Методологическое брюзжание-2. Что из чего?

Характеристика	Протон	Нейтрон	Дейтрон
Энергия покоя, МэВ	938,272	939,565	1875
Заряд, элемент. единиц	+1	0	+1
Магнитный момент, яд. магнетонов	2,792	-1,913	0,857

Красным выделены те величины для дейтрона, которые не являются суммой аналогичных параметров протона и нейтрона. Добавим ещё: свободный нейтрон нестабилен и распадается, а дейтрон живёт неограниченно долго. В некоторых видах электромагнитных взаимодействий протон эквивалентен шарику (но что он такое и какова его истинная геометрическая форма мы ничего не знаем, что бы кто ни говорил по поводу) радиусом 0,8768 фм, нейтрон – 0,8 фм, а дейтрон – 2,128 фм. Последний «распух» как-то. Не вяжется это как-то с сохранением однозначно идентифицирующих свойств протона и нейтрона, если они очутились внутри некоего инкапсулирующего и содержащего их «контейнера», с отрицательной массой покоя к тому же. Этот дефект массы хорошо описан в литературе, на нём основана работа АЭС и «ядрён-батонов» всех мастей, особо на нём останавливаться не будем. Заметим только, что его величина в 3 МэВ определяет порог «разъединения» дейтрона обратно на свободные протон и нейтрон, соответственно затраты на «разборку» составят 3/1878 = 0,0016 долю от энергии покоя исходной системы – очень даже заметно. Напомним: «разборка» заготовки трубы ствола 152-мм гаубицы обр. 1909/30 гг. на собственно изделие и стружки с опилками составляет не более чем 0,000000000000016 от исходной энергии покоя заготовки.

Кроме того, протоны и нейтроны, как и электроны, не имеют заводских номеров и прочих отличительных особенностей, так что нет никаких оснований утверждать, что при «разборке» дейтрона на свободные протон и нейтрон образуются те же самые частицы, что его и породили при ядерной реакции слияния. Разница с химическими реакциями огромна: при соединении атома железа с атомом серы в молекулу сульфида железа FeS не то что их ядра, но и внутренние электронные оболочки остаются неизменными, серьёзно лишь видоизменяются лишь внешние электронные оболочки. И то же самое происходит при разложении молекулы сульфида железа (II) FeS на составляющие её атомы, их ядра и внутренние электронные оболочки остаются «как есть». Ну а для макроскопического объекта вроде гаубицы разница колоссальна: сколько ни разбирай орудие на ствол и лафет и собирай его обратно, эти его компоненты от таких процедур не исчезнут и не появятся, оставаясь самими собой.

Есть и методические замечания: как провести процесс «разборки» стабильного дейтрона? Путь только один – только ударить по нему каким-то материальным объектом микромира с кинетической энергией выше указанного лимита в 3 МэВ. Причём по факту потребуется во многих случаях больше. Например, для недостаточно энергично налетающего на дейтрон нейтрона можем в итоге получить тритон (не земноводное, а ядро атома трития), а для налетающего протона – ядро атома гелия-3. Условно говоря, в некотором диапазоне кинетической энергии налетающего объекта получится так: объект + D => объект + p + n. И если превысить верхнюю границу этого диапазона очень даже может получиться, что помимо протона с нейтроном возникнет что-то ещё. Это повод считать, что в дейтроне есть ещё какие-то объекты? В микромире кинетическая энергия одного объекта легко превращается в энергию покоя другого ранее не существовавшего объекта и наоборот. Вот это и есть настоящие чудеса, пока далёкие от своего объяснения. Мы знаем, что такое происходит, с помощью квантовой механики мы можем сделать определённые количественные выводы и использовать это на практике, но почему это так – большой вопрос. В макромире таких аналогов нет: было бы довольно странно, если бы мы выпалили из упомянутой нами гаубицы, попали снарядом в препятствие и получили помимо осколков снаряда, обломков препятствия и газов от разрывного заряда что-то ещё, причём достаточно весомое.

То есть в микромире всё запросто превращается друг в друга и понятие «состоит» полностью теряет свой смысл. При одной энергии взаимодействия с налетающим объектом «состоять» тот же дейтрон будет из протона и нейтрона, при другой – из двух протонов, нейтрона и антипротона, в третьей – из чего-то ещё более экзотического. При совсем малой такой энергии наличия «составляющих» в объекте микромира можно и не увидеть вовсе. Это подтверждается даже формальным языком квантовой механики, где будут фигурировать операторы рождения/уничтожения тех или иных объектов при описании ядерных реакций. Что-то исчезло, что-то появилось. Поскольку любой протон/нейтрон/электрон идентичен любому другому протону/нейтрону/электрону и абсолютно неотличим от него, то нельзя сказать, что протон №1 сначала был захвачен ядром №1, затем, после некоторого воздействия на это ядро, он вновь стал свободным и прилетел в ядро №2. Вспоминаем ситуацию с перестановкой стволов на другой лафет. Совершеннейший контраст по сравнению с макромиром, в последнем двух совершенно одинаковых 152-мм гаубиц обр. 1909/30 гг. мы не найдём, даже если кто-то тщательно выпилил у них все заводские номера и клейма.

Здесь явно нужны другие какие-то слова на «бытовом» уровне, чтобы описать природу вещей, не слишком-то отклоняясь от её сути. И изображения тоже. Например, на заглавной картинке к этой статье, взятой из википузии, ядро дейтрона «наглядно» представляется тесной комбинацией синего и красного кружочков. Вроде как нейтрон и протон таким образом связаны силами ядерного взаимодействия. Будь так, то у такого образования живо бы образовались вращательные степени свободы, как у любой двухатомной молекулы, а в эксперименте они обнаруживаются на раз. У дейтрона их не обнаружили, в отсутствие внешних «раздражителей» он имеет сферическую симметрию (отличия от неё тоже могут быть обнаружены экспериментально). Так что картинку в топку, однозначно. А ведь именно картинка у впервые пришедшего в тему человека формирует довольно устойчивый образ, который подкрепляется подобным представлением молекул из химии, где такие наглядные пособия очень даже полезны. Но для субатомного уровня организации строения вещества эта аналогия вредна до крайности.

Посему применительно к дейтрону на «бытовом» уровне лучше говорить как-то так: ядро атома тяжёлого водорода представляет собой квантовомеханический объект не до конца понятной природы (есть неплохое и используемое в физике понятие капельки ядерной жидкости, но без дальнейшего уточнения её свойств) с зарядом +1 элементарных единиц и массой в 2 а.е.м. При некотором наборе условий оно может образовываться из свободных протона и нейтрона, какие-либо сторонние объекты для этого процесса не обязательны. Некоторые численные характеристики дейтрона отличны от суммы аналогичных численных характеристик свободных протона и нейтрона, даже если они обладают свойством аддитивности по фундаментальным законам природы. Для получения из дейтрона свободных протона и нейтрона обязательно нужно взаимодействие со сторонним объектом, который имеет кинетическую энергию в строго определённом диапазоне её значений в той системе отсчёта, где дейтрон покоится. Вот как-то так.