Электрон. Строение, размеры, свойства

Сергей Заикин писал(а):Совершенно верно - именно неверно вычисленный радиус электрона по закону Кулона приводит к ложному впечатлению, что электрон должен упасть на ядро атома.

По закону Кулона вычисляется сила действующая между заряженными телами(проверенная на крутильных телах- отсюда и закон), причём тут радиус, есть понятие расстояния между заряженными телами?, понятие электрон с его радиусом появится через столетие.

Сергей Заикин писал(а):Никакого падения электрона на протон и протона на электрон, как Вы правильно отмечаете, не происходит.

Лично я отмечаю, что электроны и протоны в составе атома есть продукт представления родом из "планетарной модели атома", существовавшей на конец 20 века, по моим представлениям согласно этой модели, электрон падает на атом(просто у меня модель другая).

Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать

Код: выделить все

<div style="text-align:center;">Обсудить теорию <a href="http://www.newtheory.ru/physics/elektron-stroenie-razmeri-svoystva-t7054-30.html">Электрон. Строение, размеры, свойства</a> Вы можете на форуме "Новая Теория".</div>


bocharov писал(а):По закону Кулона вычисляется сила действующая между заряженными телами(проверенная на крутильных телах- отсюда и закон), причём тут радиус, есть понятие расстояния между заряженными телами?, понятие электрон с его радиусом появится через столетие.

При вычислении классического радиуса электрона используется закон Кулона - зависимость величины силы от расстояния между частицами. Если силу умножить на расстояние между частицами, то получится энергия взаимодействия частиц. Вот эту энергию взаимодействия между частицами и использовали при вычислении классического радиуса электрона, приравняв ее энергии самого электрона по формуле Эйнштейна mc². Это приравнивание сделали из соображений найти расстояние между частицами, на котором энергия взаимодействия будет равна полной энергии электрона. Вычисления показали величину 2,8179 фм. Эту величину и приняли за классический радиус электрона.
В конце 19 века выяснилось, что максимальная энергия взаимодействия между электроном и протоном составляет 13,6 эВ. Для этой энергии расстояние между центрами двух взаимодействующих электронов, вычисленной по той же формуле, что и классический радиус, составляет 52,91 пм. Заряженные частицы не могут приблизиться друг к другу ближе, чем это расстояние. Что им мешает приблизиться? только собственный размер - отсюда и сделан вывод, что собственный размер электрона составляет 52,91 пм в диаметре.
Более того, исследованиями Бальмера, Пашена, Ридберга и другими установлено, что между энергией взаимодействия и расстоянием между частицами существует строгая зависимость, которую Ридберг обобщил в виде своей формулы.
Именно формула Ридберга объясняет квантование энергий связи между ядром атома и каждым из электронов этого атома. Эта энергия зависит от расстояния между электроном и протоном ядра. Эта энергия связи между ядром и электроном всегда меньше 13,6 эВ и принимает дискретные значения - строго определенные, фиксируемые в спектральном анализе по величине энергии фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходе электрона на другое место в атоме или при входе или выходе из атома.
В построении атома задействованы идеи разных законов - включая закон Кулона, закономерности квантования, спектрального анализа, энергии фотонов и электронов, пространственные соотношения между частицами и естественно размеры электронов. Именно размеры электронов определяют периодичность электронных слоев в многоэлектронных атомах.

Добавлено спустя 4 часа 11 минут 43 секунды:

bocharov писал(а):Лично я отмечаю, что электроны и протоны в составе атома есть продукт представления родом из "планетарной модели атома", существовавшей на конец 20 века, по моим представлениям согласно этой модели, электрон падает на атом(просто у меня модель другая).

Планетарная модель атома предложена Резерфордом в 1913 году. В ней электрон вращается вокруг ядра атома и по этой причине не падает на ядро.
Однако вращение электрона вокруг ядра порождает свои проблемы
- вращающийся электрон движется с ускорением, поэтому должен излучать, но он не излучает.
- Движущийся заряд является электрическим током, для которого нет источника, кроме того ток должен вызывать магнитные явления, которых в реальности нет (которые не соответствуют вращающемуся току).
- Электрон обладает массой и его вращение вокруг ядра приводило бы к образованию вечного двигателя, что абсурдно, ла и нет источника кругового движения массы.
- С точки зрения химических явлений электрон находится в связях между атомами и не может отлучаться даже на перемещения вокруг ядра.
Так что вращение электронов попросту нет и оно невозможно.
А попытка Резерфорда и Бора объяснения непадения электрона на ядро породила множество новых проблем, а саму проблему непадения не решила. Эта проблема так и осталась нерешенной до сих пор. Она просто спрятана путем обессмысливания физических явлений и их параметров, произведенных вероятностной версией КМ (см. коммент 28 об утрате смысла в вероятностной КМ).
Проблема непадения электрона может быть решена только через выявление внутреннего строения электрона. К этому строению я и пытаюсь подвести дискуссию.
И одним из основных аспектов внутреннего строения электрона является его размер. С размером 52,91 пм электрон попросту не сможет вращаться вокруг ядра - там все место занято другими электронами плотно упакованными в атом (кристалл, молекулу). Проблема непадения электрона касается только первых двух электронов приближенных к ядру. Остальные вообще отделены от ядра слоями других электронов.
Все это к тому, что нужна новая модель атома - не вероятностная и не планетарная, а для нее новая модель электрона.

Сергей Заикин писал(а):При вычислении классического радиуса электрона используется закон Кулона - зависимость величины силы от расстояния между частицами.

Открой в поисковике "классический радиус электрона". Там будут десятки статей на эту тему, и тысячи комментарий на них(среди комментаторов есть и любители вроде тебя, есть и физики получившие образование в типа МИФИ), почитай и поймёшь что твои аргументы и рассуждения просто убоги.

Сергей Заикин писал(а):Так что вращение электронов попросту нет и оно невозможно.

У меня ещё круче(в атоме вообще нет общепринятых модельных элементов: электронов и прочее), но если рассуждать в контексте общепринятой модели, то по моим представлениям электрон всё же падает на атом, как часть этой системы, но не является какой-то индивидуальностью, это напр. как капля воды, падая в воду теряет свою индивидуальность, но составляющие этой капли(молекулы) её сохраняют. Так и в атоме, вместо упавшего электрона появляется другой и в другом месте, но на том же расстоянии от центра атома(это в контексте об одном и том же энергетическом уровне).
По моим представлениям говорить об элементарной частице как об индивидуальности с присущими ей характеристиками можно только в свободном(не связанном) её состоянии, а в связанном она подобна капле воды(в примере выше).
А о размерах чего либо можно говорить только с точки зрения макромира, модели которого основаны на органах чувства людей(в том числе и основателей классической физики).

Ответ на комментарий №33.

bocharov писал(а):По моим представлениям говорить об элементарной частице как об индивидуальности с присущими ей характеристиками можно только в свободном(не связанном) её состоянии, а в связанном она подобна капле воды(в примере выше).

Уважаемый bocharov. Так это слава богу, что только по-вашему представлению. А по представлению Природы и по способу его образования, это довольно самостоятельная и стабильная частица, исходя из способа ее образования из энергий полуволн стоячей ЭМ волны, образованной двумя когерентными фотонами. Поэтому он в любой среде всегда будет оставаться электроном. А разрушиться он может только про аннигилировав с позитроном, после чего уже никогда не восстановиться, а только может образоваться новый электрон по такому же способу.
Стабильность электрона связана с его единой общей энергией, но которая отградуированная по расстоянию ее нахождения от центра электрона, на энергию гравитационного заряда, электрического заряда и ЭМ заряда:
Для квадрата гравитационных зарядов - q ᵣₚ² =Gm²=mc²‧rᵣₚ=(hc/λ)‧rᵣₚ=c⁴‧rᵣₚ‧Λ=5,53‧10⁻⁶² г‧см³/сек².
Для квадрата электрических зарядов - q ₑ² =mc²‧r₀=(hc/λ)‧r₀=c⁴‧r₀‧Λ=23,07‧10⁻²⁰ г‧см³/сек²
Для квадрата электромагнитных зарядов - q ₑₘ² =mc²‧λₑₘ =hc=c⁴‧λ‧Λ=1,985‧10⁻¹⁶ г‧см³/сек².
Которые и являются источником всех фундаментальных взаимодействий, так как других источников в Природе просто нет. С уважением, Борис.

Борис Шевченко писал(а): А по представлению Природы и по способу его образования, это довольно самостоятельная и стабильная частица, исходя из способа ее образования из энергий полуволн стоячей ЭМ волны, образованной двумя когерентными фотонами. Поэтому он в любой среде всегда будет оставаться электроном

Откуда тебе знать о представлении природы, она ведь неодушевлённое понятие(может ты себя имеешь ввиду, так у тебя каша в голове).
По моим представлениям, электрон (как мультиполь), образуется в результате распада нестабильных мультиполей(в физике- мезоны, мюоны). В результате распадов нейтральный мультиполь делится так что появляются мультиполи с одним непарным монополем того или иного знака, но в мультиполе их многие миллиарды. Непарный монополь, вступая в связь с противоположным монополем, оставляет непарным монополь своего знака, получается циркуляция нескомпенсированного действия непарного монополя, по всему множеству монополей, это и представляется в физике как электрический заряд. Это явление и создаёт условие удержания монополей в едином процессе, если непарность,т.е. эл. заряд соответствует числу монополей. Если соответствие отсутствует, то такие мультиполи, даже заряженные, распадаются до стабильного состояния(состояния удержания). А монополи в парах, в среднем сближены до того, что почти компенсируют действие друг друга, в целом это скомпенсированное действие в физике называется "масса".
Так я понимаю электрон.

bocharov писал(а):Открой в поисковике "классический радиус электрона". Там будут десятки статей на эту тему, и тысячи комментарий на них

Ваше напоминание о необходимости рассматривать различные точки зрения на способ расчета размеров и формы электрона, в том числе классического радиуса электрона, разумно и естественно учтено мной еще до начала разработки строения электрона. Особенно это важно в условиях, когда эмпирические непосредственные измерения электрона невозможны, а каждая концепция предлагает различный вариант расчета и различный вариант результата расчета.
Вот для преодоления этого разнобоя мною и был предложен вариант расчета размера электрона ИЗНУТРИ.

Наиболее подходящей для определения размера электрона изнутри представляется идея Комптона, который сопоставил энергетические характеристики электрона и фотона. Он взял энергию электрона и приравнял ее к энергии фотона и вычислил длину волны предполагаемого фотона.
Из соотношения λ_ф = ħc/W_э Комптон вычислил длину волны фотона = 0,386 пм, получившей наименование приведенной комптоновской длины волны электрона. Она тоже занесена в справочники, как и классический радиус электрона, хотя такая длина волны на практике тоже не используется. К тому же такой радиус электрона тоже не объясняет различие межъядерных расстояний и размеров ядер величиной в 50 тыс раз.
Некорректность полученного результата в 0,386 пм можно объяснить тем, что электрон в реальности состоит из 137 (1/α) фотонов, а вовсе не из одного фотона. Энергию электрона, оказывается, нужно поделить между фотонами, составляющими электрон, для чего величину энергии нужно умножить на α = 1/137,036 (постоянную тонкой структуры). В результате получим длину волны 137 фотонов, суммарная энергия которых равна энергии электрона. Подставляя численные значения величин, а они все известны, получаем:
λ_ф = ħc/αWэ = 52,91 пм
Длина волны этих фотонов оказывается равной величине 52,91пм, что соответствует радиусу первой боровской орбиты и размеру первой s-орбитали. И это не простое числовое совпадение, совпадают и формулы расчета. Если в формулу подсчета комптоновской длины волны подставить формульное выражение для постоянной тонкой структуры α = e²/4πε₀ ħc, то получим формулу исчисления длины волны фотонов, суммарная энергия которых эквивалентна энергии электрона. Подстановка формульной величины постоянной тонкой структуры α в формулу Комптона дает:
λф = ħc/αmc² = 4πħ²ε₀ /me², что численно = 52,91 пм.
А вычисление радиуса боровской орбиты ведется по формуле:
r =4πn²ħ²ε₀ /me²Z
Для первой боровской орбиты Z = n = 1, тогда: r = 4πħ²ε₀ /me² = 52,91 пм. Выходит, вычисления длины волны фотонов у Комптона λ_ф и боровского радиуса r полностью совпадают количественно и формульно. Из этого следует, что формулой исчисления радиуса боровской орбиты: r = 4πħ²ε₀ /me² на самом деле исчисляется не радиус орбиты или орбитали, а длина волны фотонов, суммарная энергия которых эквивалентна энергии одного электрона. Теоретики орбитально-квантовой концепции вычислили длину волны фотонов, составляющих электрон, но выдали ее за радиус первой боровской орбиты. Результат количественно один и тот же, а физический смысл совершенно другой.
Наличие в формуле постоянной тонкой структуры величины 4π (объемного стереоугла) означает, что электромагнитные колебания, направлены в разные стороны и своими колебаниями внутри электрона занимают полный стереоугол в 4π. Полный стереоугол в 4π радиан означает, что наложение электромагнитных колебаний производится путем их разнонаправленного наложения по всем направлениям. Образно говоря, чтобы построить электрон, нужно синусоиду электромагнитных колебаний разрезать на периоды и эти периоды своей серединой наложить друг на друга в разных направлениях. Получится шарик из фотонов, что можно образно проиллюстрировать шаровой молнией. Сейчас определен размер такой шаровой молнии – диаметром примерно 52,91 пм.
Этот размер в точности совпадает с исчислением размера электрона по взаимодействию электрона по электростатическому закону Кулона. При расчете радиуса электрона, названного классическим, использовалось соотношение энергии связи электрона и собственной энергии электрона:
e²/(4πε₀ r) = mec², что дало r = 2,818 фм. Однако энергия связи электрона и протона, измеренная во множестве экспериментов, всего 13,6 эВ, а не = 511003,4 эВ, как для mc². Для величины энергии связи в 13,6 эВ исчисление расстояния между электронами дает тот же результат в 52,91 пм. Это значит, что два электрона отталкиваются именно на таком минимальном расстоянии.
Кстати, различие в размерах классического радиуса и исчисленного в данном случае составляет 52917/2,818 = 18778,2, что равно α². А соотношение энергий электрона и его связи с протоном 511003,4/13,6 = 2٠α². Постоянная тонкой структуры α показывает, что взаимодействие электронов осуществляется не полной энергией, а только их 1/137 частью. То есть только одним фотоном, соприкасающимся со своим коллегой, находящимся в соседнем электроне. Или с протоном.
Если расчет размера электрона по внутриэлектронным параметрам (по длине волн комптоновских фотонов, составляющих электрон), расчет минимального расстояния взаимодействия между двумя электронами по закону Кулона и расчет радиуса первой боровской орбиты, приводимый в учебниках и прочей литературе - дают один и тот же результат, примерно в 53 пм, думаю, есть основания согласиться с этими расчетами и принять, что размер (диаметр) электрона составляет 0,05291 нм.
Важно, что такой размер электрона позволяет устранить неувязку между размерами атомов и размерами их ядер. В частности, приведенный выше пример с кристаллом алмаза легко объясняется с помощью электрона размером в 53 пм и тетраэдрической электронной структуры каждого атома. Расстояние в 154 пм между ядрами атомов органично согласуется с тремя слоями плотно упакованных электронов по 53 пм. Между двумя ядрами атомов углерода располагаются электроны первого слоя электронов первого атома, с другого ядра - первого слоя электронов второго атома, а между ними совмещенный слой из электронов второй оболочки двух атомов. Совмещение слоев разных атомов углерода в один межатомный слой в современной химии именуется ковалентной связью между атомами. Таким образом, пространственные размеры электронов диаметром 53 пм как раз органично вписываются в межатомные расстояния, а тетраэдрическая структура кристалла из электронов позволяет объяснить высокую твердость кристалла твердостью электронов.

Ответ на комментарий №35.

bocharov писал(а):По моим представлениям, электрон (как мультиполь), образуется в результате распада нестабильных мультиполей(в физике- мезоны, мюоны).

Уважаемый bocharov. Даже в этом случае Вам надо знать, а как и из чего образовались Ваши не стабильные мезоны и мюоны. А вы даже представления об этом не имеете. А они, это всего лишь возбужденные состояния уже готовых частиц.
А я говорю об первозданном образовании вещества, которыми является электрон позитронная пара, которая и зарождается одновременно для соблюдения закона симметрии зарядов из энергии полуволн стоячей ЭМ волны. Откуда у электорона и позитрона появляется одинаковая по величине и противоположная по знаку энергия. С уважением, Борис.

Борис Шевченко писал(а):Уважаемый bocharov. Даже в этом случае Вам надо знать, а как и из чего образовались Ваши не стабильные мезоны и мюоны. А вы даже представления об этом не имеете.

Нет Борис, собственные представления я имею. По моему мнению "сингулярность" из которой по стандартной модели "родилась Вселенная" представляла центр некого упорядоченного множества(системы, т.е. элементы этого множества связаны взаимодействием между собой). Т.е. эта система обладала минимальной энтропией, которая стала переходить к рассредоточенным , местным центрам симметрии этой системы, каждый из этих центров стал представлять не всю систему, а некоторую её часть(я эту часть назвал вихрь, а центр этого вихря- монополем). Из соображений симметрии такие вихри должны обладать противоположными вращениями(отсюда и монополи обозначены двумя знаками: положительный и отрицательный). Таким образом энтропия прежней упорядоченной системы стала резко возрастать. Но в новых условиях система по прежнему стремится к упорядочению, а это становится возможным только по частям в местных условиях. Поэтому и возникают местные центры симметрий, то что я назвал мультиполи. На фоне образования систем с единым центром, продолжается и процесс аналогичный вышеописанному переходу(в СМ называемый "Большим взрывом") , образовавшиеся мультиполи(на каком-то конечном этапе :лептоны и барионы), продолжают распадаться до стабильных состояний описанных выше(электроны, протоны, нейтрино), эти стабильные состояния порождают системы в результате которых рождаются фотоны. Т.е. стабильные состояния(электроны и протоны), образуя системы(в физике атомы), которые становятся нестабильными, и переходя в стабильные состояния излучают фотоны(других условий для "рождения" фотонов не существует).
Всё это вместе и воспринимается как "расширение Вселенной".

https://www.researchgate.net/publication/394932776 - Модель электрона - Model of the electron

Рассмотрена модель электрона, как результат композиции единичного заряда с безъядерным элементом нулевого периода и нулевой группы таблицы Менделеева. На основе работ о структурах фотона , нейтрино и безъядерного элемента таблицы Менделеева Ньютония, предлагается модель электрона, как частицы с зарядом, обладающей массой. Рассчитана энергия единичного заряда. Рассчитаны оценки массы Ньютония и Корония.

The model of the electron is considered as a result of the composition of a single charge with a non-nuclear element of the zero period and zero group of the periodic table. Based on the works on the structures of the photon, neutrino and non-nuclear element of the periodic table Newtonium, a model of the electron is proposed as a particle with a charge possessing mass. The energy of a single charge is calculated. Estimates of the mass of Newtonium and Coronium are calculated.

Сергей Заикин писал(а):Ваше напоминание о необходимости рассматривать различные точки зрения на способ расчета размеров и формы электрона, в том числе классического радиуса электрона, разумно и естественно учтено мной еще до начала разработки строения электрона. Особенно это важно в условиях, когда эмпирические непосредственные измерения электрона невозможны, а каждая концепция предлагает различный вариант расчета и различный вариант результата расчета.
Вот для преодоления этого разнобоя мною и был предложен вариант расчета размера электрона ИЗНУТРИ.

И тем не менее ваш вариант будет одним из упомянутых тысяч(даже на этом форуме можно наскрести не менее десятка). А сколько таких форумов существующих и уже закрытых?
По моему мнению,, основное заблуждение подобных авторов заключается в том, что они используя принятые в физике понятия, числовые данные различных величин, уравнения и т.п. , зачастую искажая их пытаются создать что-то оригинальное, по сути, противопоставляя себя миллионам профессионалов занимающимся физикой всю жизнь.
Кстати, большинство упомянутых комментаторов считают что понятия форма и размер для элементарных частиц просто не имеют смысла.