Проблемный литий

   Литий – третий от начала элемент Системы химических элементов Д. И. Менделеева; идёт сразу за гелием. Литий – самый лёгкий щелочной металл, который сегодня стал очень востребованным в энергетике и в промышленности. Литий называют золотом 21-го века. Литий-ионные аккумуляторы стали неким символом нашей эпохи. Нехватка лития может вызвать большие сложности. Но литий, как химический элемент, интересен и с научной, с познавательной точки зрения.

   На днях встретил в сети материал с названием «В чём суть космологической литиевой проблемы?». Дело в том, что, по общепринятой модели Большого взрыва, количества образовавшегося водорода, гелия и лития в первые минуты существования Вселенной хорошо подсчитываются. С водородом и гелием – проблем нет, всё, как надо. А вот с литием – большая проблема.  Лития оказалось в ранней Вселенной в три раза меньше, чем должно быть. Учёные стали искать причину такого расхождения. Самая реалистичная гипотеза – первые звёзды «пожирали» литий в больших количествах, потому его так мало осталось. Продолжая изучать тему, выяснилось, что количество лития в старых и новых звёздах всегда почти одно и тоже. Это ещё больше запутало вопрос. Ведь подобное похоже на то, как если бы все жители Земли, несмотря на возраст, имели бы одну и ту же массу тела! 

   Быть может, я не обратил бы особого внимания на эту статью в сети о литии, если бы сам в своё время не столкнулся с литиевой проблемой. У меня тоже случилась, как её тогда назвал, «литиевая катастрофа», когда я разрабатывал идею и тему нового спирального варианта Системы химических элементов Д. И. Менделеева (1986 г.), свою теорию. Теория допускала выведение теоретических значений атомных масс химических элементов. И вот с литием случился облом! Масса лития должна быть равна девяти (9)   углеродным единицам. На практике есть только семь и шесть углеродных единиц (массы стабильных изотопов лития). Хотя у последующих элементов – бериллия, бора и углерода – теория работала хорошо. Я успокоил себя тем, что литий из девяти нуклонов нестабилен, и скоро распадается на две альфа-частицы и нейтрон. А литий 7 и литий 6 – построены на основе одной альфа-частицы, ядра атома гелия, где «второй этаж» ядра атома лития образуют или тритий, или дейтерий. Ядра стабильных изотопов атомов лития как бы составные; это можно проверить на опыте. В результате силового развала ядра атома лития 7 будет образовываться одна альфа-частица (4) и ядро атома трития (3). В результате силового развала ядра атома лития 6 – одна альфа-частица (4) и ядро атома дейтерия (2).    

   Ещё много лет назад я предполагал, что к теме «литиевой катастрофы» мне когда-нибудь придётся вернуться и искать решение проблемы. И вот эта статья о космологической литиевой проблеме! По всей видимости, тема единая, общая. «Литиевая катастрофа» ломала мне всю красивую, стройную систему построения ядерных оболочек на принципе дробности и целочисленности Пи радиан. Как говорил, по теории – масса атома лития должна равняться девяти углеродным единицам. Но нестабильный изотоп лития 9 распадается не на две альфа-частицы и нейтрон, как я думал, а через 178 микросекунд литий 9 испускает электрон и нейтрон и превращается в изотоп бериллий 8, следующий за литием элемент. Или же, испуская один электрон, превращается в изотоп бериллий 9. Никакого разделения на две альфа-частицы тут нет! Причина? Я не дооценивал роль и количество протонов! В литии могут быть только три протона. А при трёх протонах никак не могут образоваться две альфа-частицы! Нужно, как минимум, четыре протона! У лития 9 – три протона и 6 нейтронов (заряд ядра равен 3-м). Электрон ядром атома лития 9 испускается тогда, когда один из нейтронов распадается и становится протоном; ядро бериллия 9 получает заряд 4. Когда же литий 9 испускает электрон и нейтрон, то становится бериллием 8 с зарядом ядра 4.         

   К слову сказать, первые ядерные реакции были проведены Эрнестом Резерфордом в 1932 году именно с ядрами атома лития 7, когда их обстреливали энергичными протонами. Ядра атома лития 7 захватывали протоны и распадались на две альфа-частицы. Т. е. по любому, стабильный изотоп атома лития 7 никак не мог иметь атомную массу 9 углеродных единиц. И эти же опыты Резерфорда подтверждают и то, что ядро атома лития 7 – составное, в основе – альфа-частица (4 нуклона), находящаяся в тесной связи с ядром водородного атома трития (4 + 3), или водородного дейтерия, как в случае с литием 6 (4 + 2). Я же строил свою систему ядерной периодичности на восьминуклонной основе, где ключевой группой являлась группа из восьми нуклонов. А вот пример с литием показал, что есть исключения, и не всё так просто и однозначно. С другой стороны, когда я начинал заниматься темами атомного ядра, то был уверен в неразличимости нуклонов в атомном ядре, протоны и нейтроны в динамической системе ядра не различаются между собой; потому они и имеют общее название – нуклон. Когда-то прочитал, что протоны и нейтроны в ядре постоянно обмениваются частицами и периодически становятся то протоном, то нейтроном. Эта идея мне понравилась и запомнилась. Однако, это хорошо, когда число протонов и нейтронов в атомном ядре равное и чётное. Но в реальности мы имеем более сложную картину, где число протонов ограничено, чётно и нечётно, тогда как число нейтронов может быть много больше, и также чётно и нечётно. Красивой обменной картинки тут никак не получается! Элемент литий оказался как раз тем объектом, где проявилась вся сложность и непростота атомной системы.          

  Повторяю, как бы мне ни хотелось, чтобы устойчивый изотоп лития был с массой 9 углеродных единиц, но реальность суровей наших хотелок! 7 – значит 7, и никаких возражений! Хотя, как уже говорил, изотоп литий 9 тоже есть, но он неустойчив, живёт только 178 микросекунд. Почему 9! 8 нуклонов образуют остов атомного ядра лития, а 1 нуклон, валентный нуклон, – на этом остове, который и обусловливает свойства щелочного металла лития. Но, увы, с литием такой стройной и простой картинки не получилось! Природа оказалась изощрённей! Как выше поминал, в природе существуют два устойчивых изотопа лития: литий 7 и литий 6. Их процентное соотношение таково: литий 7 – 92, 5 %, литий 6 – 7, 5 %. В чистом виде лития в природе нет, он всегда в соединении с другими элементами. Причина понятна – очень высокая химическая активность лития. Обратите внимание на большое различие в процентном отношении лития 7 и лития 6. Это расхождение возвращает нас к вопросу о происхождения лития. Первые атомы лития, якобы, возникли в первые минуты после Большого взрыва, в первичном нуклеосинтезе вместе с водородом (75 %) и гелием (25 %). Атомы лития 7 и лития 6 составляли доли процента, ничтожно малую часть. Последующее обилие атомов лития, как полагают, возникло в результате эволюции звёзд, при взрывах сверхновых, под действием космических галактических лучей. Я же считаю, что большое различие в процентном соотношении изотопов лития 7 и лития 6 говорит скорее за то, что эти атомы родились в ядерных реакциях распада и деления более тяжелых ядер. Как естественных процессов распада и деления ядер, так и вынужденных, при воздействии нейтронов или протонов. Вопрос только в том: в каких реакциях ядерного распада, деления, взаимодействия могут образовываться ядра атомов лития 7 (в больших количествах) и лития 6 (в малых количествах)? Так, впрочем, в результате распадов и делений массивных ядер родились и все атомы Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева! Речь не только о литии. Большинство элементов системы Менделеева имеют немалое количество своих изотопов (единый заряд, но разные массы). Например, у цезия 39 изотопов! Все изотопы цезия имеют одинаковый электрический заряд (55 протонов), но различное количество нейтронов (от 57 до 96). С сожалением должен сказать, что именно явление изотопии и подрывает в корне всю мою стройную и красивую теорию ядерной периодичности, которая отражается в новом спиральном варианте системы химических элементов Д. И. Менделеева. Но надеюсь, есть, остаётся, ещё шанс – выйти на верную дорогу…         

   Общепринятая сегодня теория первичного нуклеосинтеза во Вселенной оформилась полностью лишь в 1957 году (Бербидж, Хойл, Фаулер), заменив теорию Гамова и Альфера. Фред Хойл, кстати, не принимал теорию Большого взрыва, но он же и придумал само понятие «Большой взрыв». Повторю, продукты первичного нуклеосинтеза (со значением атомной массы) – водород 1, гелий 4 и немного лития 7. И вот из этих лёгких элементов должно было произойти со временем всё последующее богатство атомов и их изотопов. Самый тяжелый на сегодняшний день элемент в природе – уран 238. Все прочие тяжелые трансурановые элементы получены учёными искусственно. Работа по созданию более тяжелых элементов продолжается. На сегодняшний день целиком заполнен седьмой период системы элементов Менделеева. Последний элемент седьмого периода – оганесон 294 (по моим подсчётам, масса оганесона должна быть – 312 углеродных единиц). На очереди – восьмой период системы химических элементов, пока не существующий. А ведь он когда-то существовал! И не только восьмой период, но, возможно, даже и девятый! Эти распавшиеся и разделившиеся сверхтяжелые ядра элементов не существующих теперь восьмого, девятого периодов системы стали энергией звёзд и планет!       

   Этим я хочу сказать, что принятая сегодня теория первичного и последующего нуклеосинтеза вызывает большие сомнения. Хотя учёные утверждают, что всё ими подсчитано, проверено и доказано. Но я убеждён, что без первичных реакций распада и деления сверхтяжелых ядер не стали бы реальностью термоядерные реакции в недрах звёзд. Термоядерные реакции – производны, вторичны. В качестве аналогии можно взять пример термоядерной бомбы. Чтобы зажечь термоядерную реакцию, должен сначала взорваться обычный плутониевый ядерный заряд с делением тяжелых ядер. А уж создаваемые температура и давление ядерного взрыва зажигают термоядерное горючее. В качестве термоядерного горючего, как ни странно, используется дейтерит лития (Li 6 H 2). Дейтерит лития – твёрдое вещество, позволяющее хранить дейтерий при обычных условиях. При взрыве ядерного заряда, начинаются реакции с образованием изотопа водорода трития и ядер гелия, а также реакции деления ядер урана 238. Всё это вместе создаёт огромную энергию движения частиц, продуктов ядерных реакций. Впервые идея использовать дейтерит лития в качестве термоядерного горючего прозвучала в конце 1948 года. Идея родилась сразу в нескольких головах.         

   Существование водородного газа, разлетевшегося по пространству Вселенной в первые минуты и часы после Большого взрыва, при всём желании не могло привести к первичным термоядерным реакциям в результате гравитационного сжатия газа. Плотность этого газа была бы чрезвычайно малой. И никакие придуманные флуктуации плотности и волны в этой газовой среде не смогли бы заставить атомы водорода соединиться в сгустки. Простите, но все подобные теории выглядят абсолютно нефизично, начиная с первичной сингулярности, в которой плотность, давление, температура должны достигать бесконечных величин! Само образование такой первичной сингулярности невозможно по всем разумным законам физики! Сама исходная посылка начала Вселенной – сингулярность и пустота – порочна, неприемлема! Речь может идти только о материальности самого пространства Вселенной, как среды, и многообразии форм динамик этой среды в виде частиц, квазичастиц и всевозможных полей. И название этой среды сегодня в науке утверждено – квантовый физический вакуум. И уже стало ясно, что частица протон – устойчивая колебательная динамика этой среды в локальной области («дыхание вакуума»). И есть во Вселенной области (войды), где происходит не термоядерная генерация сверхмассивных ядер. Покидая область своего рождения, сверхмассивные ядра объединяются в сгустки первичного вещества. При этом начинается деление и распад этих ядер, особенно внутри образовавшихся первичных тел. Там растут температура и давление. Но до воссияния первых звёзд ещё не скоро! Должно наработаться достаточно химических элементов первых четырёх периодов Таблицы Менделеева, в том числе – лития…      

   В сущности, этим своим опусом о литии и изотопах я опровергаю и даже разрушаю всю свою теорию ядерной периодичности на основе периода 2 Пи (спираль элементов). Рано или поздно этот кризис должен был наступить. Учёные были правы в неприятии моих идей, потому что, несмотря на красоту и стройность теории, она обходила все острые углы реальности, как бы не замечала очевидного. Но, несмотря на разрушение, смею думать, что рациональное зерно моей работы будет сохранено! Имею в виду сам принцип устойчивости ядерных оболочек, механизм связи нуклонов, причины образования молекулярных и атомных соединений. Всё-таки ядерные и атомные системы, их устойчивость – это порядок и согласованность в движении частиц при энергетическом минимуме. Без этого нет мира атомарного вещества.

   И в заключение. Разговор о литии показал, что путь приручения термоядерной энергии в установках ТОКАМАК не имеет никаких шансов на успех. Ведь что происходит в камере установки? Ионы дейтерия и трития вращаются в магнитном поле с одной скоростью в одном направлении. Ионы покоятся относительно друг друга! О какой энергии взаимодействия ионов и слиянии их в ядра гелия тут можно говорить?! Картина похожа отчасти с Большим взрывом, где ни гелий, ни литий синтезироваться не могут.