Рассеяние рентгеновских лучей на нуклонных комплексах в ядрах.

Как известно, характеристическое рентгеновское излучение порождается с непременным участием атомарных электронов. А именно: быстрые электроны, ударяя в антикатод, выбивают из его атомов внутренние электроны, и в образовавшиеся таким образом вакансии «сваливаются» более внешние электроны – с увеличением своих энергий связи и излучением соответствующих характеристических фотонов. Что касается регистрации рентгеновских лучей с помощью ионизационной камеры, то эта регистрация происходит тоже с очевидным участием атомарных электронов. И вот, хотя в рассматриваемой экспериментальной схеме путь рентгеновских лучей начинается и заканчивается при участии атомарных электронов, мы полагаем, что рассеяние этих лучей в мишени происходит без участия атомарных электронов, но с участием ядер.

Прежде всего, такой подход легко объясняет происхождение несмещённой компоненты. В самом деле: первичные рентгеновские фотоны, с энергиями в десяток кэВ и более, вполне могут поглощаться ядрами, а затем переизлучаться – в произвольных направлениях, в полный телесный угол. Поэтому, при любом выбранном направлении рассеяния, на спектрометр непременно попадал бы какой-то процент фотонов, переизлучённых без изменения их энергии и, соответственно, без изменения длины волны. Поскольку масса ядра несоизмеримо больше «массы» рентгеновского фотона, проблема с законом сохранения импульса не возникала бы здесь даже с традиционной точки зрения, согласно которой фотон переносит импульс – не говоря уже про нашу точку зрения, согласно которой такого переноса нет.

С этой же точки зрения, изложим версию происхождения комптоновской и анти-комптоновской компонент. На наш взгляд, фотоны не переносят импульс потому, что фотонов в природе не существует – в том виде, как их обычно представляют, т.е. в виде автономных порций электромагнитной энергии, движущихся в пространстве со скоростью света. По логике «цифрового» мира, порции световой энергии перебрасываются непосредственно с атома на атом – без прохождения по разделяющему атомы пространству. Причём, эти перебросы происходят, практически, мгновенно – о чём свидетельствует аномально быстрое движение светового импульса, впервые наблюдавшееся Басовым с сотрудниками (см. обзор [2]). Конечность же скорости распространения света определяется конечным быстродействием алгоритма, называемого нами «навигатором квантовых перебросов энергии» [8], который осуществляет поиск атомов-получателей, т.е. прокладывает путь порции световой энергии и, в итоге, отвечает за явления, имеющие место при распространении света – преломление, отражение, рассеяние – а также за волновые свойства света. При этом представляется логичным, что происхождение комптоновской и анти-комптоновской компонент связано со специфическим режимом работы навигатора.

Специфику, о которой идёт речь, мы усматриваем в том, что, при отработке задачи «рассеяния на ядре», навигатор имеет дело с рассеивающим центром, который испытывает циклические скачки в пространстве. Это следует из нашей универсальной модели ядерных сил [5], которая на основе единого подхода объясняет все основные свойства ядер – ранее объяснявшиеся с помощью набора моделей (исходные предпосылки которых противоречат друг другу). Согласно этой универсальной модели, нуклон может иметь, на любой текущий момент, только одну ядерную связь, причём ядерная связь может связывать только пару протон-нейтрон, и никакую другую. При этом структура ядра в целом является динамической: она поддерживается благодаря переключениям связей между парами нуклонов. Имеет смысл говорить об упорядоченности этих переключений: так, в ядрах с достаточным числом нуклонов формируются временные нуклонные комплексы из двух протонов и двух нейтронов. В таком нуклонном комплексе то один, то другой протон оказывается в связке с обоими нейтронами, циклически переключая свою ядерную связь с одного нейтрона на другой. Именно связка из трёх нуклонов (протон плюс два нейтрона) является динамическим рассеивающим центром, с которым оперирует навигатор, прокладывающий путь для рентгеновской порции энергии.

Каков характерный размер этого динамического рассеивающего центра? Напомним, что для квантового пульсатора [9] справедлива формула де Бройля: hn = mc ², где h – постоянная Планка, n - частота квантовых пульсаций, m – масса, c – скорость света. В случае электрона частота квантовых пульсаций составляет 1.24×10²⁰ Гц – эту частоту мы называем электронной. Характерным размером квантового пульсатора является отношение скорости света к частоте квантовых пульсаций, l= c /(mc ²/ h), откуда и следует выражение для комптоновской длины волны электрона: l_e= h /(m _e c). Поскольку протон, согласно нашей модели [10], имеет две частоты квантовых пульсаций – нуклонную несущую, промодулированную электронной частотой – то он должен иметь два характерных пространственных размера, больший из которых равен l_e. Нейтрон же, согласно нашей модели [10], образован двумя квантовыми пульсациями на электронной частоте с противоположными фазами (соответствующими положительному и отрицательному электрическим зарядам), причём высокочастотное заполнение – на частоте нуклонной несущей – циклически перебрасывается из «электронной» огибающей в «позитронную», и обратно. В результате, в нейтроне две пары составляющих – «протон плюс электрон» и «позитрон плюс антипротон» - циклически сменяют друг друга. Расстояние между центрами квантовых пульсаторов на электронной частоте в нейтроне составляет, согласно нашей модели, ~2.8×10^-15 м [10]. Это на три порядка меньше, чем l_e, поэтому характерный больший размер нейтрона равен, практически, l_e – как и у протона. С учётом сделанных замечаний, связка «нейтрон-протон-нейтрон» представляется нам так: нейтроны находятся на расстоянии наибольшего сближения без взаимопроникновения, т.е. они касаются друг друга своими внешними радиусами, протон же циклически перебрасывается в пространстве, будучи, практически, совмещён то с одним нейтроном, то с другим (соответствующие фазировки квантовых пульсаций см. в [5]). Таким образом, здесь две составляющие – пара «нейтрон-протон», связанная ядерной связью, и свободный нейтрон – циклически (с частотой, в два раза меньшей чем электронная) меняются местами, причём их центры отстоят друг от друга на l_e. Добавим, что поглотить квант электромагнитной энергии свободный нейтрон не может [10], а связанная пара «нейтрон-протон» - может [5]. В согласии с этой логикой, навигатор, прокладывающий путь рентгеновской порции энергии, воспринимает в качестве рассеивающего центра связанную пару «нейтрон-протон», но не воспринимает в качестве такового свободный нейтрон. Значит, навигатор имеет дело с рассеивающим центром, который попеременно находится в двух точках, разделённых расстоянием l_e.

Теперь мы можем пояснить, что изменение длины волны, при отработке навигатором задачи рассеяния на таком «скачущем» рассеивающем центре, должно происходить тогда, когда, для двух последовательных пиков «поисковой волны» [8], первый попадает на одно положение рассеивающего центра, а второй – на другое. Рис.2 иллюстрирует геометрию такого рассеяния. Точки А и В соответствуют двум положениям рассеивающего центра, |АВ|=l_e. В зависимости от того, попадает ли первый пик «поисковой волны» на рассеивающий центр, находящийся в точке А или в точке В, изменение длины волны составляет, как можно видеть, Dl=±l_e(1- cos q), где q - угол рассеяния, причём знак «плюс» описывает случай комптоновского рассеяния, а знак «минус» - анти-комптоновского.

Рис.2. Геометрия рассеяния на «скачущем» рассеивающем центре.

Конечно, такое объяснение работает только в случае, когда падающий луч параллелен вектору циклических «скачков» рассеивающего центра. Но нам представляется вполне правдоподобным допущение о том, что нуклонный комплекс «нейтрон-протон-нейтрон» с наибольшей вероятностью рассеивает рентгеновские лучи именно при такой геометрии падения.

Таким образом, наш подход объясняет происхождение не только комптоновской компоненты, но и анти-комптоновской – которая игнорируется в теории Комптона.