基本粒子致使热核聚变和恒星演化[4]

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站  2005-04-16

6、小结并讨论

我十分赞同基本粒子应当包括e, μ,π, p, n, Λ, W等已经发现的粒子的观点^[9],不仅仅是所谓的夸克粒子.基本粒子可以被认为是携带一个单位电荷的所有粒子和中性粒子以及包括那些没有被发现的粒子.所有核反应包括没有被认识的应该都存在于恒星中.特别是电子和中子的循环和轰击对于超核素的形成具有非常重要的意义.宇宙中基本粒子分布不均匀造成宇宙电荷分布的不均匀.带电基本粒子的不均匀分布和相互作用应该是决定热核反应能否进行的基础,也当然是宇宙演化的基础.很显然,热核聚变双循环系统模型,无疑地已经将宏观宇宙同微观宇宙非常协调地联系了起来. 这种系统模型也对各种元素的来源和产生途径做出了正确的解释,说明了恒星的演化过程就是宇宙中各种元素生成的过程.因此,热核聚变双循环模式可以表示为如下图1的系统模式:

图1: 这是热核聚变的工作模式.中心是具有不同丰度值的各种核,左边代表负电荷粒子,右边代表正电荷粒子,上下代表中性粒子.箭头方向表示生成粒子或核反应进行方向.

应当注意的是,电子被俘获和超核素衰变的核反应必定都释放出能量,而形成超核素的反应可以吸收中子等中性粒子能量.超核素的衰变和形成恰好是整个核循环过程中的一个最为重要的中间环节.随着氢等离子体的消耗,超核素和重核的数量将不断增加,但它们在形成过程中吸收的能量是相当少的,仅是某些粒子的能量.同时,一些依靠中子轰击的核反应能同样释放能量,例如核裂变反应.从<1> 到 <6>看,放能核反应数量总是多于吸热核反应,整个系统所释放的能量远远大于系统中因生成多种重核而吸收的那些能量.即使以少部分能量辐射向宇宙,其数量也是非常惊人的.但是,上面核反应公式的每一能量值仍然需要重新通过以后的实验确定而不是计算.

一些像e⁺ μ⁺ л⁺等正电荷基本粒子,它们容易获得一定能量,也能够轰击各种核,但它们远没有电子为核俘获的几率高,甚至没有同中子这样的中性粒子结合的几率高.然而,从改变核电荷结构看,这些正电荷粒子的循环和轰击与负电荷基本粒子一样对于各种核的循环具有相当深刻的作用.不过,正电荷基本粒子与负电荷粒子结合的几率总是远高于正电荷粒子同核的结合.

此外,部分拥有高能量的基本粒子容易从热核聚变系统中逃逸出去.这个事实早已完全被实验证明.假如我们愿意通过太阳风观察,这种试验的重复性还是非常好的!当然,这些事实也表明,热核聚变同样具有强烈的放射性,并不是我们所说道的完全无环境污染的洁净能源.

不用说,我们还应该做许多试验去充分证明热核聚变过程.但要解决这些问题,当然不是一个人的能力就能完成的.例如,上面的核反应公式似乎不同于试验所观察到的.但我们知道,许多等离子体试验结果所展现的完全是粒子的集体性质,而不是单个粒子的表现.所以,双循环的核反应公式更需要去完善和证明.无庸置疑,这个模型将引出更多有价值的观点.

三、恒星的热核聚变

恒星保持热核聚变持续发生存在两个主要原因,即恒星中有大量的轻核尤其是大部分为氢,以及各种加速场持续使各种粒子获得能量.两个条件都不可缺少.如果轻核数量足够大,那么加速场是如何形成并发挥作用的呢?

1、富足的各式各样等离子体云

我们知道,在恒星演化的开始阶段,没有充分完善的电磁加速场,但存在足量的不同动量的各种粒子.而且,这个现象从聚变开始到结束总是存在.各种带电粒子相互干扰并交换能量,时聚时散,它们就很容易形成各种粒子集群.这些小集群碰撞可以形成各种巨大的等离子体云团.当然,每一等离子体云中的粒子密度和能量是完全不一样.

然而,在等离子体中粒子的运动是非常复杂的.许多等离子体云,已经收集大量的携带一定电荷和能量的粒子,总是频繁地呈现变化.不同等离子体云的存在正是恒星中各种粒子分布存在巨大差异的表现,而且每一等离子体云还能拥有某一过量电荷.那些整体表现为负电性的等离子体云更容易与整体表现为正电性的云发生相互碰撞.

因为每一等离子体云包含不同数量的带电粒子,等离子体云的一些区域在等离子体云之间相互干扰过程中将表现出更强大的电势.当两云相互靠近时,极化现象能发生在每个等离子体云中.于是,携带正电荷的粒子和那些携带负电荷的粒子(主要是电子)将按照它们自己的性质分布在各自等离子体云的表层.这样,在相互靠近的两等离子体云相对立的表面之间就存在巨大的电压,并且加速电磁场也已经同时形成.如图2所示:

图2:两等离子云正处于碰撞发生前期.

因此,两云之间的带电粒子,以及那些在两云相对立的表层粒子,由于库仑定律都能够被强力加速.电子快速运动向相反于正电荷的运动方向,且两粒子快速逼近.假如这些粒子能获得足够大的能量,它们相互之间将发生核反应碰撞.当然,由于电子最容易被加速,最初的反应直接是电子轰击轻核;然后产生的中子开始碰撞其他轻核.特别是,当这些等离子体云愈加相互接近时,核反应将变得更加剧烈.

从某种观点看,我们夏天能看到的飘浮雷雨云与等离子体云的运动是相类似的.仅仅是等离子体云的组份不同于蒸汽云.等离子体云中有大量的带电粒子,并且这些云还能够在恒星中发生猛烈的核反应.假如这些等离子体云通过许多小云聚集变得更厚重,那么它们能够保持自己的巨大电势,并在两相对运动的两巨大等离子体云之间产生巨大的电场.于是,接受强大电场加速的带电粒子就能够获得更高的能量,这样,它们的碰撞将变得尤其猛烈,并且核反应也更为复杂.

假如许多粒子获得朝向某方向的偏转运动,并形成粒子的群动,那么获得偏转运动的所有粒子可能容易形成一种螺旋粒子流甚至螺旋粒子环流.最后,可能它们有机会形成牢固的螺旋电磁场,能在恒星中持续相当长时间.的确,牢固的螺旋电磁场对各种带电粒子具有更强大的加速作用和捆绑作用.所以,带电粒子也是不容易从恒星中逃逸的.当然,当许多等离子体云互相靠近并保持激烈作用时,在它们中间的带电粒子运动会变得更加复杂.这些云可以使得带电粒子束扭曲得更加厉害.

正因为有大量的各种电磁加速场飘浮于恒星中,故各种带电粒子能被加速而获得一定能量.因此,这些粒子相互激烈碰撞保证热核反应双循环持续下去,即各种核循环依赖于基本粒子循环和轰击.同时,核聚变系统能不断生产出大量的各种复合核.许多超核素还能通过衰变演变为稳定的多电荷核,如像锂、铍、硼、碳……甚至包括超铀核.

2、超核群体和万有引力

超核已经在非常微小的体积内容含了许多基本粒子,但它不能在外貌方面直接展示这些基本粒子的所有电荷量.这样,一些基本粒子的电荷消失在重核中的性质将以万有引力表现出来.

假如这些不同质量的核获得相同能量,比如近似能量的中子轰击不同质量的核,那么重核的速度必定比轻核小.特别是,各种核具有不同的磁性,一些核素混合能激发出特别强的磁力.这样,强大磁力能使得具有强磁性的带电粒子聚集一起并形成为一些小的稳定结构的磁实体.尽管这种磁实体有时可以被更强大的因素所分散,但是这些磁实体的漂移能深深影响带电粒子的运动.磁力在核素体聚集中发挥着不可替代的关键性作用.

当各种超核素被持续生产出来,各种核素容易聚集并形成微小的混合核素体.虽然热核环境中不可能形成如岩石一般结实的实体,但在恒星中总是存在充满各种重核混合而组成的形形色色微小粒子群和群体.这样,重核小体制约各种重核微粒,各种微粒制约各种重核,各种重核微粒集群体制约各种重核微粒…假如微粒集群体足够大,它将决定各种重核小群体和各种微粒在它周围飘浮.很明显,各种重核是非常不容易从热核聚变系统中逃逸的.

当聚集微粒日益增多,在每群中的各种微粒体将持续更频繁地相互碰撞并结合.这样,不同体积和形状的集群个体将不断出现在恒星中.这些较大的个体比各种微粒小体具有更强的引力.当然,在每一群体里,最大收集体能逐步演变为万有引力中心.最后,在整个系统中,最大质量群体能逐步保留在恒星中最为猛烈热核反应的中心.而且,它会逐步发展为恒星的万有引力中心.

这样,恒星中心引力能强烈地作用小型混合各种核素的飘浮群,使得许多飘浮体逐步落入中心.我相信,不仅有许多混合一些重核素的群体飘浮存在于恒星中,而且必定有巨大的混合一些超核素的核心存在于恒星中.很可能,这个核心是由混合一些超铀超核素和各种重核素包括少量超重超中子组成的,而且磁力非常强大.

简要地讲,引力生成壮大的根据与形成的超核群体包括超铀超核素群体有直接关系,尽管一些群体（尤其小群体）有时很可能被分散.在恒星中,频繁的瞬时爆发是生产大量超核群的基础.核聚变的每一次猛烈爆发总是能产生大量重超核素.大量的复合核一时存在于有限的空间,这样它们就容易相互碰撞并形成群体.每一次猛烈聚变爆发活动意味着一个新群开始出现.

需要指出的是,这些重超核素正是有更大质量但携带少量电荷的核体.在恒星中,超核素是核存在的主要方式,因为有大量的中子等基本粒子持续轰击各种核.超核容易通过混合别的核素而被聚集,甚至可能长成一些重超核混合群.尽管超核素的形成需要一个相当长的时期,但它们的整体数量总是不断地增加.甚至考虑到可能存在一些超中子体,这些超中子体由许多超中子所组成,它们同样对形成恒星引力应该有所贡献.

对于超核群体,无论如何小,它们都能围绕中心漂移,因为聚变系统已经以稳定的能量固定这些群体的运动轨道和方式.也就是热核聚变能够凝固大质量粒子的运动惯性.而且,以一定厚度较冷而密集的等离子体分布的硬层能形成在恒星的外层空间,就像一个球壳一样.这样,当大量来自恒星内部的逃逸粒子碰撞硬层时,硬层中就会不断出现各种核反应.同时,硬层必定不断向外层空间发射各种射线和基本粒子.所以,我们观察到许多恒星就像我们太阳一样光亮的圆盘形.

然而,引力作用在恒星中又决不能被忽略.当大核素群体在恒星中漂移,各种粒子的占用空间因为引力作用必定被收缩在它周围，尽管这可能更大程度上是一种相似运动惯性粒子的集聚行为.于是,等离子体密度必定变得比以前更稠密,以致于那些核反应活动将变得更加猛烈.甚至有时存在猛烈爆发.

因此,要形成引力必须首先满足一个基础性条件即生产大量超核素,尽管所有超核素仅能在热核聚变中被生产出来.中心引力的形成过程正是重超核素被生产得越来越多,并不断聚集而形成为一个巨大个体.甚至可能,有一些超铀超核群存在于地球内核,所以它能保持引力和磁场的强烈作用.在所有行星的内部都应该存在超核元素混合体.因此,我完全相信,行星和彗星的形成过程同样需要经过长时间的热核聚变.

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