КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ОСВОБОЖДЕНИЕ АТОМАРНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
А.А.Гришаев, независимый исследователь
Введение.
Те, кто интересовались современной физикой, наверняка слышали про захватывающие дух проекты фотонных звездолётов [1,2]. И мало кто задавался вопросом: удаётся ли разогнать до околосветовой скорости хотя бы ничтожную крупицу вещества – скажем, в один микрограмм? Не рассыпается ли при этом крупица на атомы или даже на элементарные частицы? Ведь положение дел здесь – обескураживающее. На ускорителях даже тяжёлые ионы (здесь тяжёлыми считаются ионы тяжелее лития), имеющие изначально малые числа ионизации, принципиально не удаётся разогнать до околосветовой скорости с сохранением их изначального состава.Реалии таковы: ионы «вылетают» из режима резонансного ускорения, если не обеспечивать принудительный отрыв всё большего количества их электронов по мере разгона – причём, ультрарелятивистская область скоростей достижима лишь для ионов с их максимальными числами ионизации, т.е. лишь для голых ядер.
До сих пор ортодоксальная наука не объяснила, почему так происходит. Мы же объясняем это на основе чёткой и последовательной модели, которая является развитием наших представлений об атомных структурах. Согласно этой модели, у разгоняемого иона происходит освобождение атомарного электрона при достижении соответствующей критической скорости. Если электрон при этом теряется, то у иона изменяется отношение заряда к массе, отчего и происходит срыв его резонансного ускорения. Что же касается голых ядер, то для них такой срыв резонансного ускорения, очевидно, исключён.
В данной статье мы излагаем теоретическую модель кинематического освобождения атомарных электронов, а также приводим экспериментальные факты, с которыми эта модель согласуется.
Краткая предыстория вопроса.
По ортодоксальным понятиям, ионы можно разгонять на ускорителях с не меньшим успехом, чем электроны, протоны, дейтроны и a-частицы. Например, авторы [3] пишут: «общие закономерности, лежащие в основе действия электронных и ионных ускорителей, одинаковы ». Но, странным образом, детали ускорения ионов являются недоступными для открытого обсуждения: специалисты старательно уклоняются от того, чтобы говорить на эту тему.
Так, те же авторы [3] в параграфе «Линейные ускорители ионов» приводят параметры электронных (!) ускорителей на малые энергии, электронных (!) ускорителей на большие энергии, протонных (!) ускорителей – а параметры ускорителей ионов не приводят. Может, авторы просто забыли привести параметры ускорителей ионов? Нет, в своём третьем томе [4] они проделали то же самое: в параграфе, опять же, «Линейные ускорители ионов» они привели параметры ускорителей протонов, параметры «мезонных фабрик» на основе ускорителей протонов, но параметры ускорителей ионов так и не привели.
И они не одиноки в своём стремлении не сказать чего-нибудь лишнего. Вот их поддерживает автор статьи в УФН [5] с многообещающим названием «Сильноточные линейные ускорители ионов». Сразу после вводных слов он пишет: «Ряд проблем, связанных с сооружением сильноточных ЛУ [линейных ускорителей] тяжелых ионов, относится и к протонным машинам, но ЛУ тяжёлых ионов имеют и свои специфические трудности. Ниже мы будем рассматривать только сильноточные линейные ускорители протонов или дейтронов ». Поразительно! Что же это за «специфические трудности» при ускорении ионов, о которых нельзя говорить читателям УФН?
Нам повезло: мы нашли ответ. Об этой таинственной «специфике» проговорились авторы [6], которые написали буквально следующее: «Рассмотрим особенности ускорения и фокусировки тяжёлых и многозарядных ионов. Пусть переход от… ионов с некоторыми значениями массы покоя m0 и заряда e к ионам с другими значениями m0 и e осуществляется при сохранении прежних значений фазовой скорости и равновесной скорости частиц… » Если изменение массы и заряда иона в процессе ускорения происходит с сохранением прежней скорости, то оно происходит не в результате столкновения с молекулой остаточного газа или с другим ионом в пучке – оно происходит без видимых причин. И, конкретно: что представляет собой изменение типа иона в процессе его ускорения? Мы усматриваем только два варианта, сопровождающиеся изменениями массы покоя и заряда. Первый – это трансмутация химического элемента, вроде превращения (на лету!) свинца в золото; едва ли об этом варианте можно говорить серьёзно. Остаётся второй вариант: потеря ионом очередного электрона. Выходит, что об этом феномене специалистам было отлично известно уже в 1969 году [6].
Тогда становится понятна логика специалистов при разработке методов ускорения тяжёлых ионов до околосветовых скоростей. Чтобы избежать загадочных самопроизвольных потерь электронов ионами и, из-за изменения их отношения заряда к массе, срывов режима их резонансного ускорения, электроны у ионов отрывают принудительно – эта процедура называется обдиркой (см. общие принципы в [7]).