 1. Спектр Солнца. Научный фонд США

Далее, мы обязаны получить ответ и на такой фундаментальный вопрос: почему графит и алмаз - вещества одного и того же химического элемента - углерода имеют радикально противоположные свойства: графит пишет по бумаге, а алмаз режет стекло?

Конечно, это не все ориентиры, которые мы должны использовать при поиске процесса формирования ядер атомов. Следующий мощный ориентир - следствие теоретической атомной спектроскопии, которое относится к ядру атома, - отсутствие орбитального движения электрона в атоме. Электроны взаимодействуют с ядрами атомов своими осями вращения. Это возможно, если протоны ядра расположены на его поверхности [3].

Таким образом, чтобы обеспечить взаимодействие каждого электрона с ядром, необходимо располагать протоны на поверхности ядра. Одинаковые заряды протонов исключают структуру ядра, в которой протоны касались бы друг друга. Природа строит ядро так, чтобы между протонами обязательно находился нейтрон. Поскольку последнее требование трудновыполнимо при большом количестве протонов в ядре, то привлекаются дополнительные нейтроны. Вот почему ядра почти всех химических элементов содержат нейтронов больше, чем протонов. Причем с увеличением количества протонов и нейтронов в ядре доля «лишних» нейтронов увеличивается. И это понятно, так как без них невозможно добиться геометрической симметрии ядра, в котором между протонами обязательно должны быть нейтроны.

Далее, нейтроны, по-видимому, проницаемы для магнитных полей протонов и непроницаемы или слабо проницаемы для их электрических полей. Экранируя одноименные электрические поля протонов, нейтроны создают условия, при которых магнитные полюса протонов взаимодействуют с противоположными магнитными полюсами нейтронов.

Электрон и протон имеют заряды и магнитные моменты. Мы уже установили, что магнитное поле электрона подобно магнитному полю стержневого магнита. Можно полагать, что заряд протона способствует формированию у него такого же магнитного поля, как и у электрона, то есть структура магнитного поля протона подобна структуре магнитного поля стержневого магнита. Назовем такое магнитное поле простым.

Нейтрон также имеет магнитный момент, а значит и магнитное поле. Но о структуре его магнитного поля нам мало неизвестно. Если оно также подобно магнитному полю стержневого магнита, то протон и нейтрон соединяются между собой как стержневые магниты и тогда структура ядер должна быть линейной. Если же нейтрон имеет сложное магнитное поле, состоящее из нескольких магнитных полюсов, то возможно построение ядер атомов с более сложной пространственной конфигурацией. Поэтому одной из первоочередных задач в обосновании структуры ядер атомов - получение доказательств о том, что нейтрон имеет больше магнитных полюсов, чем протон и мы уже доказали это [4].

Силы, действующие между нуклонами в ядре, называются ядерными силами. Они являются силами притяжения и действуют на очень коротких расстояниях . Ядерные силы, действующие между протоном и нейтроном, а также между двумя нейтронами, считаются одинаковыми. Это свойство называется зарядовой независимостью ядерных сил. Каждый нуклон взаимодействует не со всеми нуклонами ядра, а только - с ближайшими к нему. Такое свойство ядерных сил названо свойством насыщения

Модель ядра, подобная капле жидкости, до сих пор считалась наиболее близкой к реальности. Однако, эта модель, как и капля жидкости, не раскрывает её внутреннюю структуру. Поэтому выявление структуры ядер атомов химических элементов остаётся актуальной задачей [2]. Начнем с анализа структуры ядра атома самого простого химического элемента - водорода.

Поскольку мы будем пытаться выявить принцип, руководствуясь которым Природа формирует ядра атомов, то уже полученная нами информация о моделях протона и нейтрона указывает на то, что основными свойствами этих частиц, которые управляют формированием ядер атомов, являются: заряд и магнитный момент протона, а также магнитный момент нейтрона и отсутствие у него заряда. Наличие магнитных моментов у этих частиц дает нам основание представлять наличие у них магнитных полюсов [5], [6].

Магнитные силы разноименных полюсов магнитных полей протона и нейтрона являются единственными силами, способными соединять эти частицы друг с другом. Электростатические силы протонов - единственные силы, которые ограничивают сближение протонов в ядре.

Тем не менее, как мы уже отметили, экспериментально установлено существование ещё и ядерных сил, соединяющих протоны и нейтроны в ядрах атомов. Величина этих сил на два порядка больше электростатических сил отталкивания протонов. Силы, генерирующие такое взаимодействие, названы ядерными силами. Природа их остаётся неизвестной [1].

Если учесть столь большую напряженность магнитных полей вблизи центра симметрии протона и предположить, что у нейтрона она, примерно, такая же, то появляются основания полагать, что магнитные силы протона и нейтрона, действующие на расстояниях, близких к их геометрическим центрам, и являются теми силами, которые названы ядерными.

(1)

Таким образом, у нас появляется возможность предположить, что ядерные силы являются на самом деле магнитными силами, действующими на предельно малых расстояниях между центрами масс протонов и нейтронов.

Поскольку ядра являются основой формирования атомов, то различия в свойствах некоторых тел, состоящих из одного и того же химического элемента, - следствие различных структур их ядер. Например, графит и алмаз, состоят из одного и того же химического элемента - углерода, но имеют совершенно разные механические свойства. Графитовый карандаш пишет на бумаге, а алмаз режет не только бумагу, но и стекло. Эти различия должны следовать из различий структур ядер атомов графита и алмаза. Сейчас мы убедимся, что это действительно так [1].

Чтобы упростить процедуру построения ядер атомов, будем представлять протоны и нейтроны сферическими образованиями. Протон имеет магнитное поле, подобное магнитному полю стержневого магнита, а нейтрон - шесть магнитных полюсов направленных по осям декартовой системы координат. Протоны показаны белым цветом, нейтроны - чёрным и серым [4], [6].



2. Структура ядра атома водорода

Известно, что ядро атома водорода состоит из одного протона (рис. 1, а). Однако существуют и изотопы атома водорода, в ядрах которых к протону добавлены один (рис. 1, b) или два нейтрона (рис. 1, с). Водород, в ядре которого один протон и один нейтрон, назван дейтерием (рис. 1, b). Если в атоме водорода один протон и два нейтрона, то такой атом называется тритием (рис. 1, c). Проследим за процессом формирования ядер дейтерия и трития с учетом изложенного нами принципа соединения протонов с нейтронами.

Сближение протона P и нейтрона N происходит за счет действия магнитных сил, формируемых магнитными полями разноименных магнитных полюсов протона и нейтрона. Здесь нет сил, которые препятствовали бы сближению этих частиц. В результате получается ядро дейтерия (рис. 1, b). Если магнитные поля протона и нейтрона симметричны, то такая структура должна быть устойчивой. В Природе существует лишь 0,015% ядер дейтерия. На рис. 1, с показано ядро атома трития. В Природе существует лишь ядер трития [1].

Если же протон и нейтрон имеют форму, близкую к сферической, то схемы ядер дейтерия и трития можно представить в виде предельно сближенных сферических образований (рис. 1, b и с).

Рис. 2



Если учесть очень большую напряженность магнитных полей протона и нейтрона вблизи их геометрических центров, то при компоновке ядер, показанных на рис. 1, b и c, магнитные силы, сближающие эти частицы, и будут соответствовать ядерным силам.

3. Структура ядра атома гелия

Обратим внимание на очень важное различие между электрическими и магнитными полями. Известно, что электрические поля легко экранируются. Экранировать же магнитные поля значительно труднее.

Какие же частицы экранируют электростатические силы протонов в ядрах атомов? Нейтроны, конечно, нейтроны, больше некому. Тогда простейшая схема ядра атома гелия может быть такой, как показана на (рис. 2, а).

Если нейтрон окажется между двумя протонами (рис. 2, а), то он будет экранировать их электрические поля и таким образом ослаблять электростатические силы отталкивания. Поскольку магнитные поля проницаемы для нейтрона, то присутствие нейтрона между двумя протонами ослабит электростатические силы, отталкивающие протоны, но не ослабит магнитные силы, сближающие их, так как протоны и нейтроны соединяют их разноимённые магнитные полюса. Так формируется структура из двух протонов и одного нейтрона, которая является ядром изотопа атома гелия (рис. 2, а). В Природе существует 0,000138% атомов гелия, которые имеют такое ядро [1].



Рис. 3. Схема ядра атома гелия

На рис. 2, b показан второй вариант формирования ядра атома гелия. Здесь два нейтрона экранируют электрические поля двух протонов. Такую схему ядра атома гелия можно считать более предпочтительной, так как при такой схеме компоновки ядра электростатические силы отталкивания, действующие между двумя протонами, ослаблены сильнее, чем в схеме, показанной на рис. 2, а. Кроме того, у этой схемы оба протона имеют свободные магнитные полюса для взаимодействия с электронами [5], [6].

Отметим, что ядро атома гелия в большинстве ядерных реакций выделяется в виде положительно заряженного образования, называемого альфа частицей (рис. 2, b). Порядковый номер 2 химического элемента гелия относится к ряду магических чисел, характеризующих особую устойчивость ядра этого элемента. Следующие магические числа 8 и 20. Дальше мы рассмотрим структуру ядра атома кислорода с магическим числом 8 и ядро атома кальция с магическим числом 20 и убедимся, что причиной устойчивости этих ядер является их геометрическая симметричность.

В вариантах возможной компоновки ядра атома гелия (рис. 2) нейтроны экранируют часть электрических силовых линий протонов. За счет этого силы электростатического отталкивания протонов уменьшаются. Величина же магнитных сил, соединяющих между собой протоны и нейтроны, почти не изменяется, что и обеспечивает такой совокупности частиц прочность и устойчивость.

Обратим внимание на возможный вариант компоновки ядра атома гелия, показанный на рис. 2, с. Дальше мы покажем, что при такой компоновке ядра атома гелия его магнитный момент может быть равен нулю. Количество атомов гелия, ядра которых состоят из двух протонов и двух нейтронов (рис. 2, b, c), составляет 99,999862%. Время жизни атомов гелия, в ядрах которых 4 или 6 нейтронов, исчисляется миллисекундами.

4. Структура ядра атома лития

Если при формировании ядер атомов Природа руководствуется принципом геометрической симметрии, то в какой последовательности она строит ядро атома лития? Конечно, основой при построении ядра лития является ядро более простого атома гелия. Чтобы из ядра атома гелия получилось ядро атома лития достаточно к ядру атома гелия прибавить один протон и один нейтрон. Если компоновка ядра будет идти за счет симметричных магнитных полей протона и нейтрона, то схемы ядра атома лития окажутся такими, как показаны на рис. 3, а, b. В Природе 92,50% ядер атомов лития имеют три протона и четыре нейтрона (рис. 3, а). Остальные 7,50% ядер лития имеют по три нейтрона и три протона (рис. 3, b).

Почему Природа отдает предпочтение такой компоновке ядер атома лития, какие показаны на рис. 3, а и b? Потому что протоны и нейтроны в ядре атома соединяют не ядерные силы, а магнитные. Наиболее важным здесь является тот факт, что большинство атомов лития имеют не три, а четыре нейтрона (рис. 3, а). Из этой схемы следует неожиданное следствие: магнитное поле нейтрона формируется минимум четырьмя магнитными полюсами. Это предположение следует из того, что центральный нейтрон на схеме рис. 3, а имеет три задействованных контакта, которые соответствуют трем магнитным полюсам. Четвертый контакт у этого нейтрона свободен, он соответствует четвертому магнитному полюсу, к которому присоединяются нейтроны следующего атома бериллия [1].



Рис. 4. Схемы ядер атома лития

Изотопы атомов лития могут иметь в ядре до пяти лишних нейтронов, но время жизни таких атомов исчисляется миллисекундами. Большинство атомов лития имеют ядра, показанные на рис. 3, а. Объясняется это тем, что протоны и нейтроны соединяют их магнитные силы. Обратим внимание еще раз на количество контактов между нейтронами и протонами в схеме на рис. 3, а. Каждый протон имеет лишь один контакт с нейтроном, формируемый одним из двух его магнитных полюсов. Можно было бы думать, что нейтрон имеет также два магнитных полюса, но средний нейтрон имеет три занятых контакта и один потенциально свободный. Это дает нам основание полагать, что он имеет сложное магнитное поле, состоящее минимум из четырех магнитных полюсов.

5. Структура ядра атома бериллия

Обратим внимание на структуру ядра атома бериллия (рис. 4, а), построенную на предположении, что протоны и нейтроны в ядре соединяют так называемые ядерные силы. Оно состоит из четырех протонов и четырех нейтронов. Достаточно симметричная структура. Однако в Природе атомов бериллия с таким ядром не существует [1].

Результаты ядерной экспериментальной спектроскопии показывают, что 100% природных атомов бериллия имеют ядра с четырьмя протонами и пятью нейтронами (рис. 4, b). Мы не рассматриваем структуру короткоживущих искусственных изотопов этого элемента.



Рис. 5. Схемы возможной компоновки ядра атома бериллия

Итак, отсутствие в Природе ядер бериллия с четырьмя нейтронами (рис. 4, a) и сто процентное количество ядер этого элемента с пятью нейтронами (рис. 4, b) дают основание предполагать, что ядерные силы имеют магнитную природу. Эта же схема (рис. 4, b) доказывает важность экранирующих функций нейтрона и сложность его магнитного поля. На рис. 4, b центральный нейтрон имеет четыре контакта. Это значит, что в структуре магнитного поля нейтрона в одной плоскости существует четыре магнитных полюса: два южных и два северных [4].

6. Структура ядра атома бора

Бор - пятый элемент в периодической таблице химических элементов. Казалось бы, что большинство атомов этого элемента должно иметь ядра с пятью протонами и пятью нейтронами, но это не так. Лишь 20% атомов бора имеют ядра с пятью протонами и пятью нейтронами (рис. 5, а), а 80% атомов этого элемента имеют ядра, состоящие из пяти протонов и шести нейтронов (рис. 5, b). То есть построение ядра атома бора аналогично построению ядра атома лития (рис. 3).



Рис. 6. Схемы ядер атома бора: а) с пятью нейтронами; b) с шестью нейтронами (протоны показаны белым цветом, нейтроны - чёрным)

Анализ схем компоновки ядер атома бора (рис. 5, а и b) указывает на то, что дополнительный нейтрон (рис. 5, b) удаляет пятый протон от четырех остальных на большее расстояние. В силу этого в ядре, схема которого показана на рис. 5, b, электростатические силы отталкивания пятого протона от четырех остальных меньше, чем в ядре, показанном на рис. 5, а. Таким образом, дополнительный нейтрон явно улучшает прочность ядра атома бора, поэтому в Природе ядер атома бора с шестью нейтронами больше, чем с пятью.

Обратим внимание на количество контактов центрального нейтрона с остальными нейтронами. Их пять и один свободный. Если каждый контакт соответствует определенному магнитному полюсу магнитного поля нейтрона, то общее количество контактов должно быть четным, то есть равняться шести. Один контакт, а значит, и один магнитный полюс у центрального нейтрона свободен. Дальше мы увидим, что он оказывается занятым в структуре ядра атома углерода, когда из него формируется алмаз [1].

Таким образом, мы получаем дополнительные доказательства соединения протонов с нейтронами в ядрах атомов только посредством разноименных магнитных полюсов. Напряжённости магнитных полей в центрах симметрии протона и нейтрона, примерно равные Тесла, доказывают, что функции таинственных ядерных сил выполняют магнитные силы магнитных полюсов протонов и нейтронов. Причем каждый нейтрон имеет сложное магнитное поле, при котором генерируется шесть магнитных полюсов: три северных и три южных.

Отметим, что у ядра основного атома бора (рис. 5, а) 10 нуклонов и 9 связей, поэтому удельная энергия связи у него больше, чем считалось до сих пор. У второго ядра (рис. 5, b) 11 нуклонов и 10 связей. Удельная энергия связи у него также больше, чем считалось до сих пор.

7. Структура ядра атома углерода

Углерод считается основой жизни, так как формирует большое количество связей с атомами других химических элементов. Посмотрим на причину такой его активности.

На рис. 6, а показано плоское ядро этого элемента. Тут невольно вспоминается чешуйчатое, плоское строение графита, состоящего из углерода. Такое вещество образуется из атомов углерода, ядра которых имеют плоскую структуру из шести протонов и шести нейтронов. Однако в Природе встречается углерод и с другой - пространственной компоновкой ядра. Механические свойства алмаза (рис. 6, b), который также состоит из углерода, радикально отличаются от механических свойств графита [1].

Рис. 7. Структурные схемы ядра атома углерода: а) схема плоского ядра; b) и с) схемы пространственного ядра



Теперь мы видим, что форма ядра углерода определяет свойства вещества, состоящего из атомов этого химического элемента и линейное взаимодействие электронов с протонами ядер. Этого уже достаточно для перевода гипотез о простом магнитном поле протона и сложном магнитном поле нейтрона, а также линейном взаимодействии электронов с протонами ядер в статус постулатов. Дальше мы увидим, как новая информация о ядрах усиливает статус указанных постулатов [1].

На рис. 6, b показана структура другого ядра атома алмаза. У этой структуры 7 нейтронов. Один расположен в центре пространственной системы координат и три пары других нейтронов направлены вдоль трех координатных осей. Вдоль этих же осей к каждому наружному нейтрону присоединен протон. Таким образом, пространственное ядро такого атома углерода - идеальный узел кристаллической решетки. Такая конструкция ядра и обеспечивает прочность кристаллов алмаза.

Экспериментальная ядерная спектроскопия свидетельствует, что 98,90% ядер углерода содержат 6 протонов и 6 нейтронов и лишь 1,10% процента ядер этого элемента имеют лишний нейтрон 9рис. 6, b). Если убрать из этой структуры центральный нейтрон и сблизить все остальные, то и получится ядро атома углерода с 6-тью нейтронами.

Обратим внимание на предельную симметричность обоих ядер атома углерода. Плоское симметричное ядро принадлежит углероду, формирующему органические соединения (рис. 6, а). Из этого следует также, что силы связи, действующие между частицами этих ядер, примерно одинаковые.

Из второй (рис. 6, b) и третьей (рис. 6, с) структурных схем ядер атома углерода следует, что нейтрон действительно имеет сложное магнитное поле, состоящее из шести магнитных полюсов. Магнитное же поле протона во всех рассмотренных нами случаях остаётся простым, подобным магнитному полю стержневого магнита.



8. Структура ядра атома азота

Азот - седьмой химический элемент в периодической таблице. В Природе существует 99,63% атомов азота, ядра которых состоят из 7 нейтронов и 7 протонов (рис. 7). Лишний, восьмой нейтрон имеют 0,37% ядер атомов этого элемента.

Шесть нейтронов, расположенных в одной плоскости, имеют шесть свободных магнитных полюсов, направленных к центру окружности, которую они образуют (рис. 7). Поскольку каждый нейтрон имеет четыре магнитных полюса в одной плоскости, то седьмой нейтрон занимает свободное место в центре, а седьмой протон присоединяется к нему сверху (рис. 7). В этом случае у центрального нейтрона остаётся один свободный магнитный полюс в нижней его части и к нему может присоединиться восьмой нейтрон, образуя ядро изотопа азота. Вполне очевидно, что к этому нейтрону могут присоединяться другие нейтроны, увеличивая количество изотопов этого элемента. Ядра изотопов атома азота могут иметь четыре лишних нейтрона.

Рис. 8. Схема ядра атома азота

Поскольку ядер атомов азота с восемью нейтронами лишь 0,37%, то у нас появляются веские основания полагать, что ядро атома азота - плоское образование, имеющее центральную ось, и все дополнительные нейтроны присоединяются к нижнему осевому нейтрону, имеющему свободный магнитный полюс (рис. 7).

Дальше мы увидим, как наличие у осевого нейтрона ядра атома азота свободного магнитного полюса способствует холодной трансмутации ядер [1].

9. Структура ядра атома кислорода

Ядру этого атома экспериментаторы приписывают магические свойства устойчивости. Число, соответствующее порядковому номеру этого элемента, тоже считается магическим. Симметричность расположения нейтронов и протонов в этом ядре подтверждает этот факт (рис. 8, а).

Ядро этого атома имеет 8 протонов и 8 нейтронов. В центральной части ядра, вдоль его оси расположены два нейтрона и к ним присоединяются два протона (рис. 8, а). В результате образуется идеально симметричная, а значит и устойчивая структура. Поскольку ядро атома кислорода имеет симметричную пространственную структуру, то у атома этого элемента резко увеличиваются возможности химической активности.

Рис. 9. Схема ядра атома кислорода

В Природе 99,762% атомов кислорода имеют восемь нейтронов и восемь протонов (рис. 8, а). Анализ схемы симметричного ядра атома кислорода показывает, что между верхним и нижним центральными протонами могут вклиниваться нейтроны и тогда образуются ядра изотопов кислорода. В Природе 0,038% ядер атома кислорода с одним лишним нейтроном (рис. 8, b) и 0,200% - с двумя лишними нейтронами (рис. 8, с). Ядро атома кислорода может иметь до пяти лишних нейтронов [1].

Следует отметить невозможность формирования пространственной структуры ядра атома кислорода. Мы не будем анализировать разное количество нуклонов и разное количество связей между ними во всех ядрах, а остановимся лишь на некоторых, чтобы показать, что с увеличением количества нейтронов в ядре разность между количеством нуклонов и количеством связей между ними увеличивается.

10. Структура ядра атома фтора

Фтор - девятый элемент периодической таблицы химических элементов (рис. 9). Он располагается в седьмой группе этой таблицы. Его устойчивое ядро имеет 9 протонов и 10 нейтронов. При формировании ядра этого элемента к одному из протонов ядра атома кислорода, расположенных по оси ядра, присоединяются два нейтрона и два протона.

Рис. 10. Схемы ядра атома фтора

Поскольку фтор расположен в периодической таблице в одной группе с водородом, то его ядро должно иметь элементы ядра этого атома (рис. 1, а, b). Протоны, расположенные на концах оси ядра (рис. 9, а), и выполняют роль такого элемента.



11. Структура ядра атома неона

Неон - десятый элемент периодической таблицы химических элементов. Он располагается в восьмой группе этой таблицы, поэтому должен содержать элементы ядра атома гелия (рис. 2). В Природе существует 90,51% ядер этого атома с 10 протонами и 10 нейтронами (рис. 10, а). 0,27% ядер этого элемента имеют один лишний нейтрон (рис. 10, b) и 9,22% - два (рис. 10, с).

Рис. 11. Схемы ядра атома неона

Чтобы сохранить симметричность ядра, оно строится путем присоединения одного нейтрона и одного протона к осевой цепочке ядра атома фтора. Получается симметричная структура (рис. 10, а).

Если в нижней части оси ядра добавляется один нейтрон (рис 10, b внизу), то получается ядро изотопа атома неона (таких ядер в Природе 0,27%). Когда двенадцатый нейтрон присоединяется к нейтрону в верхней части оси ядра, то экранирующий эффект нейтрона усиливается (рис. 10, с). В Природе 9,22% атомов неона с таким ядром.

Неон замыкает второй период Периодической таблицы химических элементов. Если мы на правильном пути, то ядра следующего периода химических элементов должны повториться в своих группах. Это требование вытекает из периодической повторяемости свойств химических элементов, установленных Д.И. Менделеевым. Повторение химических свойств элементов должны обеспечивать электроны, взаимодействующие с протонами повторяющихся структур ядер. Как видно (рис. 10), на вершине ядра атома неона расположено ядро атома гелия.

12. Структура ядра атома натрия

Натрий - одиннадцатый элемент в периодической таблице химических элементов. Он расположен в первой группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома лития (рис. 3).

Рис. 12. Схема ядра атома натрия

В Природе 100% атомов этого элемента имеют ядра с одиннадцатью протонами и двенадцатью нейтронами (рис. 11). Имеются и изотопы этого элемента с различными периодами полураспада. Нетрудно видеть, что верхняя часть ядра атома натрия (рис. 11) содержит ядро изотопа атома лития (рис. 3, b), поэтому литий и натрий расположены в одной группе периодической таблицы химических элементов.

13. Структура ядра атома магния

Магний - двенадцатый элемент в периодической таблице химических элементов (рис. 12). Он расположен во второй группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома бериллия (рис. 4, b). В Природе 78,99% ядер атомов магния содержат 12 протонов и 12 нейтронов (рис. 12, а).



Рис. 13. Схема ядра атома магния

Обратим внимание на плоскую структуру ядра атома бериллия (рис. 4, b). Пять нейтронов в одной плоскости и к ним присоединены четыре протона. Такая же структура получается и в составе ядра атома магния (рис. 12, b). Цвет осевых нейтронов - серый.

В структуре ядра двенадцать протонов и двенадцать нейтронов. Двенадцатый протон расположен на оси ядра. В Природе 10,00% ядер атома магния имеют тринадцатый нейтрон (рис. 12, b). Четырнадцатый нейтрон располагается под нижним осевым протоном. В Природе 11,01% атомов магния, ядро которых имеет 14 нейтронов.

14. Структура ядра атома алюминия

Алюминий - тринадцатый элемент периодической таблицы химических элементов. В Природе 100% атомов этого элемента содержат 13 протонов и 14 нейтронов. Ядра с большим количеством нейтронов принадлежат к коротко живущим изотопам этого элемента (рис. 13).

Рис. 14. Схема структуры ядра aтома алюминия



Поскольку алюминий входит в третью группу периодической таблицы, то в составе его ядра должно быть ядро атома бора. Структура этого ядра представлена на рис. 5, а. На рис. 13 показана структура ядра атома алюминия, в которой имеется ядро атома бора.

Таким образом, в структуре более сложных ядер повторяются структуры более простых ядер в полном соответствии с расположением химических элементов по группам периодической таблицы Д. И. Менделеева.

15. Структура ядра атома кремния

Кремний - четырнадцатый элемент. Его стабильное ядро (таких ядер 92,23%) содержит 14 протонов и 14 нейтронов (рис. 14). Поскольку кремний входит в четвертую группу периодической таблицы химических элементов вместе с углеродом, то ядро атома углерода должно быть в структуре ядра атома кремния. Причем оно может быть представлено двумя видами: плоским (рис. 14, а) и пространственным (рис. 14, b).

Количество ядер атомов кремния с одним лишним нейтроном составляет 4,67%, а с двумя лишними нейтронами - 3,10%. Один лишний нейтрон располагается в нижней осевой части ядра между центральным нейтроном и нижним протоном. Второй лишний нейтрон располагается, видимо, между верхним протоном на оси ядра и ядром атома углерода.

Мы явно ощущаем недостаток знаний по химии. Если бы мы знали лучше свойства химических элементов, для изучения которых у нас нет времени, то структуру ядер можно было бы представить точнее. Мы делаем лишь первые шаги на этом удивительно красивом и интересном пути и поэтому надеемся на то, что идущие следом точнее отразят те детали, которые остались неясными для нас.



Рис. 15. Структура ядра атома кремния

16. Структура ядра атома фосфора

Фосфор - пятнадцатый элемент таблицы Менделеева. Он располагается в пятой группе вместе с азотом, поэтому содержит ядро его атома (рис. 7).

В Природе 100% ядер этого химического элемента содержат 15 протонов и 16 нейтронов (рис. 15). Имеются и короткоживущие изотопы этого элемента. Как видно (рис. 15), верхняя и нижняя части ядра атома фосфора в совокупности представляют собой ядро атома азота.

17. Структура ядра атома серы

Сера (рис. 16) - шестнадцатый элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в её шестой группе вместе с кислородом, поэтому верхняя и нижняя части его ядра в совокупности формируют ядро атома кислорода (рис. 8). 95,02% ядер этого элемента содержат 16 протонов и 16 нейтронов. На рис. 16 показана структура основного ядра этого элемента, у которого 16 протонов и 16 нейтронов.

18. Структура ядра атома хлора

Хлор - семнадцатый химический элемент периодической таблицы (рис. 17). 75,77% ядер этого элемента содержат 17 протонов и 18 нейтронов, а 24,23% ядер имеют три лишних нейтрона.

19. Структура ядра атома аргона

Аргон (рис. 18) - восемнадцатый элемент в периодической таблице химических элементов. Он входит в восьмую группу этой таблицы. 99,60% ядер атомов этого элемента содержат 18 протонов 22 нейтрона, а 0,337% ядер содержат 18 протонов и 18 нейтронов. 0,063% ядер содержат 18 протонов и 20 нейтронов.

Обратим внимание на структуру ядра атома хлора (рис. 17). Она имеет три яруса. Верхний и нижний ярусы состоят из ядер атома углерода. Средний ярус остается недостроенным. Он несимметричен. Надо добавить еще один протон. Тогда средний ярус будет симметричным. Однако при этом возрастут электростатические силы отталкивания, действующие между протонами ярусов. Чтобы ослабить действие этих сил, необходимо увеличить расстояние между ярусами. Достигается это с помощью четырех лишних нейтронов и получается симметричное ядро атома аргона (рис. 18).



20. Структура ядра атома калия

Калий (рис. 19) - девятнадцатый элемент периодической таблицы. Ядро его атома содержит ядро атома лития (рис. 3). В Природе 93,258% ядер этого элемента содержат 19 протонов и 20 нейтронов.

Дальнейший анализ структуры модели этого ядра может показать, что нижний осевой протон взаимодействует не с нижним нейтроном, а с одним из центральных осевых нейтронов.

21. Структура ядра атома кальция

Кальций - двадцатый элемент в таблице (рис. 20). В Природе 96,94% ядер атома этого элемента содержат 20 протонов и 20 нейтронов. Изотопы этого элемента содержат 2, 3, 4, 6 и 8 лишних нейтронов. Анализ структуры ядра атома калия (рис. 19) показывает, что оно имеет такое же количество нейтронов, как ядро атома кальция. Значит, в ядре атома калия должно существовать одно свободное место для протона. Что мы и наблюдаем. В ядре атома калия вместо одного среднего яруса появился еще один. Один из них имеет свободную ячейку для протона. Поместим в эту ячейку протон и получим симметричную структуру ядра атома кальция (рис. 20) с изотопами ядер бериллия (2) и гелия (3), формирующими два средних яруса ядра атома кальция. Снизу протон - ядро атома водорода.



Как видно (рис. 20), ядро атома кальция имеет предельно симметричную структуру, что и определяет магические свойства этого ядра. Она построена на базе плоской модели ядра атома углерода, а также ядер атомов водорода, гелия, бериллия и азота. Обратим внимание на то, что у ядра 40 нуклонов и 46 связей. Это значит, что действительная удельная энергия связи у этого ядра в 46/40=1,15 раза меньше, чем принято считать.

22. Структура ядра атома скандия

Скандий входит в третью группу периодической таблицы, поэтому в структуре его ядра должно повториться ядро атома бора (рис. 5). Сто процентов ядер этого элемента содержат 21 протон и 24 нейтрона (рис. 21).

23. Структура ядра атома титана

Титан расположен в четвертой группе периодической таблицы химических элементов, поэтому в структуре его ядра должно повториться ядро атома углерода (рис. 6). В Природе существует 8,20% ядер атома титана, содержащих 22 протона и 24 нейтрона. 7,40% ядер содержат 22 протона и 25 нейтронов, 73,80% ядер имеют 22 протона и 26 нейтронов. Количество ядер, имеющих 27 нейтронов, составляет 5,40%, а 28 - 5,20%. На рис. 22 показана схема ядра атома титана, в котором 22 протона и 24 нейтрона. Как видно, вверху и внизу ядра атома титана расположены ядра пространственной структуры углерода, а в центре - плоское ядро углерода (рис. 6, b).

24. Структура ядра атома ванадия

Ванадий - двадцать третий элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в пятой группе этой таблицы, поэтому в структуре его ядра должно быть ядро атома азота (рис. 7). Что мы и наблюдаем на оси этого ядра. Большинство ядер атомов этого элемента содержат 23 протона и 28 нейтронов (рис. 23).

25. Структура ядра атома хрома

Хром расположен в шестой группе периодической таблицы химических элементов. Большинство ядер атомов этого элемента содержат 24 протона и 28 нейтронов (рис. 24).



Дальнейший анализ структуры модели этого ядра может показать, что нижний осевой протон взаимодействует не с нижним нейтроном, а с одним из центральных осевых нейтронов.

26. Структура ядра атома марганца

Марганец - 25-й элемент периодической таблицы химических элементов. Он расположен в седьмой группе этой таблицы. Сто процентов атомов этого элемента содержат ядра с 25 протонами 30 нейтронами (рис. 25).

27. Структура ядра атома железа

Железо (рис. 26) - двадцать шестой элемент в периодической таблице. Большинство атомов этого элемента имеют ядра с 26 протонами 30 нейтронами.

Нетрудно видеть, что атом железа будет иметь осевой электроны с разной магнитной полярностью на концах. Любая совокупность таких атомов также будет иметь на концах разные магнитные полюса. Это и есть причина магнитных свойств железа.



28. Структура ядра атома кобальта

Сто процентов атомов кобальта имеют ядра с 27 протонами и 32 нейтронами (рис. 27).

29. Структура ядра атома никеля

Никель также расположен в восьмой группе таблицы химических элементов. Большинство атомов этого химического элемента имеют 28 протонов и 30 нейтронов (рис. 28).



30. Структура ядра атома меди

Атом меди располагается в первой группе четвертого периода Периодической таблицы Д. И. Менделеева. Следовательно, в структуре ядра этого элемента должно содержаться ярко выраженное ядро атома лития (рис. 3). Стабильное ядро этого атома, а таких 69,17% содержит 29 протонов и 35 нейтронов (рис. 29). Как видно, на вершине ядра атома меди расположилось ядро атома лития.

31. Анализ процессов синтеза атомов и ядер

Выявленные модели ядер атомов позволяют представить картину их разрушения на ускорителях элементарных частиц. Если бомбардировать протонами ядро атома, например, железа (рис. 26), то количество образующихся осколков ядра и совокупность протонов и нейтронов в них будет зависеть от места попадания протона в ядро. Изменение этого места будет формировать разное количество осколков ядра с разной компоновкой протонов и нейтронов [1].

Таким образом, в результате бомбардировки ядра протонами мы получим множество его осколков с разной компоновкой протонов и нейтронов. Причем, регистрирующий прибор ускорителя фиксирует лишь следы этих осколков. Сразу возникает вопрос: сможем ли мы на основании такой информации воссоздать ядро атома железа? Нет, конечно. Происходит это потому, что теория микромира ХХ века значительно отставала от эксперимента [1].

Как видно, (рис. 30) с увеличением массового числа удельная энергия связи вначале резко увеличивается и достигает максимума при , а затем постепенно уменьшается. Известно, что с увеличением массового числа растет радиоактивность ядер. Из этого следует, что с увеличением удельные энергии связи ядер должны уменьшаться значительнее, чем это следует из рис. 30. И это действительно так, если учитывать не количество нуклонов в ядре, а количество связей между нуклонами.

Ядерные силы, в отличие от гравитационных и кулоновских сил, не являются центральными. Почти линейная зависимость удельной энергии связи ядер от массового числа при (рис. 30) указывает на то, что каждый нуклон взаимодействует не со всеми нуклонами ядра, а только - с ближайшими к нему. Такое свойство ядерных сил названо свойством насыщения (рис. 30). Тем не менее, незначительное уменьшение удельной энергии связи ядер с увеличением количества нуклонов в нём противоречит увеличению при этом радиоактивности ядер. Удельная энергия связи ядер должна уменьшаться значительно (пунктирная линия рис. 30) с увеличением количества нейтронов в нём [1].

Например, в ядре атома кальция (рис. 20) 40 нуклонов, но 46 связей между ними. Ядро (рис. 29) содержит 64 нуклона, которые связаны между собой 75 энергетическими связями. Это значит, что действительная удельная энергия связи у этого ядра в 75/64=1,17 раза меньше, чем принято считать.



Если построить ядро урана и посчитать количество связей между его нуклонами, то их будет, примерно, . Сейчас считается, что удельная энергия связи нуклонов в ядре равна 7,5 МэВ. Если же учитывать количество связей между нуклонами, то удельная энергия связи ядра окажется такой .

Общая энергия связи ядра определяется по формуле [1]

, (2)

где - скорость света; - дефект массы ядра.

Дефект массы ядра - надёжный экспериментальный факт, но причина этого дефекта не имеет приемлемого объяснения, поэтому уделим внимание её анализу.

, (3)



где - число протонов в ядре; - масса протона; - масса нейтрона; - масса ядра; - массовое число ядра, равное сумме протонов и нейтронов в нём. Удельная энергия связи ядра равна энергии, приходящейся на один нуклон

. (4)

Наибольшую удельную энергию связи имеют ядра атомов с массовым числом Зависимость имеет экстремумы (рис. 30). Максимумы наблюдаются у ядер с четными числами протонов и нейтронов: , , . Минимумы соответствуют ядрам с нечетным числом протонов и нейтронов: , , . В силу этого ядра с четным числом протонов и нейтронов более устойчивы.

Ядра, также, как и атомы, могут находиться в основном и возбуждённом состояниях. Принято считать, что в основном состоянии энергия ядра равна энергии связи . Эта энергия считается наименьшей энергией ядра.

Когда ядро обладает энергией , то оно находится в возбужденном состоянии. После расщепления ядра на нуклоны .

Обратим внимание на формулу (3). В ней - теоретическая масса ядра, определенная с учетом масс свободных протонов и нейтронов , а - экспериментальная величина массы ядра. Возникает вопрос: почему экспериментальная величина массы ядра меньше её теоретической величины? Ответ однозначный. Дефект массы равен сумме масс фотонов, излученных протонами при синтезе ядра.

Рассчитаем удельные энергии связи дейтерия (рис. 30, b) и трития (рис. 30, с). Масса ядра дейтерия равна Масса протона Масса нейтрона Дефект массы дейтерия определится по формуле (3) [1]

Это значит, что при синтезе ядра дейтерия излучается гамма фотон или серия гамма фотонов с общей энергией

. (5)

Сейчас удельная энергия связи ядра определяется как энергия, приходящаяся на нуклон, поэтому для ядра дейтерия она считается равной Однако мы не можем с этим согласиться, так как удельная энергия определяется количеством связей между нуклонами, но не количеством нуклонов в ядре.

В ядре дейтерия (рис. 30, b) протон и нейтрон связаны друг с другом одной связью, поэтому энергия связи этого ядра должна быть равна общей энергии фотонов, излученных при его синтезе, то есть 2,2356 МэВ.

Мы уже увидим, что все протоны в ядрах имеют по одной связи, а нейтроны - больше одной. В силу этого, с увеличением количества нейтронов в ядре удельная энергия связи должна уменьшаться, а не оставаться почти постоянной, как считается до сих пор (рис. 30), и мы получим доказательство этому. С учетом изложенного, удельную энергию связи ядер будем определять путем деления общей энергии связи ядра не на количество () нуклонов в нём, а на количество связей () между нуклонами.

Масса ядра трития равна , а дефект массы [1]

(6)

Общая энергия связи ядра атома трития равна энергии фотонов, излученных при его синтезе

. (7)

Поскольку у ядра трития (рис. 1, с) две связи, то удельная энергия связи у этого ядра равна

. (8)

Это в 1,5 раза больше, чем считалось до сих пор. Итак, незначительное количество ядер дейтерия и трития в Природе по сравнению с количеством ядер атомов водорода, состоящих из одного протона, указывает на отличие структуры магнитного поля нейтрона от структуры магнитного поля протона. Попытаемся выявить эти различия на примерах формирования ядер атомов химических элементов, следующих за водородом.

Масса ядра изотопа атома гелия (рис. 2, а) равна , а дефект массы

(9)

Общая энергия связи этого ядра равна энергии фотонов, излученных при его синтезе.

. (10)

Поскольку ядро (рис. 2, а) имеет две связи, то удельная энергия связи у этого ядра равна . Масса ядра гелия равна , а её дефект Тогда общая энергия связи у этого ядра равна (рис. 2, b, с) .

Как видно (рис. 2, b, с), ядро гелия имеет три связи, поэтому удельная энергия связи этого ядра равна . Это в 2,7 раза больше, чем у изотопа гелия . И это естественно, так как два нейтрона (рис. 2, b, с) экранируют электростатические силы отталкивания, действующие между протонами ядра, сильнее, чем один нейтрон (рис. 2, а).

Определим общие и удельные энергии связи у ядер и (рис. 3). Масса ядра , а дефект его массы

(11)

Общая энергия связи ядра равна энергии фотонов, излученных при его синтезе . Ядро лития (рис. 3, b) имеет пять связей, поэтому удельная энергия связи этого ядра равна .

Масса ядра лития (рис. 3, а) равна , а дефект массы у этого ядра равен Общая энергия связи равна . Ядро этого атома (рис. 3, а) имеет 6 связей, поэтому удельная энергия связи у него равна Как видно (рис. 3, а), увеличение нейтронов в ядре уменьшает удельную энергию связи.

Таким образом, если при расчете удельной энергии связи между нуклонами ядра учитывать количество связей между ними, то с увеличением массового числа величина удельной энергии будет уменьшаться интенсивнее (рис. 30 пунктирная линия), чем считалось до сих пор и причина увеличения радиоактивности ядер с увеличением массового числа становится понятнее.

На рис. 5, b показана схема ядра атома бора, а на рис. 6, c - ядра изотопа углерода.

В спектрах (рис. 31) отражена экспериментальная закономерность изменения удельных энергий связи нуклонов ядер и . Это даёт нам основание полагать, что процесс синтеза ядер подобен процессу синтеза атомов. Протоны, устанавливая связь с нейтронами, приближаются к ним ступенчато, излучая фотоны так, как это делают электроны атомов. В результате такого процесса синтеза ядер формируются их спектры, подобные спектрам атомов и ионов (рис. 31).

Максимальная энергия возбуждения ядра , при которой оно теряет один протон, равна 7,99МэВ. Поскольку свободный протон имеет свойства, присущие ионам, то энергию 7,99МэВ можно назвать энергией ионизации ядра . С учетом изложенного можно составить таблицу изменения энергий возбуждения ядра и удельных энергий связи его нуклонов. Так как , то энергетический спектр будет такой (табл. 1).

Таблица 1. Энергетический спектр ядра

n	Энергии возбуждения , МэВ	Энергии связи , МэВ
1	-	7,99
2	2,13	5,86
3	4,46	3,53
4	5,83	2,16
5	6,76	1,23
6	6,81	1,18
7	7,30	0,69
8	7,99	0,00

Анализ табл. 1 показывает, что экспериментальная закономерность изменения энергий связи протона в ядре отличается от аналогичной закономерности изменения энергии связи электрона с протоном и имеет более сложную эмпирическую зависимость.

Теперь у нас есть основания полагать, что при синтезе ядра атома бора протоны приближаются к нейтронам ступенчато, начиная с 8-го энергетического уровня. При переходе с 8-го на последующие энергетические уровни они, как и электроны атомов, излучают фотоны, но со значительно большей энергией. Таким образом, процесс синтеза ядер аналогичен процессу синтеза атомов.

Не будем рассчитывать энергии связи ядра атома бериллия, но отметим, что у него 9 нуклонов и 8 связей между ними, поэтому удельная энергия связи у него больше (), чем считалось до сих пор [1].

А теперь обратим внимание на схемы ядер (рис. 4, b) и (рис. 6, с). Количество нуклонов и количество связей у них одинаковое, поэтому энергетические спектры этих ядер имеют близкие значения (рис. 31).

Нетрудно видеть, что протоны атомов и имеют энергетические уровни, аналогичные энергетическим уровням электронов атомов. Это значит, что при синтезе ядер протоны сближаются с нейтронами ступенчато, излучая гамма фотоны. Эта аналогия создаёт предпосылки для познания многих тайн процессов синтеза и диссоциации ядер атомов.

Обратим внимание на то, что ядра и (рис. 4, 6) имеют одинаковое количество нуклонов. Тот факт, что в ядре 5 протонов и 6 нейтронов, а в ядре 6 протонов и 5 нейтронов, почти не влияет на закономерность изменения удельных энергий связи в этих ядрах (рис. 30). Это указывает на то, что между протонами и нейтронами, а также между нейтронами действуют примерно одинаковые силы, связывающие эти нуклоны.

Рис. 30. Спектры ядер и (энергии возбуждения)

Процессы синтеза атомов и их ядер идентичны. Протоны в ядре, так же, как и электроны в атомах, могут находиться на разных энергетических уровнях и иметь разные энергии связи с нейтронами. Электроны атомов излучают и поглощают фотоны реликтового, инфракрасного, светового, ультрафиолетового и частично, по - видимому, рентгеновского диапазонов.

Протоны ядер атомов поглощают и излучают гамма фотоны, а нейтроны - электроны. Обратим внимание на то, что у ядра 14 нуклонов, а связей между ними больше. Центральный нейтрон имеет в плоскости четыре магнитных полюса, которые взаимодействуют с магнитными полюсами шести нейтронов, окружающих его. Поэтому у нас есть основания считать, что у центрального нейтрона работают все пять связей одновременно. С учетом этого общее количество работающих связей этого ядра будет равно 17. Так как количество связей 17 больше количества нуклонов 14, то удельная энергия связи, приходящаяся на одну связь, будет меньше, чем считалось до сих пор. Количество связей между нуклонами (рис. 7, а) больше количества нуклонов в нем.

У центрального нейтрона ядра (рис. 7, b) работают все шесть связей. Общее количество связей равно 14, а количество нуклонов 15. Поскольку центральный нейтрон ядра (рис. 7, а) имеет одну свободную связь, то она может быть занята нейтроном и появится изотоп с плоским ядром. Конечно, свободная связь центрального протона может принять несколько нейтронов и количество изотопов этого химического элемента может увеличиться.