中子——电子极近核的氢原子.doc

中子——电子近核的“氢原子”（上海市 上海宝山中学 严正岗）自从剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家查德威克于1932 年发现中子以来，中子的研究一直没有停顿 目前为止中子被认为是一种电中性的粒子，具有与质子大约相同的质量中子属于重子类，由两个底夸克和一个顶夸克构成绝大多数的原子核都由中子和质子组成（仅有一种氢原子的同位素例外，它由一个质子构成）在原子核外，中子性质不稳定，半衰期为 15 分钟中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子同样的衰变过程在一些原子核中也存在原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放π介子互相转换这是目前人们所了解的所谓的中子的基本概念其实中子和质子及电子都是比较简单的粒子，内部的结构并非由夸克和顶夸克构成由《质电统一理论》[1]，质子和电子都有简单的结构：它们都是高速旋转的，由于高速旋转它们的结构分为内层和外层内层是质量，外层是电量，电荷分布在球体的rsinθ ＞c/ω 范围内，而质量分布在rsin θ ＜c/ω的范围内，它们是不参合的（如图所示） ω 是粒子旋转的角速度，它的旋转方向表示的电量部分质量部分电荷的正负那么中子是什么？如果把中子看成是一个简单体的话，由于中子不带电，很难用《质电统一理论》的方法去研究。

但中子有磁矩， 那么中子一定有内在结构，其结构是什么？当我们用《质电统一理论》去研究氢原子时，发现了一些物理新问题，其中包括波粒二像性问题、中子问题 （就是电子近核的氢原子）、泡利原理（是电子同能态的反相轨道的运动）、核力问题（我认为就是电磁力）、铁元素为什么是最低能的原因（还没有证明，数学要求太高）及正反电子湮灭理论等等下面我们来阐述前三个问题有的时候要说清物理本质内涵， 就必须指明新理论对运动理论的客观理解，从这个角度来讲，《质电统一理论》也有了自己的运动理论《质电统一理论》的运动理论来源于电子和质子的结构， 以及电子对能湮灭的基本事实我们知道， 牛顿的运动定律是将物质的运动看成是不变的粒子机械地在空间的位置改变，而量子理论则认为运动物质在空间出现是由一个叫波函数表示的概率来决定的，在我们看来这两者都是错误的根据该理论， 正反粒子仅仅是旋转方向的差异，当正反粒子相遇湮灭时，旋转方向的差异消失了（是抵消了），而留下的是不能抵消的质量和电量，前者化为了以光速运动的电磁波（能量， 它满足爱因斯坦的质能关系），后者化为了超光速运动的虚质量（快子）我们认为宇宙中大量地存在着各种超光速的快子，它们的速度极其快，很容易得遨游宇宙一周回到原来的相近位置。

以电子为例，电子湮灭时产生的快子的速度达1030m/s，而且可证明[2] 快子在宇宙中的运动是能返回的（并非空间的弯曲效应） ，因此各类快子在宇宙中的丰度是极高的电子能湮灭的事实给我们一个启示， 单个的基本粒子也可能是很不稳定的，因为存在着极高的快子在宇宙中的丰度，使得基本粒子的消失和产生可能是频繁发生的所谓的基本粒子的运动正是在这个基础上是产生的我们没能了解的可能事实是， 基本粒子频繁地产生和消失，是快子频繁地和电磁场 （能量）相遇和相遇后的结果当快子遇到了能量（即电磁波）就将无形的“快子”和无形的电磁波转换为有形的基本粒子，能量转换为质量，快子转换为电荷，这就是基本粒子的产生基本粒子其实是极不稳定的，它很快就还原 还原的电磁波能量， 很快就和另一个快子结合产生新的同样的基本粒子，这一过程中位置发生了改变，这便是基本粒子的运动显然该运动具有电磁波的特性和快子的“性能”——快子在宇宙中的丰度，它是决定论的那么基本粒子的运动为何不象电磁波或快子运动得那么快呢？其实基本粒子的运动是电磁场的波包中心的运动 当基本粒子有初速度时，那是电磁场的波包中心有一个相同的初速度 在基本粒子消失和产生的时间里，电磁场的波包中心定向运动了一个位移，在这个位置上的和运动方向垂直的平面内，波包上的某点可能正好和快子相遇便产生了基本粒子。

从这里我们看到：1、基本粒子的运动不会象电磁波或快子运动得那么快，它完全取决于基本粒子的初速度；2、新产生的粒子是出现在和运动方向垂直的平面内，在该平面内的哪个位置上是取决于快子在宇宙中的丰度的一个概率值（可能是由热学中宇宙作为孤立体系内的快子的吉布斯分布决定的） 当外界加一个电场或磁场时，电磁场的波包中心就发生了附加的位移，这是基本粒子的加速过程以上的分析和说明使我们认识到，量子力学波函数所描述的基本粒子在空间出现的几率，并非是上帝在玩的精妙游戏，而实际上是电磁波的运动和快子在宇宙中丰度的一个概率值的综合结果 基本粒子的波粒二像性正是这种综合结果的真实反映一个基本粒子对应于一个单位的电磁波的能量， 这和一个光子一样，在空间本身是就是波粒二像性，所以当它和快子结合时产生的基本粒子是具有波粒二像性的并不为奇，不过它和纯的光的波粒二像性是有一定的区别的， 这在实验中应该能观察到 比如用电子湮灭时产生的光子来做光的波粒二像性实验， 应该和电子在同样环境下，电子的波粒二像性实验是有区别的，可能是明暗条文的位置和宽度都有区别，这个区别应该是有快子在宇宙中丰度的一个概率值决定的假如我们能在理论上得到快子的概率并能和电磁理论结合，那我们就能计算出这一差别，如果和实验的结果是一致的，那就证明了本理论是正确的。

这里我们提供了一个实验的可能性从《质电统一理论》 的运动理论来看， 粒子的基本运动取决于电磁波能量和快子的概率，这当然也适宜原子的研究 原子核外的电子的运动，应该也取决于电磁波能量和快子作为一个例子，为简单其间下面我们只研究只有单个质子的氢原子假设原子核是静止的，不含质子本征能量的系统总能量为E mc2ke2(1)rm 为电子的动质量，后项为系统的电势能那么电子在核外出现的概率和式（1）有关而快子在原子出现的概率由两项决定，一项是外项即宇宙项B（由原子的万有引力环境决定）1，另一项是内项即原子项B 2（有库仑力决定） 为什么可以这样认为呢？虽然快子在宇宙各个地方的丰度比值不能了解， 但从目前的原子理论来看， 电子在受力大的地方电子本身出现的概率大是公认的事实，也即快子在电子受力大的地方容易出现但快子出现的概率大不一定是电子出现的概率大由电磁波能量和快子结合成电子的真正情况取应决于这两项的综合综上所述，电子在原子出现的概率为A B1B2E2考虑 B 1 到很小（只在电子自由运动中用到）可忽略，而B2k e2，所以rAk e2mc2k e2(2)r 2r 2可以证明 [3] 当距离小时总能量 E 也小，而力大，并非大或小，因此有极值，这一极值既是原子物理所说的定态。

下面，我们来研究《质电统一理论》的原子定态现有相对论的质量关系、速度关系及角动量守恒方程分别如下：m21m02c2(3)v 22r 22 r 2(4)mr 2(5)另有动量守恒定理dPd (mv )d m r r0r0m rr0r0r r0 2r 0 r 0dtdtdt2r2 r0Fk e2 r0r以上几式字母上带点表示对时间求导，有0 下标的表示单位矢上式的经向关系为mrmrmr2k e2(6)r 2将式（ 2）对 r 求导，有d21 dmc2e2r2mc2ke2rdtAker2dtk2r3rr令上式为零，并且和式（3）、式（ 4）、式（ 5）、式（ 6）联立，可得rc 2r 2ke23ke2 rc 2r 22rrr c2 m02 r 3rc2c2 m02 r 4(7)rr2r2r2这就是氢原子的核外电子在某时某地出现概率大所满足的条件从这里我们看到，式（ 7）是 r 对 t 的二次常微分方程，因为有两个积分常数和角动量量子化条件，故氢原子的核外电子的轨道是很复杂的 如果我们不考虑原子的精细结构， 只研究类似于波尔的氢原子， 即将氢原子的核外电子的轨道看成是圆轨道，那么 r 0, r 0 ，式（ 7）的方程可写为c 2ke2c2r c 2 m02r 32r 2c 2 m02 r 42解此式的 r，可。