FIZICA SISTEMELOR ATOMICE IZOLATE SI NEIZOLATE CARE NU SE MAI AFLA IN ECHILIBRU TERMODINAMIC

"Conversia energiei dintr-o forma in alta este esentiala, pentru ca resursele de energie sa nu mai constituie o
problema" pretutindeni in jurul nostru exista Energie, dar nu stim sa o folosim...

                                                                                                                       VALENTIN MANOLIU
 

                              FIZICA SISTEMELOR ATOMICE IZOLATE
                                  SI NEIZOLATE CARE NU SE MAI AFLA
                                             IN ECHILIBRU TERMODINAMIC
 

 In primul rand doresc sa fac precizarea ca,
scopul acestei lucrari nu este de a cauta
greseli sau erori strecurate in fizica de-a
lungul timpului in mod voit sau intamplator.
Scopul acestei lucrari este de a gasi solutii
pentru a rezolva o problema mondiala,
problema energiei de care depinde viitorul
oamenilor si a fiintelor de pe acesta planeta.
Pretutindeni in jurul nostru exista energie,
energia particulelor atmosferice, mediului
acvatic si spatiului cosmic, dar pe care nu
stim sa o folosim.
Nu stim sa folosim interactiunile radiatiilor
electronice ulraviolete si nucleare g sau X cu
substanta - materia in sitemele atomice
izolate si neizolate.
De asemenea, nu stim sa folosim
interactiunea campului electromanetic cu
substanta-materia, aflata in starea naturala
(apa, aerul si particulele cosmice) de cand sa
creat Universul.
In criza de energie mondiala in care se afla
intreaga planeta in mod voit sau din alte
motive, aceasta lucrare prezinta cateva
solutii energetice care ar rezolva problema
resurselor de energie si ar opri construirea
de agregate si utilaje mari consumatoare de
energie cu un randamet energetic redus,
fiind totodata mari producatoare de reziduri
radioactive sau de alta natura care pun in
pericol viata oamenilor si a fiintelor de pe
TERRA.
Mai mult, s-ar putea folosi ca element de
producerea energiei, chiar rezidurile si
deseurile radioactive care cresc in mod
continuu, iar sitemele de stocare a lor sunt
din ce in ce mai reduse si in deplina
nesiguranta din punct de vedere al
recipientelor si locurilor in care sunt
depozitate.
Aceasta lucrare ar putea constitui o pista
spre o noua cercetare care sa ajute la
1. Cuante de radiatii. Efectul fotoelectric. Efectul Compton
2. Starea de agregare a materiei. Solidã, solida magnetica,
solida radioactiva, lichida, gazoasa, plasma si superplasma
3. Atomul. Invelisul electronic. Miscarea electronului.
Fotonul electronic. Numere cuantice electronice. Straturi,
substraturi si orbitele electronice. Nucleul atomic.
Interactiunea electronului cu nucleonii. Fotonul nuclear.
Numere cuantice nucleare. Straturile si orbitele nucleare.
Saracirea nucleului prin dezintegrare nucleara radioactiva.
Interactiunea neutronilor si protonilor cu nucleul atomic
4. Dezintegrarea nucleara radioactiva. Procesul de anihilare
dintre electroni si pozitroni. Nasterea radiatiilor a un
experiment neconcludent si superficial. Captura K intre
eroare si confuzie. Electroni, pozitroni, neutrini si fotoni
nucleari g sau X particule de schimb
5. Radiatiile electromagnetice. Radiatii electronice hertiene,
termice: infrarosii, vizibile si ultraviolete. Radiatiile anodice,
catodice si canal. Radiatiile nucleare de franare sau X.
Radiatiile nucleare radioactive a, b si g. Radiatiile anodice,
catodice, canal si nucleare X sau Rontgen sunt
asemanatoare cu radiatiile nucleare radioactive a, b si g.
Ecuatia aparitiei neutronului incompleta. Generatoru l
nuclear termoelectric
6. Fuziunea nucleara controlata sau eroarea mileniului III in
fizica. Interactiunea radiatiilor ultraviolete cu substantamateria.
Interactiunea campului electromagnetic cu
particulele atomice. Unirea efectului fotonic, electric,
magnetic si termic. 19 mai 1989 fuziunea nucleara prin efect
fotoelectromagnetotermic la Teatrul Maria Filotti din Brãila.
Solenoidul de cuart. Energia de legatura. Plasma rece.
Fuziunea nuclearã controlata a plasmei reci. Aur dupã
dorinta. Campul unificat. Spectrul electromagnetic luminos
7. Conversia energiei. Conversia fotovoltaica. Celula
fotovoltaica. Conversia termoelectrica. Bateria de
termoelemente. Bateria fototermoelectrica. Generatorul
cuantic
8. Superplasma. Interactiunea electronilor cu electroz i
metalici de wolfram. Generatorul cuantic cu raze X.
Interactiunea radiatiilor nucleare g si X cu substanta materia.
Interactiunea campului electromagnetic cu
particulele superplasmei. Fuziunea nucleara controlata a
obtinerea energiei in conditii optime de
siguranta, cu un randamet mai bun,
nepoluanta si care sa reduca pretul de cost
atat al producerii, cat si al utilizarii ei.
superplasmei si campul unificat
9. Laserul cu rubin. Tranzitii atomice. Laserul automat cu
cuart. Laserul automat cu radiatii X. Interactiunea radiatiilor
nucleare g sau X cu mediu activ de cuart. Holografia
10. Reactorul nuclear. Deseurile radioactive. Atenuarea
radioactiva. Interactiunea radiatiilor radioactive a, b si g cu
semiconductori. Generatorul nuclear fototermoelectric
11. Avionul electromagnetic. Acceleratorul de particule si
reactia de fuziune nucleara controlata au fost prezentate cu
doi ani inaintea celor doi profesori, Martin Fleischmann de la
Universitatea Southamgton din Marea Britanie si Stanley
Pons de la Universitatea Utah din S.U.A. in Revista Flacara
nr. 3 din 16 ianuarie 1987, cu titlul "Portretul concret al
pasiunii". Acceleratorul de particule liniar. Acceleratorul de
particule liniar multiplu. Nava cu propulsie cuantica.
Mecanismul cuantic de propulsie. Deplasarea in atmosfera
terestra si mediul acvatic. Izotop sau izobar ? Efectul
"corona" sau masa negativa si infinita. Viteza necesara de
evadare din campul gravitational planetar. Atractia si
respingerea electrostatica planetara
12. Motoarele viitorului: motorul racheta electric ionic,
motorul racheta electromagnetic cu plasma, motorul fotonic.
Nava gigant cu propulsie cuantica. Acceleratorul de particule
liniar multiplu gigant. Deplasarea in atmosfera terestra .
Anularea starii de imponderabilitate
1. CUANTE DE RADIATII
EFECTUL FOTOELECTRIC
EFECTUL COMPTON
Un atom poate emite radiatii de lumina.
Orice corp incalzit la o anumita temperatura, poate emite un
amestec de radiatii cu lungimile de unda din cele mai diferite.
Emisia acestor radiatii cu lungimile de unda diferite intre ele,
se datoreste vibratiilor mai mult s-au mai putin intense ale
particulelor corpului incalzit in functie de valoarea
temperaturii la care este supus corpul.
Cu cat incalzim mai mult corpul respectiv (bucata de fier), cu
atat radiatia sa termica devine mai intensa, iar corpul incepe
sa devina incandescent, el radiaza intr-o masura tot mai
mare lumina vizibila.
La fiecare grad de temperatura exista o distributie perfect
determinanta a lungimilor de unda.
Cu ajutorul corpului negru care reprezinta acel corp care in
comparatie cu toate celelalte, emite si absoarbe cel mai intens radiatii la o temperatura data. Astfel, se
poate masura si reprezenta grafic cateva curbe de energie.
In cazul acesta, se poate vedea ca, la 10000oC maximul de energie este radiatia cu o lungime
de unda de 2,4 nm2, iar numai o mica portiune de la capatul din stanga al curbei reprezinta lumina
vizibila.
In anul 1900 Max Plank a plecat de la ideea ca, radiatia este provocata de niste oscilatori
liniari, adica de niste entitati atomice
oscilante de cea mai simpla speta.
Fiecare unitate de oscilator,
oscileaza cu o frecventa perfect
definita, exact ca un pendul in
miniatura.
Un pendul poate fi impins
mai slab sau mai puternic si i se
poate comunica in felul acesta orice
cantitate de energie dorim.
In felul acesta, putem
concepe orice gradatie, oricat de
fina, de energie.
In conceptia lui Plank era, ca
fiecare dintre acesti oscilatori poate
sa contina numai multipli intregi ai
unei anumite cantitati minime de
energie pe care le-a numit, cuante elementare sau mai simplu, cuanta.
De unde rezulta ca, cuantele sunt cantitatile cele mai mici, indivizibile, de energie pe care le
contine un sistem oscilant sau o radiatie de o anumita frecventa.
Cand vorbim de multipli intregi, intelegem ca, un oscilator poate sa contina exact o cuanta,
doua cuante si asa mai departe, dar
niciodata o fractiune de cuanta, ori
oscilatorul poate sa nu contina nici o
cuanta, atunci el sta pe loc.
Max Plank cu ajutorul formulei sale
relative la radiatii a calculat energia unei
astfel de cuante.
Energia este produsul dintre
marimea constanta h si frecventa n a
radiatiei considerate.
Cuanta elementara de
energie este E = hn.
Unitatea de masura a energiei E
este ergul, iar cea a frecventei n este Hertul
(Hz), constanta h are unitatea de masura
erg . sec, adica dimensiunile unei actiuni,
care se numeste constanta de actiune a lui
Plank: h = 6,623 . 10-27 erg . sec si
reprezinta cea mai mica actiune care exista
in natura, fotonul fiind o particula a actiunii.
Lumina era acceptata ca un fenomen ondulatoriu, un proces oscilatoriu care strabate spatiul.
Se compara, undele de lumina cu undele care se propaga pe suprafata unui lac in care se arunca o
piatra, cunoscuta sub denumirea de principiul lui Huyghens.
Cele mai importante manifestari ale luminii sunt: reflexia, refractia, dispersia, interferenta,
defractia, polarizarea care pot fi explicate usor pe baza ideii de unda si pot fi imitate in mod sugestiv
cu ajutorul undelor de apa.
Totusi exista o teorie mai veche a lui Newton, teoria a emisiunii, dupa care lumina era
conceputa ca fiind formata din corpuscule individuale care se imprastie cu mare viteza.
In 1887 Hallwachs a pus pe un electroscop o placa de zinc amalgamata (a) si a incarcat
instrumentul cu electricitate negativa, cu ajutorul unui baston de ebonita ( b).
Acul indicator a fost deviat. Asupra placii s-a indreptat o lumina puternica a unei lampi cu arc
(c), acul indicator a revenit la starea initiala, ceea ce a indicat ca, instrumentul a pierdut sarcina
electrica negativa.
Astfel, s-a dovedit ca, sub influenta razelor de lumina, electroni parasesc in masa placa de
metal.
Ulterior H. Hertz a cercetat acelasi fenomen si a constatat ca, daca un fascicul de lumina cade
pe suprafata unui metal din metal sunt smulsi electroni, denumiti si fotoelectroni.
Daca o sfera sau o placa de zinc sunt iradiate cu raze ultraviolete sau X, un electrometru in
contact cu zincul va indica o crestere in sarcini electrice.
Daca zincul este neutru initial (a) se constata ca, dupa iradiere, o incarcare electrica pozitiva
(b).
Daca zincul este incarcat electric negativ, se constata o reducere sau micsorare a sarcinilor
electrice negative.
Daca zincul este incarcat electric pozitiv se constata dupa iradiere o crestere a sarcinilor
electrice pozitive.
Fenomenul descoperit la zincul iradiat cu raze ultraviolete a fost numit efect fotoelectric
extern, spre al deosebi de alte efecte asemanatoare (efectul fotoelectric intern sau efectul
fotovoltaic).
Cercetari ulterioare au ajuns la concluzia ca, energia acestor fotoelectroni nu depind de
intensitatea luminii, ci numai de frecventa sa. Aceasta la condus pe Einstein la explicatia ca lumina
este alcatuita din corpuscule individuale, numite fotoni. Fiecare din acestia poarta cu el energia E=hn,
adica tocmai o cuanta de radiatie, pe care Max Planck o calculase cu putin timp inainte (1900).
Max Planck dezvoltase o teorie din care rezulta ca, energia nu poate fi absorbita sau emisa in
mod continuu, asa cum curge apa de la robinet si ca, ea este
absorbita sau emisa prin salturi, prin unitati bine definite pentru
fiecare fel de energie, asa cum curge apa, picatura cu picatura, de
la un robinet aproape inchis.
Exista un fel de atomi de energie care se manifesta in
transformarile lor, intocmai dupa cum exista atomi de elemente
chimice care se manifesta in transformarile chimice. In
transformarile de energie, ca si in cele chimice, intervine
totdeauna un numar intreg de atomi de energie.
Astfel, energia si materia e granulata si se numeste cuante,
particule de energie.
Dar, cel mai interesant aspect il constituie faptul ca, teoria
cuantelor se aplica tuturor felurilor de radiatii electromagnetice
cunoscute: electrice, optice, termice, X etc.
Marimea cuantelor de energie variaza de la un fel de energie la altul si anume este cu atat
mai mare cu cat si frecventa felului de energie dat este mai mare.
Daca acest foton se ciocneste cu un electron slab legat
al atomului de metal, energia poate fi suficienta pentru a elibera
electronul din legatura sa, adica pentru a ioniza atomul.
Astfel, efectul fotoelectric consta in eliberarea de
electroni din atom, datorita energiei fotonilor incidenti.
Fotonul genereaza doua cantitati de energie:
- energia necesara pentru eliberarea electronului din
atom,
- energia cinetica a electronului eliberat in acest mod si
care se departeaza de atom are o anumita viteza.
De unde rezulta ecuatia: energia fotonului = lucrul
mecanic de iesire + energia cinetica a fotoelectronului.
De aici, se pot trage anumite concluzii;
- efectul fotoelectric nu se poate produce cand energia hn a fotonului este mai mica decat,
lucrul mecanic de iesire a electronului.
- electronul nu poate fi eliberat din atom cand lungimea de unda l a luminii incidente este
prea mare, deoarece frecventa n este prea mica, oricat de mare ar fi intensitatea luminii.
- emisia de electroni incepe imediat, chiar la cea mai slaba lumina cu conditia ca
frecventa n sa fie suficient de mare.
A.H. Compton in anul 1922 studiaza imprastierea radiatiilor X sau Rontgen de o anumita
lungime de unda l de catre un cristal.
Imprastierea radiatiilor se poate explica simplu prin conceptia ondulatorie, dar faptul ca,
frecventa radiatiei imprastiate este mai mica decat a celei incidente ramanea neexplicata.
Scaderea frecventei este cu atat mai mare cu cat unghiul de imprastiere este mai mare.
Compton constata ca, variatia frecventei nu depinde de natura substantei pe care cade
fasciculul de radiatii. Variatia frecventei n are influentã doar asupra raportului dintre intensitatea
radiatiei deviate si a celei incidente.
Cuanta de radiatie X sau Rontgen, contine energia E=hn si reprezinta o particula de actiune,
un foton. Fotonul se ciocneste ca o bila de biliard de unul dintre electronii pe care ii contine atomul, pe
care-l arunca intr-o parte, dar si fotonul este deviat in lateral.
Fotonul prin ciocnirea cu electronul pierde o cantitate de energie care este cu atat mai mare
cu cat, el deviaza mai mult de la directia initiala.
Aceasta pierdere de energie a fotonului se manifesta printr-o scadere a frecventei n, astfel
incat, dupa ciocnire energia lui este E' = hn'.
Cantitatea de energie care lipseste s-a transferat electronului de recul.
De unde rezulta ca, efectul Compton consta in ciocnirea unei cuante de lumina, foton cu un
electron, cu care prilej fotonul este deviat lateral, micsorandu-si frecventan, iar electronul de recul
primeste cantitatea de energie suficienta pentru a parasi invelisul electronic al atomului, energie pe
care o pierde fotonul.
Din cele prezentate rezulta ca, radiatiile electromagnetice sunt de natura corpusculara.
2. STAREA DE AGREGARE A MATERIEI
SOLIDA, SOLIDA MAGNETICA, SOLIDA RADIOACTIVA,
LICHIDA, GAZOASA,
PLASMA, SUPERPLASMA
Materia este definta prin proprietati mecanice, termice, electrice, radioactive, etc.
Materia se poate prezenta sub diferite stari de agregare.
Acestea pot fi: - solida
- solida magnetica
- solida radioactiva
- lichida
- gazoasa
- plasma
- superplasma
Solidele sunt alcatuite din doua (sau mai multe) substante care au proprietatea de a fi complet
miscibile in stare solida.
Acestea sunt metalele si substantele chimice.
Solidele sunt caracterizate prin:
- forma si volum propriu, forma ramane neschimbata atata timp cat valoarea fortelor exterioare nu
depaseste o anumita limita
- interactii foarte puternice intre moleculele (atomi sau ioni), in care se stabilesc legaturi chimice
stabile
- structura diferita, in functie de starea cristalina sau
amorfa in care se afla.
Prin cresterea temperaturii, corpurile solide se topesc si
devin lichide.
Solida magnetica. Conform datelor transmise din
antichitate, ciobani din Asia Mica din apropierea
orasului Magnesia, au observat ca, unele bucati de fier
gasite sunt atrase una de alta.
Bucatile de minereu de fier magnetic Fe3O4 au
o magnetizare remanenta foarte puternica si sunt
magneti permanenti naturali.
Proprietatea minereului de fier magnetic de a atrage obiecte metalice a primit denumirea de
magnet, dupa numele vechiului oras Magnesia, unde a
fost gasit pentru prima oara.
Magnetii permanenti sunt corpuri care creeaza
in spatiul inconjurator un camp magnetic fara ca in ele
sa existe vreun curent electric provenit de la o sursa de
curent electric exterioara.
Magnetizarea permanenta a corpurilor
feromagnetice este determinata de orientarea regiunilor
de magnetizare spontana care se mentine vreme
nedeterminata.
In magnetii permanenti are loc o miscare si o
orientare permanenta a electronilor care au sarcina electrica negativa si a ionilor pozitivi care au
sarcina electrica pozitiva si ca atare, avem sarcini electrice in miscare care produc campuri magnetice
in structura solida a minereului.
In acest caz, apare un curent electric intern I, indreptat de la polaritatea magnetica pozitiva S
spre polaritatea negativa N alcatuit din ioni pozitivi si un curent electric extern E, format din electroni
care se deplaseaza pe suprafata exterioara a magnetului de la polaritatea magnetica negativa N spre
polaritatea magnetica pozitiva S.
Datorita sarcinilor electrice aflate in miscare,
apare in interiorul magnetului doua polaritati
magnetice, polul magnetic negativ N in care
exista un exces de sarcini negative, ionii negativi
si polul magnetic pozitiv S in care exista un exces
de sarcini pozitive, ionii pozitivi.
Astfel, in interiorul magnetului ionii pozitivi sunt
atrasi spre polul magnetic negativ N in care exista
electroni in exces, de unde preiau electroni lipsa
si se transforma in atomi neutri care parasesc
polaritatea magnetica negativa N si se stabilesc in
zona neutra dintre cele doua polaritati magnetice.
Ionii negativi de la polul magnetic negativ N sunt
atrasi si trec pe la suprafata exterioara a
magnetului formand linii de camp magnetice, spre polul magnetic pozitiv S saracit de electroni.
La acest pol magnetic pozitiv S, ionii negativi care au un exces de electroni, cedeaza electronii
suplimentari si se transforma in atomi neutri.
Atomi neutri parasesc polaritatea magnetica pozitiva S si se stabilesc in zona neutra dintre
cele doua polaritati magnetice S si N.
Liniile de forta magnetice ale campului creat de un magnet permanent sunt asemanatoare cu
liniile de camp ale unui solenoid.
Singura diferenta dintre un magnet permanent si
un solenoid este aceea ca, in cazul magnetului
permanent, nu putem stabili direct mersul liniilor de
camp in interiorul corpului magnetului, liniile de camp
apar la iesirea lor din capatul magnetic negativ N si
intra in capatul pozitiv S, iar in cazul solenoidului se
poate urmari mersul liniilor de camp magnetic in
interiorul acestuia.
Actiunea campului magnetic se exercita in orice
mediu, lemn, hartie, metale, spatiu vidat, etc.
Spatiul in care un magnet isi exercita actiunea,
spunem ca, exista un camp magnetic. Intru cat
actiunea magnetica nu poate fi impiedicata de
substanta, campul magnetic se intinde la infinit.
Se cunoaste faptul ca, Pamantul este un
magnet sferic imens ale carui linii de camp magnetice
sunt identice cu cele ale unui magnet permanent.
Cercetari ulterioare arata ca, Pamantul are doi poli magnetici N si S care nu coincid cu poli sai
geografici.
In acest caz, putem spune ca, o sarcina electrica Q aflata intr-un mediu cu permitivitate data
e, exista o regiune in acel spatiu in care oricare alta sarcina electrica q este supusa actiunii unei forte
columbiene F = qQ/4per2, in aceea regiune a
aparut o forma de existenta a materiei
denumit camp electric al sarcini electrice, iar
sarcina electrica in miscare produce un camp
magnetic.
Din cele prezentate rezulta ca, proprietatea
magnetica pe care o au anumite substante
sau minereuri este produsa de sarcini electrice
in miscare continua in interiorul si exteriorul
acestora, iar ca rezultat al acestor deplasari se
creeaza in exteriorul magnetilor sau alte
corpuri, un camp electric format din sarcini
electrice, electroni si ioni negativi care
reprezinta o alta forma de manifestare a
materiei, cunoscuta sub denumirea de efect
ìcoronaî, adica un corp inconjurat la exteriorul
sau, de la polaritatea magnetica negativa N
spre polaritatea magnetica pozitiva S de un
camp de particule (sarcini) electrice negative
si infinite.
Campul electric, magnetic si gravific
reprezinta aceeasi forma structurala de
existenta a materiei.
Solida radioactiva sunt minereurile si substantele radioactive care emit in mod continuu si
constant radiatii radioactive a, b si g.
In conditii naturale minereurile radioactive se gasesc in stare solida, sub forma de metal, radiu
(Ra), uraniu (U), etc., iar ulterior s-a descoperit radonul (Rn) sau emanatia de radiu care este un gaz
rar radioactiv obtinut in procesul de transformare radioactiva a radiului.
Minereurile si substantele radioactive emit in mod continuu si constant, anumite particule si
radiatii din interiorul nucleului lor sub forma de radiatii radioactive a, b si g.
Acest proces de emisie de particule si radiatii, spontana si independenta de vointa omului de
catre minereurile si substantele radioactive se numeste dezintegrare nucleara radioactiva.
In timpul proceselor de dezintegrare b si a elementele sufera transformari profunde, trecand
in alte elemente cu numar mai mic sau mai mare de ordine.
Prin dezintegrare radioactiva din interiorul nucleului atomic sunt expulzate diferite particule
cum ar fi: pozitroni care compune radiatia a, electroni care constituie radiatia b, neutrini care
formeaza radiatia g moale si fotoni nucleari care alcatuieste radiatia g dura.
Minereurile si substantele radioactive se caracterizeaza prin:
- interactii foarte puternice intre particulele
emise si substanta, moleculele, atomii si
particulele intalnite in drumul lor, ionizand sau
mo dificand structura lor interioara.
- structura atomica oscilanta, in functie de
procesele de dezintegrare care au loc in
interiorul nucleului atomic.
Lichidele sunt corpuri aflate intr-o stare de
agregare intermediara intre starea solida si
gazoasa.
Lichidele sunt caracterizate prin:
- au volum propriu, iau forma vasului in care se
afla si formeaza suprafete de separare intre ele
si vaporii lor sau alte lichide
- inetractii suficient de puternice intre molecule pentru a se forma complexe moleculare de
masa variabila.
Orice lichid la o anumita temperatura, specifica si fixa pentru orice lichid si la o presiune data,
se vaporizeaza si trece in starea gazoasa.
Gazele sunt corpuri aflate intr-o stare de agregare caracterizata prin coeziune neansemnata,
moleculele acestuia aflandu-se la distante mari unele fata de altele.
Gazele sunt caracterizate prin:
- iau forma si volumul vasului in care se gasesc
- interactii slabe, uneori neglijabile, intre molecule care devin puternice in momentul ciocniri
lor
- compresibilitate mare.
Plasma este un gaz in care atomii se afla in stare de ionizare, ca urmare a pierderii unuia sau
mai multor electroni ce coexista impreuna cu restul gazului. In plasma gasim: fotoni, electroni, ioni
(incarcati pozitiv) si atomi sau molecule (neutre).
Fenomenul este acelasi in toate situatiile, din invelisul electronic al atomului sunt mulsi unul
sau mai multi electroni, atomul
ramanand incarcat pozitiv (ion), adica se
produce ionizarea atomului.
In functie de temperatura in
care are loc fenomenul de
descompunere in partile componente:
fotoni, electroni, ioni pozitivi si atomi sau
molecule neutre, adica particule libere,
plasma este fierbinte sau rece.
Plasma fierbinte se obtine prin incalzirea gazului la temperaturi foarte mari, cuprinsa intre valorile 15
000o - 70 000oK.
Plasma rece se obtine prin:
- iluminare cu radiatii ultraviolete
- iluminare cu radiatii X
- descarcare electrica in gaze (in tuburi fluorescente).
Materia, substanta se poate descompune in partile sale componente prin: efectul Compton, cu
ajutorul fotonilor care au o energie foarte mare si sunt: fotoni ultravioleti, nucleari g sau X (Rontgen)
care interactioneaza atat cu invelisul electronic, electronii, cat si cu nucleul atomic
cu protonii si neutronii, particule pe care le pot smulge de pe orbitele lor devenind particule libere.
De obicei gazele se afla in stare moleculara si nu atomica.
Moleculele de hidrogen sunt biatomice, deci fiecare contine cate doi atomi de hidrogen care la
randul lor sunt compusi din cate un proton si un electron. In total doi protoni si doi electroni.
Prin iluminare cu radiatii ultraviolete producem ionizarea moleculei de hidrogen, mai intai,
aceasta se separa in cei doi atomi, iar dupa aceea amandoi sunt ionizati. Daca ionizarea este totala,
atunci in locul moleculei de hidrogen ne vom afla in prezenta a patru particule elementare libere, doi
electroni si doi protoni. Apare plasma.
In prezent se urmareste posibilitatea obtinerii plasmei perfecte sau totale, adica descompunerea
atomilor in partile lor componente in electroni, protoni si neutroni liberi, nu numai din gaze, dar si din
lichide.
Prin interactiunea fotonilor ultravioleti cu particulele lichidelor acestea prin ionizare se vaporizeaza, dupa aceea se
transforma in gaze care si acestea tot prin ionizare se descompun in particule atomice elementare libere fotoni,
electroni, protoni si neutroni. Astfel, apare plasma din lichide.
Supe
rplasma constituie acel gaz in care atomii materiei sunt descompusi in particulele atomice elementare
libere electroni, protoni si neutroni si subatomice electroni-pozitroni si electroni-neutrini.
Superplasma se poate obtine prin efectul Compton si interactiunea fotonilor nucleari g sau X cu:
- invelisul electronic al atomului, electronii si cu nucleul atomic, protonii, neutronii, particule pe care le
pot smulge de pe orbitele lor devenind particule libere.
- particulele nucleelor atomice protoni si neutroni care smulg din interiorul acestora particule
subatomice: electroni-pozitroni si electroni-neutrini, rezultand particule subatomice libere.
Aici trebuie facuta o precizare foarte importanta, indiferent de modul de descompunere al
atomului in partile sale componente, intotdeauna particulele rezultate, vor alcatui fluide de radiatii
electromagnetice.
In cazul acesta putem spune ca, prin dezintegrare nucleara radioactiva se obtin, fluide de radiatii
electromagnetice a, þ si g.
3. ATOMUL. INVELISUL ELECTRONIC AL ATOMULUI. MISCAREA ELECTRONULUI.
FOTONUL ELECTRONIC. NUMERE CUANTICE ELECTRONICE. STRATURI, SUBSTRATURI SI
ORBITE ELECTRONICE. NUCLEUL ATOMIC. INTERACTIUNEA ELECTRONULUI CU
NUCLEONII. FOTONUL NUCLEAR. NUMERE CUANTICE NUCLEARE. STRATURI SI ORBITE
NUCLEARE. SARACIREA NUCLEULUI ATOMIC PRIN. DEZINTEGRARE NUCLEARA
RADIOACTIVA. INTERACTIUNEA NEUTRONILOR SI PROTONILOR CU NUCLEUL ATOMIC.
REACTIA DE FISIUNE NUCLEARA NECONTROLATA
Atomul este cea mai complexa
particula existenta in natura.
Atomul este alcatuit din invelis
electronic, nucleu si orbite.
Orbitele atomului sunt de
doua feluri, orbitele electronice si
nucleare.
Invelisul electronic al
atomului se compune din orbitele
electronice pe care sunt asezati si se
rotesc electronii.
Orbitele electronice sunt
dispuse la exteriorul nucleului atomic
pe sapte straturi K, L, M, N, O, P,
Q si sapte substraturi s, p, d, f, g, h,
i care contin un numar de 140 de
orbite electronice indiferent de natura
atomului.
Electronii sunt particule incarcate din punct de vedere electric negativ.
Nucleul atomic se compune din orbitele nucleare pe care sunt asezati si se rotesc nucleonii:
protonii si neutronii.
Orbitele nucleare sunt
dispuse in interiorul nucleului
atomic pe sapte straturi A, B,
C, D, E, F, G si contin un
numar de sapte orbite
nucleare inchise in jurul unui
centru de masa, indiferent de
natura atomului.
Protonii sunt particule
incarcate din punct de vedere
electric pozitiv.
Neutronii sunt
particule neutre din punct de
vedere electric.
Un atom este un sistem neutru din punct de vedere electric, deoarece numarul sarcinilor
electrice negative, electronii este egal cu numarul sarcinilor electrice pozitive, protonii.
Invelisul electronic al atomului este alcatuit din electroni care sunt asezati si se rotesc pe
orbite electronice situate la exteriorul nucleului atomic.
Pentru a explica modul de asezare a electronilor in jurul nucleului, cum si spectrul de linii
(discontinuu) dat de atomii diferitelor elemente, Niels Bohr, folosind modelul atomului planetar al lui
Rutherford si teoria cuantelor a lui Plank, formuleaza in 1913 trei postulate:
- miscarea electronului in jurul nucleului se face numai pe anumite orbite, stationare sau
permise care corespund unor energii cuantificate a atomului
- in cursul miscarii electronului pe o orbita permisa, atomul isi conserva energia sa totala,
adica nu absoarbe si nu emite energie
- absorbtia sau emisia de energie luminoasa are loc numai la salturile electronului de pe orbita
inferioara pe una superioara si la revenirea lui inapoi.
Electronii au energie si masa.
Acestea pot fi, constante atunci electronul se gaseste pe
orbita fundamentala, sau poate creste prin absorbtia unui foton
din exteriorul atomului si atunci acesta va trece pe o orbita
superioara.
Acest foton este o particula neutra din punct de vedere
electric si se numeste foton electronic care arata starea de
excitatie a atomului.
Electronul aflat pe aceasta orbita, nu are o situatie stabila
si va reveni pe orbita fundamentala, eliberand fotonul electronic si
energia primita.
Odata cu emiterea acestui foton electronic atomul trece
din starea de
excitatie in
starea fundamentala.
Variatia energiei dintre cele dou“ stari
este data de relatia DE = Ey - Ei = hn.
Atomul de hidrogen are un singur
electron, intre acesta si nucleu exista o forta de
atractie electrostatica a carei intensitate este
prezentata in ecuatia 1, iar pentru ca electronul
sau sa nu cada pe nucleu exista o forta
centrifuga 2 care este egala cu forta de atractie
electrostatica, de unde rezulta ecuatia 3.
Actiunea electronului care se roteste pe orbita in miscare de revolutie, mor2w2p, este egala cu
un multiplu al lui h, adica ecuatia mor2w2p = nh, unde n = 1,2,3....
Ridicam la patrat ecuatia si o impartim la ecuatia de mai sus si obtinem ecuatia 4, de unde
rezulta ca, razele orbitelor atomului de hidrogen 5 sunt proportionale cu patratele numerelor intregi 1,
4, 9, 16,... (Tabelul 1a).
Electronul care se roteste pe o orbita are, pe de o parte energie cinetica 6, unde membrul din
dreapta este egal cu ecuatia 7, iar pe de alta parte contine si energie potentiala 8 care este negativa,
deoarece in timpul caderii sale pe o orbita mai apropiata de nucleu, electronul pierde energie pe care
o cedeaza in exterior. In cazul acesta, energia
totala este 9, unde introducem valoarea lui r si
obtinem valoarea electronului pe orbita n, 10.
Daca electronul cade de pe o orbita
superioara m, pe una inferioara n, atunci se
elibereaza diferenta de energie Em - En = hn si
deci, frecventa energiei emise este conform
ecuatiei 11. Fractia din fata parantezei contine
numai marimi constante, de unde se obtine
constanta lui Rydberg, R = 3,288 . 1015Hz.
In final rezulta ecuatia 12 care reprezinta
frecventa si toata lungimea de unda emisa de atom
si frecventa luminii care este absorbita de atom.
Daca atomului de hidrogen ii furnizam
suficienta energie din exterior, el poate emite o
parte a spectrului de radiatii electromagnetice si anume: radiatii hertiene, radiatii termice care se
impart in radiatii infrarosii, vizibile si ultraviolete (Tabelul 1b), iar daca acestuia ii furnizam energia
hn = 21,78 . 10-12 erg, adica, 13,6 eV, cu ajutorul unui fascicul de fotoni ultravioleti sau nucleari g sau
X, atunci atomul pierde electronul si devine ion pozitiv, protonul si electronul devin liberi.
Sommerfeld (1916) dezvoltand teoria lui Bohr, considera ca electronul se poate roti nu numai
pe orbite circulare, dar si pe orbite eliptice, nucleul atomic gasindu-se intr-unul din cele dou“ focare
ale elipsei.
Electronii rotindu-se in jurul nucleului, au dupa mecanica cuantica sau ondulatorie, atat
proprietati de particula cat si de unda, ceea ce le confera anumite functii de unda orbitale.
Electronul ocupand o orbita este caracterizat
prin 4 numere cuantice.
1. Numarul cuantic principal n determina
numarul straturilor electronice. Electronii cu
acelasi numar cuantic principal se gasesc la
aceeasi distanta de nucleu formand un strat
electronic.
Numarul cuantic principal poate avea valorile n
= 1, 2, 3, 4, 5, 6 si 7 care se numesc stratul K,
L, M, N, O, P si Q.
Stratul n=1 se numeste stratul electronic K care
se afla cel mai aproape de nucleul atomic si are
nivelul energetic cel mai mic. Cu cat valorile lui
n sunt mai mari, cu atat stratul se afla la o
distanta mai mare de nucleu, legatura dintre
electronii existenti din acel strat si nucleul atomului este mai slaba.
2. Numarul cuantic secundar l determina substraturile electronice, adica orbitele si forma
lor care poate fi circulara sau eliptica.
Valorile lui l depinde de valoarea corespunzatoare a lui n, iar l poate avea valorile 0, 1, 2,
3,...n - l, deoarece intre numere cuantice n si l exista relatia l = n - 1.
De exemplu, pentru stratul M determinat de numarul cuantic principal n = 3, vom avea trei
substraturi electronice pentru care l are valorile 0, l si 2. Cu cat lare valoarea mai mica cu atat orbita
sa eliptica este mai alungita, la valoarea maxima a lui l, adica l = n - l, elipsa se transforma in cerc.
3. Numarul cuantic magnetic m determina pozitia spatiala (orientarea in spatiu) a planului
orbitelor electronice. El poate avea toate valorile intregi negative si pozitive cuprinse intre - l si + l:
-l,...-2, -1, 0, +1, +2,...+l
De exemplu; l = 0; m = 0;
l = l ; m = - l, 0, + l;
l = 2; m = -2, -1, 0, + l, + 2.
4. Numarul cuantic al spinului s se datoreste miscarii electronului in jurul propriei sale axe,
miscare numita spin electronic care da nastere unui moment magnetic propriu al electronului.
Deoarece relatia electronului in jurul axei sale nu se poate face decat in doua sensuri, numarul
cuantic al spinului s nu poate avea decat doua valori: +1/2 sau - 1/2, dupa cum sensul rotatiei
electronului este paralel sau antiparalel cu acela al rotirii orbitei electronice.
Tinand seama de valorile pe care le pot lua cele 4 numere cuantice n, l, m, s si de principiul
de excluziune a lui Pauly care spune ca, "intr-un atom nu pot exista doi electroni care sa aiba
toate cele 4 numere cuantice identice" sau cei doi electroni care apartin aceluiasi atom aflati pe o
orbita electronica, se deosebesc intre ei, cel putin printr-unul din cele 4 numere cuantice.
Numarul maxim de electroni N ce pot exista intr-un strat cu numarul cuantic principal n este
dat de relatia:
N = 2n2
Electroni cu numarul cuantic principal n = 1 constituie stratul K, iar cel cu numarul cuantic
principal n = 2 stratul L s. a. m. d.
Numarul maxim de electroni dintr-un substrat cu numarul cuantic secundar l este dat de
relaoeia: 2(2l + 1).
Din cele prezentate se observa ca, diferitele straturi si substraturi
electronice corespunzatoare numerelor cuantice principale n si secundare l vor contine, incepand de
la nucleu (stratul K) spre periferie
(stratul Q), numarul maxim de
electroni.
Numarul maxim de electroni pe
straturi
n - 1 2 3 4 5 6 7
strat - K L M N O P Q
N=2n2 - 2 8 18 32 50 72 98
Num“rul maxim de electroni pe
substraturi
l - 0 1 2 3 4 5 6
substrat - s p d f g h i
N=2(2l+1) - 2 6 10 14 18 22 26
In fizica atomica notarea
substratului electronic l = 0, avand
2 electroni se face cu litera mica s,
substraturile cu 6, 10, 14, 18, 22,
26 electroni, adica substraturile l =
1, 2, 3, 4, 5, 6 cu literele p, d, f, g,
h, i.
Fiecare strat de electroni este
format din substraturi, iar
substraturile sunt alcatuite din una
sau mai multe orbite, intre care
exista diferente de energie.
Orbitele sunt de sapte feluri si se
noteaza cu literele mici s, p, d, f, g,
h, i. Orbitele de acelasi tip
formeaza un substrat. Intr-un strat
de electroni pot exista cel mult
sapte feluri de substraturi
corespunzator celor sapte tipuri de
orbite.
Se stie ca, la fiecare nivel de
energie (valoarea permisa a
energiei unui sistem cuantic atom, molecula etc., raportata la o anumita stare ca stare fundamentala:
ex., invelisul de electroni K, cu numar cuantic principal n = 1, este nivelul de energie cel mai slab),
corespunde un anumit numar de orbite, rezulta ca, numarul maxim de electroni dintr-un substrat este
bine determinat, dupa cum urmeaza:
· intr-un substrat s exista 1 orbita s,
· intr-un substrat p exista 3 orbite p,
· intr-un substrat d exista 5 orbite d,
· intr-un substrat f exista 7 orbite f,
· intr-un substrat g exista 9 orbite g,
· intr-un substrat h exista 11 orbite h,
· intr-un substrat i exista 13 orbite i.
Starile posibile ale electronilor in cadrul unui atom (orbite atomice), in ordinea crescanda a
nivelelor de energie sunt reprezentate alaturat si exprima schematic straturile de electroni, (in care
energia electronilor creste de la orbita s spre orbita i), substraturile
si orbitele.
Orbitele sunt reprezentate prin puncte mici, iar
substraturile prin puncte apropiate si asezate la acelasi nivel.
Intru cat se cunosc numai 105 elemente chimice straturile,
substraturile si orbitele vacante sunt folosite de electronii atomului
atunci cand, acesta absoarbe sau primeste energie din exterior.
Electronii atomului trec pe orbite superioare vacante, iar la revenire
pe orbitele inferioare atomul emite diferenta de energie care
corespunde distantelor pe verticala.
Electronul in miscarea sa, produce o miscare ondulatorie,
undele ocupa tot spatiul in care se propaga, iar densitatea norului electronic este mai mare acolo,
unde este posibila gasirea lui.
In stratul electronic K cu n = 1 care este cel mai apropiat de nucleu si cu energia cea mai
joasa, exista o singura orbita 1s, densitatea maxima a norului electronic fiind concentrata pe o
suprafata sferica a, cu raza de 0,35A, iar electronul are o viteza de 108 cm/s.
In stratul L cu n = 2 care contine un substrat s si un substrat p, in care se gasesc 4 orbite
care au simetrie diferita. O orbita din
cele 4 orbite are simetrie sferica este
o orbita 2s (b), celelalte trei orbite
sunt orbite 2p (distribuite in spatiu
dupa axele x, y, z deci, orbitele px,
py, pz).
Densitatea norului electronic,
in cazul orbitelor 2p, prezinta doua
regiuni de densitate maxima, de o
parte si de alta a nucleului, in planul
nucleului densitatea este zero.
In stratul electronic L cu n =
2, in care se gasesc 4 orbite, pe care
pot exista maximum 4 x 2 = 8
electroni, deoarece se stie ca, pe o
orbita nu se pot gasi decat cel mult
doi electroni, cu conditia ca spinul lor
sa fie diametral opusi (antiparaleli).
Imperecherea a doi electroni cu spini
opusi (electroni perechi), pe aceeasi
orbita duce la compensarea
momentelor magnetice, ceea ce
determina la stabilitatea sistemului atomic.
Daca pe o orbita se afla numai un singur electron, atunci electronul se numeste
neamperecheat.
Electronii se situeaza pe orbitele straturilor K, L, M, N, O, P, si Q de jos in sus, in ordinea
crescatoare a nivelelor lor energetice, incepand cu nivelul de energie cel mai scazut al stratului K, fiind
cel mai apropiat de nucleu, numit si stratul starii fundamentale.
Desi din calcule rezulta, numarul maxim de electroni in straturi si substraturi, totusi numai
primele patru straturi electronice: K, L, M, N sunt ocupate complet cu acest numar maxim, iar celelalte
straturi: O, P, si Q ale atomilor mai grei raman in realitate incomplete, deoarece nu toate substraturile
se completeaza cu electroni, datorita faptului ca, nici atomi elementelor cunoscute nu dispun de un
numar asa mare de electroni in invelisul electronic al atomilor elementelor respective.
Pentru aceste straturi electronice se gasesc 32, 8 si 2 electroni in locul valorilor teoretice 50,
72 si 98.
Electronii sunt particule elementare cu sarcina electrica negativa ( _ ), constituent universal al
atomului. Electronii si orbitele electronice reprezinta invelisul nucleului atomic sau norul electronic.
Acestea au o densitate maxima in spatiul inconjurator nucleului atomic.
Din cele prezentate rezulta ca, invelisul electronic al atomului este alcatuit din electroni care
sunt asezati si se rotesc pe sapte straturi electronice, K, L, M, N, O, P si Q, sapte substraturi s, p, d, f,
g, h si i, avand in total 140 de orbite. Existenta acestor orbite este scoasa in evidenta de faptul ca,
atomul absoarbe si emite energie, iar pentru aceasta ii sunt necesare un numar suficient de orbite
electronice minime si maxime si locuri vacante pentru toti electronii atomului care participa la procesul
absorbtiei si emisiei de energie, conform ecuatiei 12 care confirma faptul ca, in structura atomului pot
exista 140 de orbite (Tabelul 2), iar din punct de vedere spectroscopic rezulta ca, fiecare spectru de
linie colorata, pornind de la nucleu spre exteriorul sau, violet, indigo, albastru, verde, galben,
portocaliu si rosu, reprezinta un substrat electronic.(Tabelul 1c).
Datorit“ acestor aspecte se simplifica ordinea ocuparii cu electroni a diverselor straturi si
substraturi electronice al atomilor. (Tabelul 3).
Nucleul atomic reprezinta samburele atomului si
este alcatuit din nucleoni, protoni si neutroni care
sunt asezati si se rotesc pe orbite nucleare.
In nucleul atomic protonii si neutronii se deplaseaza
pe orbite circulare inchise in jurul unui centru de
masa.
In nucleul atomic este concentrata toata energia si
masa atomului.
In nucleul atomic exista cea mai mare densitate de
particule din alcatuirea atomului.
Protonii si neutronii au si ei energie si masa.
Energia si masa acestor nucleonii este constanta
cand acestia se afla pe orbita nucleara
fundamentala, in cazul atomilor stabili, dar exista
posibilitatea ca, energia acestor nucleoni sa creasca
sau sa scada prin:
- interactiunea unui electron ori a unui foton nuclear g sau X cu nucleoni
- dezintegrare nucleara radioactiva
- interactiunea neutronilor si protonilor cu nucleoni care sunt de trei feluri:
1 - imprastierea elastica
2 - captura neutronilor si protonilor
3 - fisiunea nucleara.
Interactiunea electronilor sau fotonilor
nucleari g sau X cu particulele nucleului
atomic protoni si neutroni este identica,
indiferent de substanta sau materia cu care
interactioneaza.
Un lucru este foarte important de precizat si
anume ca, particulele nucleului atomic absorb
si emit energie, pe acelasi principiu ca si in cazul
electronilor din invelisul electronic al atomului.
In cazul interactiunii electronilor (-e) sau
fotonilor g ori X cu protoni, acestia emit
perechi de particule electroni (-e) - pozitroni (+e) si se transforma in neutroni si trec de pe orbita
fundamentala pe o orbita superioara, iar datorita acestei interactiuni atomul a trecut din starea
fundamentala in starea de excitatie.
Electroni (-e) si pozitroni (+e) emisi formeaza radiatiile b alcatuite din electroni, particule
incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii a formate din pozitroni, particule incarcate din
punct de vedere electric pozitiv.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un
proces de anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre din punct de vedere electric
care sunt emise sub forma unor cuante de radiatii X sau g moi care sunt identice si au
caracteristici asemanatoare cu radiatiile nucleare gradioactive emise de nucleele atomice in procesul
dezintegrari nucleare radioactive.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara pe orbita fundamentala, acestia
emit fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul interactiunii electronilor (-e) sau fotonilor g ori X cu neutroni, acestia emit
perechi de particule electroni (-e) - neutrini (on)) si se transforma in protoni si trec de pe orbita
fundamentala pe o orbita superioara.
Electroni (-e) si neutrini (on)) emisi formeaza radiatiile b care sunt alcatuite din electroni,
particule incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii X sau g moi care sunt alcatuite
din neutrini, particule neutre din punct de vedere electric.
Protoni au o situatie instabila pe aceasta orbita superioara si revin pe orbita fundamentala,
emitand fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In acest caz, atomul trece din starea de excitatie in starea fundamentala.
Fotonii nucleari (of) emisi sunt particule neutre din punct de vedere electric.
In cazul nucleului atomic valoarea frecventei n radiatiei absorbite si emise se calculeaza cu
ajutorul ecuatiei:
n = A2 . R (1/n2 - 1/ m2) + 2 e
Unde n este frecventa radiatiei absorbite sau emise, A masa atomica a nucleonului - proton
sau neutron care absoarbe sau emite energie, R constanta lui Rydberg = 3,288 . 1015Hz, 1/n2 se
numeste termenul fundamental sau orbita fundamentala a nucleului atomic pe care se afl“ nucleonul
initial, iar 1/m2 se numeste termenul curent sau orbita superioara pe care sare nucleonul dupa ce
absoarbe energie din exterior, iar e reprezinta energia perechilor de particule emise, egala cu 1 MeV.
Energia absorbita sau emisa de un proton ori neutron din nucleu poate avea valoare egala cu
energiei de legatura a electronului din invelisul electronic al atomului, atunci cand un foton produce
emisia unei perechi de particule din interiorul nucleonilor, transformarea lor din protoni in neutroni si
invers si trecerea nucleonilor de pe stratul fundamental (b = 1) pe stratul superior cel mai indepartat
din nucleu (b = 7), iar la revenirea nucleonilor pe stratul fundamental, acestia emit fotoni nucleari care
au energia, 13,249...eV in cazul protonilor si 13,347...eV pentru neutroni care reprezint“ energiile
maxime de legatura ale electronului in invelisul electronic al atomului, indiferent de natura atomului.
Initial nucleonul se afla pe orbita fundamentala b = 1 si se substituie pe rand sarind sau
trecand pe alte orbite superioare, unde b = 2, 3, 4, 5, 6, si 7, iar frecventele calculate corespund
lungimilor de unda ale radiatiilor pe care le emite nucleonul cand sare sau trece inapoi, de pe orbita
superioara pe orbita fundamentala.
Nucleonii, respectiv protonii si neutroni, rotindu-se pe orbitele nucleare, au dupa mecanica
cuantica sau ondulatorie, atat proprietati de particula cat si de unda, avand anumite functii de unda
orbitale.
Nucleul atomic contine un numar de protoni egal cu numarul de ordine Z si identic cu numarul
electronilor, iar numarul total de nucleoni, protoni si neutroni este egal cu numarul de masa A.
Diferenta dintre numarul de masa A si numarul de ordine Z reprezinta numarul de neutroni N, de
unde: N = A - Z.
Numarul neutronilor din nucleu creste proportional pe masura ce masa atomica a acestuia
creste.
Nucleonii din nucleu au diferite starii energetice caracterizate prin anumite numere cuantice,
asemanator starilor energetice al electronilor din invelisul electronic al atomului.
Pentru a caracteriza o stare energetica a unui nucleon din nucleu sunt necesare mai multe
numere cuantice, decat cele 4 numere cuantice cunoscute caracteristice starii energetice al electronilor
din atom, datorita densitatii mari a nucleonilor in nucleul atomic.
Un nucleon, proton sau neutron care se afla situat pe o orbita este caracterizat prin 9
numere cuantice.
1. Numarul cuantic principal b determina numarul straturilor de nucleoni.
Nucleonii care au acelasi numar cuantic principal b se gasesc la aceeasi distanta intre ei si pe
aceeasi orbite, formeaza un strat nuclear.
Numarul cuantic principal b poate avea valorile; b = 1, 2, 3, 4, 5, 6 si 7 care se numesc
straturile A, B, C, D, E, F si G.
Stratul b = 1 se numeste stratul A si porneste din centrul nucleului spre exteriorul acestuia
care reprezinta nivelul energetic cel mai mic.
2. Numarul cuantic secundar p determina numarul de protoni sau neutroni ce se pot afla
pe un strat nuclear.
Valorile lui p cresc exponential cu numarul de protoni sau neutroni care pot exista pe un strat
nuclear, corespunzator lui b.
Intre numarul cuantic principal b si num“rul cuantic secundar p exista relatia p = 2b, p poate
avea valorile: 21, 22, 23, 24, 25, 26 si 27 care reprezinta numarul maxim de protoni (p) sau neutroni (n)
de pe un strat nuclear.
Atomii cu numarul cuantic secundar p = 21 situati pe stratul
A sunt hidrogenul H = 1 care are nucleul alcatuit dintr-un
singur nucleon respectiv, un proton si heliu He = 4 care are
nucleul format din 2 protoni si 2 neutroni, iar p = 22, pe
stratul B se afla litiu Li = 6 care are 3 protoni si 3 neutroni,
situati in felul urmator: 2 protoni si 2 neutroni pe stratul A,
iar 1 proton si 1 neutron pe stratul B si asa mai departe.
3. Numarul cuantic magnetic q determina pozitia spatiala
(orientarea in spatiu) a planului orbitei nucleare. El poate
avea toate valorile intregi negative si pozitive cuprinse intre
-p si +p:
-p Ö -2, -1, 0, +1, +2, Ö+p
De exemplu; p = 0; q = 0;
p = 1; q = -1, 0, +1;
p = 2; q = -2, -1, 0, +1, +2;
p = 3; q = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3.
4. Numarul cuantic al spinului nuclear r reprezinta miscarea nucleonului in jurul propriei
axe, miscare numita spin nuclear care da nastere unui moment magnetic propriu al nucleonului,
proton sau neutron. Intru cat relatia nucleonului in jurul axei sale nu se poate face decat in doua
sensuri, numarul cuantic al spinului nuclear r nu poate avea decat doua valori: +1/2 sau -1/2, dupa
cum sensul rotatiei nucleonului este paralel sau antiparalel cu acela al rotirii orbitei nucleare.
5. Numarul cuantic al momentului cinetic orbital t al protonului si neutronului care
ia valori multipli intregi h/2p.
Se stie ca, miscarea orbitala in campul gravitational se face in jurul centrului de masa si nu in
jurul corpului cu masa mai mare. Miscarea protonilor si neutronilor pe orbitele nucleare se face, astfel
incat centrul de masa al sistemului proton - neutron ramane imobil.
Centrul de masa se gaseste la distanta rp de proton si la distanta rn de neutron, astfel incat:
rp + rn = r, unde r, este distanta dintre proton si neutron, fata de centrul de masa.
6. Numar cuantic al momentului cinetic si spinului nuclear u care se compune din
momentul cinetic orbital nuclear si din spinul nuclear al nucleonilor individuali si care au valorile 0, 1/2,
1, 3/2, 2, 9/2,...
7. Numarul cuantic al interactiunii momentului cinetic si spinul nuclear
antiparalel v care se compun din momentul cinetic orbital si din spinul nuclear antiparalel al
nucleonilor individuali, respectiv proton sau neutron.
8. Numarul cuantic al momentelor cinetice nucleare a nucleonilor pereche z a cate
2 protoni sau 2 neutroni care se satureaza reciproc complet, adica in fiecare caz rezulta valoarea
totala z = 0.
9. Numarul cuantic al momentului cinetic nuclear total x determinat de nucleonii
nepereche.
Tinand cont de valorile pe care le pot lua cele 9 numere cuantice b, p, q, r, t, u, v, z, x si de
principiul de excluziune a lui Pauly care spune ca, doi electroni care apartin aceluiasi atom se
deosebesc intre ei, cel putin printr-unul din cele 4 numere cuantice, in cazul nucleonilor din nucleu se
poate vorbi de faptul ca, nucleonii se pot deosebi intre ei prin cele 9 numere cuantice, mentionate
anterior.
Numarul maxim de nucleoni ce pot exista pe un strat nuclear este dat de relatia N = 2 . 2b.
Nucleonii cu numarul cuantic principal b = 1 constituie stratul A pe care se pot situa 4
nucleoni, respectiv He = 4 care este alcatuit din 2 protoni si 2 neutroni.
Nucleonii cu numar cuantic principal b = 2 constituie stratul B care pot avea 8 nucleoni, de
exemplu C = 12, alcatuit din 6 protoni si 6
neutroni, situati in felul urmator: pe stratul A, 2
protoni si 2 neutroni, iar pe stratul B, 4 protoni
si 4 neutroni.
Numarul maxim de nucleoni pe straturi.
b - 1 2 3 4 5 6 7
Strat - A B C D E F G
N=2 . 2b - 4 8 16 32 64 128 256
Numarul maxim de protoni si neutroni pe
straturi.
p - 1 2 3 4 5 6 7
Strat - A B C D E F G
p = 2b - 2 4 8 16 32 64 128
Straturile de nucleoni sunt formate din 7
orbite, intre care exista diferente de energie.
Se stie ca, fiecare nivel de energie corespunde
unei anumite orbite, de unde rezulta si numarul maxim de nucleoni situati pe un strat nuclear care
este bine determinat.
Straturile posibile ale nucleonilor in cadrul nucleului atomic (orbite nucleare), sunt
reprezentate in schema alaturata, in care se poate vedea ca, energia nucleonilor creste de la orbita A
fiind cea mai apropiata de centrul de masa spre orbita G, cea mai indepartata de centrul de masa al
nucleului atomic.
Pe fiecare orbita pot stationa un numar bine determinat de nucleoni, protoni si neutroni. Intru
cat se cunosc numai 105 elemente
chimice, straturile F si G sunt partial
ocupate. Elementul chimic 103 lawrenciu
(Lw) are pe stratul F numai 41 de
protoni in loc de 64 protoni, iar pe stratul
G nu are nici un proton, dar in schimb
are 28 de neutroni pe acest
strat (Tabelul 4).
Locurile vacante sau libere sunt
folosite de nucleonii atomului atunci
cand acestia absorb sau primesc energie
din exterior si trec de pe orbita
fundamentala pe o orbita superioara.
Nucleonii emit perechi de
particule si sar de pe nivelele energetice
fundamentale (Wf), pe nivele energetice
superioare (Ws) vacante, iar la revenire
pe nivelele energetice fundamentale
(Wf), atomul va emite diferenta de
energie care corespund distantelor pe
verticala dintre nivelele energetice respective, plus energia perechilor de particule emise.
Variatia energiei dintre doua (orbite) nivele energetice este data de relatia,
DW = Wf - Ws + 2e = hn
Daca pe o orbita se afla un numar par de protoni si neutroni atunci avem nucleoni pereche
care se satureaza reciproc complet, iar daca pe o orbita se afla un numar impar de protoni si neutroni
atunci avem nucleoni nepereche nesaturati.
Energia nucleului atomic poate sa scada sau saraci, in cazul atomilor instabili al substantelor
sau minereurilor radioactive.
Saracirea energiei nucleare are loc printr-un proces de lunga durata, numit dezintegrare
nucleara radioactiva.
La dezintegrarea protonilor se emit perechi de particule subatomice electroni (-e) -
pozitroni (+e) si se transform“ in neutroni care trec pe o orbita inferioara A si emit diferenta de
energie dintre orbita superioara si orbita inferioara, plus energia emisa odata cu perechea de particule,
electron(-e) - pozitron (+e).
DW = (Wf - Ws) + ( W-e + W+e) = hn
Electroni (-e) si pozitroni (+e) emisi formeaza radiatii b alcatuite din electroni, particule
incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii a formate din pozitroni, particule incarcate din
punct de vedere electric pozitiv.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un
proces de anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre din punct de vedere electric
care sunt emise sub forma unor cuante de radiatii g moi.
In nucleul atomic densitatea nucleonilor este foarte mare si datorita ocuparii complete
cu neutroni a orbitelor inferioare, atunci neutroni trec pe orbita superioara B, aici avand o situatie
instabila, va reveni pe orbita
fundamentala C sau pe orbita
inferioara D emitand un foton
nuclear (of) g care are o energie
egala cu diferenta de energie
dintre cele doua orbite.
In interiorul nucleului atomic exista
patru tipuri de interactiuni:
- de respingere si imprastiere
electrostatica electroni-electroni,
pozitroni-pozitroni si pozitroniprotoni
- anihilare electroni-pozitroni
- nucleare pozitive electroniprotoni,
pozitroni-protoni si
neutrini-protoni
- nucleare neutre electronineutroni,
neutrini-neutroni si
pozitroni-neutroni.
Electroni emisi in procesul dezintegrari protonilor interactioneaza cu protoni E intalniti in
drumul lor spre exteriorul nucleului.
Protoni E emit perechi de particule electroni (-e) - pozitroni (+e) si se transforma
inneutroni F care trec de
pe orbita superioara pe o
orbita inferioara si emit
fotoni nucleari (of) g.
Electroni subatomici emisi
in timpul procesului de
dezintegrare nucleara
radioactiva din interiorul
protonilor si neutronilor, au
sarcina electrica negativa si
proprietati identice cu
electroni elementari din
invelisul electronic al
atomilor.
La dezintegrarea
neutronilor se emit
perechi de particule
subatomice electroni (-e) -
neutrini(on), iar neutroni se transforma in protoni care trec pe orbita inferioara A si emit diferenta de
energie dintre orbita superioara si orbita inferioara, plus energia emisa odata cu perechea de particule
electroni(-e) - neutrini(on).
DW = (Wf - Ws) + ( W-e + Won) = hn
Electroni (-e) si neutrini(on) emisi formeaza radiatii b alcatuite din electroni, particule incarcate
din punct de vedere electric negativ si radiatii g formate din neutrini, particule neutre din punct de
vedere electric.
Datorita ocuparii complete cu protoni a orbitelor inferioare, atunci protoni trec pe orbita
superioara B, aici avand o situatie instabila, va reveni pe orbita fundamentala C sau pe orbita
inferioara D emitand fotoni nucleari (of) g care au o energie egala cu diferenta de energie dintre cele
doua orbite.
In urma proceselor de
dezintegrare nucleara
radioactiva nucleele
atomice emit trei tipuri
de radiatii radioactive:
- radiatii b constituite din
electroni(-e) particule
subatomice care au
sarcina electrica
negativa,
- radiatii a alcatuite din
pozitroni (+e) particule
subatomice care au
sarcina electrica pozitiva,
- radiatii g moi formate
din neutrini (on) si dure
din fotoni nucleari (of),
particule subatomice care
sunt neutre din punct de
vedere electric.
Radiatiile
radioactive a emise de atomul minereului radioactiv au o energie foarte mica, deoarece aceste
particule au sarcina electrica pozitiva si o buna parte din aceste particule interactioneaza cu electroni
din invelisul electronic care se unesc si se anihileaza reciproc, rezultand doua cuante g neutre din
punct de vedere electric.
La randul lor aceste radiatii b, a si g interactioneaza cu electroni din invelisiul electronic al
atomului si in exteriorul atomului cu substante sau minereuri producand ionizarea atomilor acestora,
prin smulgerea electronilor din invelisul electronic al atomilor substantelor sau minereurilor respective.
Interactiunea particulelor nucleare neutroni si protoni cu nucleele atomice sunt cele
mai puternice interactiuni existente la nivelul nucleului atomic.
Neutronii nu au sarcin“ electrica si interactioneaza cu nucleele atomice in trei feluri.
1. Imprastierea elastica. Neutronul loveste nucleul si ambele particule ca doua sfere elastice
se imprastie, fara ca sa produca vreo reactie nucleara.
Imprastierea elastica a particulelor se produce dupa legile ciocnirii din mecanica, neutronul si
nucleul dupa ciocnire se deplaseaza in directii diferite.
2. Captura neutronilor. Neutronul patrunde in nucleu si provoaca o transmutatie nucleara.
La interactiunea neutronului cu atomul de hidrogen, acesta captureaza un neutron devine
hidrogen greu sau deuteriu.
1
1H (n, g) 2
1D
3. Fisiunea nucleara. Neutronul patrunde in nucleu si sparge nucleul in mai multe fragmente
(de regula in doua fragmente).
Un neutron care interactioneaza cu nucleul atomic aduce cu el si o cantitate de energie.
In cazul interactiuni neutronilor cu nuclee de uraniu 235
92U acestea se sparg in doua nuclee,
unul de bariu 145
56Ba si unul de kripton88
36Kr si se emit trei neutroni n, fenomen cunoscut sub
denumirea de reactie de fisiune nucleara.
Nucleele care iau nastere prin fisiune nucleara devin nuclee radioactive care emit
radiatii a, b si g, iar neutroni emisi produc o cascada de reactii de fisiune nucleara in lant cu nucleele
atomilor A intalniti in calea lor.
La fiecare fisiune a nucleului se emit 2, 3 sau mai multi neutroni.
1
0n + 235
92U => 140
55Cs + 94
37Rb + 2 1
0n
1
0n + 235
92U => 145
56Cs + 88
36Kr + 3 1
0n
1
0n + 235
92U => 145
57Cs + 97
35Rb + 4 1
0n
Neutroni emisi in procesul fisiunii nucleare au o energie
si viteza foarte mare.
Fenomenele ar putea fi identice si in
cazul interactiunii protonilor cu nucleele atomice.
Aceasta asertiune este sustinuta de transmutatia
nucleara artificiala, realizata de Chadwick care prin
bombardarea cu particule 4
2a a particulelor de beriliu 9
4Be,
acesta se transforma in atom de carbon 12
6C care emite un
neutron.
4
2a + 9
4Be => 12
6C++ + 1
0n
Particulele 4
2a au sarcina electric“ pozitiva ca si protoni,
iar in urma interactiunii protonilor cu nucleele atomice sau a fisiuni nucleare ar rezulta particule
atomice noi si neutroni.
Totusi in cazul particulelor 4
2a fizicianul englez Blackett a fotografiat in camera cu ceata,
interactiunea dintre acestea cu nucleul de azot 14
7N, de unde a rezultat un nucleu de oxigen 17
8O care
emite un proton.
4
2a + 14
7N => 17
8O + 1
1p
Cunoscand toate acestea, vom putea oare, obtine energie fara riscul contaminarii radioactive
si fara a se produce pierderi materiale si umane?
4. DEZINTEGRAREA NUCLEARA RADIOACTIVA
PROCESUL DE ANIHILARE DINTRE ELECTRONI SI POZITRONI
NASTEREA RADIATIILOR a UN EXPERIMENT NECONCLUDENT
SI SUPERFICIAL
CAPTURA K INTRE EROARE SI CONFUZIE
ELECTRONI, POZITRONI, NEUTRINI SI FOTONI NUCLEARI G SAU X PARTICULE DE
SCHIMB
Dezintegrarea nucleara radioactiva este transformarea spontana a nucleului atomic, in urma
caruia din interiorul acestuia sunt expulzate diferite particule sub forma de radiatii b, a si g.
In cazul dezintegrarii b neutronii emit un electron si un neutrin si se transforma in protoni.
Acest lucru a fost pus in evidenta prin faptul ca, un anumit tip de nuclee emit particule b cu
cele mai diferite energii care impreuna formeaza spectrul energetic (sau al vitezelor) caracteristic
pentru materia sau substanta radioactiva care emit aceste particule.
De exemplu, particulele b ale Ra (radiu) au toate valorile de energie posibile pana la Emax =
1,17 MeV.
Maximul curbei se gaseste aproximativ in dreptul valorii de 0,035 MeV, de aceea particulele cu
aceasta energie sunt cele mai numeroase.
La inceput era greu de inteles de ce particulele b emise de un anumit fel de nuclee au energii
diferite.
In anul 1931, W. Pauli incearca sa explice acest lucru
presupunand ca, odata cu fiecare electron se emite si un
neutrin (0
0n). Lucru dovedit ulterior in 1956 de fizicienii T.D.
Uee si C.N. Young.
Neutrinul este o particula neutra din punct de vedere electric.
Dezintegrarea neutronilor, cunoscuta si dezintegrarea b se
prezinta in felul urmator:
1
0n => 1
+1p + 0
-1e + 0
0v
Astfel, se presupune ca energia care devine libera cu prilejul
fiecarui proces de dezintegrare b este egala cu valoarea
maxima Emax pe care o au electronii de fiecare data. Diferenta dintre energia Emax si energia
electronului este preluata de neutrinul emis concomitent.
Prin dezintegrarea b are loc emisia unei radiatii b alcatuita din electroni si o radiatie g compusa
din neutrini.
Energia si masa nucleonilor poate sa scada, atunci cand atomii sunt instabili, cum este cazul
substantelor sau metalelor radioactive, printr-un proces nuclear natural radioactiv de lunga
durata, numit dezintegrare nucleara radioactiva.
Nucleonii se transforma succesiv din protoni in neutroni si invers, cu trecerea acestora de pe o
orbita initiala pe o orbita inferioara sau superioara si invers
Acest proces de dezintegrare radioactiva este foarte complex.
In acest caz vom analiza dezintegrarea radioactiva a celui mai cunoscut minereu radioactiv
radiul (Ra).
Se cunoaste faptul ca, atomul de radiu este alcatuit din 88 de electroni, 88 de protoni si 138
de neutroni.
De asemenea, trebuie amintit faptul ca, nucleele atomice au o densitate foarte mare de
particule, iar numarul neutronilor din nucleu cresc pe masura ce masa nucleului se mareste, deoarece
neutronii din nucleu au rol de chit, de a invinge fortele electrostatice de respingere ce exista intre
protoni si de a mentine protonii in nucleu mai apropiati intre ei.
Un neutron n se dezintegreaza (A)emitand un electron (-e) si un neutrin (0n) din interiorul sau
si se transforma intr-un proton p.
1
0n = 1
+1p + 0
-1e + 0
0n
Neutrinul (0n)este o particula neutra din punct de vedere electric.
Protonul p rezultat, are doua variante de deplasare:
- trece pe o orbita inferioara (A), odata cu aceasta va emite si un foton nuclear (of ) care va
avea energia egala cu diferenta dintre energia pe care o avea neutronul pe orbita initiala si trecerea lui
in forma modificata de proton pe o orbita inferioara, plus energia emisa de electron si neutrin.
Eof = (Es ñ Ei) + (E -e + E n) = hn
- trece pe o orbita superioara (B), atunci cand orbitele inferiore sunt ocupate complet cu
numarul de protoni permisi pe aceste orbite.
In acest caz, protonul nu va emite fotonul nuclear.
Protonul p aflat pe aceasta orbita superioara are o stare
instabila datorita modificarilor interne anterioare, va reveni pe
orbita fundamentala si va emite un foton nuclear (of) g dur, iar
daca protonul p va trece pe o orbita inferioara celei
fundamentale acesta va emite de asemenea, un foton nuclear
(of) g dur care este neutru din punct de vedere electric.
Acest proton p modifica structura interna a atomului si a
substantei respective, atomul creste cu o unitate.
Atomul de radiu (Ra) in cazul acesta isi modifica
structura sa atomica si nucleara.
Acesta devine atom de actiniu Ac+ ionizat pozitiv prin
cresterea numarului de protoni cu o unitate, iar numarul de
electroni din invelisul electronic ramanand neschimbat, avand un
electron in minus.
Electronul (-e) si neutrinul (0n) sunt emise de neutron n in exteriorul sau si acestea constituie
radiatiile radioactive b alcatuite din electroni care au sarcina electrica negativa si radiatiile g moi
formate din neutrini care sunt neutri din punct de vedere electric.
In cazul acesta putem face un bilant energetic al dezintegrarii neutronului.
Se stie ca, nucleul de radiu Ra este compus din 88 de protoni si 138 de neutroni, iar masa
nucleului de radiu Ra este:
88 protoni x 1,00783 masa protonului = 88,689004 masa protonilor
138 neutroni x 1,00867 masa neutronului = 139,19646 masa neutronilor
139,19646 + 88,689004 = 227,88546 a.m.u.
Dupa dezintegrarea neutronului avem alta structura atomica respectiv, actiniu Ac+ care este
alcatuit din 89 de protoni si 137 de neutroni, iar masa nucleara a actiniului Ac+este:
89 protoni x 1,00783 masa protonului = 89,69687 masa protonilor
137 neutroni x 1,00867 masa neutronului = 138,18779 masa neutronilor
138,18779 + 89,69687 = 227,88466 a.m.u.
Bilantul energetic al dezintegrari neutronului din atomul de radiu Ra este:
Masa initiala a nucleului 226
88Ra = 227,88546 a.m.u.
Masa nucleului final 226
89 Ac+ = 227,88466 a.m.u.
Defectul de masa Dm = 0,0008 a.m.u.
Energia corespunzatoare 0,0008 x 931,5 MeV = 0,7452 MeV
De unde rezulta, energia totala la dezintegrarea neutronului:
Energia fotonului nuclear g dur = 0,7452 MeV
Energia neutrinului g moale 0,00055 x 931,5MeV = 0,512325 MeV
Energia electronului b 0,00055 x 931,5MeV = 0,512325 MeV
Energia totala emisa la dezintegrarea neutronului = 1,76985 MeV
Un proton p se dezintegreaza (C) emitand un electron (-e) si un pozitron (+e) din interiorul
sau si se transforma intr-un neutron n.
1
+1p = 1
0n + 0
-1e + 0
+1e
Pozitronul (+e) e st
e o particula incarcata
din punct de vedere
electric pozitiv.
Neutronul n rezu lt
at are doua posibilitati
de deplasare:
- trece pe o
orbita inferioara (C),
odata cu aceasta va
emite si un foton nuclear of , care va avea energia egala cu
diferenta dintre energia pe care o avea protonul p pe orbita initiala si trecerea lui in forma modificata
de neutron n pe o orbita superioara plus energia emisa de electron si pozitron.
Eof = (Es ñ Ei) + (E -e + E +e) = hn
- trece pe orbita superioara (D), atunci cand orbitele inferioare sunt ocupate complet cu
numarul de neutroni permisi.
Neutronul n aflat pe aceasta orbita superioara are o stare instabil, datorita modificarilor
interne anterioare, va reveni pe orbita fundamentala si va emite un foton nuclear (of) g dur, iar daca
neutronul n va trece pe o orbita inferioara celei fundamentale, acesta emite de asemenea, un foton
nuclear (of) g dur.
Acest neutron n modifica structura interna a atomului si a substantei respective, atomul scade
cu o unitate.
Atomul de radiu Ra devine atom de franciu Fr- ionizat negativ prin scaderea numarului de
protoni p cu o unitate, iar numarul de electroni (-e) din invelisul electronic ramanand neschimbat,
avand un electron (-e) in plus.
Electronul (-e) si pozitronul (+e) emise de proton p constituie radiatiile radioactive β alcatuite
din electroni si radiatiile α compuse din pozitroni.
Dupa dezintegrarea protonului avem alta structura atomica respectiv, franciu Fr - care este
alcatuit din 87 de protoni si 139 de neutroni, iar masa nucleara a franciului Fr -este:
87 protoni x 1,00783 masa protonului = 87,68121 masa protonilor
139 neutroni x 1,00867 masa neutronului = 140,20513 masa neutronilor
140,20513 + 87,68121 = 227,88634 a.m.u.
Bilantul energetic al dezintegrari protonului din atomul de radiu Ra este:
Masa initiala a nucleului 226
88Ra = 227,88546 a.m.u.
Masa nucleului final 226
87Fr - = 227,88634 a.m.u.
Defectul de masa Dm = 0,00088 a.m.u.
Energia corespunzatoare 0,00088 x 931,5 MeV = 0,81972 MeV
De unde rezulta, energia totala la dezintegrarea protonului:
Energia fotonului nuclear g dur = 0,81972 MeV
Energia pozitronului a 0,00055 x 931,5MeV = 0,512325 MeV
Energia electronului b 0,00055 x 931,5MeV = 0,512325 MeV
Energia totala emisa la dezintegrarea protonului = 1,84437 MeV
Protoni si neutroni obtinuti prin procesul dezintegrari nucleare radioactive, reiau ciclul de
emisie de perechi de particule subatomice: electroni-pozitroni si electroni-neutrini, de transformare a
lor, in neutroni si protoni si invers care trec de pe orbitele initiale pe orbite inferioare emitand fotoni
nucleari (of) g sau X duri, ori pe orbite superioare, iar la revenirea lor pe orbitele fundamentale sau pe
ale orbite inferioare emit fotoni nucleari (of) g sau X duri.
Acesta proces de dezintegrare nucleara radioactiva poate dura chiar mii de ani, fara
intrerupere, datorita interactiunilor nucleare care au loc in interiorul nucleului atomic, intre perechile
de particule subatomice electroni-pozitroni si electroni-neutrini cu protoni si neutroni care alcatuiesc
nucleul atomic.
Electroni emisi in procesul dezintegrari nucleare radioactive in timpul deplasari lor spre
exteriorul nucleului atomic, acestia interactioneaza cu protoni care emit particule subatomice electronipozitroni
care se transforma in neutroni. Neutroni trec pe o
orbita inferioara si emit fotoni nucleari g sau X duri, ori va
trece pe o orbita superioara si la revenire pe orbita initiala
fundamentala sau pe o orbita inferioara va emite fotoni
nucleari g sau X duri.
Procesul este asemanator si in cazul interactiunii
electronilor cu neutroni, singura diferenta consta in faptul ca,
de data aceasta se emit particule subatomice electronineutrini.
Pozitroni emisi in procesul dezintegrari nucleare
radioactive , in drumul lor spre exteriorul nucleului atomic
interactioneaza in acelasi mod, ca si electroni prezentati
anterior.
O parte din pozitroni (+e) in drumul lor spre exteriorul
nucleului atomic interactioneaza cu electroni (-e) si atunci are
loc anihilarea A, contopirea si transformarea lor in doua cuante g, neutre din punct de vedere electric
(o), care contin masa si energia electronilor si pozitronilor anihilati, conform formulei E = mc2.
In cazul acesta trebuie facuta precizarea ca, viteza v a pozitronului este mica in comparatie cu
viteza c a luminii, ca atare impulsul sau poete fi neglijat, iar cele doua cuante (o) g sunt imprastiate in
sensuri opuse.
Conform cu principiul conservarii impulsului, impulsurile lor trebuie sa se anuleze reciproc.
Anihilarea este procesul de absorbtie dintre un pozitron si un electron, particule care dispar,
iar dupa contopirea lor, se emit doua cuante g.
In cadrul procesului de anihilare are loc o tranzitie dintr-o forma speciala, sub care apare
materia, in alta forma, masa celor doua particule se pastreaza complet si mai departe, conform
ecuatiei E = mc2, in cele doua cuante g care iau nastere.
Energia fiecarei cuante g se calculeaza conform ecuatiei:
1 a. m. u. x 931,5 MeV
unde, 1 a. m. u. reprezinta unitatea de masa atomica in grame, iar marimea 931,5 MeV este energia
de repaus a unitati de mase atomice si are valoarea conform ecuatiei:
u x c2 = 1,483 . 10-10 J = 931,5 MeV
unde, u este unitatea de masa atomica 1,66043(7) . 10-27 Kg si c este viteza luminii 299870 Km/s.
De unde rezulta ca: 0,00055 x 931,5= 0,512325MeV reprezinta energia unei cuante g.
Marimea 0,00055 reprezinta masa atomica a electronului care este aceeasi si pentru pozitron
si neutrin.
In cazul acesta putem spune ca, are loc o atractie electrostatica dintre doua particule
incarcate cu sarcini electrice diferite care se neutralizeaza reciproc, dand nastere la doua particule
neutre din punct de vedere electric.
Neutrini emisi in procesul dezintegrari nucleare radioactive sunt neutri din punct de vedere
electric, iar in drumul lor spre exteriorul nucleului atomic produc numerose interactiuni in interiorul
nucleului atomic identice cu cele ale electronilor si pozitronilor emisi in conditii asemanatoare.
Acesta este procesul de saracire a energiei si masei nucleelor atomice, ale atomilor instabili
care poate dura chiar mii de ani pana cand, acest proces va inceta.
Nucleele atomilor instabili ai substantelor sau metalelor radioactive prin procesul dezintegrarii
naturale radioactive emit radiatii nucleare radioactive a, b si g, iar la iesirea lor din nucleul atomic
acestea interactioneaza cu electroni din invelisul electronic al atomului.
Electroni emisi de nucleul atomic, o parte din ei, prin efect fotoelectric smulg electroni din
invelisul electronic al atomului, iar cealalta parte de electroni pot trece pe langa electroni invelisului
electronic al atomului fara sa se produca nici un fel de interactiuni, constituind radiatia b.
Pozitroni emisi de nucleul atomic, o parte intra in procesul de anihilare cu electroni din
invelisul electronic al atomului, ducand la formarea de perechi de cuante g, iar cealalta parte poate
trece prin invelisul electronic al atomului fara sa intalneasca electroni in drumul lor spre exteriorul
atomului.
Neutrini si fotoni nucleari g prin efect
Compton smulg electroni din invelisul electronic al
atomului, intalniti in calea lor spre exteriorul
atomului, iar golurile produse in structura
invelisului electronic, prin smulgerea electronilor
de pe orbitele lor, sunt completate cu electroni
emisi de nucleul atomic in procesul dezintegrari
nucleare radioactive.
In urma proceselor amintite atomul emite trei tipuri de radiatii nucleare radioactive:
- radiatii β alcatuite din electroni (-e) care au sarcina electrica negativa,
- radiatii α alcatuite din pozitroni (+e) care au sarcina electrica pozitiva,
- radiatii γ - moi - alcatuite din neutrini (on) si ñ dure - fotoni nucleari (of), particule neutre din
punct de vedere electric.
Nasterea radiatiilor α s-a produs printr-un experiment neconcludent, superficial si foarte
putin steril, adica spatiul in care s-a produs acest experiment, nu a avut un grad mare de vidare
pentru vremea respectiva, intre anii 1903-1908.
Pentru a putea explica cele afirmate anterior redau identic textul (de la pag. 44) si imaginea
(fig. 18) asa cum a fost prezentata NATURA RAZELOR a in cartea ìATOMII DE AZIî de D-ra. Dr.
Gabriela Ghaborski aparuta la Editura CULTURA NATIONALA- Bucuresti 1926.
Pentru a hotari asupra naturii acestor corpuscule purtatoare de
electricitate Rutherford si, independent de el, Royds, au inchis un preparat de radiu intrun
tubusor de sticla ai carui pereti aveau o grosime de mai putin de o sutime de
milimetru. Grosimea sticlei a fost astfel aleasa ca sa lase sa treaca nesuparate prin ea
razele a a caror putere de patrundere e mica. (In comparatie cu radiatiile b si g care au o
putere de patrundere foarte mare si despre care nu se aminteste de nici un fel, mai ales ca, aceste
radiatii a nu sunt emise niciodata singure, ci insotesc emisia radiatiilor b si g .). Acest tubusor era
tinut in altul, tot de sticla insa cu pereti grosi, fig. 18. Razele a emise de radiu strabat
neschimbate prin peretele subtire al tubusorului interior, strabat, iarasi neschimbate
spatiul dintre cele doua tuburi, care spatiu fusese de mai inainte golit de aer, si ajung
astfel la peretele gros al tubului exterior. Izbindu-se de acesta, razele a isi pierd sarcina
electrica. Parte din ele raman in spatiul dintre cele doua tuburi unde, spectroscopic, se
poate recunoaste heliul. O alta parte patrund in peretele tubului exterior si raman infipte
in sticla. Prin pisarea sticlei si calcinarea ei in gol, heliul se dezvolta. Acesta din urma
observare a dat si explicatia existentei heliului in mineralele radioactive ca torianitul,
cleveitul s.a. In adevar 1 gr. De torianit pisat si calcinat in gol, da vreo 9 cmc. De heliu.
Particelele a expulzate de mineralul radioactiv, isi pierd sarcina electrica in drumul lor
catre suprafata si lasa heliul drept urma a existentei lor. Cu drept cuvant, atomii de heliu
cari se gasesc in mineralele radioactive au fost numiticadavrele razelor a.
In primul rand acest experiment a fost facut in mod special tocmai pentru faptul ca,
particulele radiatiilor a au o putere de patrundere mica, mai mica decat a radiatiilor b si g, iar in urma
acestui experiment aceste particule a au o alta valoare cu mult mai mare decat a radiatiilor b si g luate
la un loc.Din acest experiment rezulta ca, particulele a expulzate din minereul radioactiv de radiu, pierd
sarcina electrica pozitiva, in drumul lor catre suprafata celui de al doilea tub si apare nucleul de heliu
dublu ionizat care are sarcina electrica pozitiva si este format din 2 protoni si doi neutroni.
Totusi, analizat acest experiment dupa aproximativ 100 de ani, ajungem la concluzia ca, s-a
facut o apreciere superficiala in stabilirea naturii particulelor a, cat si omiterea sau scoaterea teoretica
si nu efectiva din experiment a celorlalte particule emise, componente ale radiatiilor β si γ.
Astfel, ne determina sa credem ca, s-a acceptat cu prea multa usurinta, la vremea respectiva,
nasterea si existenta radiatiei α, ca fiind alcatuita din nuclee de heliu dublu ionizati.
Afirmam acest lucru din mai multe motive:
- radiatiile a nu sunt emise niciodata singure, ci insotesc intotdeauna emisia de radiatii b si g.
- minereul radioactiv de radiu
(sau oricare minereu radioactiv), emite
in mod continuu si concomitent trei
tipuri de radiatii α, β si γ.
Inca, nu se cunoaste
modalitatea si posibilitatea de a
determina un minereu radioactiv sa
emita separat, numai radiatii α, ori
numai radiatii β sau numai radiatii γ
- particulele radiatiilor β si γ sunt cu mult mai penetrante decat radiatiile α, acestea strabat cu
usurinta diferite medii gazoase, lichide sau chiar si solide, precum o placa de fier avand o grosime de
30 cm., cum este cazul radiatiilor γ
- particulele radiatiilor β si γ emise de minereul radioactiv de radiu interactioneaza cu
particulele primului tub de sticla in care a fost depus initial si pot smulge in drumul lor spre exterior
diferite particule atomice constituente.
In acest caz este necesar sa vorbim despre interactiunea radiatiilor b si g cu substanta -
materia.
Interactiunea radiatiei b cu substanta este de trei feluri:
1- Ionizarea. La trecerea prin substanta particulele b (electronii) se ciocnesc cu atomii
acestuia, iar in urma ciocnirii, pierd o parte din energie (franare prin ionizare) ducand la ionizarea
atomilor intalniti in calea lor.
2 - Imprastierea. Particulele radiatiei b ciocnindu-se de atomii substantei isi schimba directia.
3 - Radiatia. Particulele radiatiei b, trec prin campul columbian al nucleului atomic, unde sunt
absorbite si franate in interiorul sau de un nucleon, care va emite o radiatie X sau Rontgen.
Interactiunea radiatiei g cu substanta este tot de trei feluri:
1 ñ Efectul fotoelectric. Particulele radiatiei g smulg electroni din stratul K sau L, consumandusi
complet energia. Electronii eliberati se numesc fotoelectroni.
2- Efetul Compton. Particulele radiatiei g se ciocnesc de electronii invelisului electronic al
atomului pe care ii smulg din structura atomului, transmitandu-i numai o parte din energia sa.
Particulele radiatiei g sunt deviate de la directia lor initiala, avand o frecventa mai mica Eí = hní.
Electronii smulsi din invelisul electronic, in urma ciocniri lor cu particulele radiatiei g se numesc
electroni Compton.
3 ñ Formarea de perechi. Radiatia g genereaza perechi electron-pozitron, electron-neutrin prin
ciocnirea lor cu particulele nucleare din nucleul atomic cu protoni si neutroni.
La toate aceste interactiuni se mai adauga si interactiunea particulelor rezultate,
particule g sau X, pozitroni, electroni la trecerea lor prin substantele intalnite in calea lor.
In spatiul dintre cele doua tuburi de sticla avem: particulele componente ale radiatiilor α, β si
γ si particulele atomice smulse din peretele tubului mic de sticla care interactioneaza cu particulele
mediului slab vidat dintre cele doua tuburi de sticla care ionizeaza si descompune particulele
respective, iar in prezenta neutronilor liberi se asimileaza protoni si electroni care formeaza alte
structuri atomice, in cazul nostru heliu.
Acestea consideram ca, au fost elementele care au determinat stabilirea naturii si
componentei radiatiei α, identificata gresit cu un atom de heliu, neionizat sau dublu ionizat, prin lipsa
celor doi electroni din invelisul electronic.
Particulele radiatiilor a emise prin dezintegrare nucleara radioactiva sunt pozitroni (+e)
particule incarcate din punct de vedere electric pozitiv, iar acestia interactioneaza cu electroni atomilor
mediului strabatut unde sunt anihilati, se contopesc cu acestia rezultand doua cuante g neutre din
punct de vedere electric.
In cazul, in care se sustine in continuare ca, radiatia radioactiva α este emisa de nucleele
radioactive, fiind alcatuita din nuclee ale atomilor de heliu (numite particule α sau helioni si notate
simbolic 4
2α), avand numarul de masa 4, particule incarcate electric pozitiv, consideram ca este
o eroare care trebuie cautata si elucidata, deoarece in cazul dezintegrarii nucleare radioactive
naturale nu este posibil si permis sa se elibereze in procesul dezintegrari radioactive o cantitate asa de
mare de energie si particule, deoarece substanta sau minereul radioactiv respectiv, isi pierde
indentitatea.
Daca nucleul atomic emite astfel de particule, el sufera modificari serioase in alcatuirea sa. In
urma proceselor de dezintegrare radioactiva apar modificari ale nucleului atomic, dand nastere la un
alt atom si a unui nou element chimic.
Daca luam ca exemplu, atomul de radiu (Ra) si admitand ideea ca, acest atom in procesul
dezintegrarii radioactive ar emite (sau ar pierde) o particula a alcatuita din doi protoni si doi neutroni,
instantaneu intr-o fractiune de secunda atunci ne-am afla in fata altui atom si a unui nou element
chimic respectiv, radonul (Rn).
Exemplu de proces de dezintegrare radioactiva :
226
88Ra => 4
+ 2a = 222
86 Rn
procesul poate continua, se obtine, poloniu (Po):
222
86Rn => 4
+
2a = 218
84 Po
iar in secunda urmatoare, am avea, plumb (Pb):
218
84Po => 4
+ 2a = 214
82 Pb
ceea ce nu ar fi posibil, deoarece procesul dezintegrarii nucleare radioactive nu se produce la voia
intamplarii si cu emisii masive de particule atomice elementare, cum ar fi, protoni si neutroni, ci se
emit perechi de particule subatomice electroni-pozitroni si electroni-neutrini.
Daca avem la dispozitie un gram de radiu (Ra), va trece un timp bine stabilit de 1 590 de ani,
pana cand jumatate din nucleele existente se vor dezintegra, iar pana cand din jumatatea de gram
ramasa se va dezintegra iarasi o jumatate, mai trec 1 590 de ani si asa mai departe, dar atentie,
dupa aceasta perioada de timp ne aflam in fata unor particule atomice de radiu (Ra) si nu de alte
tipuri de particule atomice, mentionate anterior.
De asemenea, daca in procesul dezintegrari nucleare radioactive s-ar emite helioni formati din
doi protoni si doi neutroni, atunci cati helioni se vor emite pe secunda?
Un gram de radiu Ra contine:
No = N/A = 6,023 . 1023/226 = 2,67 . 1021 nuclee
unde N este numarul lui Avogardo, iar conform ecuatiei de injumatatire T1/2 = 0,693/l avem:
l = 0,693/1590 . 365 . 86400 = 1,382 . 10ñ11 1/s
Ca atare, intr-o secunda se vor dezintegra:
2,67 . 1021 . 1,382 . 10-11 = 3,68 . 1010 nuclee,
De unde rezulta ca: pe secunda se emit 3,68 . 1010 helioni, iar daca s-ar emite acesti
helioni 4
+2a, adica doi protoni si doi neutroni, timpul de injumatatire al radiului Ra se reduce la 397
ani, 182 zile si 43200 secunde, ceea ce nu poate fi adevarat.
Mai mult, daca am urmari bilantul energetic al dezintegrarii nucleului de radiu Ra si
transformarea sa in nucleu de radon Rn am observa ca:
masa initiala a nucleului 226
88Ra = 226,0254 a.m.u.
masa nucleului final 222
86Rn = 222,0175 a.m.u.
defectul de masa Dm = 4,0079 a.m.u.
energia corespunzatoare 4,0079 x 931,5MeV = 3733,3588 MeV,
intr-o secunda, in procesul dezintegrarii nucleare radioactive a nucleului de radiu Ra se emite un
helioni 4
+2a si nucleul de radiu Ra se transforma in nucleu de radon Rn, atunci se degaja o energie
de 3733,3588 MeV care este de 23 de ori mai mare decat energia rezultata intr-un proces de fisiune
nucleara dintr-un reactor nuclear care reprezinta numai 160 MeV, ceea ce nu este adevarat.
Faptul ca, in timpul dezintegrarii nucleare radioactive se emit helioni 4
+2a, adica nuclee de
heliu dublu ionizati este o afirmatie grava si eronata.
In procesul de dezintegrare radioactiva a consideram ca, un proton emite un electron si un
pozitron si se transforma intr-un neutron, iar radiatia a este alcatuita din pozitroni 0
+1e, particule
incarcate din punct de vedere electric pozitiv si nu din helioni 4
+2a.
Pe langa dezintegrarile nucleare radioactive prezentate mai exista si un tip de transmutatie
nucleara care se manifesta la toate nucleele radioactive cu numar mare de ordine: captura K (sau
chiar L).
Aceasta captura K prezinta cateva erorii si confuzii.
Un proton din nucleu se poate transforma intr-un neutron prin smulgerea unui electron din
stratul electronic K al invelisului electronic al atomului.
In felul acesta in stratul K al invelisului electronic al atomului apare un gol, prin lipsa acestui
electron, gol care este umplut la loc de electronii care sar din straturile superioare L, M, s. a. m. d..
Saltul unui electron de pe stratul electronic L pe stratul electronic K, duce la aparitia unei
cuante de radiatii X sau Rontgen.
In ceea ce priveste starea electrica a atomului ramane neschimbata.
Numarul atomic scade cu o unitate, iar numarul de electroni al atomului derivat nu mai trebuie
completat, deoarece numarul sarcinilor negative din invelisul electronic al atomului este egal cu
numarul sarcinilor pozitive din nucleul atomic, atomul obtinut este din punct de vedere electric
neutru.. Golurile electronice din paturile K, L si asa mai departe, se umplu prin rearanjarea electronilor
pana se realizeaza configuratia electronica a atomului derivat.
Prin urmare, capturarea de catre nucleu a unui electron orbital micsoreaza cu o unitate atat
numarul sarcinilor electrice din nucleu (protoni) cat si pe cel al sarcinilor electrice din invelisul
electronic al atomului (electroni), ceea ce conduce la pastrarea starii electrice neutre din punct de
vedere electric al atomului, dar in acelasi timp, atomul devine izotop si alt element chimic cu o unitate
mai putin.
Se cunoaste faptul c, straturile electronice sunt asezate pornind de la nucleul atomic spre
exteriorul atomului.
De asemenea, se stie ca stratul electronic K este stratul cu energia cea mai mica din invelisul
electronic al atomului, iar energia straturilor electronice creste cu departarea acestora de nucleul
atomic.
Un fapt cunoscut este si acela ca, un atom emite energie mai mare cu cat saltul electronului
de pe o orbita superioara pe un strat inferior este mai mare.
Saltul electronului de pe stratul L pe stratul K al invelisului atomic pentru a umple golul creat
prin capturarea electronului de pe stratul K de catre nucleul atomic, nu poate genera o radiatie X sau
Rontgen.Saltul electronului de pe stratul L pe stratul K al invelisului atomic fiind nivele energetice cele
mai slabe ale invelisului atomic, nu ar putea genera decat cel mult o radiatie hertiana, deoarece se
cunoaste faptul ca, salturile electronilor pe orbite apropiate intre ele si de nucleul atomic genereaza
radiatii cu energii foarte mici, respectiv radiatii
hertiene si infrarosii, iar saltul electronilor pe orbite
mai indepartate intre ele si de nucleul atomic pot
genera radiatii vizibile si ultraviolete.
In cazul acesta trebuie amintit un lucru
deosebit de important, radiatiile radioactive α, β si
γ sunt emise de nucleul atomic si nu au nici o
legatura cu particulele invelisului atomic, respectiv
electronii.
Se stie ca, radiatiile X sau Rontgen au fost
descoperite in timpul descarcarilor electrice in gaze
si din interactiunea electronilor obtinuti in urma
acestor descarcari electrice cu anticatozi care
franeaza electroni in structura lor metalica, la nivelul
nucleului atomic si emit radiatii X sau Rontgen si nu
la trecerea electronilor de pe orbita superioara
fundamentala pe alta orbita inferioara, mai ales ca, intre orbite apropiate de nucleul atomic K si L se
emit radiatii care au o energie foarte redusa.
In tuburi de sticla vidate in interior si apoi umplute cu heliu He(sau hidrogen H), iar in urma
descarcarilor electrice in aceste gaze atomii respectivi se desfac in particulele lor componente,
respectiv electroni, ioni negativi, ioni pozitivi, protoni si neutroni.
Electronii sunt atrasi de anticatod, iar in urma interactiunii dintre electronii si atomii metalului
din care este confectionat anticatodul respectiv, au loc fenomene care genereaza radiatii X sau
Rontgen. Electronii indiferent de sursa din care provin, efect fotoelectric, Compton, descarcari electrice
in gaze, radiatie nucleara radioactiva b sau alte surse electronice si fotoni nucleari g sau X proveniti din
transmutatii nucleare sau capturi K, ori radiatii nucleare radioactive g moi sau dure, interactioneaza in
acelasi mod cu nucleul atomic, cu protoni si neutroni.
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu protoni, acestia emit perechi de particule electroni (-
e)-pozitroni (+e) si se transforma in neutroni si trec de pe orbita fundamentala pe o orbita superioara,
iar datorita acestei interactiuni atomul a trecut din starea fundamentala in starea de excitatie.
Electroni (-e) sunt particule incarcate din punct de vedere electric negativ si formeaza
radiatiile b, iar pozitroni (+e) sunt particule incarcate din punct de vedere electric pozitiv si alcatuiesc
radiatiile a.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un
proces de anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre din punct de vedere electric
care sunt emise sub forma unor cuante de radiatii X sau g moi care sunt identice si au caracteristici
asemanatoare cu radiatiile g radioactive emise de nuclee atomice in procesul dezintegrari nucleare
radioactive.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara pe orbita fundamentala, acestia emit fotonii
nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul capturari unui electron din stratul K al invelisului atomic de catre un proton al nucleul
radioactiv de sodiu 22
11Na acesta emite o pereche de particule electron-pozitron si se transforma intrun
neutron.
Nucleul de sodiu 22
11Na prin transformarea protonului in neutron, rezulta o alta structura
nucleara respectiv, nucleul de neon 22
10Ne care trece imediat in starea fundamentala, stabila prin
emisia unei cuante g sau X dure.
In cazul acesta putem face un bilant energetic al transformarii protonului in neutron in nucleul
de sodiu 22
11Na.
Se stie ca, nucleul de sodiu 22
11Na este compus din 11 protoni si 11 neutroni, iar masa
nucleului de sodiu 22
11Na este:
11 protoni x 1,00783 masa protonului = 11,08613 masa protonilor
11 neutroni x 1,00867 masa neutronului =
11,09537 masa neutronilor
11,09537 + 11,08613 = 22,1815 a.m.u.
Dupa transformarea protonului in neutron,
avem o alta structura nucleara respectiv,
nucleul de neon 22
10Ne care este alcatuit din
10 protoni si 12 neutroni, iar masa nucleara a
nucleului de neon 22
10Ne este:
10 protoni x 1,00783 masa protonului =
10,0783 masa protonilor
12 neutroni x 1,00867 masa neutronului =
12,10404 masa neutronilor
12,10404 + 10,0783 = 22,18234 a.m.u.
Bilantul energetic al transformarii
protonului in neutron din nucleul de sodiu 22
11Na este:
Masa initiala a nucleului 22
11Na =22,1815 a.m.u.
Masa nucleului final 22
10Ne =22,18234 a.m.u.
Defectul de masa Dm = 0,00084 a.m.u.
Energia corespunzatoare 0,00084 x 931,5 MeV = 0,78246 MeV
De unde rezulta, energia totala la transformarea protonului in neutron:
Energia fotonului nuclear g sau X dur = 0,78246 MeV
Energia pozitronului a(sau cuanta g)0,00055 x 931,5MeV=0,512325MeV
Energia electronului b(sau cuanta g) 0,00055 x 931,5MeV=0,512325MeV
Energia totala emisa in captura K a protonului =1,80711 MeV
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu neutroni, acestia emit perechi de particule electroni (-
e)-neutrini (on) si se transforma in protoni si trec de pe orbita fundamentala pe o orbita superioara.
Electroni (-e) sunt particule incarcate din punct de vedere electric negativ formeaza
radiatiile b, iar neutrini (on) fiind particule neutre din punct de vedere electric alcatuiesc radiatiile X
sau g moi.
Protoni nu au o situatie stabila pe aceasta orbita superioara si revin pe orbita
fundamentala, emitand fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite
nucleare.Dupa transformarea neutronului in proton, avem alta structura nucleara respectiv, nucleul de
magneziu 22
12Mg care este alcatuit din 12 protoni si 10 neutroni, iar masa nucleara a nucleului de
magneziu 22
12Mg este:
12 protoni x 1,00783 masa protonului = 12,09396 masa protonilor
10 neutroni x 1,00867 masa neutronului = 10,0867 masa neutronilor
12,09396 + 10,0867 = 22,18066 a.m.u.
Bilantul energetic al transformarii neutronului in proton din nucleul de sodiu 22
11Na
este:
Masa initiala a nucleului 22
11Na =22,1815 a.m.u.
Masa nucleului final 22
12Mg =22,18066 a.m.u.
Defectul de masa Dm = 0,00084 a.m.u.
Energia corespunzatoare 0,00084 x 931,5 MeV = 0,78246 MeV
De unde rezulta, energia totala la transformarea neutronului:
Energia fotonului nuclear g sau X dur = 0,78246 MeV
Energia neutrinului g 0,00055 x 931,5MeV=0,512325MeV
Energia electronului b 0,00055 x 931,5MeV=0,512325MeV
Energia totala emisa in captura K a neutronului =1,80711 MeV
Fotonii nucleari g sau X duri emisi sunt particule neutre din punct
de vedere electric si reprezinta diferenta de energie dintre doua orbite
nucleare.Acestea sunt fenomenele care conduc la generarea radiatiilor X
sau Rontgen, daca ar avea loc o captura K.
In urma interactiunilor electronilor cu particulele nucleului atomic
sunt emisi din acesta, fotoni nucleari sau g ori X moi, rezultate in urma
procesului de anihilare dintre electroni si pozitroni si fotoni nucleari sau
radiatii g ori Xd dure emise la trecerea protonilor sau neutronilor de pe
orbitele superioare pe orbite inferioare fundamentale ale nucleului atomic
si in ultimul rand, electroni sau radiatia b care provine din emisia produsa
la interactiunea electronului cu neutronul, sunt retinuti si
completeaza golurile existente in invelisul electronic al
atomului, in captura K, in anticatod, unde exista un exces
de sarcini pozitive, etc.
Completarea golurilor provocate de electroni
capturati din invelisul electronic de catre nucleul atomic,
acolo unde este cazul, se face cu ajutorul electronilor emisi
de catre nucleul atomic si nu dinspre invelisul electronic
spre nucleul atomic cum se sustine.
Aici, trebuie facuta precizarea ca, radiatiile X emise
de nucleul atomic, in drumul lor, prin invelisul electronic al
atomului spre exteriorul atomului, provoaca numeroase
interactiuni si perturbari electronice.
Particulele nucleare mentionate, protonii si neutronii sunt numai stari diferite ale unuia si
aceluiasi nucleon.
In cazul acesta putem vorbi de electronii ca particule de schimb care se bazeaza pe o
transformare reciproca, succesandu-se foarte rapid, protonul in neutron si invers.
Electroni nu sunt singurele particule de schimb dintre protoni si neutroni, particule de schimb
sunt si pozitroni, neutrini si fotoni nucleari g sau X care pot interactiona cu particulele nucleului atomic.
Radiatiile X obtinute in mod artificial prin descarcari electrice in gaze sau in urma unor procese
de transmutatie nucleara radioactiva si radiatiile γ care apar in timpul dezintegrari radioactive naturale
sunt identice si au proprietati asemanatoare.
De aici se poate trage concluzia ca, radiatiile radioactive α, β si γ si radiatiile X sau Rontgen
sunt de natura nucleara si nu au nici o legatura cu procesele care au loc la nivelul invelisului electronic
al atomului.
5. RADIATIILE ELECTROMAGNETICE
RADIATIILE ELECTRONICE HERTIENE, TERMICE:
INFRAROSII, VIZIBILE SI ULTRAVIOLETE
RADIATIILE ANODICE, CATODICE SI CANAL
RADIATIILE NUCLEARE DE FRANARE SAU X
RADIATIILE NUCLEARE RADIOACTIVE a, b SI g
RADIATIILE ANODICE, CATODICE, CANAL, NUCLEARE X
AU PROPRIETATI ASEMANATOARE CU
RADIATIILE NUCLEARE RADIOACTIVE a, b SI g
ECUATIA APARITIEI NEUTRONULUI INCOMPLETA
GENERATORUL NUCLEAR TERMOELECTRIC
Radiatiile electromagnetice reprezinta emisia si propagarea in spatiu a unor particule,
radiatie corpusculara si unde, radiatie ondulatorie, acestea fiind insotite de un transport de energie.
Energia unei particule in miscare este egala cu E = hn.
Orice particula in miscare este insotita de o unda.
Lungimea de unda a unei particule in miscare este l = c/n, unde c este viteza de propagare a
particulei egal“ cu viteza luminii 2,9987.108 m/s si n frecventa de propagare a particulei.
Radiatiile electromagnetice se impart in patru categorii:
1 - radiatii care apar datorita absorbtiei si emisiei de energie care are loc la nivelul invelisului
electronic al atomului:
- radiatii herti
ene
- radiatii
termice, care se impart
in:
- radiatii
infrarosii
- radiatii
vizibile
- radiatii
ultraviolete.
Acesta radiatii
sunt alcatuite din fotoni
electronici.
2 - radiatii care
apar, in urma unor
procese de
descompunere a
atomului in partile sale componente prin descarcari electrice in gaze:
- radiatii anodice
- radiatii catodice
- radiatii canal.
Radiatiile anodice sunt alcatuite din sarcini electrice pozitive, ioni pozitivi si protoni.
Radiatiile catodice sunt alcatuite din sarcini electrice negative, electroni si ioni negativi.
Radiatiile canal sunt alcatuite din sarcini electrice pozitive, protoni si ioni pozitivi.
3 - radiatii care apar datorita absorbtiei de electroni de catre atomii unui solid si franati in
interiorul acestuia si emisia de energie care are loc la nivelul nucleului atomic:
- radiatii X (sau Rontgen)
Radiatiile X sau Rontgen sunt alcatuite din fotoni
nucleari care formeaza radiatia moale si dura nucleara.
4 - radiatii care apar prin dezintegrare
nucleara radioactiva:
- radiatii nucleare radioactive beta (b),
alfa (a) si gama (g).
Radiatiile b sunt alcatuite din electroni care au
sarcina electrica negativa.
Radiatiile a sunt formate din pozitroni care au
sarcina electrica pozitiva.
Radiatiile g sunt compuse din neutrini, forta
moale si fotoni nucleari, forta dura,
Radiatiile hertiene cunoscute si sub denumirea de unde radio, se propaga in linie dreapta si
cu viteza finita, avand proprietatea de a se reflecta atunci cand intalnesc obiecte sau obstacole in
calea lor.
Datorita acestei proprietatii, undele radio sunt utilizate in detectarea si determinarea pozitiei
unui obiect sau avion aflat in zbor, prin emisia unor unde radio, reflectarea lor de catre obiect si
receptionarea lor de la obiectul detectat.
Radiatiile hertiene se produc prin saltul electronilor pe orbite mai apropiate intre ele, cele care
au un nivel energetic foarte scazut.
Radiatiile hertiene sunt absorbite de catre pamant, cele care au lungimi de unda cuprinse intre
1 centimetru si 30 metri, trec prin atmosfera Pamantului numita fereastra radio.
Radiatiile hertiene care au lungimea de unda mai mare de 30 metri, sufera reflexia pe
ionosfera.
Datorita reflexiei acestor radiatii emise din spatiul cosmic, acestea nu pot fi in intregime
studiate de la suprafata Pamantului.
In ultima perioada de timp se folosesc sateliti specializati care ne ajuta sa obtinem informatii
cu ajutorul undelor radio din spatiul cosmic.
Primele cercetarii asupra radiatiilor termice s-au facut asupra spectrului solar, iar lumina si
caldura emisa de Soare au fost descompuse cu ajutorul unei prisme de sticla.
S-a ajuns la radiatia termica, atunci cand s-a observat ca, actiunea chimica a radiatiei
spectrului solar creste pe masura deplasarii de la rosu la violet. Din acest imens spectru de radiatii
electromagnetice, ochiul uman sesizeaza numai radiatiile cuprinse intre radiatiile infrarosii si cele
ultraviolete, numai radiatiile vizibile.
Radiatiile electromagnetice existente in
Univers sunt rezultatul unor procese
termonucleare care au loc in Soare sau Galaxii.
Un corp incandescent isi schimba
culoarea, deci si frecventa, odata cu
temperatura.
La 500ƒC fierul are culoarea ro†u inchis,
devenind pe masura ce temperatura creste rosuaprins,
portocaliu, galben, apoi alb stralucitor la
1800°C.
Radiatiile infrarosii se produc prin saltul electronilor de pe o orbita mai inalta pe una mai
apropiata de nucleul atomic.
Fotografierea in infrarosu constituie o aplicatie practica foarte importanta. Propagarea
radiatiilor infrarosii nu este influentata de
atmosfera viciata de praf, fum, ceata, etc.,
putandu-se fotografia peisaje, munti sau orase
situate la mare distanta.
Absorbtia si reflexia in infrarosu difera de
cele de lumina, pe astfel de fotografii culorile
avand alte nuante. Apa absoarbe radiatiile
infrarosii si apare ca cerneala, metalul este
stralucitor ca oglinda, iar culorile inchise devin
deschise.
Imaginile obtinute in astronomie au
permis cunoasterea formelor de relief, compozitie
chimica, a temperaturii, constituirea planetelor,
stelelor, nebuloaselor si galaxiilor.
Radiatiile vizibile reprezinta lumina pe
care retina ochiului o sesizeaza avand de multe
ori culori diferite.
In afara celor sapte culori ale curcubeului, exista o infinitate de nuante intermediare pe care
totusi ochiul nostru nu le mai poate sesiza, decat intr-un numar limitat de culori.
Radiatiile vizibile se produc prin saltul electronilor de pe o orbita mai inalta pe una cat mai
apropiata de nucleul atomic.
Atomul este un sistem oscilant care poate absorbi sau emite o radiatie electromagnetica.
Atomul trece dintr-o stare energetica in alta, prin saltul electronului de pe orbita fundamentala pe o
orbita superioara, atomul absoarbe energie, iar la revenirea electronului de pe orbita superioara pe
orbita fundamentala, atomul emite energie.
Energia radiatiei emise la un salt al electronului in atom este egala cu diferenta dintre energiile
celor doua orbite intre care are loc saltul electronului. Cu cat aceast“ diferenta este mai mare cu atat
frecventa radiatiei emise este mai mare.
Radiatiile ultraviolete sunt invizibile pentru ochiul uman. Acestea se obtin cu ajutorul
lampilor cu vapori de mercur in care se produc descarcari electrice.
Soarele emite in mod continuu radiatii ultraviolete. In multe cazuri, oameni au fost supusi
unor radiatii pe care le-au denumit radiatii termice. Acestea le-au creat probleme de sanatate prin
iritarea, inrosirea pielii sau umflarea fetei, etc. De fapt, era rezultatul efectului radiatiilor ultraviolete pe
care le cunoastem prin expunerea exagerata la soare.
Radiatiile ultraviolete se produc prin saltul electronilor de pe o orbita mai inalta pe orbita ceea
mai apropiata de nucleul atomic.
Fiind orbiti de succesele descoperirii radioactivitati am uitat si am aruncat la gunoi de-a lungul
timpului lucrari foarte importante.
Progresele facute de oamenii de stiinta in ultimi 150 de ani cu privire la constituirea materiei,
au la baza fenomene observate cu prilejul descarcarilor electrice in gaze.
In timpul descarcarilor electrice in gaze, efectuate in anumite conditii se produc mai multe
tipuri de radiatii diferite intre ele si
diferite de radiatiile obisnuite de
lumina si caldura cunoscute.
S-au construit numeroase feluri de
tuburi de sticla cu forme si marimi
diferite, in care sau produs descarcari
electrice.
Deosebirea dintre ele consta in
presiunea sub care se gaseste gazul
din interiorul lor si de num“rul si
asezarea electrozilor.
In cazul acesta voi prezenta, tubul
Crookes cea mai importanta
"bijuterie" a stiintei la care s-a
renuntat cu usurinta in schimbul
cercetarilor nucleare radioactive.
In tubul Crookes gazul (hidrogen) se afla
la o presiune de o milionime de
atmosfera.
Tubul este construit dintr-un balon de
sticla prev“zut cu trei gaturi, cu trei
electrozi.
La unul din gaturi este fixat electrodul pozitiv, anodul, la al doilea este montat electrodul
negativ, catodul confectionat dintr-o placa metalica g“urita, iar la al treilea gat este instalata o plac“
metalica, numita anticatodul.
Daca se leaga anodul si catodul la polii unei bobine de inductie puternice se constata ca:
- de la anod si perpendicular pe el pornesc niste radiatii purtatoare de electricitate pozitiva,
numite radiatii anodice
- de la catod, oricare ar fi pozitia anodului, pornesc doua feluri de radiatii:
a - purtatoare de electricitate negativa merg perpendicular pe suprafata catodului, in spre
interiorul balonului la electrodul pozitiv, anod. Acestea suntradiatiile catodice
b - purtatoare de electricitate pozitiva, pornesc tot perpendicular pe catod, dar in directie
opusa radiatiilor catodice. Ele se formeaza in cazul in care catodul este gaurit, cand este strabatut de
canale in grosimea lui. Radiatiile care trec prin aceste canale in spatele catodului se numesc radiatii
canal.
Mecanismul descarcarilor electrice in gaze, tinute la presiune foarte mica, consta in faptul ca,
curentul electric strabate spatii foarte rarite, avand posibilitatea sa sparga atomii si moleculele gazului
inchis in tub.
Atomii si moleculele se sparg in doua parti incarcate cu electricitate, electronii si protonii (in
cazul hidrogenului).
Particulele incarcate negativ (electronii si ioni negativi) sunt respinse de catod si alcatuiesc
radiatia catodica.
Oricare ar fi natura gazului din tub, particula negativa este intotdeauna aceeasi.
Ramasitele pozitive (protonii si ioni pozitivi) din atom sau molecula calatoresc in directia opusa
drumului pe care-l ia particula negativa, strabatand canale din catod alcatuind in spatele acestuia
radiatia canal.
Proprietatile acestor radiatii depind de natura gazului din care au luat nastere.
Radiatiile catodice care izbesc in drumul lor anticatodul, inclinat cu 45ƒ pe directia radiatiilor
dau nastere radiatiilor X sau Rontgen.
Electronii sunt respinsi de catod si atrasi de anticatod, iar in urma interatiunii dintre electronii
si atomii metalului din care este confectionat anticatodul, au loc fenomene care genereaza radiatii X
sau Rontgen.
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu protoni din nucleul atomic, acestia emit perechi de
particule electroni (-e)-pozitroni (+e) si se transforma din protoni in neutroni si trec de pe orbita
fundamentala pe o orbita superioara.
Electroni (-e) si pozitroni (+e) emisi formeaza radiatiile b care sunt alcatuite din electroni,
particule incarcate din punct de vedere
electric negativ si radiatii a care sunt formate
din pozitroni, particule incarcate din punct de
vedere electric pozitiv.
Aceste particule avand sarcini electrice
diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc
printr-un proces de anihilare A, in urma
caruia rezulta doua particule (o) neutre din
punct de vedere electric, care sunt emise sub
forma unor cuante de radiatii X sau g moi,
care sunt identice si au caracteristici
asemanatoare cu radiatiile g radioactive emise
de nucleele atomice in procesul dezintegrari
nucleare radioactive.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara, pe
orbita fundamentala, acestia emit fotonii nucleari (of) Xd duri
si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu neutroni din
nucleul atomic, acestia emit perechi de
particule electroni (-e)-neutrini (on)) si se transforma
dinne utroni in protoni si trec de pe orbita fundamentala pe o
orbita superioara.
Electroni (-e) si neutrini (on)) emisi formeaza
radiatiile b care sunt alcatuite din electroni, particule
incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii
X sau g moi, care sunt formate din neutrini, particule
neutre din punct de vedere electric.
Protoni nu au o situatie stabila pe aceasta orbita
superioara si revin pe orbita fundamentala, emitand
fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie
dintre cele doua orbite nucleare.
Aceste radiatii X nu sunt
purtatoare de sarcini electrice.
Radiatiile X au o mare putere de
patrundere si proprietatea de a fi
absorbite de tesuturile moi, oasele
capului, metalele grele si plumbul.
Rontgen a iradiat mana sotiei sale,
obtinand prima fotografie in care apareau
oasele mainii si verigheta sotiei.
Sotii Curie descopera radiul,
totodata si existenta a trei feluri
deradiatii nucleare
radioactive b, a si g emise de acesta.
Acestia au observat ca, radiatiile
radioactive beta si alfa sunt deviate de
un camp electric format din doi electrozi,
unul avand polaritatea electrica pozitiva (+), iar celalalt polaritatea electrica negativa (-), iar radiatiile
gama nu sunt deviate.
Radiatiile b sunt deviate si curbate foarte puternic spre polaritatea electrica pozitiva (+), fiind
alcatuite din particule care au sarcina electrica negativa (-), electronii, radiatiile a sunt deviate de
polaritatea electrica negativa (-), acestea sunt compuse din particule care au sarcina electrica pozitiva
(+), pozitronii, iar radiatiile g nu sunt deviate de polaritatile electrice pozitive (+) si negative (-) a celor
doi electrozi, fiind particulele neutre din punct de vedere electric si alcatuite din neutrini si fotoni
nucleari (0).
In interiorul acestui metal radioactiv, radiu are loc un proces de dezintegrare nucleara
radioactiva care duce la transformarea spontana a nucleului atomic, in urma caruia din interiorul
acestuia sunt expulzate particulele nucleare subatomice electroni, pozitroni si neutrini.
Urmarind cu atentie alcatuirea din punct de vedere al sarcinilor electrice si
proprietatile radiatiilor anodice, canal, catodice, X si comparate cu radiatiile
radioactive a, b si g se poate constata cu usurinta ca sunt identice, singura deosebire
importanta consta in faptul ca, prima categorie de radiatii se obtin pe cale artificiala si pot fi usor
controlate, iar radiatiile nucleare radioactive sunt emise spontan si total necontrolat de metale sau
substante radioactive.
1. Radiatiile anodice - sunt atomi sau molecule incarcate cu electricitate pozitiva protoni si
ioni pozitivi:
- radiatii corpusculare alcatuite din particule
- sunt deviate de un camp electric si magnetic
- putere de patrundere mica
- sunt atrase de polaritatea negativa
- impresioneaza placa fotografica
- ionizeaza aerul in drumul lor.
Radiatiile canal - sunt atomi sau molecule incarcate cu electricitate pozitiva protoni si ioni
pozitivi:
- radiatii corpusculare alcatuite din particule
- viteza cuprinsa intre 300 - 600 km/s
- putere de patrundere mica
- sunt deviate de camp electric si magnetic, in camp electric sunt accelerate spre polaritatea
negativa, iar in camp magnetic le sunt curbate traiectoriile
- impresioneaza placa fotografica
- ionizeaza aerul in drumul lor.
Radiatiile a radioactive - sunt particule subatomice, pozitroni incarcati cu electricitate pozitiva:
- radiatii corpusculare alcatuite din corpuscule
- viteza aproximativ 10 000 km/s
- putere de patrundere mica - foite de aluminiu avand o grosime de 1/100 mm
- sunt deviate de campul electric si magnetic
- impresioneaza placa fotografica
- ionizeaza aerul in drumul lor - 20 000 - 40 000 ion/cm.
2 - Radiatiile catodice - sunt alcatuite din ioni negativi sau atomi liberi de electricitate
negativa si electroni:
-radiatii corpusculare alcatuite din particule
- viteza cuprinsa intre 60 000 -100 000 km/s
- au o putere mica de patrundere
- sunt deviate de camp electric si magnetic, in camp electric sunt accelerate spre polaritatea
negativa, iar in camp magnetic le sunt curbate traiectoriile
- impresioneaza placa fotografica
- masa electronului 1835 de ori mai mica decat a atomului de hidrogen
- ionizeaza aerul in drumul lor.
Radiatiile b radioactive - sunt alcatuite din electroni, particule incarcate din punct de vedere
electric negativ:
- radiatii corpusculare alcatuite din particule
- viteza de deplasare intre 100 000 - 300 000 km/s
- au o putere de patrundere mai mare, pot strabate substante solide in grosime de cativa mm
- sunt deviate foarte puternic in campul electric si magnetic, atrase de polaritatea pozitiva
- impresioneaza placa fotografica
- masa electronului variaza cu viteza de deplasare, electroni care se deplaseaza cu 94% din
viteza luminii, are greutatea de 3 ori mai mare din greutatea atomului de hidrogen, iar un electron
care se deplaseaza cu viteza egala cu cea a luminii are masa infinita
- ionizeaza aerul in drumul lor.
3 - Radiatiile X sau R–ntgen - nu sunt incarcate cu electricitate, sunt neutre din punct de
vedere electric:
- radiatii corpusculare alcatuite din particule, fotoni nucleari moi si duri
- au o mare putere de patrundere, strabate straturi groase de corpuri opace pentru lumina
obisnuita - hartie, carton, trec prin placi de aluminiu si fier
- nu sunt deviate de campul electric si magnetic
- impresioneaza placa fotografica
- lungime de unda foarte mica de 1000 ori mai mica decat lumina obisnuita
- se propaga cu viteza luminii.
Radiatiile g radioactive - nu sunt incarcate cu electricitate, sunt neutre din punct de vedere
electric:
- radiatii corpusculare alcatuite din particule, neutrini radiatia moale si fotoni nucleari radiatia
dura
- au o mare putere de patrundere, strabat 115 m de aer, trec printr-un bloc de metal de 30
cm grosime
- nu sunt deviate de campul electric si magnetic
- impresioneaza placa fotografica
- lungime de unda foarte mica
- se propaga cu viteza luminii.
Acestea sunt asemanarile in parte dintre radiatiile anodice, canal, catodice, X si radiatiile
radioactive a, b si g, totusi unele dintre ele prezinta viteze variate de deplasare, respectiv:
1 - radiatiile canal - 300 - 600 km/s
radiatiile a - aprox. 10 000 km/s
2 - radiatiile catodice - 60 000 - 100 000 km/s
radiatiile b  - 100 000 - 300 000 km/s.
Aici doresc sa fac precizarea ca, particulele din care sunt alcatuite radiatiile respective nu
contin o boala sau maladie cu o anumita specificatie. Acestea sunt simple sarcini electrice pozitive,
negative sau neutre, dar se comporta ca niste proiectile minuscule care lovesc corpul uman, animal
sau al planetelor.
Boala sau leziunile care apar in urma iradierii cu aceste particule se datoresc in mare
masura numarului de particule si viteza cu care acestea strabat corpul uman.
Orificiile pe unde intra aceste particule in corpul uman sunt invizibile, dar leziunile pe care
aceste particule le provoaca in drumul lor, in interiorul corpului uman sunt imense, greu de tratat si
vindecat.
In fizica inca, se mai sustine faptul ca, radiatiile X si g sunt de natura ondulatorie si nu de
natura corpusculara.
Aici, intram in domeniul confuziilor si al erorilor in fizica.
Astfel, la transmutatia artificiala provocata nucleelor atomice prin bombardarea cu
particule a emise de radiu sau poloniu asupra beriliului pot, sa excite nucleele acestuia si ca urmare
sunt expulzati neutroni, conform ecuatiei:
4
2a + 9
4Be =>12
6C + 1
0n
Neutroni apar datorita faptului ca, la contopirea particulei 4
2a cu nucleul de beriliu 9
4Be, se
formeaza un izotop foarte excitat al carbonului 13
6C care trece in stare normal“ 12
6C si emite un
neutron.
Cu aceasta transmutatie artificiala Chadwick descopera neutronul (1930) ca fiind particula
neutra din punct de vedere electric, particula componenta a nucleului atomic, avand o masa apropiata
de masa protonului.
Chadwick nu se
opreste aici, studiaza
radiatia g si ajunge la
concluzia ca,
radiatiile g sunt alcatuite
din urmatoarele
particule:
- fotoni - pana la
15,5 MeVneutroni
- de la
15,5 - 90 MeV
Deci, in
cazul radiatiilor X
si g este vorba
de particule nucleare,
corpusculi respectiv, foto
ni nucleari, neutrini si
neutroni.Nu este exclus ca in anumite conditii aceste radiatii s“ fie alcatuite si din atomi simpli,
neionizati, particule neutre din punct de vedere electric.
Confuziile si erorile persista (sunt numeroase) in fizica mai ales in ecuatia prezentata anterior
privind obtinerea neutronilor, mai mult trebuie sa avem in vedere faptul ca, Chadwick a obtinut
premiul Nobel pentru descoperirea neutronilor.
In ecuatia data avem urmatoarele elemente:
4
2a - particula alfa - atom de heliu dublu ionizat (lipsa electronilor din invelisul electronic) sau
mai simplu, nucleu de heliu alcatuit din 2 protoni si 2 neutroni - corect ar fi: 4
+2a .
9
4Be - atom de beriliu alcatuit din 4 electroni, 4 protoni si 5 neutroni.
In urma acestei transmutatii artificiale nucleare obtinem:
12
6C - ion de carbon dublu ionizat alcatuit din 4 electroni, 6 protoni si 6 neutroni, corect
este 12
6C++.
1
0n - neutron - particula elementara neutra din punct de vedere electric, componenta a
nucleului atomic.
In cazul acesta ecuatia data ar fi enuntata corect, in felul urmator:
4
+2a + 9
4Be => 12
6C++ + 1
0n
Exemple de genul acesta ar putea continua, dar nu acesta este scopul acestei lucrari.
Crookes in experimentele sale a observat ca, radiatiile catodice produc caldura in locul unde
intalnesc un obiect in calea lor. Acesta a inlocuit un catod plan cu un catod concav si a potrivit in asa
fel focarul catodului incat acesta sa cada pe peretele tubului de sticla.
Astfel, a observat ca, sticla in punctul lovit de radiatiile catodice se incalzeste tare, se inmoaie
nu mai poate rezista diferentei dintre presiunea atmosferica si cea din interiorul tubului, tubul de sticla
se sparge.
Folosind acelasi experiment Crookes a reusit sa topeasca in felul acesta o placa f“cuta dintr-un
aliaj de platina si iridiu (1500ƒC - 1800ƒC) cu ajutorul radiatiilor catodice. Placa metalica a fost fixata
in tub in asa fel incat mijlocul ei s“ se gaseasca in focarul catodului concav. Cand curentul de inductie
nu e prea puternic, placa se incalzeste pana la incandescenta. Daca se mareste intensitatea curentului,
atunci placa se topeste.
Pornind de la acest experiment care a avut loc in urma cu mai bine de 100 de ani am putea
realiza un generator nuclear termoelectric.
Generatorul nuclear termoelectric se compune dintr-un balon de sticla prevazut cu doi
electrozi, un electrod plat, anodul si un electrod concav, catodul.
Spatiul din interiorul acestui balon de sticla este vidat si introdus un gaz (hidrogen, heliu, etc)
asupra caruia se produc descarcari electrice.
In interiorul acestuia se afla instalata o spirala de sticla in care exista apa, provenita dintr-un
rezervor de apa printr-o conducta de sticla din care este confectionata si spirala.
La partea superioara a balonului de sticla se gaseste un lacas exterior in care se introduce un
termometru, cu care se supravegheaza caldura din interiorul acestuia.
Generatorul este prevazut cu doua circuite electrice de alimentare a electrozilor cu energie
electric“.
Un circuit electric este alcatuit dintr-un generator G si un intrerupator I.
Cand se inchide circuitul electric cu ajutorul intrerupatorului I, atunci are loc o descarcare
electrica in gazul din interiorul balonului de sticla situat intre anod si catod.
Curentul electric strabate spatiu foarte rarit dintre cei doi electrozi avand posibilitatea sa
sparga atomii si moleculele gazului inchis in tub. Atomii si moleculele se sparg in dou“ parti incarcate
cu electricitate, electronii si protonii (in cazul hidrogenului).
Particulele incarcate pozitiv sunt respinse de anod si atrase de catod, acestea formeaza
radiatiile anodice, iar particulele negative (electronii) sunt respinse de catod si alcatuiesc radiatia
catodica care datorita formei concave a catodului, electronii se concentreaza intr-un loc central numit
focar care va incalzi si vaporiza apa din spirala de sticla.
Vaporii de apa rezultati sunt dirijati printr-o conducta de sticla spre paletele generatorului
electric Ge care produc invartirea lor, astfel intra in functiune si generator electric Ge care produce la
randul sau energie electrica.
Vapori de apa isi continua traseul si ajung in rezervorul de apa de unde au plecat initial.
Din momentul puneri in functiune a acestui generator electric Ge, energia electrica rezultata
poate fi utilizata pentru alimentarea cu energie electrica a unor consumatori electrici externi sau chiar
a electrozilor din balonul de sticla, prin intermediul celui de al doilea circuit electric.
Astfel, se deschide primul circuit electric, prin intermediul intrerupatorului I si se inchide cel de
al doilea circuit electric cu ajutorul intrerupatorul In. Curentul electric trece printr-un potentiometru P
cu cursor C conectat la bornele A si B pentru a utiliza energia necesara functionarii in conditii optime a
generatorului nuclear termoelectric. Energia electrica utilizata este controlata cu ajutorul unui
voltmetru V si ampermetru A.
In felul acesta obtinem energie in conditii optime, simplu, eficace si nepoluanta.
In prezent exista o tendinta generala a mai multor oamenii de a separa radiatia vizibila,
termica, etc., de radiatia electromagnetica, dar nu este posibil acest lucru deoarece, tocmai unitatea
sau suma acestor radiatii alcatuiesc radiatia electromagnetica.
Mai mult decat atat, James Clark Maxwell demonstreaza ca: electrostatica, electrocinetica,
eloctrodinamica, magnetismul si optica sunt aspecte ale unei teorii electromagnetice unitare.
Din cele prezentate anterior reiese un aspect foarte important: lumina vizibila face parte din
marea familie a radiatiilor electromagnetice, iar toate aceste radiatii se propaga in vid cu aceeasi
viteza, c = 299870 km/s.
Aceste radiatii se deosebesc intre ele prin lungimea de unda l si frecventa n. Iar pentru toate
tipurile de radiatii este valabila legea c = ln.
Astfel, se poate constata ca, toate realizarile stiintifice obtinute pana in prezent (sau vor avea
loc in viitor), cat si marile descoperiri stiintifice care au dus la progresul rapid al civilizatiei noastre s-au
produs odata cu dezvoltarea tehnicii vidului.
In Univers exista deja un spatiu vidat sau rarefiat, spatiul cosmic, iar pentru a ne putea deplasa cu
usurinta in acest vid cosmic si cu viteze apropiate de viteza luminii sau chiar mai mari este necesar sa construim
acel mecanism care prin lumina vizibila si invizibila emisa sa ajute la deplasarea unei nave.
6. FUZIUNEA NUCLEARA CONTROLATA SAU EROAREA
MILENIULUI III IN FIZICA
INTERACTIUNEA RADIATIILOR ULTRAVIOLETE CU SUBSTANTA-MATERIA
INTERACTIUNEA CAMPULUI ELECTROMAGNETIC
CU PARTICULELE ATOMICE
UNIREA EFECTULUI FOTONIC, ELECTRIC, MAGNETIC SI TERMIC
19 MAI 1989 FUZIUNEA NUCLEARA PRIN EFECT FOTOELECTROMAGNETOTERMIC
LA TEATRUL MARIA FILOTTI DIN BRAILA
SOLENOIDUL DE CUART
ENERGIA DE LEGATURA
PLASMA RECE
FUZIUNEA NUCLEARA CONTROLATA A PLASMEI RECI
AUR DUPA DORINTA
CAMPUL UNIFICAT
SPECTRUL ELECTROMAGNETIC LUMINOS
Doi oameni de stiinta cunoscuti, prof. Martin Fleischmann de la Universitatea Southamgton,
Marea Britanie si prof. Stanley Pons de la Universitatea Utah, S.U.A., au anuntat rezultatul unei
experiente care a uimit lumea intreaga. Aceasta se intampla in primavara anului 1989.
Cei doi au sustinut si afirmat ca, au reusit sa produca o reactie de fuziune nucleara controlata.
De fapt a fost cea mai mare “gafa stiintifica” in domeniul fizicii, “eroarea mileniului III in
fizica”.
Culmea acestei erori a fost atunci cand, numeroase ziare si posturi de televiziune din intreaga
lume si foarte multi oameni de stiinta de pe suprafata globului, afirmau la randul lor ca, s-a obtinut
fuziunea nucleara controlata.
Fizicieni de renume mondial care predau cursuri de fizica in renumite universitati ale lumii, au
realizat ceva si nu stiau ce anume.
Au fost insa, cercetatorii care au constatat ca la electrodul de paladiu se aduna atomi de
hidrogen intr-o asa maniera, incat, la un moment dat
explodeaza, degajand o mare cantitate de caldura.
Acestia au creat un fel de dispozitiv electrochimic, un
curent electric a fost trecut intre doi electrozii unul de platina
si unul de paladiu, suspendati intr-o solutie de litiu cu apa
grea (adica apa in care atomii de hidrogen sunt inlocuiti cu
deuteriu- un izotop al hidrogenului.
Paladiu este un metal care absoarbe hidrogenul. Cei
doi cercetatori sustineau ca, fuziunea intre doi atomii de
deuteriu se produce in structura cristalina a paladiului si ca
rezultat, se degaja o caldura de patru ori mai mare decat la
simpla trecere a unui curent electric.
Se cunoaste faptul ca, paladiu este folosit in chimie
drept catalizator de hidrogenare. Viteza unei reactii chimice este modificata de prezenta catalizatorilor.
Cataliza poate fi pozitiva cand catalizatorul mareste viteza de reactie, sau negativa cand diminueaza
viteza de reactie.
In cazul acestui experiment paladiul a marit viteza de reactie si a rezultat aceea energie
imensa neasteptata. Cei doi profesori au realizat “electroliza apei grele”, fiind totusi o realizare
remarcabila, dar nu ce au afirmat initial.
Conditiile de realizare a fuziunii controlate sunt cu mult mai complexe, decat o simpla
electroliza, de oricare natura ar fi ea.
Interactiunea radiatilor ultraviolete cu substanta are ca efect smulgerea electronilor din
invelisul electronic al atomilor substantelor respective.
Radiatiile ultraviolete sunt alcatuite din fotoni electronici.
In cazul hidrogenului prin interactiunea fotonilor electronici ai radiatiilor ultraviolete se smulg
electronii din invelisul electronic al atomului, iar in urma acestei interactiuni apar particule elementare
libere, protoni si electroni, se obtine astfel, cea mai simpla plasma, plasma rece.
Acum, ar fi interesant sa realizam procesul invers, de fuzionare a acestor particule libere.
In plasma rece ne aflam in prezenta unor particule libere incarcate din punct de vedere
electric, protoni care au sarcina electrica pozitiva si electroni care au sarcina electrica negativa.
Particulele nucleare individuale libere sunt sarcini electrice, pozitive-protoni si negativeelectroni,
iar pentru unirea lor trebuie sa obtinem o viteza suficient de mare pentru a invinge fortele
de respingere reciproca care sa permita apropierea lor.
Cresterea vitezelor unor particule atomice s-a realizat cu succes in acceleratoarele de
particule.
In cazul de fata nu intram in structura si principiile de functionare al acceleratoarelor de
particule care difera intre ele si ar fi o munca inutila.
Aceste acceleratoare de particule dispun de instalatii complicate si costisitoare.
In primul rand instalatii de vidare, cand substanta-materia ne inconjoara din abundenta,
pretutindeni si asteapta de milenii sa fie folosita cu consum redus de energie, iarea, este capabila sa
ne dea in schimb mai multa energie decat ne-am fi imaginat vreodata.
Trebuie doar sa intram in acel microcosmos al materiei unde atomul este capabil sa absoarba
si sa emita energie, avand totodata posibilitatea sa obtinem energie din masa materiei care se poate
gasi pretutindeni.
Interesant este faptul ca, formula E = mc2 nu contine nici o referire la o anumita substanta,
dar nici nu este nevoie, caci un gram de aer, gram de apa sau gram de particule cosmice, reprezinta
tot un gram de masa.
Deci, noua ne revine rolul important de a pune in libertate orice cantitate de energie din masa
materiei care ne inconjoara si pe care sa o folosim sau
adapta la aparatele si utilajele construite pana in
momentul de fata.
Actualele acceleratoare de particule au
dimensiuni si greutati uriase, de exemplu, acceleratorul
de protoni al C.E.R.N. de la Geneva numai pentru
construirea electromagnetilor a fost necesara o
cantitate de 3200 de tone de materiale.
Toate aceste constructii si instalatii colosale
sunt realizate pentru a accelerarea unor simple sarcini
electrice, iar cea mai importanta componenta a
acceleratoarelor de particule o constituie camera de accelerare unde are loc de fapt accelerarea
particulelor.
Indiferent de forma camerei de accelerare principiul de accelerare al particulelor-sarcinilor
electrice libere este acelasi, prin interactiunea unor campuri electromagnetice creste viteza de
deplasare a acestor particule-sarcini electrice libere.
In vederea obtinerii fuziunii unor particule-sarcini electrice
este necesar sa realizam anumite campuri electromagnetice pentru a
creste viteza de deplasare a particulelor-sarcinilor electrice pentru a
invinge fortele de respingere reciproca a lor si care sa permita
fuziunea lor.
H.C. Oersted a descoperit ca, la trecerea unui curent electric
printr-un conductor, in jurul acestuia ia nastere un camp magnetic
care se numeste camp electromagnetic.
Ampere, Faraday si alti au stabilit ca, forma si distributia
campului magnetic depind de forma circuitului si valoarea curentului
electric si ca, campul magnetic B(H) este perpendicular pe curentul
electric, iar liniile de camp magnetic sunt linii inchise. Efectele ce apar
in campul magnetic sunt reprezentate prin marimea caracteristica a
campului magnetic numita intensitate magnetica H.
In interiorul unei bobine de sarma se introduce un ac magnetic. La trecerea unui curent
electric prin bobina de sarma, acul magnetic se pozitioneaza perpendicular pe axa bobinei.
Prin diferite experiente s-au obtinut relatiile:
- intensitate magnetica H = N . I / l, unde, N reprezinta numarul
de spire, I intensitatea curentului electric care circula prin bobina,
iar l lungimea bobinei
- inductie magnetica B = m .H unde, m este
permeabilitatea magnetica.
Daca in locul acului magnetic introducem in interiorul
bobinei de sarma o bara de otel, la trecerea curentului electric
prin bobina de sarma, bara de otel se magnetizeaza prin
influenta.Acest fenomen a dus la construirea electromagnetilor
cu aplicatii multiple.
In cazul nostru, in locul barei de otel folosim plasma rece,
particulele-sarcinile electrice libere obtinute din moleculele si
atomii de hidrogen prin iluminare cu radiatii ultraviolete.
In campul electric exterior particulele-sarcinile
electrice sunt accelerate in mod continuu, in cel magnetic
particulelor le sunt curbate traiectoriile.
In camp electromagnetic particulele-sarcinile
electrice libere, pozitive-protoni si negative-electronii se deplaseaza
in forma de spira, sensul deplasarii fiind opuse pentru
sarcinile cu semne diferite. Diametrele spirelor difera datorita
diferentelor de masa. Cu cat energia particulelor este mai mare, cu atat mai mare este si diametrul
spirelor.
Astfel, prin accelerarea particulelor libere in campul electromagnetic putem obtine fuziunea
lor.
Din cele prezentate rezulta ca, prin interactiunea radiatiilor ultraviolete si a campurilor
electromagnetice asupra substantei materiei putem realiza
plasma rece, particule-sarcini electrice libere, iar prin accelerarea
sau cresterea vitezei lor de deplasare obtinem fuziunea lor.
In cazul acesta pentru a obtine plasma si fuziunea
nucleara este necesar sa utilizam o sursa de energie care sa
emita radiatii ultraviolete, avand in acelasi timp proprietati
electromagnetice si termice.
In continuare prezint un experiment care consider ca, a
reusit, avand ca scop unirea efectului: luminos (fotonic), electric,
magnetic si termic (caloric).
Am confectionat o spirala de sticla vidata in interior, in
care a fost introdus mercur si argon, avand doi electrozi
conectati la un balast de 220 V si 250 A. La aplicarea tensiunii de
alimentare intre electrozi, in spatiul din interior are loc o descarcare electrica luminescenta. Sub
influenta campului electric descarcarea electrica luminoasa se extinde apoi intre cei doi electrozi,
curentul fiind limitat de balast.
Electrozii si spirala de sticla se incalzesc, iar in
momentul in care toata cantitatea de mercur s-a
vaporizat, spirala se considera intrata in functiune.
Odata spirala de sticla pusa in functiune primul
efect care apare este cel luminos (fotonic). Am stins
toate sursele de lumina din camera in care a avut loc
experimentul, singura sursa de lumina a ramas
spirala de sticla care emitea o lumina violeta.
Am apropiat de spirala de sticla luminoasa o
busola care a indicat existenta unei forte
electromagnetice foarte slabe, acul busolei a fost deviat
cu cateva grade.
In interiorul spiralei de sticla am introdus
un termometru de camera (inainte de punerea spiralei de sticla in functiune) care a indicat o crestere
a temperaturii de la 14,20C la 16,60C, adica 2,40C pe o perioada de 30 de minute, deci avem si efect
caloric (termic), dar la valori extrem de mici.
In continuare am urmarit doua aspecte: unul daca
spirala de sticla poate incalzi o anumita cantitate de apa si
cum se comporta ea in apa. Am pus trei litri de apa intr-o
cuva de plastic si am introdus spirala de sticla luminoasa in
cuva cu apa.
Temperatura apei a crescut de la 140C la 15,10C
adica 1,10C in 30 de minute.
Spirala de sticla s-a incalzit datorita faptului ca,
radiatia infrarosie este absorbita de aceasta. Sticla este
transparenta pentru undele luminoase (sau radiatii
vizibile), dar mult mai putin transparenta pentru radiatiile
infrarosii si ultraviolete.
Rezultatele valorice modeste obtinute cu aceasta
spirala de sticla luminoasa se datoreaza cantitatii reduse de mercur aflat in interiorul tubului de sticla.
Trebuie mentionat faptul ca, spirala de sticla a fost luminoasa, avand culoarea violeta, in
atmosfera si in cuva cu apa. In concluzie spirala de sticla poate functiona la fel de bine, in ambele
medii.
Aceasta spirala confectionata din sticla constituie un model pentru a putea explica fenomenele
de generare a luminii de culoare violeta, formarea plasmei si a fuziunii nucleare.
Cu ajutorul acest experiment de foarte multi ani incercam sa explic, conditiile necesare
obtinerii plasmei reci si a fuziunii nucleare.
Intre timp, au aparut cei doi profesori cu solutia, in cazul reactiei de fuziune nucleara
controlata.
Am urmarit evolutia experimentului fuziuni nucleare controlate din curiozitate, deoarece era
imposibil din punct de vedere fizic, chimic, tehnic si stiintific de obtinut intr-o simpla eprubeta, reactia
de fuziunea nucleara controlata.
Dupa concluziile finale negative, la care s-a ajuns dup aceasta fuziune nucleara controlata
realizata de cei doi profesori, am avut cateva discutii cu domnul prof. Ion Manzatu pe aceasta tema,
pentru ca in final, sa ma invite la un simpozion de stiinta care urma sa aiba loc in orasul Braila, pentru
a-mi putea prezenta teoria mea cu privire la obtinerea plasmei reci si a reactiei de fuziune nucleara
prin efect fotoelectromagnetotermic.
Astfel, pe data de 18 mai 1989, ma aflam in sala de conferinte a Teatrului Maria Filotti din
Braila. Nu eram inclus in program. Doamna Godeanu m-a asigurat ca, a doua zi voi fi inclus in
program si imi voi prezenta lucrarea.
Participam la constituirea “Centrului Interdisciplinar Judetean Braila“ al Asociatiei Oamenilor de
Stiinta din Romania, precum si la simpozionul “Aspecte energetice si informationale in ecosisteme”
organizat in colaborare cu Institutul Central de Biologie Bucuresti.
La deschiderea simpozionului a vorbit doamna Jelea Vancea Gabriela, domnul acad. Nicolae
Teodorescu, domnul acad. Stefan Milcu, doamna Marioara Godeanu si alti. Am asistat la “lupta pentru
ideii” cum o numea cineva din sala. O lupta frumoasa, de genul “pro si contra” cu schimburi amicale
de cuvinte, pline de respect si intelepciune. Majoritatea participantilor au venit cu tot felul de lucruri
interesante, diapozitive, planse, fotografii sau aparate. A fost o zi plina de expuneri, una mai
interesanta decat alta.
A doua zi, la sfarsitul primei parti a simpozionului, la ora 13 (19 mai 1989), doamna Godeanu
face prezentarea mea si a lucrarii fuziunea nucleara prin efect fotoelectromagnetotermic, lucrare ce
urma sa o prezint participantilor la acest simpozion de stiinta. Cu sprijinul domnilor Laurentiu si
George Cusnarencu redactor sef la Revista MAGAZIN, am instalat doua spirale de sticla, pe care le-am
pus in functiune.
Un domn din sala s-a oferit sa ma ajute sa-mi expun plansele din calc pe un ecran, cu ajutorul
unui aparat ce se afla in sala. S-a stins lumina in sala de conferinte. Singura sursa de lumina in toata
sala de conferinte erau spiralele mele confectionate din sticla avand in interior vapori de mercur si
argon.
Spiralele din sticla emiteau o lumina violeta, foarte placuta.
In aceasta atmosfera am vorbit despre “fuziunea nucleara prin efect
fotoelectromagnetotermic”.
La sfarsitul prezentarii mele, a vorbit domnul acad. Stefan Milcu care a inceput cu prezentarea
experimentelor legate de reactia de fuziune nucleara controlata a celor doi profesori Fleischmann si
Pons, continuand cu ideea ca, “o alta varianta sau tentativa de rezolvare a acestei probleme stiintifice
este binevenita, mai ales din partea unui roman”.
Dupa un anumit timp, cei doi profesori au avut probleme, si-au cerut scuze, s-au dus la
publicatia respectiva sa retracteze declaratia pripita, dar nu i-a mai bagat nimeni in seama.
Am fost suprins, cum de au putut gresi atatia oameni de stiinta la un loc, sustinand aceeasi
greseala din mai multe parti ale globului.
Se stie ca, in fizica sau chimie, daca se schimba anumiti parametri tehnici sau de alta natura,
apar fenomene cu proprietati fizice si chimice noi.
Avand in vedere proprietatile fizice si chimice deosebite ale cuartului, fata de sticla obisnuita si
pentru a obtine radiatiile ultraviolete este necesar sa inlocuim spirala confectionata din sticla cu o
spirala confectionata dintr-un tub de cuart, dupa modelul tubului de descarcare al unei lampi cu vapori
de mercur.
Cuartul sau bioxidul de siliciu SiO2, este un polimer cu formula (SiO2)n a carui structura poate fi
prezentata astfel: fiecare atom de siliciu se gaseste in mijlocul unui tetraedru in varful caruia sunt
dispusi atomi de oxigen. Fiecare dintre atomi de oxigen fiind legati la randul sau de doi atomi de
siliciu.
Cuartul are duritatea 7 si densitatea 2,6 - 2,8 gr/cm3. Cuartul este transparent pentru radiatiile
ultraviolete si infrarosii, spre deosebire de sticla. Cuartul are un grad mai redus de incalzire la trecerea
radiatiilor ultraviolete si infrarosii prin structura sa atomica, decat sticla obisnuita.
Datorita proprietatii sale de a fi transparent pentru radiatiile ultraviolete, se foloseste la
confectionarea lampilor de cuart cu vapori de mercur pentru producerea radiatiilor ultraviolete. Cuartul
este piezoelectric prin variatii de presiune, un capat al cristalului se incarca pozitiv, iar celalalt capat
negativ, acesta devine un magnet.
Cuartul are punctul de topire foarte ridicat 15500C 17050C, deoarece este puternic
polimerizat. Cuartul este incolor sau colorat.
Mercurul (hidrargir) Hg, este folosit la constructia solenoidului. Mercurul este un metal alb, stralucitor,
lichid la temperatura obisnuita.
Mercurul se solidifica la
38,870C si fierbe la 356,90C.
Densitatea mercurului
este de 13,6 gr/cm3. Are
conductibilitatea termica si
electrica relativ mica. Mercurul
emite chiar la temperatura
normala vapori toxici. In
combinatiile sale mercurul este
electropozitiv, mono si bivalent.
In compusi monovalenti
doi atomi de mercur sunt legati
intre ei (-Hg-Hg-), in solutie existand ionii Hg.
Mercurul metalic este intrebuintat la realizarea diferitelor aparate ca: barometre, termometre,
la construirea lampilor cu cuart (SiO2) pentru
producerea razelor ultraviolete si in lampile
redresoare de curent electric.
Mercurul este supraconductor
Hg a 4,150K.
Se cunoaste ca, un curent electric odata
indus intr-un supraconductor se pastreaza vreme
indelungata la aceeasi valoare, ceea ce face sa
nu prezinte nici o scadere a intensitatii curentului
electric.
Cunoscand aceste proprietati ale cuartului si mercurului putem construi o infasurare identica
cu a unui solenoid cu care sa obtinem radiatii ultraviolete si campuri electromagnetice, energii
necesare obtineri plasmei reci si a fuziuni nucleare.
Solenoidul este o bobina electrica fara miez de fier, de forma cilindrica ale carei spire sunt
dispuse in unul sau mai multe straturi.
In scoala lui Charcot s-a descoperit ca, influenta campului magnetic a unui solenoid este
similara cu cea a unui magnet permanent.
Solenoidul 1 de cuart este prevazut cu doi electrozi principali din wolfram 2 si din doi
electrozi auxiliari de amorsare 3. Fiecare electrod auxiliar este conectat printr-un rezistor de amorsare
R1 si R2 la electrodul principal din extremitatea opusa a solenoidului, doza de mercur (Hg) si argon.
La constructia solenoidului din cuart nu se utilizeaza luminofori care au rol de conversie a
radiatiei ultraviolete in radiatie vizibila, deoarece in cazul de fata avem nevoie de radiatii ultraviolete.
Solenoidul are un numar “n” de spire si o forma patrata la interior. Este de preferat aceasta
forma patrata la interiorul solenoidului deoarece din experimente a rezultat ca, solenoidului care are o
forma patrata si nu rotunda la interior ii creste intensitatea
magnetica.
Solenoidul 1 este inglobat in doua tuburi de cuart, unul la
suprafata exterioara 2 si unul la suprafata interioara 3 care il
izoleaza termic fata de curentii de aer. Existenta unei convectii
naturale in aer ar determina cresterea timpului necesar pentru
evaporarea mercurului, deci si timpul de intrare in regim de
functionare ar fi prea mare.
Un alt avantaj al tuburilor de cuart este acela ca, inlatura
poluarea solenoidului sau atingerea acestuia cu mana, determina
scoaterea prea matura din uz a solenoidului.
Solenoidul de cuart este capabil sa absoarba si sa accelereze orice tip de particule existente in
natura.
Odata pus in functiune solenoidul de cuart emite radiatii ultraviolete, dispune de un camp
electromagnetic cu doua polaritati electromagnetice, pozitive S si negative N si un camp termic
rezultat din incalzirea spiralei de cuart.
Pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S are loc absorbtia particulelor de aer din
atmosfera terestra alcatuite din molecule si atomi de azot (N) in proportie de 78.9% si oxigen (O)
20,39% in interiorul spiralei de cuart, particule predominante in atmosfera terestra.
Asupra particulelor de aer interactioneaza fotonii radiatiilor ultraviolete prin efect Compton
care descompun atomi in particule atomice libere: electroni, protoni si neutroni care formeaza plasma
rece.
In campul electric exterior particulele sunt
accelerate continuu, iar in cel magnetic particulelor le
sunt curbate traiectoriile, cu exceptia neutronilor (n) care
au moment magnetic si a fotonilor ultravioleti (g) care
descompun particulele atomice, sunt particule neutre din
punct de vedere electric si se deplaseaza liniar pe axa
camerei de accelerare, iar in continuare campul termic
imprima particulelor o viteza proportionala cu patratul
temperaturii, conform teoriei cinetice a gazelor.
Electronii (-e) si protoni (p) se deplaseaza in
spirale, sensurile deplasarii fiind opuse pentru sarcinile cu semne diferite. Diametrele spirelor difera
datorita diferentelor de masa. Cu cat energia particulelor este mai mare, cu atat mai mare este si
diametrul spirelor.
In cazul de fata, pentru a face mai
usoara intelegerea proceselor de absorbtie a
particulelor, descompunerea lor, formarea
plasmei, accelerarea particulelor si reactia de
fuziune nucleara folosim in mod arbitrar un atom
de azot (N) si unul de oxigen(O), deoarece
procesele amintite in realitate sunt cu mult mai
complexe, volum, proportionalitate, viteza, etc.
Solenoidul de cuart absoarbe in
interiorul sau pe la polaritatea electromagnetica
pozitiva S un atom de azot (N) si unul de oxigen
(O).
In prima faza, electronii orbitali ai celor
doi atomi sunt bombardati simultan de catre
fasciculul de fotoni al radiatiilor ultraviolete si ca
o consecinta a acestei interactiuni, toti electronii
sunt smulsi de pe orbitele lor, accelerati si
deplasati in forma de spira, in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic, pe o orbita
periferica in interiorul solenoidului care poate fi numit camera de accelerare.
Fotoni care au produs smulgerea electronilor de pe
orbitele lor se deplaseaza in zona centrala pe axa interioara a
camerei de accelerare, in aceeasi directie si sens cu campul
electromagnetic, deoarece au masa de repaus, dar nu au
sarcina electrica.
In interiorul camerei de accelerare apar nucleele
atomice libere care constituie forta tare nucleara,
electroni liberi care reprezinta forta slaba nucleara si
fotonii ultravioleti (g) care au produs descompunerea
particulelor absorbite.
In faza a doua, atomii sunt ionizati, au pierdut
electroni din invelisul electronic, a ramas nucleul de atom
si de oxigen liberi.
Stim ca, forta tare nucleara actioneaza pe o raza
de 10-15 m si tine legati toti componenti nucleului.
Nucleele atomice sunt lipsite de invelisul de electroni, procesul de contopire sau fuziune a lor,
nu poate avea loc in aceasta situatie, deoarece nucleul atomic in care este concentrata toata masa
atomului poarta sarcina electrica pozitiva, iar conform legilor electrostatice corpurile cu sarcini electrice
de acelasi semn se resping, iar corpurile cu sarcini electrice de semn opus se atrag.
In cazul nostru cele doua nuclee atomice nu se vor uni, ci se vor respinge reciproc, conform
acestei legi.
Nu numai atat, dar nu poate avea loc nici o emisie de energie, deoarece se stie ca, protoni si
neutroni din nucleul atomic sunt supusi unor forte nucleare puternice care pastreaza indentitatea
nucleului respectiv, numita energie de legatura.
De asemenea se stie ca, intre particulele componente ale nucleului atomic- protoni si
neutroni - se exercita doua forte:
- forte de atractie intre particulele componente - protoni si neutroni -, numite forte nucleare
- forte electrostatice de respingere numai intre protoni.
La distante mici de 10-18 m se exercita forte nucleare de atractie, iar la distante mari de 10-8 m,
numai forte electrice de respingere. Primele atrag si unesc particulele nucleare protoni si neutroni -,
celelalte le resping si nu permit compunerea lor.
Se stie ca, energia de legatura a unui nucleu este energia necesara pentru a desface
nucleul in nucleonii componenti, fiecare nucleon ramanand, dupa desfacere in repaus si suficient de
departe fata de ceilalti nucleoni, pentru ca sa nu se mai exercite nici o
forta intre ei. Invers, cand nucleonii se compun, se elibereaza energia
de legatura si se formeaza nucleoni in starea lor energetica
fundamentala, conform legii conservarii energiei.
Pentru calcularea energiei de legatura a nucleului unui atom se
foloseste, masa atomica a atomului neutru respectiv:
- masa electronului 0,00055
- masa protonului 1,00783
- masa neutronului 1,00867.
Pentru a afla energia de legatura a nucleului de oxigen (16
8O), se
procedeaza astfel:
masa celor 8 protoni 8(1,00783 - 0,00055)u = 8,05824u
masa celor 8 neutroni 8 x 1,00867u = 8,06936u
masa celor 16 nucleoni 8,05824u + 8,06936u = 16,12760u
masa nucleului de oxigen(16
8O) (15,99492 - 8 X 0,00055)u = 15,99052u
diferenta de masa 16,12760u - 15,99052u = 0,13708u
Diferenta de masa corespunde energiei de legatura totale F.
F = d m x c 2 = 0.13708 x u x c2 = 0,13708 x 1,66 x 10-27 x 2,99872 x 1016 = 2,05 x 1011 J = 128 MeV
Unde u reprezinta unitatea atomica de masa 1,66043(7) x 10-27Kg, iar c este viteza luminii
299870 Km/s.
In calcul se poate utiliza si energia de repaus a unitatii de mase atomice, adica produsul u x
c 2 care are valoarea: 1,483 x 10-10 J = 931,5 MeV
Acest calculul arata ca, daca comunicam nucleului de oxigen O
energia de 128 MeV, atunci poate avea loc desfacerea
nucleului in cei 16 nucleoni componenti, iar daca cei 16
nucleoni se compun, in acest caz se elibereaza energia de
legatura egala cu 128 MeV si se formeaza nucleul atomului de
oxigen 16
8O in starea sa energetica fundamentala.
Starea energetica fundamentala a unui nucleu este starea
energetica caracterizata prin energia cea mai coborata.
Starea energetica fundamentala a unui nucleu este starea
energetica caracterizata prin energia cea mai coborata.
Energia medie pe nucleon este :
F/A = 128/16 = 8 MeV
A este numarul de masa si reprezinta numarul de protoni si
neutroni din care este constituit nucleul unui atom:
A = Z + N.
Z este numarul atomic si reprezinta numarul de ordine al unei specii atomice in sistemul
periodic al elementelor, egal cu numarul de protoni si electroni din nucleu.
N este numarul de neutroni din nucleu.
Acest calcul se poate generaliza pentru orice nucleu.
Se poate calcula, prin aceeasi metoda energia de legatura a nucleului atomului de azot 14
7N,
pentru a se desface in particulele sale componente. Nucleul atomului de azot 14
7N are nevoie de o
energie de 101,06 MeV pentru desfacerea sa in particule sale componente.
F/A = 101/14 = 7,2 MeV
Nucleul de azot 14
7N are o energie de 7,2 MeV pe nucleon.
Pentru desfacerea nucleului atomului de oxigen 16
8O in protoni si neutroni este necesara o
energie de 128 MeV, iar pentru desfacerea nucleului atomului de azot 14
7N este suficienta energia de
128 MeV, deoarece am prezentat anterior ca, pentru desfacerea nucleului atomului de azot 14
7N este
necesara energia de 101,06 MeV.
In acest caz putem trage concluzia ca, daca avem o sursa de energie constanta suficienta
pentru desfacerea (descompunerea) unui nucleu, de exemplu oxigenul O, atunci toti atomi care se
situeaza cu un numar de ordine mai mic decat atomul de oxigen in sistemul periodic al elementelor,
respectiv azotul N, carbonul C si alte nuclee care au energie de legatura mai mica se desface sau
descompune automat in particulele sale componente in protoni si neutroni.
In aceasta faza este esential sa descompunem nucleele celor doi atomi de azot si oxigen
simultan in nucleoni componenti pentru ca la compunerea lor, sa obtinem o noua particula si energia
de legatura.
Fotonii ultravioleti (g) interactioneaza cu protonii pe care ii smulg de pe orbitele lor.
Protoni sunt accelerati si se vor deplasa de asemenea pe traiectorii sub forma de spira,
diametrul spirei este mai mare deoarece masa atomica a protonilor este mai mare, in sens opus fata
de sensul electronilor, dar in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic.
Astfel, apar in interiorul camerei de accelerare protonii liberi.
In faza a treia, neutronii ramasi sunt bombardati la randul lor de catre fasciculul de fotoni in
urma careia are loc imprastierea, accelerarea si deplasarea lor liniar pe axul camerei de accelerare, in
aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic.
Astfel, rezulta neutronii liberi care incheie procesul de formare a plasmei reci.
Se stie ca, plasma se caracterizeaza (fata de un gaz banal) prin prezenta in amestec a sarcinilor electrice
libere.
In faza a patra, in urma proceselor amintite particulele elementare libere accelerate, inving
fortele de respingere reciproca si permit unirea sau fuziunea lor.
Inainte de a vorbi de fuziunea particulelor accelerate trebuie facuta precizarea ca, in atom
exista doua forte, respectiv:
- forta de atractie intre toate particulele componente, electroni, nucleul atomic respectiv,
protoni si neutroni, numite forte nucleare
- forta electrostatica de respingere valabila numai intre
particulele care au sarcina electrica de acelasi fel, de exemplu,
proton-proton si electron-electron.
Neutronii liberi asimileaza protonii din jurul lor, avand rol de chit,
tin protonii care au tendinta sa fuga unul de altul, la un loc, se
formeaza un nucleu care asimileaza la randul sau electroni liberi
din jurul lor, constituind o structura atomica compusa dintr-un
atom format din 15 electroni, 15 protoni si 15 neutroni.
Iar ca rezultat al fuziunii nucleare dintre atomul de oxigen 16
8O si
azot 14
7N obtinem atomul de fosfor 30
15P.
Pe la polaritatea electromagnetica negativa N a camerei de
accelerare se emit particulele de fosfor 30
15P, fotoni care au
participat la descompunerea atomilor de oxigen si azot si energie de 229,06 MeV, rezultata la
formarea atomului de fosfor.
16
8O + 14
7N = 30
15P + 229,06 MeV
Avand in vedere faptul ca, cuartul are proprietatea de a fi transparent pentru radiatiile
ultraviolete rezulta ca, solenoidul confectionat din cuart se va incalzi foarte putin, la valoarea unui bec
cu vapori de mercur de inalta presiune, fapt pentru care se poate spune ca, reactia de fuziune
nucleara, se produce la temperatura scazuta, la rece.
In cazul absorbtiei unui numar mai mare de particule, la emisie ar putea sa apara particule
care nu au o structura atomica completa, acestia pot fi ioni pozitivi, negativi sau particule libere,
electroni, protoni sau neutroni.
Aceste particule insotesc la emisie atomul neutru si energia rezultata.
Toate aceste particule sunt emise sub forma de cuante de radiatii b, a si g.
Radiatiile b sunt alcatuite din electroni si ioni negativi care au sarcina electrica negativa.
Radiatiile a sunt formate din protoni si ioni pozitivi care au sarcina electrica pozitiva.
Radiatiile g sunt compuse din fotoni ultravioleti, neutroni si atomi care sunt neutri din punct de
vedere electric.
Sa presupunem ca, in camera de accelerare am avut energia de 128 MeV.
Cu aceasta energie am absorbit, descompus si accelerat atomul de oxigen O, (128 MeV) si
atomul de azot N (101,06 MeV), iar prin fuziunea lor am obtinut o alta structura atomica, respectiv
fosforul P, insotita de o degajare de energie de 229,06 MeV, cu mult mai mare decat am folosit initial.
Am mentionat anterior ca, daca am dispune de o sursa de energie constanta (ex. 128 MeV),
atunci putem absorbi, descompune, accelera si fuziona toate particulele care se afla sub aceasta
valoare energetica.
Avand aceasta sursa de energie constanta de 128 MeV, putem absorbi, descompune, accelera
atomul de oxigen O (128 MeV), atomul de azot N (101,06 MeV), atomul de carbon C (89 MeV) si a
alte particule care au un numar de ordine mai mic in sistemul periodic al elementelor, iar prin fuziunea
lor am obtine o alta structura atomica, alcatuita din 21 de protoni, 21 neutroni si 21 electroni
respectiv, atomul de scandiu Sc si o energie de 318,06 MeV.
16
8O + 14
7N + 12
6C = 42
12Sc + 318,06 MeV
Am avut initial o energie de 128 MeV, iar prin transformarile amintite, am obtinut o alta
structura atomica scandiu (Sc) si o energie de 318,06 MeV care este cu mult mai mare decat am
folosit initial.
Deci, prin reactia de fuziune nucleara obtinem mai multa energie decat folosim initial, tot
odata avem posibilitatea obtinerii unor noi tipuri de particule atomice necesare nevoilor noastre.
Conform Tabelului fuziunii nucleare al elementelor, am putea obtine orice tip de
particule cu proprietatii fizice si chimice dorite. Am reusi chiar si reactii de fuziune a doi atomi de
acelasi fel. De exemplu : fuziunea a doi atomi de carbon 12
6C:
12
6C + 12
6C = 24
12Mg+178 MeV
de unde, ar rezulta magneziu 24
12Mg si o energie de 178 MeV.
Prin acelasi procedeu de bombardare cu un fascicul de fotoni ultravioleti a unor atomi, am
putea obtine aur.
Alchimisti foloseau o filozofie hermetica, dupa legendarul Hermes Trismegistus, imbinand
gandirea mistica cu cercetari empirice asupra diverselor substante chimice.
Acestia au descoperit probabil numeroase fenomene stiintifice importante, pe care nu le-au mentionat
pentru ca, ei nu le considerau interesante. Scopul lor principal era de a transforma metalul in aur.
Un atom de aur Au, are o structura atomica alcatuita din 79 protoni, 79 neutroni si 79
electroni. Se stie ca, pentru a transforma un atom sau element in altul, trebuie sa modificam numarul
de protoni, neutroni si electroni din structura atomului.
In 1919 Rutheford a bombardat atomi de azot cu particule alfa (nuclee de heliu). Acestea
penetreaza atomii de azot si produc un izotop al oxigenului O (alcatuit din 8 protoni si 9 neutroni) si
hidrogen (un proton si un electron).
Aceasta a fost prima transmutare a unui element.
In acceleratorul de particule putem folosi mercurul Hg care are o structura atomica formata
din 80 protoni, 80 neutroni si 80 electroni pentru obtinerea aurului, iar cu ajutorul fotonilor smulgem
sau capturam cate un proton, neutron si electron si acesta se transforma in atom de aur Au, avand o
structura atomica alcatuita din 79 protoni, 79 neutroni si 79 electroni, dar si un atom de deuteriu, un
izotop al hidrogenului.
160
80Hg - +p - on - -e = 158
79Au + 2
1D
Pentru a captura un electron, proton sau neutron din camera de accelerare, instalam in
interiorul camerei de accelerare un electrod negativ, un electrod pozitiv si un minuscul electromagnet.
Electrodului negativ ii transmitem o energie negativa identica cu ceea a unui proton care va
captura un proton de sarcina pozitiva.
Electrodului pozitiv ii transmitem energia identica cu ceea a unui electron care va captura un
electron de sarcina negativa.
Electromagnetul de dimensiuni reduse il instalam pe axul camerei de accelerare, caruia ii
transmitem o energie de magnetizare identica cu a unui neutron si atunci se va captura magnetic un
neutron.
Prin aceeasi metoda de smulgere sau captura putem obtine aur Au din plumb Pb.
Se stie ca, un atom de plumb Pb este alcatuit din 82 protoni, 82 neutroni si 82 electroni, iar cu
ajutorul fotonilor smulgem sau capturam: 3 protoni, 3 neutroni si 3 electroni si obtinem un atom de
aur Au si un atom de litiu Li.
164
82Pb 3+p 30n 3e = 158
79Au + 6
3Li
Putem obtine aur Au prin reactia de fuziune nucleara a doi atomi diferiti, de exemplu: ytriu Y
si zirconiu Zr, prin suma particulelor componente din structurile lor atomice respectiv, protoni,
neutroni si electroni rezulta, numarul identic de particule din structura atomului de aur Au.
Aceasta reactie de fuziune nucleara este insotita intotdeauna de o degajare de energie.
78
39Y + 80
40Zr = 158
79Au + energie
Ar fi posibil sa fuzioneze intre ei 3, 4 sau chiar mai multi atomi diferiti, ex. magneziu Mg,
argint Ag, calciu Ca si cupru Cu, iar suma particulelor componente din structurile lor atomice, sa poata
forma atomul de aur Au.
24
12Mg + 36
18Ag + 40
20Ca + 58
29Cu = 158
79Au + energie
De asemenea, am putea fuziona si atomi mai stabili, cum ar fi cupru 58
29Cu si aur 158
79Au, de
unde ar rezulta, un atom nou, necunoscut pana in prezent, alcatuit din 108 electroni, 108 protoni si
108 neutroni, denumit epsilon si o energie de 39 721,67 MeV.
58
29Cu + 158
79Au = 216
108 S + 39721,67
MeV
S-ar putea sfida chiar
imposibilul, fuzionand nobeliu 204
102No si
lawrenciu 206
103Lw, din care rezulta, un
atom, de asemenea, necunoscut in
momentul de fata, alcatuit din 205
electroni, 205 protoni si 205 neutroni si
o energie 90 776,921 MeV.
204
102No + 206
103Lw = 410
205? + 90 776,921
MeV
Fizicienii Einstein, Maxwell,
Fermi si alti au facut cercetari in
domeniul campului unificat.
Ei urmareau sa uneasca forta
electromagnetica, forta slaba si tare nucleara cu campul gravitational.
Se cunoaste ca, fortele electromagnetice si nucleare sunt de miliarde si miliarde de ori mai
puternice decat fortele gravitationale.
Conform "campului unificat" sau marea unificare, trebuie sa unim forta electromagnetica, forta
slaba nucleara care constituie invelisul electronic al atomului , electronii si forta tare nucleara care este
alcatuita din particulele componente ale nucleului atomic, protonii si neutronii cu campul gravitational.
In camera de accelerare are loc absorbtia particulelor atmosferice pe la polaritatea
electromagnetica pozitiva S, unde in faza I electronii orbitali sunt bombardati de catre fasciculul de
fotoni si ca urmare a acestei interactiuni are loc smulgerea electronilor de pe orbitele lor, care se vor
deplasa pe traiectorii in forma de spira, in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic pe o
orbita periferica camerei de accelerare. Apar electronii liberi.
In cazul acesta si in aceasta faza are loc unirea fortei fotoelectromagnetotermice cu
forta slaba nucleara, invelisul electronic al atomului, cu electroni liberi.
In faza II, raman nucleele atomice libere constituind forta tare nucleara fara norul de
electroni orbitali. Fasciculul de fotoni ultravioleti interactioneaza cu protonii pe care ii smulg de la locul
lor. Acestia se vor deplasa de asemenea pe traiectorii sub forma de spira, diametrul spirelor fiind mai
mari datorita masei lor atomice care este mai mare decat a electronilor, in sens opus sensului
electronilor, dar in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic. Apar protonii liberi.
Astfel, rezulta a doua unire a fortei fotoelectromagnetotermice cu forta tare
nucleara, cu protoni care constituie elementele pozitive ale nucleului atomic.
In faza III, neutronii nucleului atomic ramasi sunt bombardati la randul lor de catre fasciculul
de fotoni ultravioleti, acestia se imprastie si se deplaseaza liniar pe axul camerei de accelerare in
aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic, deoarece neutronii nu au sarcina electrica, ci
numai moment magnetic. Apar neutronii liberi.
In final are loc, unirea fortei fotoelectromagnetotermice cu forta tare nucleara,
cu neutronii care constituie elementele neutre din punct de vedere electric ale nucleului atomic.
Prin fuzionarea acestor particule rezulta un atom nou care are o structura atomica alcatuita
din suma electronilor, protonilor si neutronilor, ai moleculelor si atomilor absorbiti in camera de
accelerare si o energie obtinuta la alcatuirea sa care sunt emise, in exterior si pot fi folosite ca jet de
propulsie sau in alte scopuri utile.
Din cele prezentate anterior, rezulta ca, avem in plus doua forte: fotonica si termica, fata de
ceea ce s-a gandit si urmarit initial la obtinerea “campului unificat”.
Se cunoaste ca, un solenoid se comporta ca un magnet permanent.
Radiatia b alcatuita din electroni si
ioni negativi care au sarcina electrica
negativa emise de camera de accelerare a
solenoidul de cuart, se va orienta identic cu
liniile de camp magnetic in jurul
solenoidului de cuart, de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea
pozitiva S creand un spectru
electromagnetic luminos de electroni si ioni
negativi, iar tot spectrul electromagnetic
luminos este incarcat electric negativ.
Campul gravitational terestru este
neglijabil in acest experiment. Urmarind
fenomenele prezentate in cazul acestui
solenoid de cuart se poate constata ca, nu
mai este necesar sa unim forta electromagnetica, forta slaba si tare nucleara cu campul gravific,
deoarece prin functionarea sa, insasi solenoidul de cuart este un magnet permanent avand propriul
sau camp gravitational de natura electromagnetica.
In urma cercetarilor spatiale efectuate cu ajutorul satelitilor artificiali, rachetelor sovietice si
americane s-a descoperit un fenomen identic, in care un corp este inconjurat de radiatii
electromagnetice.
Astfel, s-a observat si stabilit prin masurarea campurilor magnetice terestre si actiunii ionizate
a particulelor ca, globul terestru este inconjurat de doua centuri de radiatii, una interioara, iar cealalta
exterioara, situate in dreptul planului ecuatorial.
Centura interioara incepe de la distanta de 1000 km
de suprafata Pamantului si se intinde pana la o distanta de
aproximativ 25000 km, iar centura exterioara porneste de la
25 000 km si se intinde pe o distanta de 55 000 km fata de
suprafata Pamantului.
Centurile de radiatii sunt formate din particule
cosmice incarcate, capturate si retinute de campul magnetic
al Pamantului.
Campul magnetic formeaza in jurul globului terestru
o “capcana” care retine radiatia cosmica primara.
Particulele care intra in componenta centurii
interioare de radiatii sunt protonii cu energii pana la 108 eV, iar in centura de radiatii exterioara sunt
prezenti electronii care au energii diferite.
In cazul acesta ne apropiem de acel principiu de
functionare, al unui mecanism de propulsie "universal valabil"
pentru calatoriile in spatiul infinit al Universului.
Intregul corp al navei este inconjurat de un spectru de
radiatii electromagnetice si incarcat cu sarcini electrice.
Se stie ca, un program spatial costa imens si consuma o
energie extrem de mare, numai pentru a invinge campul
gravitational, 80 % din greutatea navei, il reprezinta
rezervoarele de combustibil.
Solutia in cazul acesta este gasirea unui sistem sau
mecanism de propulsie care sa ne permita folosirea energiei
particulelor mediului in care vrem sa ne deplasam.
Atunci s-ar reduce enorm consumul de combustibil si costul unui asemenea program spatial
de cercetare.
De-a lungul timpului s-au facut o serie intreaga de experiente
pentru invingerea campului gravitational, s-a construit chiar o
masina a timpului.
Ziarul "Informatia Bucurestiului" (30. 07. 1968) relata ca, “o
masina a timpului a fost experimentata.
In timpul ultimului razboi mondial guvernul american ar fi
pus la dispozitie mijloacele necesare realizarii proiectului
"Philadelphia Experiment". Se pare ca, experienta ar fi reusit,
dar sfarsitul tragic al echipajului acelui vapor care aparea si
disparea in timp, ar fi determinat
autoritatile sa abandoneze
proiectul pe o perioada de timp
nedeterminata, pana cand nivelul
stiintei va permite reluarea sa cu sanse de reusita.
Autorul inventiei, dr. Morris Jessup, a murit la putin timp dupa
experiment, in conditii neclare”.
Problema energiei este din ce in ce mai grava.
Actualele resurse de energie ale Terrei ne ajung doar pentru
cateva decenii.
Daca nu gasim urgent o alta sursa de energie care sa asigure
viitorul energetic al omenirii, atunci se va produce inevitabil o catastrofa
mondiala.
7. CONVERSIA ENERGIEI
CONVERSIA FOTOVOLTAICA
CELULA FOTOVOLTAICA
CONVERSIA TERMOELECTRICA
BATERIA DE TERMOELEMENTE
BATERIA FOTOTERMOELECTRICA
GENERATORUL CUANTIC
Am aratat anterior ca, spirala de sticla emite energie atat in interiorul spiralei, dar si la
exteriorul ei.
Spirala de sticla emite pe toata suprafata sa exterioara o radiatie luminoasa de culoare violeta
si termica care poate fi absorbita de un ansamblu de baterii fotovoltaice si termoelectrice si
transformata in curent electric.
Radiatiile luminoase si termice in momentul de fata cu posibilitatile si cunostintele inceputului
de mileniu III, pot fi absorbite separat si transformate in curent electric prin doua conversii de energie
cunoscute:
- fotovoltaica care transforma lumina in curent electric
- termoelectrica care transforma caldura in curent electric.
Se cunoaste faptul ca, randamentul conversiei de energiei atat in conversia fotovoltaica cat si
in cea termoelectrica este foarte redus.
Intru cat avem la dispozitie o radiatie luminoasa si termica normal ar fi sa gasim solutia care
sa poata transforma aceasta radiatie luminoasa si termica printr-o singura conversie
fototermoelectrica.
Pentru a putea realiza aceasta conversie fototermoelectrica este necesar sa vedem
fenomenele care au loc in conversia fotovoltaica si termoelectrica.
Fenomenul generarii unui curent electric intr-un circuit sub actiunea luminii prin efect
fotovoltaic a fost descoperit de fizicianul francez Becquerel in anul 1839.
Acesta a observat ca, unul dintre electrozii circuitului electric cufundat intr-o solutie de
electrolit iluminat in circuit apare un curent electric.
Ulterior Frenkel (1935), Landau(1936) si alti fizicieni au descoperit ca, prin iluminarea unei
sectiuni din suprafata a unui semiconductor, iar cealalta sectiune din suprafata semiconductorului
ramane neluminata, intre capetele semiconductorului apare o diferenta de potential.
Acest fenomen a fost pus in evidenta cu ajutorul unui semiconductor prevazut cu doi electrozi
metalici, conectati la un galvanometru.
Daca iluminam o regiune din suprafata semiconductorului, iar cealalta regiune ramane
neluminata, acul indicator al galvanometrului va indica prezenta unui curent electric in semiconductor.
Se cunoaste ca, lumina este alcatuita din particule, fotoni.
Fiecare foton are o anumita energie caracteristica nivelului energetic al invelisului electronic al
atomului de unde provin sau sunt emisi.
Acesti fotonii sunt fotoni electronici termici:
- infrarosii
- vizibili
- ultravioleti.
La interactiunea fotonilor electronici cu substanta-materia se produc urmatoarele procese:
- un foton electronic poate fi absorbit de un electron situat pe o orbita energetica
fundamentala inferioara din invelisul electronic al atomului, electronul va trece pe o orbita superioara,
aici electronul nu are o situatie stabila datorita fotonului si energiei absorbite, va reveni pe orbita
fundamentala inferioara de unde a plecat initial, emitand fotonul si energia absorbita
- un foton electronic smulge un electron din invelisul electronic al atomului consumandu-si
complet energia, electronul eliberat se numeste fotoelectroni
- un foton electronic se ciocneste cu un electron din invelisul electronic al atomului pe care il
smulge din atom, caruia ii transmite numai o parte din energia sa, fotonul este deviat de la directia sa
initiala si are o frecventa mai mica (Eí = hní) decat cea pe care a avut-o inaintea ciocnirii cu electronul,
iar electronul smuls din invelisul electronic al atomului se numeste electron Compton
Daca un astfel de foton intra in sectiunea p a semiconductorului, el poate fi absorbit aici.
Intr-un corp solid atomii au o configuratie caracteristica fiecarui material.
O configuratie care se repeta periodic in volumul materialului formeaza o retea cristalina
In nodurile retelei cristaline se afla atomii, iar legaturile dintre acestia sunt realizate cu
ajutorul electronilor care au sarcina electrica negativa si graviteaza in jurul nucleelor incarcate pozitiv.
Daca electronii se deplaseaza liberi in reteaua cristalina, corpurile sunt bune conductoare de
electricitate, iar daca electronii nu se pot deplasa liberi in reteaua cristalina corpurile nu sunt bune
conductoare de electricitate.
Metalele sunt bune conductoare de electricitate, iar izolatori nu sunt buni conductori de
electricitate.
Semiconductori se situeaza din punct de vedere al conductantei electrice intre metale si
izolatori.
Semiconductori sunt buni conductori de electricitate in momentul in care materialul ii se
comunica energie din exterior, iluminare sau incalzire.
Sub interactiunea energiei primite din exterior, electronii ies din starea in care se afla initial in
reteaua cristalina si se deplaseaza liberi in retea.
Energia de activare a electronilor este produsa prin iluminare sau incalzire.
In semiconductori exista doua tipuri de purtatori de sarcini, electronii purtatori de sarcini
negative si ioni pozitivi sau goluri purtatori de sarcini pozitive.
Un gol sau o sarcina pozitiva ia nastere in momentul in care unui electron ii s-a comunicat
energia de activare si paraseste atomul care devine, ion pozitiv.
Daca un camp electric exterior obliga electronii sa se deplaseze ordonat, locurile ramase goale
se deplaseaza in sens contrar miscarii electronilor.
Semiconductorul in care numarul sarcinilor negative, electronii este egal cu numarul sarcinilor
pozitive, goluri se numeste semiconductor intrinsec.
O data cu comunicarea energie de activare, in material va creste numarul purtatorilor de
sarcini negative si pozitive in mod egal, deoarece la smulgerea unui electron din legatura sa atomica
apare simultan si un gol, se genereaza o pereche electron-gol.
In felul acesta creste conductibilitatea electrica a semiconductorilor.
Conductibilitatea semiconductorilor creste foarte mult cand acestia contin impuritati.
Daca in reteaua cristalina a siliciului care are patru electroni de valenta, introducem un atom
de arsen care are cinci electroni de valenta.
Unul din electronii de valenta ai arsenului este in plus fata de numarul de electroni de valenta
ai siliciului, iar in raport de satisfacerea legaturilor de valenta siliciu-arsen, electronul in plus este slab
legat de atomul de arsen si devine liber.
In acest caz atomul de arsen devine ion pozitiv.
Siliciul impurificat cu arsen (electroni) este un semiconductor de tip n, iar arsenul este o
impuritate care doneaza electroni. Daca in reteaua cristalina a siliciului care are patru electroni de
valenta, introducem un atom de galiu care are
trei electroni de valenta.
Electronii de valenta ai galiului au in
minus un electron fata de numarul de electroni
de valenta ai siliciului, iar in raport de
satisfacerea legaturilor de valenta siliciu-galiu,
apare un gol legat de atomul de galiu.
Daca iluminam semiconductorul siliciugaliu,
un electron de valenta din retea va
completa electronul lipsa, iar atomul de galiu
devine ion negativ.
Siliciul impurificat cu galiu (goluri) este un semiconductor de tip p, iar galiu este o impuritate
acceptoare de electroni.
Semiconductoare impurificate controlat sunt semiconductoare extrinseci.
Semiconductoarele de tip n care au un exces de sarcini negative, electroni se numesc
purtatori de sarcini majoritare.
In aceste semiconductoare de tip n exista si purtatori de sarcini pozitive (goluri), dar in numar
foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare.
Prin iluminare semicondutoarelor de tip n le comunicam energia de activare care duce la
aparitia de perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip n exista deja foarte multi electroni
liberi, numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de electroni.
Semiconductoarele de tip p care au un exces de sarcini pozitive (goluri) se numesc purtatori
de sarcini majoritare.
In aceste semiconductoare de tip p exista si purtatori de sarcini negative (electroni), dar in
numar foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare.
Prin iluminare semicondutoarelor de tip p le comunicam energia de activare care duce la
aparitia de perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip p exista deja foarte multe goluri
libere, numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de goluri.
De aici, putem trage concluzia ca, prin iluminarea semiconductoarelor extrinseci se afecteaza
doar numarul purtatorilor de sarcini minoritare, iar numarul purtatorilor de sarcini majoritare raman
aproape neschimbate.
In prezent, se utilizeaza semiconductori in care fenomenul conversiei fotovoltaice are loc la
contactul intim dintre doi semiconductori, unul de tip n si altul de tip p, adica o jonctiune p-n.
Semiconductori de acest tip se pot realiza din doi semiconductori realizati din bucati de
materiale diferite sau din acelasi material.
In ambele cazuri contactul lor se realizeaza mecanic.
In cazul utilizarii unor bucati diferite de material pentru realizarea semiconductoarelor, de
exemplu semiconductor din siliciu de tip n si semiconductor din germaniu de tip p, sau invers,
jonctiunea dintre cei doi semiconductori se numeste heterojonctiune.
In cadrul aceluiasi semiconductor putem realiza doua sectiuni, una de tip n si cealalta de tip p.
Astfel, in semiconductoarele de siliciu in care avem doua sectiuni interiore adiacente, una de
tip n si alta de tip p, jonctiunea obtinuta se numeste homojonctiune.
In cazul sectiunii n a semiconductorului se afla mai multi electroni (majoritari) si foarte putine
goluri (minoritari), iar in sectiunea p se afla mai multe
goluri (majoritari) si foarte putini electroni (minoritari).
Electronii majoritari din sectiunea n sunt foarte
inghesuiti si tind sa paraseasca sectiunea n si sa treaca in
sectiunea p.
Electronii liberi in stare de inghesuiala din
sectiunea n constranse sa stea intr-un domeniu finit, trec
in sectiunea p in mod liber, poarta denumirea de difuzie.
Daca nu intervine nici o alta cauza din exterior
asupra acestei difuzii, ea continua pana ce numarul de
particule se egaleaza intre cele doua sectiuni care reflecta
principiul de energie minima si sileste atomii din material sa ocupe pozitii bine determinate in reteaua
cristalina.Deplasarea electronilor din sectiunea n in p, in zona I raman ionii pozitivi, golurile, iar
deplasarea golurilor din sectiunea p in regiunea n, in zona II raman ionii negativi, electronii.
O trecere ulterioara a electronilor din zona I in zona II va fi franata de prezenta sarcinilor
negative, electroni care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc.
O trecere ulterioara a golurilor din zona I in zona II va fi franata de prezenta sarcinilor
pozitive, goluri care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc.
Concentratiile de electroni si goluri nu vor putea sa se uniformizeze in cele doua sectiuni n si p, ci se va
stabili o situatie de echilibru pentru deplasarea electronilor si separat o situatie de echilibru pentru deplasare
golurilor din aceleasi zone.
In cazul acesta rezulta, sarcini pozitive +, necompensate in zona I si sarcini negative -,
necompensate in zona II.
In prezenta jonctiunii n-p si a fenomenului de difuzie s-au separat sarcinile pozitive de cele
negative din sectiunile cu care ele se compensau initial.
Ca atare, va apare un camp electric E intern si corespunzator o tensiune U intern in zonele I si
II.
Pe ansamblul celor doua sectiuni n si p sarcina negativa va echilibra sarcina pozitiva, pe
ansamblu semiconductorul isi pastreaza neutralitatea electrica.
Aceasta a fost comportarea unei jonctiuni p-n in echilibru termic fara actiuni perturbatoare
exterioare.
Daca supunem aceasta structura echilibrata intern actiunii luminii va avea loc o perturbatie
externa.
Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea p a semiconductorului, ei sunt absorbiti aici.
Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de activare, va genera perechi perechi
electroni-goluri, iar daca energia fotonului este mica, el va trece prin semiconductor cedandu-si
energia partial sau total retelei cristaline care se va incalzi fara a putea insa produce perechi de
purtatori. Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiunii p prin fenomenul de difuzie.
Electronii ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de sarcina pozitiva a zonei I si vor trece
jonctiunea.
Golurile vor fi respinse de zona I si sunt nevoite sa ramana in sectiunea p.
Astfel apare o separare a purtatorilor de sarcina nou creati si prezenta campului electric E
intern la jonctiune, ca urmare in sectiunea p apare o sarcina necompensabila pozitiva.
Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea n a semiconductorului, ei sunt absorbiti aici.
Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de activare, va genera perechi perechi
electroni-goluri.
Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiunii p prin fenomenul de difuzie.
Golurile fiind in exces ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de sarcina negativa a zonei II si vor
trece jonctiunea.
Electronii vor fi respinsi de zona I si sunt nevoite sa ramana in sectiunea n, ca atare in aceasta
sectiune n apare o sarcina necompensata negativa.
Deci, in urma interactiunii fotonilor cu semiconductorul, in interiorul acestuia apar sarcini
electrice pozitive in sectiunea p si sarcini electrice negative in sectiunea n si a unui camp electric E
foto cu sensul opus campului E intern.
Daca numarul de fotoni este suficient cele doua campuri se anuleaza reciproc si nu mai poate
exista camp intern care sa separe purtatorii de sarcina.
Aceasta este conditia ce determina tensiunea in gol a homojonctiunii U intern.
Daca inchidem circuitul pe o rezistenta de sarcina E prin acesta va trece un curent, deci se
consuma o energie electrica ce reprezinta o fractiune din energia
fotonilor incidenti.
Fractiunea de energie a fotonilor incidenti se numeste
randament n si caracterizeaza un anumit tip de fotoconvertor.
Pana in prezent s-au realizat celule fotovoltaice cu un
randament de aproximativ 11%.
O celula fotovoltaica din siliciu se compune dintr-o
placuta de siliciu de tip n, pe care se obtine o sectiune de tip p
prin difuzia unei impuritati acceptoare, realizandu-se o jonctiune
p-n, electrodul superior care in unele cazuri este acoperit cu un strat de protectie transparent si un
electrod inferior.
In prezent se utilizeaza baterii fotovoltaice confectionate din astfel de celule fotovoltaice
pentru conversia energiei solare in energie electrica.
Satelitii si navele cosmice sunt echipate si functioneaza cu
ajutorul unor baterii fotovoltaice.
In cazul conversiei termoelectrice au loc fenomene care
apar in conductori si semiconductori si se caracterizeaza
prin interdependenta dintre marimile termice si cele
electrice.
Efectul Seebeck este folosit pentru conversia energiei
termice in energie electrica.
Doua bare metalice de cupru Cu (sectiunea pozitiva) si fier
Fe (sectiunea negativa) sunt unite printr-un contact (lipite,
sudate sau presate).
Daca se incalzeste un contact, prin circuit se stabileste un
curent electric, apare o tensiune electromotoare numit efect
Seebeck.
Valoarea tensiunilor electromotoare termoelectrice sunt foarte reduse de ordinul
microvoltilor/grad intre doua contacte.
Efectul Seebeck poate sa apara si in semiconductoare.
Un semiconductor de tip p este alcatuit dintr-un semiconductor si doi electrozi metalici
(platina) avand coeficientul Seebeck a metal. Daca extremitatea din stanga o mentinem la o anumita
temperatura Tc, iar pe cea din dreapta la o temperatura mai mica Tr si conectam un voltmetru V in
circuit, acesta va indica valoarea tensiunii electromotoare Seebeck produsa:
E = (ascd - ametal)DT
unde, ascd este coeficientul Seebeck al semiconductorului, ametal coeficientul Seebeck al
metalului, iar DT reprezinta diferenta de temperatura:
DT = Tc - Tr
Prin incalzirea semiconductorului de tip p capatul cald Tc va deveni mai negativ decat capatul
rece Tr.
In conversia fotovoltaica putem mari concentratia purtatorilor de sarcina prin iluminare, iar in
cazul acesta putem mari concentratia purtatorilor de sarcini prin incalzire, daca ii comunicam o energie
mai mare decat cea de activare.
In semiconductorul de tip p concentratia golurilor este mai mare la partea dreapta, decat la
partea stanga.
In astfel de situatii cand apar neuniformitati in concentratii a sarcinilor electrice, tendinta este
de uniformizare in timp prin difuzie.
Golurile difuzeaza de la dreapta la stanga, capatul rece Tr devine mai pozitiv, decat cel cald Tc
in urma curentului de difuzie provocat de difuzia golurilor.
Ca atare, va apare un camp electric intern cu sensul din figura care tinde sa deplaseze golurile
in sens invers difuziei existand o tendinta
de uniformizare a sarcinilor care
genereaza un curent de camp de sens
contrar.
In conditii de echilibru stationar
cei doi curenti sunt egali si prin material
nu apare nici un curent rezultant.
Echilibru stationar este aceea
forma de echilibru in care mai multe
actiuni simultane externe asupra unui
sistem fizic se anuleaza reciproc, spre
deosebire de echilibru termodinamic
caracterizat prin absenta oricarei actiuni
exterioare.
In cazul in care concentratia purtatorilor de sarcini variaza foarte putin cu incalzirea, apare o
mica diferenta de potential intre extremitati, golurile se
deplaseaza mai usor de la dreapta la stanga decat invers,
datorita faptului ca, vin dintr-o regiune calda si au energii
cinetice mai mari.
Intr-un semiconductor de tip n fenomenele sunt similare,
singura deosebire fiind semnul diferit al purtatorilor de sarcina,
se obtin sarcini negative la capatul rece Tr.
Pentru a mari energia electrica provenita din incalzirea
materialelor semiconductoare se folosesc termocuple elementare
cu semiconductori.
Un termocuplu elementar cu semiconductori este format din doi semiconductori, unul de tip n
si altul de tip p conectati prin intermediul unor electrozi metalici.
Un electrod incalzit este jonctiunea calda Tc, mentinut la o anumita temperatura de o sursa
caldura, iar celalalt electrod este jonctiunea rece Tr, mentinut la o temperatura Tr mai mica decat Tc
printr-un dispozitiv de racire.
Tensiunea electromotoare E este proportionala cu diferenta de temperatura:
DT = Tc - Tr
Termocuplu elementar cu semiconductori este echivalent cu un generator electric E avand o
rezistenta interioara ri ce furnizeaza o putere electrica:
P = UI
unde U este tensiunea electrica, iar I intensitatea curentului electric unei rezistente de sarcina R, daca
se mentine diferenta de temperatura:
DT = Tc - Tr
Jonctiunea calda primeste fluxul termic Qc, iar jonctiunea rece cedeaza fluxul termic:
Qr = Qc - P
Puterea maxima P se
obtine la adaptarea generatorului
cu sarcina ri = R si atunci:
Pmax = E2/4ri
In cazul acesta randamentul
maxim al termocuplului este de:
hmax = Pmax/Qc
care arata ca:
hmax = Tc - Tr/Tr . f (Z . Tm)
cu temperatura medie:
Tm = 1/2(Tc + Tr)
Randamentul este
proportional cu randamentul
ciclului Carnot din principiul al doilea al termodinamici, corespunzator temperaturilor Tc si Tr si cu o
functie f de gradul factorului de merit al semiconductorului Z si temperaturii medii Tm.
Factorul de merit al semiconductorului Z, depinde de proprietatile semiconductorului:
Z = a2 /(q . k)
unde a este coeficientul Seebeck, G, rezistivitatea si k conductibilitatea termica a semiconductorilor.
Un semiconductor are o conversie termoelectrica mai buna cu cat factorul de merit Z este mai
mare si rezistenta la temperaturi foarte ridicate.
Cu ajutorul acestor termocuple elementare cu semiconductori s-au obtinut baterii de
termoelemente.
Materialele utilizate pentru realizarea
termocuplelor elementare cu semiconductori sunt
alese in functie de domeniul temperaturii la care
este folosit termocuplu.
In prezent se utilizeaza trei grupe de
interes termodinamic.
Pentru temperaturi Tc = 1000oC - Tr =
90oC se folosesc solutii solide de germaniu Ge si
siliciu Si in proportie de 70 - 80 %, dopate cu bor
B pentru semiconductori de tip p si cu fosfor P
pentru semiconductori de tip n, avand un factor de merit Z = 5,5 . 10/grad pentru care se obtine un
randament hmax = 10%.
Pentru temperaturi Tc = 550oC -Tr 90oC se utilizeaza semiconductori din telura de plumb PbTe
dopate cu iod I pentru semiconductorul de tip n si cu sodiu Na pentru semiconductorul de tip p, avand
un factor de merit Z = 8,5 . 10-4/grad, de unde rezulta un randament hmax = 6,8%.
Pentru temperaturi Tc = 250oC - Tr = 90oC se folosesc semiconductor din telura de bismut
Bi2Te3 si cuprinde solutii solide, Bi2Te3 - Bi2Se3 pentru semiconductori de tip n si Bi2Te3- Sb2Te3 pentru
semiconductori de tip p, avand un factor de merit Z = 1,6 . 10-3/grad, avand un randament hmax =
4,7%.
Prin marirea temperaturii randamentul Carnot creste de la 30,5 la 71,5 %, iar produsul
Z . Tm scade de la 0,71 la 0,45%, iar pentru a creste randamentul global de conversie se folosesc
termocupluri elementare cu semiconductori in cascada.
Un sistem care sa functioneze intre temperaturile 90oC si 1000oC este realizat din
semiconductori Bi2Te3 care functioneaza intre 90oC si 250oC, semiconductori PbTe intre 250oC si 500oC
si semiconductori GeSi intre 500oC si 1000oC.
Se poate creste randamentul in acest mod pana la 14%.
In cele prezentate anterior avem doua conversii de energie, una fotovoltaica si una
termoelectrica.
In conversia fotovoltaica lumina se transforma in curent electric, iar in conversia
termoelectrica caldura este transformata in curent electric.
Conversia fotoelectrica si termoelectrica, utilizate separat randamentul lor este foarte redus.
Solutia ar fi unirea conversiei fotovoltaice cu conversia termoelectrica intr-o singura conversie
fototermoelectrica pentru a avea un randament global mai ridicat.
Energia radianta luminoasa si termica emisa de suprafata exterioara a solenoidului de sticla
sub forma de lumina de culoare violeta si caldura ar putea fi absorbita si transformata in curent
electric prin asocierea conversiei fotovoltaice cu cea termoelectrica formand o baterie
fototermoelectrica.
Bateria fototermoelectrica este alcatuita din cinci nivele de semiconductoare dispuse in
cascada.
Pornind de la partea unde are loc absorbtia energiei radiante luminoase si termice, primele
doua nivele sunt alcatuite din: semiconductoare de siliciu (Si), al treilea din semiconductoare de
germaniu si siliciu (GeSi), al patrulea din semiconductoare din telura de plumb(PbTe) si al cincelea din
semiconductoare din telura de bismut(Bi2Te3), toate aceste semiconductoare sunt prevazute cu
electrozi metalici.
Lumina si caldura sunt emise concomitent, primele doua nivele transforma lumina in curent electric, iar
celelalte trei nivele preiau caldura provenita prin incalzirea primelor doua nivele, caldura ce se extinde si la aceste
trei nivele. Caldura se pierde treptat prin racire si se transforma in curent electric.
Asocierea acestor doua conversii ar
duce la o crestere a randamentului global.
De asemenea, pentru a creste
randamentul global de energie, propun in
cazul acesta inlocuirea solenoidului de sticla cu
un alt solenoid confectionat din cuart care se
cunoaste ca, prezinta proprietati mult mai
bune decat sticla, privind transparenta
radiatiilor care trec prin cuart.
In jurul solenoidului de cuart la partea
sa exterioara montam un ansamblu format din
patru baterii fototermoelectrice care
inconjoara in totalitate suprafata exterioara a
acestuia. Inchidem acest spatiu dintre partea
exterioara a solenoidului de cuart 1 si
panourile (bateriile) fototermoelectrice 2 cu
doua capace metalice 3 asezate la
extremitatile solenoidului si panourilor fototermoelectrice, obtinand doua sisteme atomice, unul
izolat fiar celalalt neizolat a, avand polaritatea electromagnetica pozitiva S si negativa N, constituind
un generator cuantic.
Solenoidul de cuart este fixat pe doi suporti etansi de sustinere 4.
In sistemul atomic izolat f are loc emisia energiei radiante luminoase si termice de suprafata
exterioara a solenoidului de cuart care este absorbita de panourile fototermoelectrice si transformata
in curent electric continuu.
Pentru a nu apare si alte particule existente in atmosfera care ar ingreuna emisia si absorbtia energiei,
acest spatiu se videaza prin supapa de vidare 5.
In sistemul atomic neizolat a pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S are loc absorbtia
particulelor, descompunerea, formarea plasmei, accelerarea particulelor descompuse si fuziunea lor,
ducand la alcatuirea unor noi particule, ce sunt insotite de o anumita cantitate de energie care sunt
emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in spatiu.
Generatorul cuantic are doua circuite electrice U1 si U2.
Circuitul electric U1 format din sursa G, balastul L, rezistori de amorsare R1 si R2, ampermetrul
A, voltmetrul V si intrerupatorul I este circuitul de punere in functiune a generatorului cuantic.
Sursa G de curent electric continuu alimenteaza cu energie electrica solenoidul de cuart.
Acesta va emite energie atat la suprafata sa exterioara in sistemul atomic izolat f, cit si la suprafata sa
interioara in sistemul atomic neizolat a.
Energia radianta luminoasa si termica emisa in sistemul atomic izolat f de solenoidul de cuart
este absorbita de panourile fototermoelectrice care o transforma in curent electric.
Circuitul U2 format dintr-un ampermetru Aí si un voltmetru Ví va indica prezenta unei tensiuni
T.
In acest moment se inchide circuitul U2 prin intrerupatorul Ia si se deschide circuitul U1 prin
intrerupatorul I. In aceasta faza toata energia necesara functionarii generatorului cuantic este
furnizata de energia acumulata in panourile fototermoelectrice care asigura autonomia acestuia.
Circuitul U2 este prevazut cu un potentiometru P cu cursor C, conectat la bornele A si B ale
circuitului pentru a utiliza numai o parte din energia electrica necesara functionarii solenoidului de
cuart care va emite in continuare energie in sistemul atomic izolat f.
Valoarea tensiunii depinde de pozitia cursorului C care creste cand cursorul C se deplaseaza
spre A si scade cand cursorul C se deplaseaza spre B.
Principala sursa de energie a generatorului cuantic este spirala sau solenoidul de cuart care
odata pus in functiune aceasta va emite in mod continuu energie.
E normal sa ne gandim la viitorul energiei si la posibilitatile energetice viitoare care sunt pe zi
ce trece mai reduse, iar pretul de cost pentru obtinerea si utilizarea ei, este imens si in continua
crestere.
Remarcabil ar fi
daca am putea construi
si utiliza un asemenea
generator cuantic
pentru autonomia
energetica a unei case,
bloc de locuinte, etc.,
asigurand energia
electrica si termica.
Bateriile
fototermoelectrice ar
asigura functionarea
atat a generatorului
cuantic 1 cit si
alimentarea cu energie
electrica a unor
consumatori electrici,
iar energia emisa de
sistemul atomic neizolat a printr-un tub de legatura 2, cu care se conecteaza generatorul cuantic la
un cazan de incalzire 3, ar incalzi apa din acest cazan de incalzire centrala.
Cu acest tip de generatoare cuantice se pot echipa nave care sa se poata deplasa cu usurinta in
atmosfera terestra, mediul acvatic sau spatiul cosmic folosind drept combustibil energia particulelor mediului
strabatut.
Cercetarii privind posibilitatea utilizarii energiei mediului strabatut au mai fost facute.
In revista Magazin nr. 35 (sambata 2 septembrie 1989) se relata despre un proiect denumit
Nava secolului XXI-lea care se deplasa pe principiul efectului supraconductibilitatii.
Ideea era in crearea unui camp magnetic, deosebit de puternic din cele mai noi materiale
supraconductibile la o temperatura de minus 269ƒC. Apa era absorbita din mare si emisa cu forta,
creand jetul de propulsie. Experimentul a avut totusi loc dupa trei ani, in primavara anului1992, fiind
prezentat si la Televiziunea Nationala Romana.
Utilizarea unor asemenea surse de energie pentru nevoile noastre ar fi mai curate din punct
de vedere ecologic, nu ar mai polua atmosfera cu tot felul de gaze toxice, iar pretul de cost si de
intretinere ar fi mult mai mic fata de actualele agregate si materii prime cunoscute si utilizate in
prezent.
8. SUPERPLASMA
INTREACTIUNEA ELECTRONILOR CU ELECTROZI METALICI DIN WOLFRAM
GENERATORUL CUANTIC CU RAXE X
INTERACTIUNEA RADIATIILOR NUCLEARE g SAU X CU SUBSTABTA-MATERIA
INTERACTIUNEA CAMPULUI ELECTROMAGNETIC CU PARTICULELE SUPERPLASMEI
FUZIUNEA NUCLEARA CONTROLATA A SUPERPLASMEI SI CAMPUL UNIFICAT
Se cunoaste faptul ca, prin interactiunea radiatiilor ultraviolete, a fotonilor electronici ultravioleti cu
substanta are ca efect smulgerea electronilor din invelisul electronic al atomilor substantei respective.
Am prezentat anterior absorbtia particulelor de aer, in interiorul sistemului atomic neizolat a,
descompunerea atomilor in particulele elemetare libere, formarea plasmei reci, accelerarea
particulelor, fuziunea lor si emisia unor noi structuri atomice insotite de energie.
In continuare prezint obtinerea superplasmei si a fuziunii nucleare controlata a superplasmei.
Superplasma constituie acel gaz in care atomii materiei sunt descompusi in particulele
atomice elementare libere electroni, protoni si neutroni si subatomice electroni-pozitroni si electronineutrini.
Superplasma se poate obtine prin efectul Compton din interactiunea fotonilor nucleari X (sau g) cu:
- electroni din invelisul electronic al atomului
- nucleul atomic cu protonii si neutronii, particule pe care le smulg de pe orbitele lor
devenind particule libere.
- protoni care emit din interiorul acestora perechi de particule subatomice: electroni-pozitroni
-
neutroni care
emit din
interiorul
acestora
perechi de
particule
subatomice:
electronineutrini
Pentru a putea descompune particulele atomice in particule elementare libere si subatomice
perechi de electroni-pozitroni si electroni-neutrini este necesar sa realizam o sursa de radiatii nucleare
X (sau g).
In cazul acesta modificam structura interioara a sistemului atomic neizolat a, al
generatorului cuantic. In fata spirelor de cuart, montam doua randuri de electrozi care au o structura
metalica confectionata din wolfram de forma literei V.
Electrozi sunt asezati pe doua randuri, cu partea inchisa spre suprafata spirelor de cuart, iar
cu partea deschisa spre exteriorul lor.
Electrozi situati pe primul rand, cei mai apropiati de suprafata solenoidului sunt electrozi care
au sarcina electrica pozitiva-anozi, iar electrozi care sunt asezati pe randul mai indepartat de suprafata
solenoidului au sarcina electrica negativa-catozi.
Spatiu in care se afla solenoidul si cele doua randuri de electrozi, anozi si catozi prezentati
anterior este vidat.
Fotoni electronici ai radiatiei ultraviolete emisi de suprafata interioara a solenoidului de cuart
interactiona cu spatele catozilor.
Din structura metalica a catozilor prin efect Compton sunt smulsi electroni. Apar electroni
liberi.
Electroni liberi emisi de catozi sunt atrasi de
anod, unde sunt franati in structura lor metalica.
In acest moment avem alt tip de
interactiune, interactiunea electronilor (-e) cu atomii
electrozilor metalici cu particulele nucleare protoni si
neutroni.
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu
protonii, acestia emit perechi de particule electroni (-
e)-pozitroni (+e) si se transforma in neutroni si trec
de pe orbita fundamentala, pe o orbita superioara, iar
datorita acestei interactiuni atomul a trecut din starea
fundamentala in starea de excitatie.
Electroni (-e) si pozitroni (+e) emisi formeaza
radiatiile b alcatuite din electroni, particule incarcate din
punct de vedere electric negativ si radiatii a formate din
pozitroni, particule incarcate din punct de vedere electric
pozitiv.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un
proces de anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre din punct de vedere electric
care sunt emise sub forma unor cuante de radiatii X moi.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara, pe orbita fundamentala, acestia emit fotonii
nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul interactiunii electronilor (-e) cu neutronii, acestia emit perechi de particule
electroni (-e)-neutrini (on)) si se transforma in protoni si trec de pe orbita fundamentala, pe o orbita
superioara.
Electroni (-e) si neutrini (on)) emisi formeaza radiatiile b care sunt alcatuite din electroni,
particule incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii X moi care sunt alcatuite din neutrini,
particule neutre din punct de vedere electric.
Protoni nu au o situatie stabila pe aceasta orbita superioara si revin pe orbita
fundamentala, emitand fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite
nucleare.
In acest caz, atomul trece din starea de
excitatie in starea fundamentala.
Fotonii nucleari emisi sunt particule neutre din
punct de vedere electric.
In acest fel obtinem radiatii X moi si dure in
interiorul sistemului atomic neizolat a, iar generatorul
cuantic cu raze X se caracterizeaza prin emisia de
radiatii X in acest sistemul atomic neizolat a.
In sistemul atomic neizolat a sunt emise radiatii nucleare X care interactioneaza cu
substanta-materia, particulele atmosferice, apa si particulele cosmice in trei feluri:
1 - Efectul fotoelectric (absorbtie). Particulele radiatiei X smulg electroni din stratul K sau L,
consumandu-si complet energia. Electronii eliberati se numesc fotoelectroni.
2- Efetul Compton (imprastiere). Particulele radiatiei X se ciocnesc de electronii invelisului
electronic al atomului pe care ii smulg din structura atomului, trasmitandu-i
numai o parte din energia sa. Particulele radiatiei X sunt deviate de la
directia lor initiala, avand o frecventa mai mica E' = hn'.
Electronii smulsi din invelisul electronic, in urma ciocniri lor cu
particulele radiatiei X se numesc electroni Compton.
3 - Formarea de perechi. Interactiunea fotonilor X cu nucleonii, respectiv
protonii si neutronii va genera perechi de particule subatomice cu:
- protoni genereaza perechi electroni ñ pozitroni si sunt smulsi din
nucleul atomic de pe orbitele fundamentale care nu se mai
transforma in neutroni, datorita faptului ca, energia fotonilor
nucleari X si forta electromagnetica a sistemului atomic
neizolat a este mai puternica decat forta nucleara in acest caz.
Protoni sunt imprastiati impreuna cu celelalte particule in
interiorul sistemului atomic neizolat a. unde sunt accelerate de
campul electromagnetic al sistemului atomic neizolat a.
- neutroni genereaza perechi electroni ñ neutrini si
neutroni sunt smulsi din nucleul atomic de pe orbitele fundamentale
care nu se mai transforma in protoni, datorita motivelor prezentate
anterior.
Neutroni sunt imprastiati impreuna cu celelalte particule in interiorul sistemului atomic
neizolat a, unde sunt accelerate de campul
electromagnetic al sistemului atomic neizolat a.
Astfel, in cazul interactiunii fotonilor nucleari X
cu particulele atmosferice, prin efect Compton se produce
descompunerea particulelor atomice, in particule
elementare libere electroni, protoni, neutroni si particule
subatomice electroni-pozitroni si electroni-neutrini.
In interiorul sistemului atomic a exista un camp
electromagnetic cu polaritatea electromagnetica pozitiva
S si negativa N, iar acesta la randul lui interactioneaza cu
particulele atomice descompuse.
In camp electric exterior particulele elementare
libere electroni, protoni, neutroni si particulele subatomice
libere electroni-pozitroni si electroni-neutrini sunt
accelerate in mod continuu, iar in cel magnetic particulelor le sunt curbate traiectoriile.
In camp electromagnetic particulele-sarcinile electrice libere pozitive, protoni si pozitroni si
negative, electronii se deplaseaza in forma de spira, sensul deplasarii fiind opuse pentru sarcinile cu
semne diferite. Diametrele spirelor difera datorita diferentelor de masa. Cu cat energia particulelor
este mai mare, cu atat mai mare este si diametrul spirelor.
Protoni se deplaseaza pe o traiectorie sub forma de spire mai mari, deoarece au masa mai
mare.
Pozitroni se deplaseaza pe o traiectorie sub
forma de spire mai mici, pe orbite periferice.
Electroni se deplaseaza pe o traiectorie tot sub
forma de spire mici, in sens opus fata de
protoni si pozitroni, deoarece au sarcini
electrice diferite, pe orbite periferice ale
sistemului atomic neizolat a sau camera de
accelerare.
Neutroni, neutrini si fotonii nucleari X sunt particule
neutre din punct de vedere electric se deplaseaza
liniar pe axa camera de accelerare.
Campul termic rezultat din incalzirea solenoidului de cuart va imprima particulelor o viteza
proportionala cu patratul temperaturii, conform teoriei cinetice a gazelor.
Din cele prezentate rezulta ca, prin interactiunea radiatiilor nucleare X si a campurilor
electromagnetice asupra substantei-materiei putem realiza superplasma rece, adica particule
elementare libere electroni, protoni, neutroni si subatomice electroni-pozitroni si electroni-neutrini
(sarcini electrice libere), iar prin accelerarea lor obtinem fuziunea lor.
In cazul acesta
generatorul cuantic cu raze X
este capabil sa absoarba, sa
descompuna, sa formeze
plasma, iar prin accelerarea
particulelor sa se obtina
fuziunea lor, la orice tip de
particule existent in natura, in
stare de agregare gazoasa sau
lichida.
O data pus in
functiune generatorul cuantic
cu raze X, in camera de accelerare apare un camp electromagnetic cu polaritatea electromagnetica
pozitiva S si negativa N, radiatii nucleare X si un camp termic.
Pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S are loc absorbtia particulelor de aer din
atmosfera terestra care sunt alcatuite din atomi de azot (N) si oxigen (O) in interiorul camerei de
accelerare.
Asupra particulelor de aer interactioneaza fotonii radiatiilor nucleare X prin ìefect Comptonî care
descompun atomi in particule elementare libere.
In prima faza electronii orbitali ai celor doi atomi sunt bombardati simultan de catre
fasciculul de fotoni al radiatiilor nucleare X si ca o consecinta a acestei interactiuni, toti electronii sunt
smulsi de pe orbitele lor, imprastiati, accelerati si deplasati in forma de spira, in aceeasi directie si sens
cu campul electromagnetic pe o orbita periferica in interiorul camerei de accelerare.
Fotoni nucleari X care au produs smulgerea electronilor de pe orbitele lor, se deplaseaza liniar pe axa
camerei de accelerare, in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic, deoarece au masa de repaus, dar nu
au sarcina electrica.
Concomitent, in interiorul camerei de accelerare, apar nuclee atomice libere N si electroni
liberi care constituie forta slaba nucleara.
In faza a doua, atomii sunt ionizati, ramanand nucleele atomice libere fara norul de
electroni orbitali.
Fotonii nucleari X interactioneaza cu protonii din nucleele atomice care emit perechi de
particule subatomice electroni-pozitroni, iar protoni sunt smulsi de pe orbitele lor si imprastiati.
Protoni sunt accelerati si se deplaseaza pe traiectorii sub forma de spira, in sens opus fata
de sensul electronilor, dar in aceeasi directie si sens cu campul electromagnetic.
Pozitroni se deplaseaza pe o traiectorie sub forma de spire mai mici, pe orbite periferice.
Electroni emisi in aceasta faza sunt identici si au proprietati asemanatoare cu electroni din
invelisul electronic al atomului.
Acestia se deplaseaza pe o traiectorie sub forma de spire mici (asemanatoare cu cele ale
pozitronilor), in sens opus fata de protoni si pozitroni, deoarece au sarcini electrice diferite, pe orbite
periferice.
Astfel, apar in interiorul camerei de accelerare protonii, pozitroni si electroni liberi.
In faza a treia, fasciculul de fotoni nucleari X interactioneaza cu neutronii ramasi in nucleul
atomic care emit perechi de particule subatomice electroni-neutrini, iar neutroni sunt smulsi de pe
orbitele lor si imprastiati.
Neutroni si neutrini particule neutre din punct de vedere electric, se deplaseaza liniar pe axa
camerei de accelerare.
Electroni se deplaseaza pe o traiectorie sub forma de spire mici, in sens opus fata de protoni
si pozitroni, pe orbite periferice.
In aceasta faza rezulta neutroni, neutrini si electroni liberi, ceea ce incheie procesul de
formare a superplasmei reci.
Se stie ca, superplasma se caracterizeaza, prin prezenta in amestec a particulelor
elementare libere: electroni, protoni, neutroni si subatomice libere electroni-pozitroni si electronineutrini
libere.
Concomitent cu obtinerea superplasmei se poate spune ca, s-a obtinut si campul
unificat care reprezinta unirea fortei slabe nucleare, electroni, pozitroni, neutrini si fortei tari nucleare
protoni, neutroni si fotoni nucleari X cu forta electromagnetica.
In acest caz
forta gravitationala este
exclusa din calcul,
datorita faptului ca,
fortele electromagnetice
si nucleare sunt de
miliarde si miliarde de
ori mai puternice decat
fortele gravitationale.
Fizicienii de
renume mondial
Einstein, Maxwell, Fermi
au facut cercetari in
domeniul campului
unificat, in urmareau sa
uneasca forta
electromagnetica cu
forta slaba si tare
nucleara cu campul
gravitationala.
Pe langa
fortele mentionate la
realizarea campului
unificat au rezultat alte doua forte, pe care fizicieni nu le-au intuit sau imaginat la vremea respectiva,
forta nucleara a fotonilor X si campul termic.
In faza a patra, in urma proceselor amintite particulele elementare libere accelerate, inving
fortele de respingere reciproca si permit unirea sau fuziunea lor.
Inainte de a vorbi de fuziunea particulelor accelerate trebuie sa facem precizarea ca, in atom
exista doua forte,
respectiv:
-forte de atractie
intre toate particulele
componente, electroni,
nucleul atomic respectiv,
protoni si neutroni, numite
forte nucleare
-forte
electrostatice de respingere
valabile numai intre
particulele care au sarcina
electrica de acelasi fel, de
exemplu, proton - proton si electron-electron.
Neutronii liberi asimileaza protonii din jurul lor, avand rol de chit, tin protonii care au
tendinta sa fuga unul de altul, la un loc, se formeaza un nucleu nou care asimileaza electroni liberi din
preajma lui, constuituind o structura atomica compusa dintr-un
atom format din 15 electroni, 15 protoni si 15 neutroni.
Iar ca rezultat al fuziunii nucleare dintre atomul de oxigen 16
8O
si azot 14
7N obtinem atomul de fosfor 30
15 P.
Odata cu emisia particulei de fosfor 30
15P pe la polaritatea
electromagnetica negativa N, se degaja o energie de 229,06
MeV, de asemenea se emit si fotoni care au participat la
descompunerea atomilor de oxigen si azot.
16
8O + 14
7N = 30
15P + 229,06 MeV
Odata cu emisia particulelor atomice de fosfor se emit trei tipuri
de radiatii:
- radiatii b alcatuite din electroni si particule care au scapat procesului de fuziune nucleara,
ioni negativi care au sarcina electrica negativa
- radiatii a formate din protoni, pozitroni si particule care au scapat procesului de fuziune
nucleara, ioni pozitivi care au sarcina electrica pozitiva
- radiatii g moi compuse din neutrini si dure din neutroni, fotoni nucleari si atomi de fosfor
care sunt neutre din punct de vedere electric.
Astfel obtinem energia necesara deplasarii unor nave cu propulsie cuantica in orice mediu,
lichid- marile si oceanele planetare, gazos-atmosfera terestra sau a altei planete ori in asa numitul, vid
al spatiului cosmic.
9. LASERUL CU RUBIN
TRANZITII ATOMICE
LASERUL AUTOMAT CU CUART
LASERUL AUTOMAT CU RAZE X
INTERACTIUNEA RADIATIILOR NUCLEARE X
CU MEDIU ACTIV DE CUART
HOLOGRAFIA
Cu ajutorul unui reflector foarte puternic, Luna a fost iluminata de pe Pamant.
Un careu perfect delimitat de pe suprafata Lunii a fost iluminat. Astronomi din numerose tari
au putut vedea cu ochiul liber experimentul american, realizat de specialistii in domeniul amplificarii
undelor optice.
Acesti specialisti au creat acel dispozitiv care este intr-un progres continuu si care
revolutioneaza in prezent intreaga tehnica: laserul.
Laserul este un amplificator al undelor optice care se bazeaza pe emisia fortata a energiei din
sistemele atomice care a permis interesanta experienta a iluminarii unui careu perfect delimitat de pe
suprafata Lunii.
Laserul este un caz particular al amplificatoarelor cuantice, fiind construit pentru spectrul
luminos al radiatiilor electromagnetice.
In prezent tehnica actuala a realizat amplificatoare si pentru alte domenii din cadrul radiatiilor
electromagnetic pentru spectrul razelor infrarosii si ultraviolete. Utilizarea acestui proces de transfer a
energiei, de la un sistem atomic la o unda amplificata a permis realizarea unor echipamente tehnice
de-o precizie cu totul revolutionara.
Laserul este o sursa de lumina coerenta.
Astfel laserii pot fi clasificati dupa regimul de emisie, tipul de pompaj, mediul activ, puterea,
tipurile de aplicatii etc. Dupa mediul activ se cunosc patru feluri de laseri cu mediu solid, laseri cu
semiconductor, laseri cu mediu activ lichid si laseri cu gaz.
Nu voi prezenta toate aceste tipuri de laseri, ci primul tip de laser construit de om - laserul
cu rubin.
Laserul trebuie sa cuprinda un mediu activ amplificator (gazos, lichid sau solid), un mecanism
de pompaj (sistem de excitare) si o cavitate rezonanta.
Laserul propriu-zis, consta dintr-un cilindru de rubin, avand fata A argintata sau pana la
opacitatea completa, iar fata B argintata sau aurita cu o transparenta de 4%. Cilindrul este introdus,
mai intai, intr-un tub de racire, R si apoi in interiorul unui tub de descarcare in forma de spirala F care
contine neon, xenon, sau amestec de neon si kripton. Tubul de descarcare este de tipul "flash", folosit
de catre fotoreporteri, denumit si "blitz".
Tubul de descarcare este concentrat la un condensator C de mare capacitate, alimentat de un
acumulator electric (acumulatorul nu este prezentat in figura). Intregul ansamblu (cilindrul de rubin,
dispozitiv de racire, tub de descarcare in spirala) este introdus intr-un cilindru gol cu diametru mare, al
carui perete interior este acoperit cu un strat reflectant.
In timpul descarcarii electrice prin
tubul F se emite radiatia verde cu o lungime de
unda de 560 nm necesara pompajului optic.
Durata descarcarii este de 0,000001 s - 0,0001
s si in acest interval de timp extrem de scurt se
produc fenomene care se bazeaza pe existenta
unor nivele de energie distincte, bine definite,
discrete pe care se poate situa un atom. Se
stie ca energia unui atom nu poate lua decat
un set discontinuu de valori E0, E1, E2ÖEi,
EyÖEn .
Inainte de aprinderea tubului atomii
sunt neexcitati au energia cea mai joasa, se
afla deci pe nivelul de energie fundamentala E0. Efectul curentului electric care furnizeaza energie
gazului este acela ca, atomi trec de pe nivelul energetic fundamental, pe nivele de energie superioare.
O linie luminoasa din spectrul gazului corespunde unei treceri a atomului respectiv de pe un nivel
excitat superior, pe un nivel inferior, adica unei reveniri a atomului din starea de echilibru, in starea de
energie minima.
Astfel fenomenul de producere a luminii este intim legat de tranzitiile atomilor de pe un nivel
energetic pe altul.
Tranzitiile atomice sunt de mai multe feluri.
Emisia spontana se produce atunci cand atomul "cade" de pe un nivel energetic superior Ey
pe un nivel energetic inferior Ei, emitand o cantitate de lumina, o cuanta de lumina sau un foton
purtatoare a diferentei de energie dintre cele doua nivele energetice.
Frecventa acestui foton este:
n = (Ey - Ei) / h
unde h este constanta lui Planck, egala cu 6,625 . 10 -34 js.
Tranzitiile spontane se produc intre fotonul emis mai tarziu de un alt atom. De aici, numele de
emisie spontana a fenomenului de emisie a luminii prin acest mecanism.
Absorbtia se produce atunci cand un atom sub actiunea unui foton de energie h niy, "urca" de
pe nivelul Ei pe nivelul Ey, energia fotonului consumandu-se in aceasta actiune. Se spune faptul ca,
fotonul a fost absorbit de catre atom.
Emisia indusa sau stimulata este fenomenul invers absorbtiei, in acest caz un foton de
frecventa niy poate determina un atom sa "cada" de pe nivelul superior Ey pe nivelul Ei.
Atomul este astfel "impins", stimulat sa emita un foton care are aceleasi caracteristici cu
fotonul inductor.
Intre fotonul indus si fotonul inductor exista o corelatie. In conditii normale din reclama
luminoasa cu neon, fotonii emisi spontan sunt dominanti, iar in cazul laserului emisia fotonilor stimulati
predomina mult fata de celelalte doua fenomene emisie spontana si absorbtie. Aceasta este diferenta
fundamentala dintre mecanisme de producere a luminii "obisnuite" si luminii laser.
Rezulta ca, trebuie create anumite conditii pentru a asigura preponderenta luminii emise
stimulat, asupra luminii emise spontan. In acest caz pentru a obtine lumina laser e nevoie ca pe
nivelul superior Ey sa avem mult mai multi atomi, decat pe nivelul inferior Ei. Astfel nivelul Ei trebuie
sa fie mai populat decat nivelul Ey sau ca, trebuie sa se
realizeze o inversie de populatie intre cele doua nivele.
Aceasta este o situatie normala, tendinta atomilor
fiind de a se situa pe nivelul superior.
Pompajul se face electric, fotonic sau chimic si
consta in a furniza atomilor energia necesara pentru a
trece din starea energetica fundamentala, in starea
energetica superioara.
Odata realizata inversia de populatie e nevoie de cativa fotoni de frecventa n care sa
determine emisia fortata a atomilor de pe nivelul superior Ey.
Un astfel de foton inductor poate fi emis spontan chiar de unul dintre atomii in cauza. El va
induce emisia unui alt foton cu aceleasi caracteristici ca si ale lui, acesti doi fotoni vor induce
producerea altor doi si tot asa procesul continua. Fotonul singular initial este multiplicat, amplificat de
nenumarate ori. Pentru ca procesul sa nu se stinga este nevoie, pe de o parte ca mecanismul de
pompaj sa furnizeze continuu energie atomilor mediului activ laser, iar pe de alta parte sa se utilizeze
o cavitate rezonanta.
In cavitatea rezonanta laser intre cele doua oglinzi fotonii sunt reflectati si obligati sa parcurga
de mai multe ori mediul activ, la fiecare trecere fiecare foton produce o avalansa de fotoni asemenea
lui.
Procesul de amplificare nu este nelimitat.
Oglinzile cavitatii rezonante nu reflecta total.
Pompat fotonic mediul activ va emite lumina
in mod spontan in toate directiile.
O mica parte din lumina va fi emisa pe
directia axei tubului si a cavitati rezonante. Numai
aceasta lumina va fi amplificata puternic prin
procesul de emisie stimulata, intretinut de reflexele
multiple intre oglinzile cavitatii rezonante.
Prin emisie stimulata se emit fotoni care se
propaga in aceeasi directie si sens cu fotoni
stimulatori. Emisia stimulata se desfasoara eficient
numai in lungul axei tubului.
Un foton care nu se propaga dupa aceasta axa este pierdut pentru laser, in timp ce un foton
care se propaga cat mai aproape de directia axei tubului este puternic amplificat.
Acesta este fenomenul in care lumina laser se propaga intr-o singura directie.
Una dintre oglinzi este putin transparenta, permitand luminii amplificate sa iasa sub forma
unui fascicul ingust si foarte intens. Astfel se ajunge la un echilibru intre amplificare si pierderi care
limiteaza procesul de amplificare.
Mergand pe acelasi principiu de functionare si alcatuire, prezint laserul automat cu
cuart care s-ar compune din: generatorul
cuantic Gc, bara dreptunghiulara din cuart
SiO2 avand o fata A argintata cu opacitate
completa si o fata B argintata cu o
transparenta de 4%, tubul de emisie 1
si carcasa laserului 2.
Bara dreptunghiulara din cuart sau
mediu activ se gaseste in interiorul spiralei de
cuart sau sistemul atomic neizolat a. In timpul
functionarii solenoidului de cuart acesta emite
radiatii ultraviolete, se obtine un pompaj
fotonic ultraviolet. Mediu activ emite un
fascicul de radiatii pe la fata B cu o
transparenta redusa, numit fascicul laser.
In cavitatea rezonanta amplificarea se
bazeaza pe emisia fortata de energie de catre
mediul activ sub actiunea energiei fotonice interioare.
Pompajul se face cu ajutorul spiralei de cuart pe la suprafata sa
interioara, in mediul activ. In cazul de fata, pompajul se face cu ajutorul
razelor ultraviolete fiind vorba de un pompaj fotonic ultraviolet.
Cavitatea rezonanta este formata din trei parti:
-mediul activ este constituit dintr-o bara dreptunghiulara de cuart
SiO2
-sistemul de excitare in acest caz consta din sursa de energie
fotonica emisa de spirala de cuart
-rezonatorul optic este alcatuit din doua fete argintate, o fata A este argintata pana in
opacitatea completa, iar cealalta fata B este de asemenea argintata, dar cu o transparenta redusa.
In tubul de emisie are loc dirijarea fasciculului laser.
Denumirea de laser automat a primit-o datorita schimbului de energie care are loc intre
suprafata exterioara a spiralei de cuart si bateriile fototermoelectrice, fapt ce duce la o autonomie
enrgetica de functionare.
Parcurgand acelasi principiu de functionare si alcatuire, prezint in continuare laserul
automat cu raze X care se compune din: generatorul cuantic cu raze X, Gx, mediu activ format din
bara dreptunghiulara din cuart SiO2, avand o fata A argintata cu opacitate completa si o fata B
argintata cu o transparenta de 4%, tubul de emisie 1 si carcasa laserului 2.
In interiorul sistemului atomic neizolat a al generatorului cuantic, in fata spirelor de cuart sunt
montate doua randuri de electrozi care au o structura metalica
(wolfram) de forma literei V.
Electrozi sunt asezati pe doua randuri, cu partea inchisa
spre suprafata spirelor de cuart, iar cu partea deschisa spre
exteriorul lor.
Electrozii situati pe primul, rand cei mai apropiati de
suprafata solenoidului sunt electrozi care au sarcina electrica
pozitiva-anozi a, iar electrozi care sunt asezati pe randul mai
indepartat de suprafata solenoidului au sarcina electrica negativacatozi
c.
Intregul spatiu in care se afla solenoidul si cele doua
randuri de electrozi, anozii si catozii prezentati anterior este
vidat.
Fotonii electronici ai radiatiei ultraviolete emisi de
suprafata interioara a solenoidului de cuart interactioneaza cu
spatele catozilor.
Din structura interioara a catozilor prin efect Compton
sunt smulsi electronii. Apar electronii liberi.
Electronii liberi emisi de catozi sunt atrasi de anod unde
vor fi franati in structura lor atomica.
Din interactiunea electronilor cu electrozii pozitivianozii
a, mai exact cu particulele nucleului atomic ale anozilor
de wolfram rezulta radiatii X moi si dure.
In sistemul atomic neizolat a sunt emise radiatiile X care interactioneaza cu atomii madiului
activ sau barei dreptunghiulare de cuart SiO2.
Interactiunea radiatiei X cu mediul activ de cuart este de trei feluri:
1- Efectul fotoelectric(absorbtie). Particulele radiatiei X smulg electroni din stratul K sau L,
consumandu-si complet energia. Electronii eliberati se numesc fotoelectroni.
2- Efetul Compton (imprastiere). Particulele radiatiei X se ciocnesc de electronii invelisului
electronic al atomului pe care ii smulg din structura atomului, trasmitandu-i numai o parte din energia
sa. Particulele radiatiei X sunt deviate de la directia lor initiala, avand o frecventa mai mica E' = hn'.
Electronii smulsi din invelisul electronic, in urma ciocniri lor cu particulele radiatiei X se numesc
electroni Compton.
3 - Formarea de perechi. Interactiunea fotonilor X cu nucleoni este identica cu interactiunea
electronilor cu nucleoni, respectiv cu protonii si neutronii care va genera perechi de particule
subatomice.
In cazul interactiunii fotonilor nucleari X
cu protoni, acestia emit perechi de particule electroni
(-e)-pozitroni (+e) si se transforma in neutroni si
trec de pe orbita fundamentala pe o orbita superioara,
iar datorita acestei interactiuni atomul a trecut din
starea fundamentala in starea de excitatie.
Electroni (-e) si pozitroni (+e) emisi formeaza
radiatiile b alcatuite din electroni, particule incarcate
din punct de vedere electric negativ si radiatii a formate din pozitroni, particule incarcate din punct de
vedere electric pozitiv.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un
proces de anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre din punct de vedere electric
care sunt emise sub forma unor cuante de radiatii X moi.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara, pe orbita fundamentala, acestia
emit fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul interactiunii fotonilor nucleari X cu neutroni, acestia emit perechi de particule
electroni (-e)-neutrini (on)) si se transforma in protoni si trec de pe orbita fundamentala, pe o orbita
superioara.
Electroni (-e) si neutrini (on)) emisi formeaza radiatiile b care sunt alcatuite din electroni,
particule incarcate din punct de vedere electric negativ si radiatii X moi care sunt alcatuite din neutrini,
particule neutre din punct de vedere electric.
Protoni nu au o situatie stabila pe aceasta orbita superioara si revin pe orbita
fundamentala, emitand fotonii nucleari (of) Xd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite
nucleare.
In acest caz, atomul trece din starea de excitatie in starea fundamentala.
Fotonii nucleari X moi sau duri emisi care alcatuiesc fasciculul laser sunt particule neutre din
punct de vedere electric.
In mediul activ sau cavitatea rezonanta, in urma acestor interactiuni are loc amplificarea
energiei care se bazeaza pe emisia fortata de energie de catre mediul activ sub actiunea energiei
fotonice interioare care emite un fascicul de radiatii X pe la fata B cu o transparenta redusa, numit
fascicul laser cu raze X
In cavitatea rezonanta amplificarea energiei care se bazeaza pe emisia fortata de energie de
catre mediul activ sub actiunea energiei fotonice interioare.
Pompajul se face cu ajutorul spiralei de cuart, pe la suprafata sa interioara, in mediul activ. In
cazul de fata, pompajul se face cu ajutorul razelor X fiind vorba de un pompaj fotonic nuclear.
Cavitatea rezonanta este formata din trei parti:
-mediul activ este constituit dintr-o bara dreptunghiulara de cuart SiO2
-sistemul de excitare in acest caz consta din sursa de energie fotonica emisa de anozi
-rezonatorul optic este alcatuit din doua fete argintate, o fata A este argintata pana in
opacitatea completa, iar cealalta fata B este de asemenea argintata, dar cu o transparenta redusa.
In tubul de emisie are loc dirijarea fascicolului laser.
Denumirea de laser automat a primit-o datorita schimbului de energie care are loc intre
suprafata exterioara a spiralei de cuart si bateriile fototermoelectrice, fapt ce duce la o autonomie
enrgetica de functionare, dar si faptului ca, fasciculul laser este realizat cu ajutorul radiatiilor X emise
in mediul activ, iar in urma acestor interactiuni se emite in exterior un fascicul laser cu radiatii X.
Iluminarea unor suprafete de teren sau apa cu ajutorul fasciculului laser are ca scop
fotografierea sau
obtinerea de imagini
cu ajutorul laserului.
Cu ajutorul laserului se
pot obtine imagini
fotografice, constituind
una din multiplele
aplicatii ale laserului
" holografia,,.
Lumina este o unda
electromagnetica
caracterizata prin
marimea fizica numita
amplitudine si prin
marimea fizica numita
faza.
Lumina poate fi mai intensa sau mai putin intensa, iar intensitatea luminii ei este direct
proportionala cu patratul amplitudinii.
La fotografierea un obiect, pe placa fotografica sau pe film se inregistreaza intensitatea luminii
care provine de la obiectul fotografiat. Intensitatea luminii este direct proportionala cu patratul
amplitudinii, pe placa fotografica sau pe film se inregistreaza amplitudinea luminii. Stratul fotosensibil
de placa fotografica sau film ca si retina ochiului este sensibil la intensitatea luminii si la culoarea
acesteia.
Aceasta marime, amplitudinea transporta numai unele informatii, unele detalii de la obiectul
fotografiat, si de aceea, imaginea de pe placa sau de pe film este intr-un singur plan si nu contine
toate detaliile subiectului. Pentru ca pe placa fotografica sau pe film sa se inregistreze toate detaliile
obiectului, trebuie ca pe langa amplitudine, sa fie inregistrata si faza undei luminoase.
Aceasta marime, faza stabileste distanta la care se afla obiectul fotografiat si ajuta la
obtinerea imaginilor fotografice in relief. O inregistrare completa a informatiilor despre obiectul
fotografiat se realizeaza prin metode holografice.
Asadar, holografia reprezinta obtinere de imaginii fotografice in relief cu ajutorul lumini laser.
Prin aceasta metoda holografica pe placa fotografica se inregistreaza cele doua marimi
caracteristice ale undei luminoase, amplitudinea si faza, iar informatiile despre subiectul holografiat
sunt complete.
Denumirea de holografie deriva de la cuvintele grecesti, holos care inseamna intreg si grafien
- scriere. Aceasta denumirea a fost data de catre descoperitorul ei, D. Gabor.
Placa fotografica continand inregistrarea imaginii obiectului fotografiat se numeste holograma.
Pentru inregistrarea unei holograme este absolut necesar sa existe, pe langa fasciculul
luminos difuzat de obiectul a carui inregistrare dorim sa o facem si un fascicul coerent de aditie sau
unda de referinta sau purtator.
Fasciculul laser luminos ce provine de la un laser este impartit in doua fascicule laser 1 si 2 de
catre o lama semitransparenta L.
Fasciculul laser 1 ilumineaza un careu delimitat de pe suprafata Lunii, iar unda de referinta 2
ilumineaza direct placa fotografica F.
Aceasta unda de referinta 2 constituie fondul coerent de aditie, denumit purtator. Unda de
referinta 2 interfera cu unda difuzata 3 de suprafata Lunii, iar pe placa fotografica F se inregistreaza
holograma.
In cazul acesta pentru a inregistra imaginea unui obiect prin holografiere, trebuie sa existe
doua fascicule de lumina laser, unul provenind de la obiectul ce trebuie holografiat, iar cel de-al doilea
fascicul poate proveni de la o alta sursa de fascicul laser.
Un lucru extrem de interesant este acela ca, daca se sparge o placa fotografica se obtin tot
atatea imagini complete (a obiectului sau lucrului holografiat) cate bucati sau cioburi exista. Nu este
acelasi lucru cu ruperea, taierea sau sectionarea unei imagini obtinuta pe hartie fotografica, in oricare
din cazuri ramanem numai cu o parte a imaginii fotografiate.
In cazul acesta prin holografiere putem obtine imagini ale solului unei planete din sistemul
nostru solar sau a unor obiecte indepartate din imensitatea Universului.
10. REACTORUL NUCLEAR
DESEURILE RADIOATIVE
ATENUAREA RADIOACTIVA
INTERACTIUNEA RADIATIILOR RADIOACTIVE a, b SI g
CU SEMICONDUCTORI
GENERATORUL NUCLEAR FOTOTERMOELECTRIC
Transmutatiile radioactive naturale precum si reactii nucleare produse artificial, prin reactii de
fisiune nucleara au ca rezultat, degajarea unor mari cantitati de energie pe unitatea de masa a
substantei cu care reactioneaza.
Posibilitatea utilizarii energiei nucleare s-a realizat o data cu descoperirea fisiunii nucleare si procedeul
obtinerii reactiei in lant. Reactia nucleara continua si reglabila se realizeaza in reactori nucleari (pilele atomice).
In reactoare se utilizeaza uraniu 235
92U. Conditia necesara pentru decurgerea reactiei nucleare
in lant este masa suficienta de uraniu din reactor.
Neutronii care se formeaza in procesul reactiei nucleare, pot iesi prin suprafata uraniului afara
si participa la dezvoltarea reactiei in lant.
Pentru ca fractiunea de acesti neutroni sa fie mica, in comparatie cu volumul lui, trebuie ca
masa uraniului din reactor sa fie suficient de mare si sa depaseasca o anumita masa critica. Pe de alta
parte, pentru ca reactia sa nu decurga prea violent, trebuie reglat numarul de neutroni, nepermitandui
s“ creasca prea mult. Aceasta se realizeaza printr-o absorbtie a neutronilor termici excedentari cu
ajutorul unor elemente ca borul (B) si cadmiul (Cd).
Un reactor nuclear este alcatuit din: - spatiul in care sunt asezate blocurile de uraniu (235
92U)
si de moderatori (de obicei, grafit) A, - reflectorul de neutroni care au parasit spatiul in care se
desfasoar“ reactia B, - strat de protectie care protejeaza spatiul inconjurator de actiunea radiatiilor
emise in timpul desfasurarii reactiei nucleare C, - bare de cadmiu (Cd) sau bor (B) D si E care sunt
introduse in volumul A si
incetinesc reactia de
fisiune nucleara.
Introducerea barelor se
face in mod automat,
imediat ce puterea reactiei
nucleare depaseste o
anumita limita. Apa este
folosita pentru racirea
blocurilor de uraniu, iar
aburul rezultat din
fierberea apei pune in
miscare turbina unui
generator electric care
produce energie electrica.
Aceasta ar fi un
aspect al obtinerii energiei
in reactoarele nucleare,
dar cel mai trist aspect il
constituie problema deseurilor nucleare radioactive si stocarea lor.
O uzina de preparare a minereurilor radioactive sau o centrala electrica nucleara, in afara de
elementul utilizabil, produce si o cantitate imensa de produse secundare sau inutilizabile, denumite
deseuri radioactive. Se stie ca, deseurile radioactive ca si minereul sau substanta radioactiva
constituie un pericol pentru sanatatea omului.
Gradul de periculozitate se datoreaza duratei, uneori chiar mii de ani in care deseurile isi pastreaza
proprietatile radioactive.
Depozitarea deseurilor radioactive este o problema mondiala si de actualitate, ca sa nu mai
vorbim de accidentele grave produse prin explozia unor astfel de centrale nucleare sau numai prin
deteriorarea unor accesorii din instalatiile complexe ale acestor centrale nucleare.
Explozia centralei nucleare de la Cernobal din fosta U.R.S.S. a produs o catastrofa ecologica
radioactiva de proportii incalculabile, afectand peste 5 000 000 de oamenii din multe partii ale Europei.
La exact dou“ zile dupa aceasta catastrofa radioactiva, cineva s-a gandit sa organizeze Crosul
Olimpic la Bucuresti. Foarte multi oameni au participat la acest Cros Olimpic, insotiti de rude si
prieteni. Practic a fost o alergare care pornit din Piata Presei Libere, iar sosirea s-a facut la o scoal“ din
cartierul Pajura. O cursa care a avut loc pe un traseu de aproximativ un kilometru.
Organizatori au stabilit pornirea cursei la ora 8 dimineata, dar plecarea in cursa a avut loc la
ora 13.
Semnalul de pornire l-a dat insasi presedintele Comitetului Olimpic European, cetatean de
origine rusa care ne-a scos in strada din intreprinderi de la ora 6 dimineata. Cursa practic a durat 15
minute cu premiere cu tot.
A fost o organizare total neinspirata pentru acel moment, deoarece zeci de mii de Bucuresteni
au stat intr-o ploaie radioactiva mai mult de 7 ore pentru a alerga intr-o cursa a imbolnavirilor cu
reziduuri radioactive scapate in urma exploziei nucleare de la Cernobal.
Nici acum dupa zecii de ani de la aceasta catastrofa nucleara, nu inteleg la ce a folosit acel
Cros Olimpic?
Ce ratiunii umane a determinat scoaterea masiva a oamenilor in strada si organizarea acelei
alergari?
Se stie ca, in asemenea situatii oameni trebuie sfatuiti sa stea cat mai mult timp posibil in
casa, in spatii inchise si sa fie informati de pericolul imbolnaviri incurabile prin contaminarea cu radiatii
si reziduuri radioactive, iar periodic sa raporteze evolutia radioactivitatii nucleare din atmosfera si
numai la scaderea intensitati radioactive din atmosfera la parametri normali, numai atunci se putea
iesi si circula cu siguranta afara din casa.
Deseurile radioactive obtinute in reactoarele nucleare sunt inchise in recipiente din materiale
foarte rezistente la conditiile de impact termic si radiant.
Specialistii sunt de parere ca, cea mai sigura solutie
este stocarea recipientelor in depozite geologice
sapate in straturi de roca compacta la adancimi foarte
mari sau stocarea lor la suprafata, in instalatii special
construite si tinute sub observatie. O alta solutie este
depozitarea deseurilor radioactive in adancul marilor si
oceanelor.
Toate acestea constituie solutii de moment, deoarece
in urma incalzirii puternice datorata dezintegrarii
nucleare radioactive materialul recipientilor se
deterioreaza in timp si continutul lor ar reactiona cu
mediul inconjurator.
Contaminarea poate fi extrem de periculoasa pentru
sanatatea omului prin acumularea elementelor
radioactive in flora si fauna terestra si marina, ce
constituie resursele de hrana ale omenirii.
Energia nucleara emisa de deseurile radioactive prin procesul dezintegrarii nucleare
radioactive sub forma de radiatii radioactive ar putea fi absorbita de un ansamblu de baterii
fototermoelectrice Bf si transformata direct in curent electric continuu.
Daca ne gandim la timpul de injumatatire in care se dezintegreaza jumatate din num“rul nucleelor
atomice ale unei substante radioactive, ar rezulta ca, utilizand o asemenea sursa de energie am avea energie
electrica o vreme indelungata si fara investitii uriase.
Sa presupunem ca, avem la dispozitie un gram de radiu.
Va trece un timp bine stabilit si anume 1590 ani, pana cand jumatate din nucleele existente
vor fi dezintegrate, iar pana cand jumatatea de gram ramasa se
va dezintegra iarasi, vor mai trece alti 1590 ani si asa mai
departe.
Se cunoaste faptul ca, radiatiile radioactive care trec prin
anumite substante sunt atenuate.
Radiatia care trece printr-un strat subtire de substanta ii
scade intensitatea radioactiva dI, care este proportionala cu
intensitatea I la iesire din stratul cu grosimea dx al substantei
strabatute.
Factorul de proportionalitate este caracteristic pentru
fiecare radiatie in parte si se numeste coeficient
de atenuare liniar m l(1/cm).Astfel avem:
dI = - I .ml. dx
Integrand aceasta ecuatie rezulta legea atenuarii:
-ml x
I = Io . e
unde Io si I reprezinta numarul de particule b, respectiv g, inregistrate inainte si respectiv
dupa trecerea prin stratul de grosime x.
In calcul utilizam distanta de injumatatire d1/2.
Distanta de injumatatire d1/2 este distanta parcursa de radiatia radioactiva in mediul atenuant
pana la care intensitatea radiatiei se reduce la jumatate.
Valoarea ei se obtine din ecuatia legi atenuari, unde:
I = Io/2
Atunci x este distanta de injumatatire
d1/2 = 0, 693/m
La trecerea radiatiilor radioactive a, b si g prin substanta se
produc mai multe fenomene de interactiune.
Pentru aceasta este necesar sa vedem fenomenele de interactiune dintre radiatiile
radioactive a, b si g emise de aceste minereuri radioactive cu semiconductori.
Radiatia radioactiva a este alcatuita din pozitronii, particule subatomice inarcate din punct de
vedere electric pozitiv.
In general interactiunea radiatiilor a cu substanta-materia este de o intensitate foarte redusa,
poate provoca fluorescenta sau fosforescenta unor anumite substante cum ar fi, sulfura de zinc,
ionizeaza aerul si gazele facandu-le bune conducatoare de electricitate si strabat straturi foarte subtiri
de corpuri opace pentru lumin“.
1- Ionizarea. La trecerea prin semiconductori particulele a pozitronii se ciocnesc cu atomii
acestuia, iar in urma ciocnirii, pierd o parte din energie ducand la ionizarea atomilor intalniti in calea
lor.
Radiatia radioactiva b este formata din electroni subatomici (identici cu cei din invelisul
electronic al atomului), particule incarcate din punct de vedere electric negativ.
Interactiunea radiatiei b cu semiconductori este de trei feluri:
1- Ionizarea. La trecerea prin semiconductori particulele radiatiei b (electronii) se ciocnesc cu
atomii acestuia, iar in urma ciocnirii, pierd o parte din energie (franare prin ionizare) ducand la
ionizarea atomilor intalniti in calea lor.
2 - Imprastierea. Particulele radiatiei b ciocnindu-se de atomii semiconductorilor isi schimba
directia de deplasare.
3 - Radiatia. Particulele radiatiei b trec prin campul columbian al nucleului atomic al
semiconductorilor, unde sunt franate in interiorul sau de un nucleon care va emite o radiatie X sau
Rontgen.
Radiatia radioactiva g este alcatuita din neutrini, particule
neutre din punct de vedere electric care formeaza radiatia
radioactiva g moale si fotoni nucleari, particule neutre din punct de
vedere electric care formeaza radiatia radioactiva g dura.
Interactiunea fotonilor nucleari g cu semiconductori, cu
particulele atomice din care sunt compusi acestia este identica cu
interactiunea electronilor si a fotonilor nucleari X, indiferent de
substanta sau materia cu care interactioneaza.
1 - Efectul fotoelectric (absorbtie). Particulele
radiatiei g smulg electroni din stratul K sau L, consumandu-si
complet energia. Electronii eliberati se numesc fotoelectroni.
2- Efectul Compton (imprastiere). Particulele radiatiei g se ciocnesc de electronii invelisului
electronic al atomului pe care ii smulg din structura
atomului, trasmitandu-i numai o parte din energia sa.
Particulele radiatiei g sunt deviate de la directia lor initiala,
avand o frecventa mai mica E' = hn'.
Electronii smulsi din invelisul electronic, in urma
ciocniri lor cu particulele radiatiei g se numesc electroni
Compton.
3 - Formarea de perechi. Interactiunea
fotonilor g cu nucleonii, respectiv protonii si neutronii va
genera perechi de particule subatomice.
In cazul interactiunii fotonilor nucleari g (o) cu
protonii, acestia emit perechi de particule electroni (-e)-
pozitroni (+e) si se transforma in neutroni si trec de pe
orbita fundamentala pe o orbita superioara, iar datorita
acestei interactiuni atomul a trecut din starea fundamentala in starea de excitatie.
Electroni (-e) sunt particule incarcate din punct de vedere electric negativ si formeaza
radiatiile b, iar pozitroni (+e) sunt particule incarcate din
punct de vedere electric pozitiv si alcatuiesc radiatiile a.
Aceste particule avand sarcini electrice diferite se
atrag si se neutralizeaza reciproc printr-un proces de
anihilare A, in urma caruia rezulta doua particule (o) neutre
din punct de vedere electric care sunt emise sub forma unor
cuante de radiatii g moi care sunt identice si au caracteristici
asemanatoare cu radiatiile g radioactive emise de nuclee atomice in procesul dezintegrari nucleare
radioactive.
La revenirea neutronilor de pe orbita superioara, pe orbita fundamentala, acestia emit fotonii
nucleari (of) gd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In cazul interactiunii fotonilor nucleari g (o) cu neutronii, acestia emit perechi de particule
electroni (-e)-neutrini (on) si se transforma in protoni si trec de pe orbita fundamentala pe o orbita
superioara.
Electroni (-e) sunt particule incarcate din punct de vedere electric negativ formeaza
radiatiile b, iar neutrini (on) fiind particule neutre din punct de vedere electric alcatuiesc
radiatiile g moi.
Protoni nu au o situatie stabila pe aceasta orbita superioara si revin pe orbita fundamentala,
emitand fotonii nucleari (of) gd duri si diferenta de energie dintre cele doua orbite nucleare.
In acest caz, atomul trece din starea de excitatie in starea fundamentala.
Fotonii nucleari emisi sunt particule neutre din punct de vedere electric si reprezinta diferenta de energie
dintre cele dou“ orbite.
Din aceasta prezentare rezulta ca,
radiatiile radioactive a, b si g sunt alcatuite
din particule inarcate din punct de vedere
electric sau neutre din punct de vedere
electric:
- pozitronii, particule subatomice
care au sarcina electrica pozitiva
- electronii, particule subatomice
care au sarcina electrica negativa
- neutrini, particule subatomice
neutre din punct de vedere electric
- fotoni nucleari, particule neutre
din punct de vedere electric.
Toate aceste particule
interactioneaza cu substanta care este
alcatuita din molecule, atomi care la randul
lor sunt constituite tot din particule
incarcate din punct de vedere electric sau
neutre din punct de vedere electric,
respectiv:
- electronii din invelisul electronic
al atomului care sunt incarati din punct de vedere electric negativ
- protoni care au sarcina electrica pozitiva
- neutronii care sunt neutri din punct de vedere electric.
In acest caz, interactiunea sarcinilor electrice pozitive, negative si neutre a radiatiilor
radioactive a, b si g cu particulele semiconductorilor din bateriile fototermoelectrice va produce
absorbtia si transformarea lor in curent electric continuu.
In cazul deseurilor nucleare radioactive trebuie sa se aiba in vedere faptul ca, acestea au o
radioactivitate mai redusa, decat cea a unui minereu sau preparat nuclear radioactiv, iar interactiunea
lor cu celulele panourilor fototermoelectrice nu afecteaza in mod substantial randamentul unei astfel
de interactiuni si transformari.
Cunoscand toate acestea putem construi un generator nuclear, folosind bateriile
fototermoelectrice care absorb si transforma deseurile nucleare radioactive in curent electric continuu.
Un astfel de generator nuclear fototermoelectric se compune din: - deseurile, minereu sau
substanta radioactiva 1, - glob confectionat din cuart care este transparent pentru orice tip de radiatie
electromagnetica in care se depun deseurile sau materiale radioactiv 2, - suportul metalic format din
opt tije metalice reglabile de sustinere a globului de cuart 3, - ansamblul de baterii fototermoelectrice
4, - bornele electrice ale bateriilor fototermoelectrice 5, - primul strat protector 6, - al doilea strat
protector care constituie si carcasa generatorului nuclear fototermoelectric 7.
Am facut precizarea ca, in acest generator nuclear se poate folosi ca agent energetic deseurile
radioactive rezultate in urma unor reactii de fisiune nucleara produse in reactoare nucleare, dar la fel
de bine se poate utiliza si minereu de radiu (Ra) care este un metal moale argintiu si care are o
luminescenta vizibila chiar la lumina zilei sau a altor metale sau substante capabile sa emit“ energia
nucleara radioactiva.
Deseurile sau minereurile radioactive se gasesc in partea interioara a generatorului nuclear
fototermoelectric si sunt stocate, inmagazinate in globul de cuart care este montat pe un suport de
sustinere care se gaseste in mijlocul ansamblului de baterii fototermoelectrice in zona activa.
Generatorul nuclear fototermoelectric intra in stare de functiune odata cu introducerea
globului de cuart umplut cu deseuri, minereu sau substante radioactive in interiorul ansamblului de
baterii fototermoelectrice. Temperatura de lucru in interiorul generatorului este mai ridicata decat a
mediului inconjurator, datorita faptului ca, procesul dezintegrari nucleare radioactive este insotit de o
degajare continua de energie.
Acest generator nuclear fototermoelectric prezinta, datorita sistemului sau de functionare o
securitate si o siguranta maxima pentru protejarea oamenilor si a mediului inconjurator, impotriva
radiatiilor radioactive. De asemenea, poate avea dimensiuni foarte reduse, dar aceasta nu inseamna
ca, nu s-ar putea construi si generatoare de dimensiuni mai mari si cu un randament mult mai mare,
atat al panourilor fototermoelectrice cat si prin folosirea unor minereuri radioactive cu grad inalt de
emitenta nucleara radioactiva.
Aceste generatoare s-ar putea folosi pentru autonomia unor masini electrice, avioane, nave
cosmice sau pentru alimentarea cu energia electrica a unor consumatori electrici casnici, radio,
televizoare, aparate de incalzire, iluminare, etc.
11. AVIONUL ELECTROMAGNETIC
ACCELERATORUL DE PARTICULE SI REACTIA DE FUZIUNE NUCLEARA CONTROLATA AU
FOST PREZENTATE CU DOI ANI INAINTEA CELOR DOI PROFESORI, MARTIN
FLEISCHMANN DE LA UNIVERSITATEA SOUTHAMGTON DIN MAREA BRITANIE SI STANLEY
PONS DE LA UNIVERSITATEA UTAH DIN S. U. A. IN REVISTA FLACARA NR. 3 DIN 16
IANUARIE 1987, CU TITLUL ìPORTRETUL CONCRET AL PASIUNIIî
ACCELERATORUL DE PARTICULE LINIAR
ACCELERATORUL DE PARTICULE LINIAR MULTIPLU
NAVA CU PROPULSIE CUANTICA
MECANISMUL CUANTIC DE PROPULSIE
DEPLASAREA IN ATMOSFERA TERESTRA SI MEDIUL ACVATIC
IZOTOP SAU IZOBAR ?
EFECTUL ÌCORONAÎ SAU MASA NEGATIVA SI INFINITA
VITEZA NECESARA DE EVADARE DIN CAMPUL GRAVITATIONAL PLANETAR
ATRACTIA SI RESPINGEREA ELECTROSTATICA PLANETARA
Aproape zilnic mor oameni in accidente aviatice din cauze tehnice, atmosferice sau de alta
natura.
Avioanele sunt mari consumatoare de energie, iar in conditiile actualei crize de energie
existenta pe tot globul, calatoria cu avionul va fi din ce in ce mai dificila.
Pentru a se putea calatori cu avionul in conditii de siguranta si de a nu se mai produce
accidente aviatice, cat pentru a reduce consumul de combustibil al avioanelor, am realizat alt
experiment "avionul electromagnetic" care a
fost mentionat in revista Flacara nr. 3 din 16
ianuarie 1987, cu titlul "Avionul din
sufragerie", avand ca scop marirea
sigurantei de zbor a avioanelor in atmosfera.
Am construit un avion in propria
sufragerie cu ajutorul caruia urmaream sa
demonstrez ca, aerul care vine din fata
avionului si izbeste frontal fuselajul, poate fi
absorbit si folosit la inaintarea si sustinerea in
aer a avionului, asa cum trenul circula pe sine sau vapoarele pe apa.
Deschiderea aripilor este de 5 m, iar lungimea fuselajului de 3,5 m.
Sistemul de propulsie al avionului electromagnetic este alcatuit din doua motoare de motoreta
ìMobraî, asezate cate unul pe fiecare aripa care la randul lor, actioneaza cate o elice.
Propulsia avionului este asigurata de functionarea acestor doua motoare si cele doua elice si de un
cilindru electromagnetic care traverseaza fuselajul avionului din fata pana in spate, pe toata lungimea sa.
Cilindru electromagnetic este format dintr-un tub dreptunghiular confectionat din placaj,
avand diametrul de 10 cm si o lungime de 3,5 m, pe care este infasurata sarma de cupru de Fy 1,5
mm, pe o portiune de 3 m, identica cu a unui solenoid.
Infasurarea din sarma de cupru este alimentata de doi acumulatori de 24 V X 110 A legati in
serie.
Aerul este absorbit in interiorul cilindrului electromagnetic pe la polaritatea electromagnetica
pozitiva S creata de solenoid, unde este accelerat (altfel decat in cazul unor motoare cu turbina,
comprimare si ejectare) si emis pe la polaritatea electromagnetica negativa N in spatiu constituind
jetul de propulsie electromagnetica.
Aerul care intra in contact cu corpul
avionului nu se mai opune la inaintarea
avionului, ci ajuta la inaintarea lui, reducand
totodata consumul de combustibil.
Autorul articolului domnul Liviu Timbus, cu doi ani mai devreme (inaintea celor doi profesori
Fleischmann si Pons), mentiona despre lucrarea mea intitulata " Acceleratorul de particule si
reactia de fuziune nucleara controlata" si posibilitatea realizarii unui nou tip de accelerator de
particule cu ajutorul caruia sa se poata obtine reactia de fuziune nucleara. De asemenea, s-a scris si
despre posibilitatea construirii unui generator cuantic, "fiind vorba de o alta fizica decat cea
cunoscuta, o fizica a curentului electric continuu si a sistemelor atomice izolate si neizolate care nu se
vor mai afla in echilibru termodinamic".
Aceasta
lucrare "Acceleratorul de
particule si reactia de
fuziune nucleara
controlata"am realizat-o
dupa multe discutii purtate
cu domnul prof. Ciplea
Liciniu, un om extraordinar
care a avut rabdarea sa ma
asculte si sa-mi dezvaluie
multe din tainele care au loc
la nivelul atomului.
Cu ajutorul domnului
prof. Ciplea Liciniu am intrat in
acel microcosmos al materiei
unde atomul este capabil sa absoarba si sa emita energie.
Pe domnul prof. Ciplea Liciniu l-a impresionat foarte mult multitudinea intrebarilor si cautarile
mele. La un moment dat a spus ca,îeu ii pun mai multe intrebari decat studentii lui de la cursuriî.
Domnul prof. Ciplea Liciniu era un om de valoare, profesor la Institutul Politehnic din Bucuresti, a scris
numeroase carti despre termodinamica, dar nu mai era pretuit de societatea comunista, deoarece avea sotia si
copilul in Germania. Om in varsta mergea pe strada plangand de suparare ca, nu putea schimba nimic din aceea
vreme nedreapta cu el si cu multi altii.
A fost izolat, marginalizat, nu putea sa comunice cu familia sub nici o forma. A fost distrus
sistematic si cu buna stiinta.
In cazul utilizarii unor generatoare cuantice pentru realizarea unui mecanism cuantic de
propulsie si obtinerea energiei necesare pentru deplasarea unei nave in campul gravitational planetar
sau in afara lui, este necesar sa marim energia emisa de generatorul cuantic.
Energia particulelor care este absorbita in generatorul cuantic este limitata datorita
imposibilitatii cresterii si mentinerii unei tensiuni inalte, la valori superioare.
Aceasta limitare poate fi solutionata, pornind de la ideea accelerari particulelor in
acceleratoarele de particule, cu mai multe trepte succesive.
Daca actiunea treptelor succesive de accelerare este ordonata corespunzator, are ca efect
insumarea si cresterea energiei cinetice a particulelor accelerate care ating valori foarte mari.
In acceleratorul de particule liniar particulele atomice elementare sunt accelerate succesiv
in trepte, intr-un tub de accelerare. Ele parcurg o serie de electrozi tubulari care se gasesc alternativ
in legatura cu cei doi poli ai unui generator de inalta frecventa.
Accelerarea are loc numai in intervalele dintre electrozi tubulari unde particulele sunt respinse,
la un moment bine stabilit, de un electrod tubular si sunt atrase de electrodul tubular urmator.
In timp ce particula trece prin tubul A tensiunea creste de la valoarea sa maxima negativa la
valoarea maxima pozitiva. Cand particula paraseste tubul A acesta este pozitiv, iar tubul B este
negativ. Dupa ce particula a parcurs tubul B, acesta a devenit pozitiv, pe cand tubul C care este legat
cu A a devenit intre timp din nou negativ si asa mai departe. Intru cat, viteza particulelor devine tot
mai mare de la un tub la cel urmator, electrozii trebuie sa devina din ce in ce mai lungi spre sfarsitul
distantei de accelerare. Pentru ca lungimea totala sa nu depaseasca anumite limite, sunt necesare cele
mai inalte frecvente (unde decimetrice).
Cu acceleratorul de particule liniar prezentat in imagine care are tubul de accelerare de 13
m lungime, se produc protoni de 40 MeV.
In cazul solenoidului de cuart accelerarea particulelor are loc in interiorul acestuia.
Principiul de functionare cat si structura acestui accelerator de particule liniar ne ajuta sa
intelegem mai usor fenomenele pe care le voi prezenta in continuare.
Urmarind fenomenul de accelerare al particulelor in acceleratorul de particule liniar, am putea
folosi solenoidul de cuart care intra in componenta generatorului cuantic, in locul electrozilor tubulari
pentru a alcatui un accelerator de particule liniar multiplu utilizand mai multe solenoide de cuart.
Astfel, vom avea doua feluri de accelerare a particulelor:
- o accelerare a particulelor in interiorul solenoidului de cuart in camera de accelerare;
- o accelerare a particulelor care apare intre intervalul dintre doua solenoide de cuart unde
particulele sunt respinse de polaritatea electromagnetica negativa N a unui solenoid de cuart si atrase
de polaritatea electromagnetica pozitiva S a solenoid de cuart urmator.
Pornind de la cele
prezentate anterior putem
construi un accelerator de
particule liniar
multiplu care poate fi
alcatuit din patru (sau mai
multi) solenoizi de cuart, vand
propriile camere de accelerare
cu polaritatile
electromagnetice pozitive S si
negative N, tub de legatura T
si sursa de materie:
particulele atmosferice, apa si
particulele cosmice.
Odata pus in
functiune acceleratorul de particule liniar multiplu acesta absoarbe particulele atmosferice (apa sau
cele cosmice) pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S in interiorul primului solenoid de cuart in
camera de accelerare (sau sistemul atomic neizolat a), unde are loc descompunerea sabstantei in
particule atomice elementare si subatomice libere, accelerarea particulelor (I), formarea plasmei si
fuziunea nucleara.
Particulele noi obtinute prin procesul fuziunii nucleare impreuna cu energia pe care o degaja la
formarea lor, sunt emise pe la polaritatea electromagnetic“ negativa N, in tubul de legatura.
Aceste particulele sunt accelerate a doua oara (II), conform principiului de functionare al
acceleratoarelor de particule liniare, viteza particulelor creste, la trecerea lor de la polaritate
electromagnetic“ negativa N la cea pozitiva S.
Particulele absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva S a celui de al doilea solenoid de
cuart in camera de accelerare are loc al doilea proces de descompunere a sabstantei in particule
atomice elementare si subatomice libere si a treia accelerare de particule (III), formarea plasmei si a
fuziunii nucleare.
Particulele obtinute din a doua fuziune nucleara impreuna cu energia degajata la formarea
acestor particule, sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in tubul de legatura, unde
sunt acceleratea patra oara (IV) la trecerea lor prin acest tub de la polaritate electromagnetica
negativa N la cea pozitiva S.
Toate aceste particule absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva S a celui de al treilea
solenoid de cuart in camera de accelerare, unde are loc al treilea proces de descompunere a
sabstantei in particule atomice elementare si subatomice libere si a cincea accelerare de particule (V),
formarea plasmei si a fuziunii nucleare.
Particulele obtinute din a treia fuziune nucleara impreuna cu energia degajata la formarea
acestor particule sunt
emise pe la polaritatea
electromagnetica
negativa N in tubul de
legatura, unde
sunt accelerate a sasea
oara (VI), la trecerea
lor prin acesta de la
polaritate
electromagnetic“
negativa N la cea pozitiva S.
Aceste particule sunt absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva S a celui de al
patrulea solenoid de cuart in camera de accelerare, unde are loc al patrulea proces de descompunere
a sabstantei in particule atomice elementare si subatomice libere si a sapteaaccelerare de
particule (VII), formarea plasmei si a fuziunii nucleare.
Particulele obtinute din a patra fuziune nucleara impreuna cu energia degajata, la formarea
acestor particule sunt emise pe la polaritatea electromagnetic“ negativa N in atmosfera, energie ce ar
putea fi utilizata pentru propulsia unei nave, la incalzirea apei intr-o centrala electrica care foloseste
aburul pentru functionarea generatorilor electrici care furnizeaza energie electrica sau la incalzirea
apei, intr-un cazan de incalzire centrala a unui bloc, etc.
In cazul acceleratorului de particule liniar multiplu prevazut cu solenoizi confectionati din cuart
care utilizeaza energia particulelor din mediul inconjurator, nu ar mai fi necesare pentru constructia sa
urmatoarele componente cunoscute:
-sursa de ioni care produce particulele ce urmeaza a fi accelerate
-sistemul de vidare din interiorul camerei de accelerare, deoarece camera de accelerare este
in contact direct cu mediul de unde provin particulele care trebuiesc accelerate
-tinta si detectorul de particule, deoarece particulele si energia emisa de acest accelerator de
particule sunt emise direct in atmosfera si sunt folosite ca jet de propulsie pentru deplasarea unei
nave, ori in alte medii de stricta necesitate.
Se poate vedea diferenta care ar exista intre un accelerator de particule cunoscut si
acceleratorul de particule liniar multiplu care se caracterizeaza prin absenta unor componente tehnice
de baza enumerate anterior, fapt care duce la reducerea gabaritului sau, prin inlocuirea conductorilor
metalici, a miezurilor metalici sau a simplilor electrozi tubulari metalici cu solenoizi din cuart, unde
materia este absorbita, accelerata, transformata si emisa la potentiale mult mai ridicate.
In acceleratoarele de particule liniare multiple accelerarea particulelor se produce atat in
interiorul camerelor de accelerare, cat si la exteriorul lor la trecerea particulelor accelerate de la
polaritatea electromagnetica pozitiva S a unei camere de accelerare spre polaritatea electromagnetica
negativa N a urmatoarei camere de accelerare.
Totusi pentru a mari puterea unui mecanism cuantic de propulsie este necesar sa folosim
principiul de functionare al acceleratoarelor de particule liniare care arata ca, prin insumarea treptelor
succesive de accelerare energia cinetica a particulelor va atinge valori mari.
Folosind acest principiu putem mari energia cinetica a particulelor utilizand mai
multe "generatoare cuantice".
Atunci acestea ar trebui dispuse intr-o succesiune de 2, 3 sau mai multe "generatoare
cuantice", iar particulelor care trec prin aceste trepte de accelerare le creste energia cinetica.
Pornind de la aceste ipoteze, incerc sa modelez nava cu propulsie cuantica, avand ca scop
construirea unei nave capabile sa absoarba si sa foloseasca energia infinita a mediului inconjurator
care se gaseste pretutindeni in atmosfera terestra, apa sau spatiul cosmic.
Nava cu propulsie cuantic“ foloseste un sistem electric de propulsie format din generatoare
cuantice de energie si un generator nuclear fototermoelectric cu care se obtine suficienta energie
electrica pentru functionare.
Mecanismul cuantic de propulsie sau acceleratorul de particule liniar multiplu este format din
generatori cuantici.
Procesul de accelerare se
desfasoara sub actiunea campurilor
electrice exterioare ale acceleratorului de
particule liniar multiplu.
Jetul de reactie este emis sub
forma de cuante de energie, fluxuri de
particule nucleare.
Nava cu propulsie
cuantica este alcatuit“ din corpul navei si
cele doua mecanisme de propulsie si
dirijare, mecanismul auxiliar si mecanismul
cuantic de propulsie.
Aceasta este structurata din
invelisul exterior de forma lenticulara si
cadrul interior.
Invelisul exterior este compus din corpul navei 1, doua carcase electromagnetice 2, globul din
cuart 3 rabatabil pentru intrarea si iesirea din nava, mecanismul cuantic de propulsie 4 pentru
absorbtia sau emisia energiei necesare propulsiei si dirijarii navei, 5 ajutaje si trenul de aterizare 6
format din trei bile metalice.
Invelisul navei este solicitat foarte mult termic si mecanic, atat de fortele care apar in interior cat si de
fortele exterioare. Invelisul navei trebuie sa
fie foarte rezistent, ca atare propunem
protejarea lui cu un strat protector de siliciu
sau compozit.
Atat forma lenticulara cat si
suprafata lucie a invelisului navei reduce
foarte mult din forta de rezistenta a
aerului.
Cadrul interior este constituit
din: electromagnetii de actionare a
carcaselor electromagnetice 7,
mecanismul cuantic de propulsie sau
acceleratorul de particule liniar multiplu
format din generatori cuantici 8 - 9,
steaua de legatura 10, ajutajele 5 si
generatorul fototermoelectric 11.
Cadrul interior trebuie sa fie
rezistent, sa nu se deformeze, sa suporte
in bune conditii apasarii, intinderii, incalzirii. In sistemul sau sunt fixate aparate, piese, agregate,
sisteme care trebuie sa ramana in locurile in care au fost montate, sa nu se apropie sau sa nu se
departeze unele de altele in timpul deplasarii navei.
In ordinea dispunerii in structura navei mecanismul auxiliar este primul. Acesta are rolul de a
ajuta mecanismul cuantic de propulsie in dirijarea si orientarea navei, in atmosfera terestra, unde
energia particulelor atmosferice este mica in comparatie cu energia particulelor din afara atmosferei
terestre care este extrem de mare. In afara atmosferei terestre deplasarea navei se face numai cu
ajutorul mecanismului cuantic de propulsie.
Mecanismul auxiliar este format din dou“ carcase electromagnetice 2 si circuitele
electromagnetice de actionare a lor formate din electromagneti 7. Carcasele electromagnetice se
rotesc sub actiunea electromagnetilor.
Electromagnetii au rolul de sustinere, rotire si aducerea in stare de repaus a carcaselor
electromagnetice.
In exteriorul navei se formeaza dou“ campuri magnetice, unul care actioneaza carcasele
electromagnetice si unul pe care il formeaza carcasele electromagnetice in timpul rotirii lor .
IPOTEZA: Orice corp care se roteste sub actiunea unui camp magnetic la o anumita
acceleratie isi formeaza un camp
magnetic propriu proportional cu
acceleratia de rotire.
Forta centrifuga a acestor
carcase electromagnetice ajuta la
ridicarea navei de la sol.
Folosirea carcaselor
electromagnetice exterioare face mai
usoara manevrarea si navigatia in
atmosfera terestra si in campul de
atractie gravitationala planetara.
Acest lucru este posibil
datorita rotiri carcaselor
electromagnetice exterioare prin
forta centrifuga pe care o dezvolta in
timpul rotirii lor.
Pare hazardata aceast“ idee,
dar doresc sa descriu un experiment
foarte simplu.
Pe axul unui motor electric fixam un mic disc de carton. Pornim motorul si apropiem de
muchia acestuia o bucata de lemn. Aceast“ bucata de lemn de grosime destul de mare va fi taiata, tot
asa de usor precum un fierastrau de otel. Incercarea de a taia lemnul cu un cartonas, daca acesta
este manipulat ca un fierastrau de mana, poate provoca numai zambetul celor de fata.
Dar de ce cartonul care se roteste taie lemnul ?
Asupra particulelor de carton situate la periferia discului de carton, actioneaz“ o forta
centrifuga enorma. Fortele laterale care ar putea deforma planul discului de carton sunt infime in
comparatie cu cele centrifuge.
Pastrandu-si intact planul sau, discul de carton dobandeste posibilitatea de a patrunde in
lemn.
Din cele prezentate rezulta ca, putem folosi forta centrifuga a carcaselor electromagnetice
pentru manevrare si navigatie in atmosfera terestra, anularea frecarii corpului navei cu particulele
atmosferice si ca scut de protectie a corpului navei.
Mecanismul cuantic de propulsie sau acceleratorul de particule liniar multiplu este alcatuit
din generatori cuantici 8-9 fixati in steaua de legatura 10 si ajutajele mecanismului 5.
Pentru a satisface dupa necesitati deplasarea navei in orice directie, intregul sistem al
mecanismului cuantic de propulsie este prevazut cu comutatori generali, cu care se obtin un numar
variat de sisteme atomice neizolate a cu polaritatile electromagnetice pozitive S si negative N pentru
fiecare sistem atomic neizolat a in parte.
Prin intermediul acestor comutatori generali se schimba polaritatile electromagnetice pozitive
S si negative N ale sistemelor atomice neizolate a, iar prin acestea se modifica si directia de deplasare
a navei in oricare directie: inainte si inapoi, urcare si coborare pe verticala, deplasarea in diverse
unghiuri, opriri si porniri bruste, planare si stationare.
Deplasarea pe verticala se face astfel :
Se pun in functiune carcasele electromagnetice care se rotesc in sens invers una fata de
cealalta. Pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor 8 generatori cuantici orizontali, are loc
absorbtia particulelor atmosferice, descompunere moleculelor, atomilor in particule atomice
elementare si subatomice libere, accelerarea particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare,
ducand la formarea a 8 atomi de fosfor si unei energii de 8 x 229,06 MeV care sunt emise pe la
polaritatea negativa N in steaua de legatura unde are loc a doua accelerare a acestor particule
conform principiului de functionare al acceleratoarelor de particule liniare, la trecerea particulelor de la
polaritatea electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toti acesti atomi insotiti de energia lor, sunt absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva
S a generatorului cuantic vertical, unde are loc descompunere lor in particule atomice elementare si
subatomice libere, accelerarea particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare care duce la
formarea unei noi particule alcatuita 120 electroni, 120 protoni si 120 neutroni care degaja o energie
de 1832,48 MeV la alcatuirea lor.
8 x 30
15 P = 240
120? + 1832,48 MeV
Numarul particulelor care intra in procesul absorbtiei, descompunere atomica, formarea
plasmei, accelerarea particulelor si
fuziunii nucleare este cu mult mai
mare (fata de cei doi atomi folositi in
experiment).
In acest caz trebuie sa se aiba
in vedere ca, intr-un gram de aer
exista 6,023 . 1023 atomi, iar procesul
absorbtiei particulelor de aer, apa sau
particule cosmice se poate calcula in
functie de dimensiunile camerei de
accelerare si de numarul particulelor
atomice absorbite in unitate de timp.
Exista posibilitatea ca in tot
acest proces de transformare a
particulelor si energiei, datorita
spatiului si timpului de desfasurare a
acestui proces anumite particule sa nu
se descompuna in totalitate, ori la
compunerea lor sa aiba anumite elemente constituente lipsa in alcatuirea lor, cum ar fi: electroni,
protoni sau neutroni.
Noile particule, obtinute sunt emise alcatuind jetul de reactie format dintr-un flux de cuante
de radiatii beta, alfa si gama care
ajuta la propulsia navei indiferent
de mediul strabatut.
Particulele care au un
exces de sarcini negative (electroni
si ioni negativi) vor alcatui radiatia
beta, particulele care au un exces
de sarcini pozitive (pozitroni,
protoni si ioni pozitivi) constituie
radiatia alfa, iar particulele care nu
au sarcina electrica (neutrini,
fotoni nucleari si neutroni) vor
forma radiatia gama.
Deplasarea pe
orizontala se face astfel:
In primul rand se scot din
functiune carcasele
electromagnetice exterioare
rotative. Se modifica polaritatea
electromagnetica pozitiva S si negativa N a camerelor de accelerare, al sistemelor atomice a al
generatorilor cuantici.
Astfel, in directia de deplasare pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor 5
generatori cuantici orizontali are loc absorbtia particulelor atmosferice, unde are loc descompunerea
particulelor absorbite, in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerarea particulelor,
formarea plasmei si a fuziunii nucleare, ducand la formarea a 5 atomi de fosfor si o degajare de
energie de 5 x 229,06 MeV obtinuta la alcatuirea lor.
Aceste particule si energia lor sunt emise in steaua de legatura, unde sunt accelerate pentru a
doua oara.
In continuare acestea sunt absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor trei
generatori cuantici orizontali (cate doi atomi de fosfor sunt absorbiti la primi doi generatori cuantici si
un atom de fosfor este absorbit de al treilea generator cuantic).
In interiorul acestora are loc descompunere lor, in particule atomice elementare si subatomice
libere, accelerarea particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare de unde rezulta particule noi si
energie care se degaja la formarea acestora.
In primele dou“ generatoare cuantice rezulta doua
particule noi, cate un atom alcatuit din 30 electroni, 30
protoni si 30 neutroni respectiv, atomul de zinc Zn,
degajand o energie 2 x 458,12 MeV la compunerea lor,
iar in al treilea generator avem un atom de fosfor P si o
degajare de energie de 229,06 MeV care sunt emise pe
la polaritatea electromagnetica negativa N a celor trei
generatori cuantici verticali alcatuind jetul de reactie,
format din doi atomi de zinc Zn , un atom de fosfor P si
o energie totala de 1145,3 MeV utila pentru deplasarea
pe orizontala.
Deplasarea navei cu propulsie cuantica in
mediul acvatic este identica cu deplasarea
in atmosfera terestra.
Apa este absorbita in interiorul
mecanismului lor de propulsie, fiind vorba de
un fluid, aceasta curge de la polaritatea
electromagnetica pozitiva S catre polaritatea
electromagnetica negativa N formand jetul
de reactie.
Impulsul volumului de fluid variaza cu cantitatea, la un alt volum al fluidului sau la solidul cu
care fluidul este in contact, se produce o alta variatie a impulsului cu cantitatea.
Daca o vana de fluid se scurge prin orificiu ìaî al vasului, atunci viteza ei creste si ea capata un
anumit impuls. Vasului ii se transmite un impuls numeric egal, cu impulsul dobandit de vana. Vasul
intra in miscare in sens contrar muscarii fluidului din vana. Daca asezam vasul pe un carucior, astfel
incat, sa se poata deplasa liber, atunci la scurgerea vanei, vasul impreuna cu caruciorul va incepe sa
se miste in sens contrar curgerii vanei.
Reactia vanei care se scurge, se foloseste ca forta motrice in miscarea de reactie, la rachete
sau la proiectilele cu reactie. In camera rachetei are loc arderea unui amestec exploziv. Gazele care se
formeaza se scurg prin ajutaj in partea din spate a rachetei. Datorita vitezei mari de scurgere, impulsul
capatat de gaze este mare. Racheta capata un impuls egal si de sens contrar, ceea ce produce
miscarea sa de inaintare.
Deplasarea unei nave pe suprafata apei da nastere unui sistem de valuri gravitationale care se
propaga odata cu nava, valuri de insotire.
Se produc doua serii de valuri: divergente si transversale.
Valurile divergente sunt caracterizate prin divergenta sistemului (unghiul a) si divergenta
fiecarei creste (unghiul b), in general b = 2a.
Valurile transversale sunt asemanatoare valurilor de vant si au lungimea de unda:
l = 2p/g . v2
Prova si pupa navei sunt puncte generatoare de valuri. Valurile transversale au aceeasi
lungime de unda, insa amplitudini diferite. Valul rezultat din compunerea valurilor transversale de
prova si pupa are amplitudine mai mare in functie de lungimea navei. Aceasta trebuie astfel, aleasa
incat valul transversal rezultat sa aiba o inaltime cat mai redusa.
Deplasarea navei cu propulsie cuantica in mediul acvatic se face fara valuri de insotire,
datorita mecanismului lor de propulsie care nu impinge apa, ci o absoarbe, folosind apa ca substanta
energetica de propulsie prin fuziunea atomilor din alcatuirea ei (H2O).
In cazul acesta trebuie sa ajungem la atomii de hidrogen si oxigen.
Astfel, prin intermediul efetului Compton si a fotonilor nucleari g sau X producem vaporizarea
apei, transformarea ei in gaz si descompunerea moleculelor in atomi, iar dupa aceea are loc ionizarea
descompunerea atomilor de hidrogen si oxigen in particule atomice elementare si subatomice.
Intregul proces de utilizare si transformare a apei in energie de propulsie este prezentata in
schema alaturata.
Acest proces de transformare a lichidelor in gaze, gazele in plasma rece, plasma rece in
superplasma (si invers) se produce cu ajutorul efectului Compton, interactiunea fotonilor nucleari g cu
substanta-materia absorbita si interactiunea campului electromagnetic cu particulele descompuse si nu
prin incalzirea substantei la temperaturi foarte ridicate, cum este cazul plasmei fierbinti.
Superplasma constituie acel gaz in care atomii substantei-materiei sunt descompusi in
particulele atomice elementare libere electroni, protoni si neutroni si subatomice electroni-pozitroni si
electroni- neutrini.
Superplasma se poate obtine prin efectul Compton din interactiunea fotonilor nucleari g sau X
cu:
- invelisul electronic al atomului, electronii
- nucleul atomic, protonii, neutronii, particule pe care le smulg de pe orbitele lor devenind
particule libere
- protoni emit perechi de particule subatomice electroni-pozitroni
- neutroni emit perechi de particule subatomice electroni-neutrini.
Aici trebuie facuta o precizare foarte importanta, indiferent de modul de descompunere al
atomului in partile sale componente, intotdeauna particulele rezultate, vor alcatui fluide de radiatii
electromagnetice.
In cazul acesta putem spune ca, prin intermediul efectului Compton, interactiunea fotonilor
nucleari g cu particulele atomice ale substantelor, acestea se descompun in partile lor componente,
particule atomice elementare electroni, protoni si neutroni si perechi de particule subatomice electronipozitroni
si electroni-neutrini care sunt accelerate in mod continuu si la viteze suficiente pentru
fuziunea lor si alcatuirea altor tipuri de particule care la emisie constituie fluide de radiatii
electromagnetice a, b si g.
Radiatiile a sunt alcatuite din pozitroni si unele particule care au scapat procesului de fuziune,
ioni pozitivi care au sarcina electrica pozitiva.
Radiaoeiile b sunt compuse din electroni si ioni negativi care au sarcina electrica negativa
Radiatiile g sunt formate din neutrini care compun radiatiile moi si fotoni nucleari si atomi
rezultati in urma fuziunii nucleare care alcatuiesc radiatiile dure, toate aceste particule sunt neutre din
punct de vedere electric.
In cazul acesta avem:
1
1H + 1
1H + 16
8 O = 18
10 ? + 128,7 MeV
de unde rezulta, un atom nou alcatuit din 10 protoni, 8 neutroni si 10 electroni.
Se stie ca, in natura exista unul si acelasi element care poate avea mase atomice diferite.
Sunt elemente care au acelasi numar atomic Z si fac parte din aceeasi casuta a sistemului
periodic al lui Mendeleev, dar cu mase atomice diferite se numesc izotopi.
Masa atomica diferita a izotopilor aceluiasi element se datoreste, numarului diferit de neutroni
continut in nucleul elementului respectiv.
Pentru a deosebi izotopii aceluiasi element, notarea lui se face astfel: se scrie simbolul
elementului, in stanga simbolului sus, se noteaza numarul de masa A, iar in stanga, jos, numarul
atomic Z.
Izotopii hidrogenului se noteaza: 1
1H, 2
1H (sau 2
1D), 3
1H (sau 3
1T), iar izotopii oxigenului se
reprezinta astfel: 16
8O, 17
8O, 18
8O.
Deoarece proprietatile chimice ale unei specii atomice depind exclusiv de numarul atomic,
rezulta ca, toate speciile avand acelasi numar atomic Z, au proprietati chimice identice si alcatuiesc o
pleiada de izotopi.
Intru cat, masa atomic“ influenteaza proprietatile fizice ale atomului, izotopii unui element,
avand mase atomice diferite, vor avea si unele proprietati fizice diferite.
Masa atomica diferita a izotopilor aceluiasi element se datoreste numarului mai mare de
neutroni, constituiti in nucleul respectiv.
Daca se compara intre ele numere de masa a izotopilor de sulf 36
16S si argon 36
18 Ar se
constata ca, sunt identice.
Cu toate acestea, se poate spune ca, doua feluri de atomi complet diferiti pot avea aceeasi
masa atomica, acestia se numesc izobari.
Nucleele izobarilor au acelasi num“r de nucleoni, dar numar diferit de protoni, de
exemplu: 40
18Ar, 40
19K.
Masa atomica a incetat de a mai fi semnul caracteristic al unui element chimic. Numai numarul
de ordine si pozitia elementului in sistemul periodic este hotaratoare.
In cazul nostru problema este putin complicata, deoarece atomul care rezulta din fuziunea
atomilor ce intra in componenta moleculei de apa (H2O), are o structura atomica alcatuita din: 10
protoni, 8 neutroni si 10 electroni care graviteaza in jurul nucleului.
Ce fel de atom este?
Acest atom nou, ar putea fi neonul Ne, dar cu doi neutroni mai putin in structura sa atomica.
Nava cu propulsie cuantica poate intra in mediu acvatic, chiar si prin straturi de gheata care se
face prin, topirea ghetii sau prin spargerea ei folosind scutul sau protector luminos electromagnetic
(radiatii b ) care de asemenea protejeaza corpul navei de presiunea apei care creste cu adancimea ei.
Deplasarea navei se face cu ajutorul fenomenelor care au loc in generatoarele cuantice care
alcatuiesc mecanismul cuantic de propulsie, iar modificarea directiei de deplasare se face prin simpla
schimbare a polaritatilor electromagnetice a acestor generatori cuantici.
Am vorbit despre faptul ca, campul gravitational terestru este neglijabil in cazul solenoidului
de cuart care intra in alcatuirea generatorului cuantic, atunci mecanismul cuantic de propulsie
constituie un magnet permanet.
Astfel, in interiorul navei apare, datorita generatorilor cuantici un camp electromagnetic care
formeaza un camp gravitational propriu al navei.
In conditiile acestea oamenii sau aparatele care se afla in interiorul navei cu propulsie
cuantica, nu vor mai fi in stare de imponderabilitate cu consecintele cunoscute.
In cazul unei bare magnetice pilitura de fier se aseaza dupa niste linii care pornesc din polul
nord si intra in polul sud al magnetului. Acelasi fenomen ar loc si in cazul navei cu propulsie cuantica,
dar cu deosebirea ca, in locul pilituri de fier se afla electronii radiatiei b care se aseaza dup“ linii de
forta ce pornesc din polaritatile electromagnetice negative N si intra in polaritatile electromagnetice
pozitive S ale mecanismului cuantic de propulsie.
Se creeaza, un spectru electromagnetic luminos format din radiatia b constituita din electroni
care au sarcina electrica negativa si inconjoara corpul navei cu propulsie cuantica, de unde rezulta ca,
corpul navei este incarcat din punct de vedere electric negativ si infinit.
Am sa amintesc ca, fizicianul englez P. Dirac, studiind posibilitatile teoretice de a stabili o
legatura intre fizica miscarii in spatiile atomice, lansata de Max Planck prin teoria cuantelor de energie
si fizica vitezelor apropiate de aceea a luminii, a lui Einstein, prin teoria relativitatii, s-a gasit la un
moment dat in fata unei dileme matematice: ecuatia energiei, oferea solutii si in cazul cand masa
(materia) era introdusa in relatia respectiva cu semnul minus.
Ipoteza parea absurda, cu timpul, P. Dirac ajunge, insa, sa enunte un principiu cu totul
original care uimeste si astazi oameni de stiinta: intregul spatiu nu ar fi vid, ci ar fi umplut cu electroni
de sarcina electrica negativa si de masa negativa.
Raportand acest fenomen la mecanismul cu propulsie cuantica sau acceleratorul de particule
liniar multiplu pe care-l consideram un imens solenoid, atunci in mod firesc radiatiile b emise de acesta
inconjoara corpul navei formand un spectru luminos de unda electromagnetica.
Acest spectru luminos conduce la ionizarea particulelor atmosferice.
Ionizarea fiind fenomenul de incarcare cu sarcini electrice a atomilor sau a grupelor de atomii,
a uni gaz sau a unui lichid, efectul se obtine prin smulgerea electronilor de pe orbitele lor.
Datorita acestui spectru luminos se creeaza, un camp electrostatic care este o forma speciala
a materiei, el transmite actiunea unor corpuri electrizate asupra altora.
La inceputul anului 1968 se comunica faptul ca, in urma cercetarilor de laborator intreprinse la
firma Northon Corporation, specialisti G. M. Andrew si M. S. Cohn au gasit o
solutie "revolutionara" pentru eliminarea exploziilor de sunet care se produc la trecerea in viteza
supersonica a avioanelor.
Experimentele respective dusesera la concluzia ca, formarea unei perne de presiune
intermediara intre corpurile avionului si aerul inconjurator, se poate evita, "boomul sonic" ce apare la
trecerea de la viteza de 2 Mach la 3 Mach (1 Mach = cu viteza sunetului in aer) sau mai mult; perna
respectiva s-ar realiza in conditii optime prin ionizarea aerului din fata vehiculului. Pentru obtinerea
fenomenului cei doi specialisti propuneau ca fronturile de atac, varfurile fuselajului si muchile aripilor
sa fie supuse in timpul zborului la potentiale electrice.
Drept urmare a microdescarcarilor electrice ce s-ar produce in mod uniform in aerul
inconjurator ar incarca particulele cu electricitate, imediat insa, cunoscuta respingere a sarcinilor
electrice de acelasi fel, va crea un strat intermediar de aer, ce se va afla mereu intr-o intens“ miscare
proprie (de la fuselaj catre exterior) si care va evita izbirea si chiar frecarea moleculelor gazoase de
peretii obiectelor de zbor. La incercarile efectuate in tunelul aerodinamic al firmei au fost obtinute
rezultate convingatoare, la potentiale de 30 000 volti. Dar aceasta "aerodinamica electrostatica" nu ar
oferi numai eliminarea bang-ului sonor, ea ar prezenta in plus si avantajul reducerii consumului de
combustibil prin insasi reducerea frecarii corpului aflat in zbor de aerul inconjurator.
Un lucru deosebit de important care trebuie mentionat este faptul ca, la aplicarea de
potentiale electrice ridicate, in jurul fuselajelor se formeaza si cunoscutul efect luminos "corona".
ìEfectul corona" la nava cu propulsie cuantica il reprezinta emisia spectrala luminoasa a
radiatiei b alcatuita din electroni si ioni negativi care inconjoara corpul navei la exterior.
Acest spectru luminos intrand in contact direct cu particulele atmosferice le ionizeaza si
creeaza un strat intermediar de particule care se afla intr-o intensa miscare la exteriorul navei care
duce la protejarea si anularea frecarii particulele atmosferice de corpul navei.
Anularea frecarii corpului navei cu particule atmosferice, reduce consumul de combustibil, dar
nu numai atat, la mecanismul cuantic de propulsie are loc absorbtia particulelor din mediul
inconjur“tor (care constituie rezervorul infinit de combustibil) si nu impingerea lor, ceea ce face sa nu
apara "bang-ul sonic".
Singurul zgomot existent este acela al treceri a curentului electric continuu prin acceleratorii
de particule si electromagneti. Acesta se va amplifica in functie de intensitatea si tensiunea curentului
electric continuu din instalatii.
Conform teoriei
relativitatii, rezulta ca, odata
cu cresterea vitezei unui
corp, ar trebui sa creasca si
masa acestuia, la atingerea
vitezei luminii, ar urma insa
ca masa corpului sa devina
infinita. La aceasta viteza
luminica, insasi sursa de
energie care ofera obtinerea
vitezei luminii, ar trebui sa
fie de asemeni infinita.
In mecanismul
cuantic de propulsie am
avea de pe o parte consum
de energie a particulelor
mediului strabatut care este
infinita, iar pe de alta parte
producerea de energie. O
cantitate de energie se
consuma, iar alta se
produce, cantitatea de
energie consumata este
echivalenta cu cantitatea transformata dintr-o forma in alta.
In cazul navei cu propulsie cuantica se poate observa ca, energia absorbita din mediul
inconjur“tor este infinita si aceasta este constituita din apa, particule atmosferice sau cosmice.
Energia particulelor absorbite de mecanismul cuantic de propulsie al navei este
E = m . c2
si masa lor are valoarea,
m = E/c2
iar energia particulelor emise de acesta va fi,
E = hn
si masa particulelor emise are valoarea,
m = h/l2n
Jetul de reactie emis sub forma de radiatii beta, alfa si gama are o intensitate foarte mare si o
lungime redusa in comparatie cu jetul de reactie al avioanelor si rachetelor care au lungimii de zeci si
chiar sute de metri.
Avand in vedere faptul ca, radiatia beta este constituita din electroni si ioni negativi care au
sarcin“ electrica negativa si inconjoara corpul navei cu un strat intermediar de particule care se afla
mereu intr-o intensa miscare proprie de la partea de unde sunt emise, la partea pe unde are loc
absorbtia particulelor. Aceste radiatii beta au rolul de a evita izbirea si frecarea particulelor mediului
strabatut de corpul navei.
Conform legii conservarii sarcinii electrice rezulta ca, un corp care are un exces de sarcinii
pozitive este incarcat pozitiv, iar un corp care are un exces de sarcini negative este incarcat electric
negativ.
In cazul nostru rezulta ca, la exteriorul navei, exista un exces de sarcini negative,
radiatia b alcatuita din electroni si ioni negativi luminosi de foarte mare energie avand sarcina electric“
negativ“ care inconjoara corpul navei, fapt pentru care putem spune ca, nava cu propulsie cuantica
este incarcata la exteriorul ei din punct de vedere electric negativ, iar energia acestor particule este
infinit“, deci si masa navei este infinita.
Astfel, rezulta ca, masa navei are dou“ valori.
In interiorul invelisului radiatiei b masa navei este constanta, iar la exteriorul radiatiei b, masa
total“ a navei si a particulelor radiatiei b care inconjoara corpul navei este negativa si infinita.
Conform teoriei relativitatii, rezulta ca, putem obtine viteza luminii in valoare de
2,9987.1010 cm/s, daca avem energie infinita, iar masa navei poate deveni infinita, mai exact masa
radiatiei beta care inconjoara corpul navei la exteriorul ei este infinita.
Deplasarea navei cu viteze extraordinar de mari nu afecteaza aparatele si oamenii de la bordul
navei, datorita campului gravitational propriu al navei, de natura electromagnetica si stratului de
particule care inconjoara si protejeaza corpul navei.
Folosirea materiei care se gaseste pretutindeni in Univers de catre nava cu propulsie cuantica,
in cantitati infinite, rezulta ca, acestea se pot deplasa cu viteze mai mari decat viteza luminii.
Astfel, se banuieste existenta unor viteze "supraluminice" in care viteza luminii sa fie limita
inferioara.
In cazul acesta. teoriile lui Einstein au dus la clarificarea multor taine ale materiei si energiei,
dar ele sunt valabile numai in domeniul fenomenelor care au ca limita viteza luminii.
Pentru o multime de fenomene care se produc la scara cosmica, ar fi valabila o alta fizica, si
anume, aceea a proceselor care au la baza viteze din domeniul supraluminic.
Aceasta concluzie a fost impartasita si de alti savanti ai lumii.
Inventatorul avionului cu reactie Henri Coanda spunea ca; "Eu nu plafonez, nu subscriu la
limitarea vitezei la ceea a luminii, considerand ca in afara planetei noastre s-ar putea sa existe
viteze cu mult superioare."
La sfarsitul anului 1967, un grup de astronomi americani condus de prof. Shapiro care au
studiat radiatia stelei - quasar 3 C279-, au asistat la un spectacol uimitor: cele doua parti ale stelei ce
s-au separat subit, s-au indepartat una fata de cealalta cu o viteza de zece ori mai mare decat viteza
luminii .
Pentru o nava care se poate deplasa cu viteza luminii, timpul are alte valori pentru cei din
interiorul navei.
Omul ar putea calatori oriunde in Galaxie, inainte ca timpul existentei sale sa expire. Daca
dupa o astfel de calatorie ar reveni pe Pamant, zece miliarde de ani mai tarziu ora TERREI, aici nu ar
mai gasi pe nici unul din prietenii sai.
Viteza necesara de evadare a unei nave cosmice de pe Pamant este de 11000
m/s care reprezinta rezultatul tehnologiei anului 2000.
Viteza de evadare de la suprafata Pamantului se numeste a doua viteza cosmica. Cu aceasta
viteza un corp lansat de la suprafata Pamantului evadeaza din campul gravitational al planatei.
Fiecare planeta are un camp gravitational propriu.
Camp Viteza necesara
Astrul gravitational de evadare
Mercur 3,8 m/s 4300 m/s
Venus 8,61 m/s 10400 m/s
Pamant 9,8 m/s 11600 m/s
Luna 1,62 m/s 2400 m/s
Marte 3,75 m/s 5100 m/s
Jupiter 25,7 m/s 60800 m/s
Saturn 9 m/s 35800 m/s
Uuranus 7,7 m/s 22400 m/s
Neptun 10,8 m/s 25100 m/s
De la Conrad Hass din Sibiu, Romania (1555), cel care a facut
primele schite pentru fabricarea unei rachete in stare sa se ridice de la
sine in inaltime.
Acesta a preconizat racheta in trepte, prin imbinarea lor dupa
principiul utilizat si in prezent. Omenirea se incapataneaza cu
inversunare pentru sustinerea si mentinerea aceluiasi principiu de
explorare a spatiului cosmic, chiar si dupa trecerea a peste 400 de ani
de studii si cercetari in domeniul rachetelor.
Un zbor Pamant-Jupiter dus-intors: plecarea o facem cu posibilitatile actuale, ajungem la
destinatie, aterizam pe Jupiter, dar pentru a ne intoarce inapoi ne trebuie o alta baza de lansare si
rezervoare de combustibil mult mai mari, deoarece trebuie sa obtinem o viteza necesara pentru a
evada dupa Jupiter de 60800 m/s. Aceeasi solutie este valabila si in cazul celorlalte planete din
sistemul nostru solar sau a altui sistem solar.
Atmosfera se comporta ca un mediu conductor, ce contine sarcini electrice libere, pe care
campul electric din atmosfera le pune in miscare dirijata. Printre moleculele de aer exista ioni pozitivi
si negativi (de oxigen), care nu stau izolati. Ionii datorita campului electric atrag cateva molecule in
jurul lor. Fiecare ion impreuna cu moleculele capturate, se deplaseaza in camp, miscandu-se de jos in
sus sau de sus in jos, producand curentii electrici.
Conductibilitatea aerului creste cu altitudinea din dou“ motive: - ionizarea produsa de razele
cosmice creste cu altitudinea, - iar
cand densitatea aerului scade, drumul
liber al ionilor creste, putandu-se
deplasa mai mult in campul electric
inainte de a suferi o ciocnire, ceea ce
duce la cresterea rapida pe verticala a
conductibilitatii.
Densitatea de curent in aer
este de ordinul a catorva picoamperi pe
metru, dar la suprafata Pamantului
este imensa. Intensitatea curentului
electric atinsa in orice moment este
constanta si de aproximativ: 1800 A.
Curentul electric atmosferic este
alcatuit din sarcini electrice pozitive
(ioni pozitivi) care transporta sarcina
pozitiva spre P“mant sub o tensiune de
400 000 V si o putere de 700 MW.
Daca spre Pamant circula un curent de
sarcini pozitive atat de mare, atunci
sarcina negativa a P“mantului este de
540 000 C. De aici, rezulta ca, sistemul
P“mant-ionosfer“ se poate considera
un imens condensator.
Pamantul este incarcat din
punct de vedere electric negativ, iar potentialul aerului este pozitiv. La inaltimi mari
conductibilitatea electrica este atat de mare, incat nu mai apar variatii de potential pe directia
orizontala, adica aerul devine practic un conductor. Acest lucru are loc la aproximativ 50 km inaltime,
unde exista efectiv o suprafata orizontala perfect conductoare, de unde vin curentii electrici
atmosferici.
Furtunile cu fulgere transporta spre Pamant
sarcini negative, fenomen ce mentine Pamantul incarcat
electric negativ. Cand are loc un traznet, el aduce pe
Pamant mari cantitati de sarcini negative. La suprafata
Pamantului se produc aproximativ 300 de furtuni pe zi.
Din cele prezentate rezulta ca, Pamantul este
incarcat din punct de vedere electric negativ.
La nava cu propulsie cuantica s-a scos in
evidenta faptul ca, corpul sau este incarcat din punct de
vedere electric negativ, datorita radiatiei b alcatuita din
electroni care inconjoara corpul navei.
De aici rezulta ca, Pamantul si nava cu propulsie
cuantica sunt corpuri incarcate din punct de vedere
electric negativ, se resping reciproc, conform legilor
electrostaticii care spun ca, dou“ corpuri incarcate cu
sarcini electrice de acelasi semn se resping reciproc, iar doua corpuri incarcate cu sarcini electrice cu
semn diferit se atrag.
In cazul acesta are loc respingerea de catre Pamant a navei cu propulsie cuantica
care au acelasi semn, fiind incarcate electric negativ, iar daca se schimba polaritatea
exterioara a navei cu propulsie cuantica cu sarcini electrice pozitive, aceasta va fi respinsa
de atmosfera si atrasa de Pamant.
Astfel, ar rezulta ca, pentru o nava care are posibilitatea sa genereze si sa regleze din interior
campuri electrostatice exterioare pozitive si negative sunt atrase sau respinse de Pamant, atmosfera
terestra sau alte planete, iar in spatiul cosmic ii sunt necesare energii extrem de mici pentru
deplasare.
Ce poate fi mai simplu, economic si eficace?
In urma reactiei de fuziune nucleara a superplasmei sunt emise in exterior electroni, protoni,
neutroni, pozitroni, neutrini, ioni negativi, ioni pozitivi si atomi neutri, iar acolo unde exista sarcini
electrice in miscare exista si magnetism.
Efectul corona la nava cu propulsie cuantica reprezinta un camp electromagnetic ionizat
extern, negativ si infinit alcatuit din electroni si ioni negativi.
Aceste particule accelerate ionizeaza, captureaza si lovesc atomii intalniti in calea lor, iar
acestia genereaza la randul lor radiatii electromagnetice, avand un spectru viu colorat vizibil cu ochiul
liber. Intensitatea acestor radiatii descreste in aer sunt amortizate treptat.
Renumitul cercetator francez Jean Goupil, sublinia ca, îatunci cand unui corp din ìmaterie
negativaî i s-ar aplica o forta, masa acestuia nu s-ar mai opune inertial fortei respective, ci ar
amplifica actiunea ei intr-atat incat, nici un obstacol nu ar mai putea sta in calea luiî.
Aceste nave cu propulsie cuantica pot parcurge cu usurinta imensitatea Universului folosind
energia mediului strabatut pentru a explora galaxii, sisteme solare sau planete, iar timpul si spatiul au
alte valori decat cele pe care le cunoastem noi azi.
Avantajul unui asemenea sistem de propulsie destinat manevrelor si navigatiei in campul
intens gravitational, in afara atmosferei planetare sau in marile ape planetare este evidenta. Ii sunt
necesare pentru functionare rezerve foarte mici de combustibil, pe care si le poate procura din spatiul
inconjurator. Este stiut faptul ca, exista in spatiul interplanetar hidrogen ionizat care poate fi absorbit
si folosit, de-a gata, in sistemul de propulsie al navei.
De asemenea se poate folosi substanta de lucru gata preparata din atmosfera inalta, unde se
produce o neintrerupta ionizarea moleculelor si a atomilor. Acest izvor de materie ionizata se poate
considera mereu deschis pentru navele cu propulsie cuantic“. Puterea mecanismului cuantic de
propulsie creste cu inaltimea.
In acest caz , nu ar mai fi nevoie ca trenurile sa mearga pe sine ori vapoarele sa navigheze in
conditii atat de dificile pe apa, iar avioanele si-ar pierde din utilitate.
Aeronautica s-ar dezvolta rapid, deoarece nu ar mai costa atat de mult programele spatiale de
cercetare si ar dispune de posibilitati multiple de deplasare si transport.
12. MOTOARELE VIITORULUI:
MOTORUL RACHETA ELECTRIC IONIC
MOTORUL RACHETA ELECTROMAGNETIC CU PLASMA
MOTORUL FOTONIC
NAVA GIGANT CU PROPULSIE CUANTICA
ACCELERATORUL DE PARTICULE LINIAR MULTIPLU GIGANT
DEPLASAREA IN ATMOSFERA TERESTRA
ANULAREA STARII DE IMPONDERABILITATE
La infiintarea Federatiei Internationale de Aeronautica, savantul austriac Eugene Sanger,
pionier al astronauticii, atrage atentia asupra dificultatilor carora va trebui sa le faca fata umanitatea
deceniilor urmatoare, daca se "incapataneaza" sa
considere racheta ca singurul mijloc de patrundere
in cosmos.
Peste zece mii de obiecte artificiale satelizate in jurul Terrei au devenit realitate, inainte ca
tehnologia, metalurgia, electronica si computerele sa se fi dezvoltat suficient.
Tiolkovski, Goddard, Oberth, Esnault - Pelterie si Pandray si alti au intuit, visat si calculat
posibilitatea patrunderii in spatiul cosmic a automatelor si a oamenilor, in conditii optime de confort si
siguranta.
In prezent se cauta "solutii" de tot felul pentru a inlocui clasicele motoare racheta,
cu motoare racheta electrice ionice, plasma sau fotonice care ar a asigura zboruri spatiale pe durata
de timp mai indelungata.
Motorul racheta electric ionic se afla in faza de testare, fiind o idee geniala a lui K.B.
Tiolkovski, avand ca scop asigurarea zborului cosmic prelungit asigurand navigarea in zone lipsite de
rezistenta.
Fata de motoarele racheta cunoscute, motorul racheta
electric ionic, se constituie intr-un sistem electric de propulsie si
nicidecum intr-un motor termic de forta. Acest motor rezolva
unele probleme privind asigurarea rezistentei termice a
motoarelor si a anexelor lor.
Motorul racheta electric ionic este un accelerator
de particule, procesul de accelerare se desfasoara sub actiunea
unui camp electric exterior. Jetul de reactie este un flux de
particule incarcate iar sursa de energie este o sursa electrica.
Un motor racheta electric ionic este alcatuit din :
propergol 1, sursa de ioni 2, camp electric de focalizare 3, camp
electric de accelerare 4, camp electric de neutralizare 5,
propulsant accelerat 6, generatorul electric 7.
Acest motor are si dezavantajul sau si cel mai
important este neutralizarea ionilor cu electroni inainte de
trecerea lor prin ajutajul motorului. Daca nu se poate realiza acest lucru, ionii vor smulge electroni din
atomii materialului din care este confectionat corpul motorului si vor incarca electric partea sa
metalica, existand pericolul ca potentialul incarcarii electrice a corpului navei sa fie asa de mare incat
sa nu mai poata fi produsa ejectarea in continuare a ionilor. Fluxul de ioni este oprit ei fiind atrasi in
camera de accelerare si motorul isi inceteaza functionarea. Pentru aceasta este necesara accelerarea
electronilor in vederea neutralizarii ionilor.
Motorul racheta electric ionic a oferit parametri functionali ridicati prin folosirea plasmei
propulsive din vapori de mercur.
Motorul racheta electromagnetic cu plasma este construit pe principiul folosiri plasmei,
ca fluid de lucru, astfel plasma fierbinte (100 000ƒC) este accelerata cu ajutorul unor campuri
magnetice exterioare.
Acest fenomen se poate obtine prin diverse metode (destindere termodinamica, campuri
electromagnetice si campuri electrice) de ejectare a plasmei in functie de care pot fi : electrotermice,
electromagnetice si electrice.
Motorul racheta electromagnetic cu plasma se compune din : generator de plasma 1, anod
2, catod 3, sursa electrica 4, anodul camerei de accelerare 5, catodul camerei de accelerare a
generatorului 6, directia campului electric 7, camp magnetic 8, propergol 9, ajutaj 10.
Motorul racheta electromagnetic cu plasma are un impuls specific ridicat, forta de tractiune
redusa si durata indelungata de functionare. Un dejavantaj il constituie necesitatea protejarii
personalului navigant impotriva radiatiilor daunatoare. Pentru aceasta sunt necesare masuri tehnice
complicate. Motorul fotonic se bazeaza pe folosirea ca jet reactiv a radiatiilor luminoase (fotoni) pentru
propulsia unei nave cosmice.
Se stie ca fotonii se deplaseaza cu
viteze enorme (viteza luminii)
urmarindu-se a se realiza fluxuri de
particule care sa se scurga prin
ajutaj cu viteza de 300 000 km/s.
Teoretic, asemenea nave ar asigura deplasarea cu viteze apropiate de cea a luminii, ceea ce
le-ar permite sa calatoreasca spre alte sisteme solare din Univers.
Acest sistem de propulsie ramane doar o idee, deoarece, materialele existente nu corespund
cerintelor acestui sistem energetic. O asemenea nava fotonica trebuie sa dispuna de o oglinda imensa
care sa emita un puternic flux de fotoni.
Emisia este dubla, un fascicul de particule accelerate (electroni, protoni spre exemplu) si un
fascicul de antiparticule accelerate (pozitroni sau antiprotoni).
Aceste doua fascicule sunt unite de oglinda imensa in focarul sau, unde va avea loc o reactie
de anihilare (prin ciocnire) si obtinerea fotonilor de foarte mare energie. Oglinda urmand a reflecta
fluxul de fotoni, facand sa apara forta de tractiune.
Exista si alte inconveniente. Prin absorbtia partiala a fotonilor de catre selectorul lampii ar
conduce la incalzirea puternica a partilor respective si la volatizarea lor. Obtinerea si stocarea
antiparticulelor necesita aparate si materiale deosebite, antiparticulele in contact cu materialul din care
ar fi construit rezervorul respectiv s-ar dezintegra.
Se propune ideea realizarii de recipiente in care sa se realizeze campuri intense
electromagnetice, pentru a mentine aceste antiparticule departe de peretii recipientului, dar si
realizarea unor astfel de recipiente constituie o problema de viitor.
Daca dorim sa calatorim in Univers o perioada mai indelungata trebuie sa acceptam si alte
"solutii" decat cele cunoscute de noi in momentul de fata.
Pentru un zbor spatial care ar dura intre 2 si 5 ani, in primul rand trebuie sa inlocuim
actualele motoare racheta cu altele capabile sa invinga cu consum minim de energie atractia
gravitationala planetara sau a altei planete, sa obtina viteze mult mai mari si sa poata absorbi si folosi
energia particulelor mediului pe care il strabat ca jet de propulsie.
In al doilea rand trebuie sa realizam nave mult mai mari, pentru a permite imbarcarea unui
personal mai numeros, aparate, materiale si provizii suficiente unei asemenea calatorii. Existenta la
bordul acestor nave imense a unor hangare sau spatii de adapostire a unor nave mai mici ca
dimensiune in care sa se poata imbarca una sau doua persoane pentru diverse cercetari spatiale ori
planetare.
Pornind de la principiul de functionare al navei cu propulsie cuantica incerc sa modelez o
"nava gigant cu propulsie cuantica", care ar constitui, un alt mijloc de patrundere in spatiul
cosmic. Acest mijloc de transport spatial ar fi mai eficace si mai economic, decat orice alt mijloc de
transport spatial cunoscut, avion sau racheta.
Nava gigant cu propulsie cuantica este alcatuita din: corpul sau si cele doua mecanisme de
propulsiei dirijare, mecanismul auxiliar si mecanismul cuantic de propulsie sau acceleratorul de
particule liniar multiplu gigant.
Corpul navei 1 se compune din invelisul exterior de forma cilindrica si cadrul interior .
Cadrul interior se compune din: spatii de protectie a elicelor 2, prevazute cu panouri de
protectie 3, iar pentru deplasarea panourilor de protectie in vederea inchideri sau deschideri spatiilor
de protectie se face cu ajutorul a doua motoare electrice 4, doua elice 5, motorul pentru punere in
functiune a elicei 6, mecanismul de transmisie 7 si motorul electric 8 de ridicarea sau coborarea
elicei impreuna cu motorul de actionare a elicei, intrarea si iesirea din nava se face pe la partea din
spate a navei prin portiera 9, generatorul nuclear fototermoelectric 10, spatiul util 11, panoul de
separare orizontal 12, mecanismul cuantic de propulsie sau acceleratorul de particule liniar multiplu
gigant, format din generatori cuantici orizontali laterali 13 (prezentati in plansa mecanismului cuantic
de propulsie), generatorii cuantici orizontali frontali 14, generatori cuantici verticali 15, cruci cuantice
16, cupla cuantica 17, ajutajele mecanismului 18; spatii de protectie a picioarelor de aterizare 19,
trenul de aterizare format din opt picioare de aterizare 20, ridicarea sau coborarea picioarelor de
aterizare se face cu ajutorul motoarelor electrice 21 care actioneaza fiecare cate un mecanism de
transmisie 22, format dintr-un angrenaj elicoidal cu cremaliera.
Se stie ca elicopterele au doua elicii pentru manevrare si dirijare, o elice portanta situata
deasupra elicopterului si o elice anticuplu situata in coada elicopterului. Daca elicopterul ar avea numai
o elice portanta deasupra sa la un moment dat, elicopterul s-ar roti odata cu elicea.
Mecanismul auxiliar este format din cele doua elice actionate de cate un motor
electric. Aceste motoare electrice sunt ridicate sau coborate in functie de necesitati, cu tot cu elice, de
un mecanism de transmisie format dintr-un angrenaj elicoidal cu cremaliera care se compune dintr-o
roata si o bara dintata (cremaliera). Roata dintata este actionata de un motor electric cu ajutorul unui
lant si actioneaza cremaliera care este montata pe corpul motorului electric de actionare a elicei,
ridicand sau coborand acest motor impreuna cu elicea.
Acest mecanism auxiliar are rolul de a ajuta mecanismul cuantic de propulsie in dirijarea si
orientarea navei in atmosfera terestra, unde energia particulelor atmosferice este mai mica in
comparatie cu energia particulelor din afara atmosferei terestre, unde energia particulelor este extrem
de mare. In afara atmosferei terestrei deplasarea navei se face numai cu ajutorul mecanismului
cuantic de propulsie, iar mecanismul auxiliar este scos din functie si introdus in cele doua spatii de
protectie care protejeaza cele doua elice de a nu se ciocni de meteoriti sau alte corpuri mici care se
gasesc in spatiul cosmic si ar putea sa deterioreze acest mecanism.
Mecanismul cuantic de propulsie sau acceleratorul de particule liniar multiplu
gigant este format din 20 de generatori cuantici orizontali laterali (13), 18 generatori cuantici
orizontali frontali (14),30 de generatori cuantici verticali (15) (sunt prezentati in plansa cadrului
interior al navei gigant cu propulsie cuantica), 15 cruci cuantice (16), 15 cuple cuantice (17) (vezi
plansa cadrului interior) si 31 de ajutaje (18). Toti generatorii cuantici sunt legati intre ei prin
intermediul crucilor cuantice si cuple cuantice care au rolul de accelerare a energiei de la un generator
cuantic la altul. Generatori cuantici verticali sunt asezati pe doua straturi si uniti intre ei prin
cuple cuantice. Mecanismul cuantic de propulsie se termina la exteriorul navei cu ajutajele
mecanismului.
Pentru a satisface, dupa necesitati, deplasarea navei in oricare directie intregul sistem al
mecanismului cuantic de propulsie e prevazut cu 68 de intrerupatori generali cu care sa se poata
obtine un numar variabil de sisteme atomice neizolate a avand polaritatile electromagnetice pozitive S
si negative N.
Prin modificarea polaritatilor electromagnetice pozitive S si negative N si a intensitatii acestor
sisteme atomice neizolate a, se modifica si directia de deplasare a navei in oricare directie, inapoi ,
inainte, urcare si coborare pe verticala, deplasare in diverse unghiuri, porniri si opriri instantanee,
planare si stationare.
Deplasarea pe verticala se face astfel :
Se pun in functiune elicele mecanismului auxiliar care se rotesc in sens invers una fata de
cealalta. Pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor 16 generatori cuantici orizontali are loc
absorbtia particulelor atmosferice, descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice
libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare, ducand la formarea de noi
structuri atomice si unei cantitati de energie care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica
negativa N in steaua de legatura unde are loc a doua acclerare a acestor particule conform principiului
de functionare al acceleratoarelor de particule liniare, la trecerea particulelor de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toti acesti atomi insotiti de energia lor, sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celor 15 generatori cuantici verticali din primul strat, unde are loc descompunere lor in
particule atomice elementare si subatomice libere,accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii degajata in urma
reactiei de fuziune care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in cuplele cuantice
unde are loc a alta accelerare a acestor particule la trecerea particulelor de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toate aceste particule insotite de energie sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celui de al doilea nivel de generatori cuantici verticali in numar de 15 unde are loc
descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor,
formarea plasmei si a fuziunii nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii
degajata in urma reactiei de fuziune care este emisa pe la polaritatea electromagnetica negativa Nin
atmosfera alcatuind jetul de reactie format dintr-un flux de cuante de radiatii beta, alfa si gama, care
ajuta la propulsia navei indiferent de mediul strabatut.
Particulele care au un exces de sarcini negative (electroni si ioni negativi) vor alcatui radiatia
beta, particulele care au un exces de sarcini pozitive (pozitroni, protoni si ioni pozitivi) vor constitui
radiatia alfa, iar particulele care nu au sarcina electrica (neutrini, fotoni nucleari si neutroni) vor forma
radiatia gama.
Deplasarea pe orizontala se face in felul urmator.
In primul rand se scot din functiune elicele exterioare rotative si se retrag in lacasurile lor de
protectie si se inchid panourile de protectie. Concomitent cu aceasta se ridica trenul de aterizare,
format din cele 8 picioare de aterizare in lacasurile lor de protectie.
Se scot din functiune generatoarele cuantice verticale si se modifica polaritatea
electromagnetica pozitiva S si negativa N al sistemelor atomice a al generatorilor cuantici orizontali.
Astfel, in directia de deplasare pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor 3
generatori cuantici orizontali are loc absorbtia particulelor atmosferice, unde are loc descompunere lor
in particule atomice elementare si subatomice libere,accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare ducand la formarea altor structuri atomice in care are loc si o degajare de energie la
formarea lor.
Aceste particule si energia lor sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in
prima stea de legatura unde acestea sunt accelerate pentru a doua oara.
In continuare acestea sunt absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor trei
generatori cuantici orizontali din al doilea nivel. In interiorul acestora are loc descompunere lor in
particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare de unde rezulta particule noi si energie care se degaja la formarea acestora, toate
acestea sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in a doua stea de legatura unde
acestea sunt accelerate pentru a patra oara.
Acestea particule insotite de energie sunt absorbite de polaritatea electromagnetica pozitiva
S a celor trei generatori cuantici orizontali din al treilea nivel. In interiorul acestora are loc
descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor,
formarea plasmei si a fuziunii nucleare de unde rezulta alte particule noi si energie care se degaja la
formarea acestora, toate acestea fiind emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in a treia
stea de legatura unde acestea sunt accelerate pentru a sasea oara.
Particule din aceasta stea de legatura insotite de energie sunt absorbite de polaritatea
electromagnetica pozitiva S a celor trei generatori cuantici orizontali din al patrulea nivel. In interiorul
acestora are loc descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare
particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare de unde rezulta alte structuri atomice si energie
care se degaja la formarea acestora, toate acestea sunt emise pe la polaritatea electromagnetica
negativa N in a patra stea de legatura unde acestea sunt accelerate pentru a opta oara.
Particule accelerate, insotite de energie sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celor trei generatori cuantici orizontali din al cincelea nivel. In interiorul acestora are loc
descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor,
formarea plasmei si a fuziunii nucleare de unde rezulta structuri atomice noi si energie care se degaja
la formarea acestora, toate acestea fiind emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in a
cincea stea de legatura unde acestea sunt accelerate pentru a zecea oara.
Toate aceste particule accelerate insotite de energie sunt absorbite de polaritatea
electromagnetica pozitiva S a celor trei generatori cuantici orizontali din al saselea nivel. In interiorul
sistemelor atomice neizolate a are loc descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice
libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare de unde rezulta structuri atomice
noi si energie care se degaja la formarea acestora, toate acestea fiind emise pe la polaritatea
electromagnetica negativa N in atmosfera alcatuind jetul de reactie, format din radiatii a, b si g.
Datorita sistemelor atomice care comunica intre ele se realizeaza o puternica interferenta de
camp electromagnetic, luminos si termic prin reglarea intensitatii si a polaritatilor electromagnetice a
acestor sisteme atomice.
Efectul "corona" la nava gigant cu propulsie cuantica reprezinta, ca si la nava cu propulsie
cuantica, emisia spectrala luminoasa a undelor electro-magnetice.
Efectul "corona" ar anula frecarea corpului navei de particulele atmosferice, de asemenea ar
anula si atractia gravitationale planetara asupra navei si a oamenilor din nava.
Mecanismul cuantic de propulsie ar crea in interiorul navei un camp gravitational artificial
electromagnetic, care ar conduce la anularea starii de imponderabilitate.
S-a constatat ca daca omul sta vreme indelungata in imponderabilitate in spatiul cosmic are
loc o dereglare de stabilitate a calciului din organism. Se stie ca, principalul depozit de calciu din
organism este sistemul osos, in care se afla in proportie de 8% fata de celelalte substante minerale.
De asemenea in mod normal se mai gaseste si in plasma sanguina in cantitate de 10 mg % .
Are loc in activitatea neuromusculara. Daca cantitatea de calciu din sange scade sub normal, au loc
fenomene de tetanie. De asemenea, mai are loc in activitatea inimi si coagularea sangelui. Calciul se
afla in cantitate mai mare in partea inferioara a organismului uman, in mod normal pe Pamant, iar in
timpul zborului spatial organismul uman se afla in imponderabilitate si atunci o parte din cantitatea de
calciu de la picioare urca la partea superioara, la cap.
La revenirea omului din spatiul cosmic, organismul uman reintra in faza de reglare a
cantitatii de calciu aceasta reglare dureaza chiar si cateva zile. Aceasta dereglare de asezare a calciului
din organism, nu creeaza efecte secundare ale organismului uman, activitatea spatiala decurge
normal.
Activitatea spatiala pe nava gigant cu propulsie cuantica s-ar desfasura ca si pe pamant, la
decolare, in spatiul cosmic sau la aterizare, campul gravitational planetar nu ar influenta aparatele sau
oameni care se afla la bordul navei .
Aterizarea navei pe sol se face in felul urmator.
Se deschid cele doua panouri de protectie ale mecanismului auxiliar, dupa care se scoate
afara mecanismul auxiliar si se pun in functiune cele doua elicii pentru a usura manevrarea si dirijarea
navei pentru aterizare.
Se modifica polaritatile electromagnetice ale sistemelor atomice neizolate a verticale, astfel
incat pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S a celor 15 generatori cuantici verticali are loc
absorbtia particulelor atmosferice, descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice
libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a fuziunii nucleare, ducand la formarea de noi
structuri atomice si unei cantitati de energie care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica
negativa N in cuplele cuantice unde are loc a doua accelerare a acestor particule conform principiului
de functionare al acceleratoarelor de particule liniare, la trecerea particulelor de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toti acesti atomi insotiti de energia lor, sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celor 15 generatori cuantici verticali din al doilea strat unde are loc descompunere lor in
particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii degajata in urma
reactiei de fuziune care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in crucile cuantice
unde are loc a alta accelerare a acestor particule la trecerea particulelor de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toate aceste particule insotite de energie sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a generatorilor cuantici orizontali in numar de 38 unde are loc descompunere lor in particule
atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a fuziunii
nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii degajata in urma reactiei de
fuziune care este emisa pe la polaritatea electromagnetica negativa N in atmosfera alcatuind jetul de
reactie format dintr-un flux de cuante de radiatii beta, alfa si gama, creand in exteriorul navei niste
aripi laterale de particule care ajuta la aterizarea lina a navei.
Odata cu apropierea navei de solul planetar se schimba din nou polaritatile electromagnetice
ale sistemelor atomice neizolate a orizontale, astfel incat pe la polaritatea electromagnetica pozitiva S
a celor 16 generatori cuantici orizontali are loc absorbtia particulelor atmosferice, descompunere lor in
particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare, ducand la formarea de noi structuri atomice si unei cantitati de energie care sunt
emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in steaua de legatura unde are loc a doua
accelerare a acestor particule conform principiului de functionare al acceleratoarelor de particule
liniare, la trecerea particulelor de la polaritatea electromagnetica negativa N la polaritatea
electromagnetica pozitiva S.
Toti acesti atomi insotiti de energia lor, sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celor 15 generatori cuantici verticali din primul strat unde are loc descompunere lor in
particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor, formarea plasmei si a
fuziunii nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii degajata in urma
reactiei de fuziune care sunt emise pe la polaritatea electromagnetica negativa N in cuplele cuantice
unde are loc a alta accelerare a acestor particule la trecerea particulelor de la polaritatea
electromagnetica negativa N la polaritatea electromagnetica pozitiva S.
Toate aceste particule insotite de energie sunt absorbite de polaritatea electromagnetica
pozitiva S a celui de al doilea strat de generatori cuantici verticali in numar de 15 unde are loc
descompunere lor in particule atomice elementare si subatomice libere, accelerare particulelor,
formarea plasmei si a fuziunii nucleare care duce la formarea altor tipuri de particule si a unei energii
degajata in urma reactiei de fuziune care este emisa pe la polaritatea electromagnetica negativa N in
atmosfera alcatuind jetul de reactie format dintr-un flux de cuante de radiatii beta, alfa si gama, care
ajuta la aterizarea lina a navei prin scaderea intensitatii mecanismului cuantic de propulsie.
O data cu apropierea de solul planetar se scot cele opt picioare de aterizare ale trenului de
aterizare din spatiile lor de protectie, iar aterizarea navei la sol, se face pe trenul de aterizare.
Cu putin timp in urma revista MAGAZIN nr. 479, din 27 iulie 2000 relateaza faptul
ca ìLUMINA ESTE MAI RAPIDA DECATÖ LUMINAî.
O echipa de cercetatori americani alcatuita din L. J. Wang, A. Kuznich si un roman Arthur
Dogariu au realizat un experiment (mentionat si de revista ìNatureî) in care au reusit cu ajutorul unui
fascicul laser care trece printr-o substanta negativa in vid sa se obtina o viteza de 300 de ori mai mare
decat viteza luminii.
Substanta negativa inseamna o substanta alcatuita numai din electroni si ioni negativi,
fenomen obtinut numai in tuburile electronice vidate in interior, iar fasciculul laser traverseaza in vid
acest flux de electroni cu viteza mentionata.
Acest experiment demonstreaza inca odata in plus ca, o nava care are un sistem sau mecanism cuantic
de propulsie capabil sa absoarba, sa genereze si sa emita orice tip de radiatii electromagnetice se poate deplasa
cu viteza luminii sau chiar mai mari.
In actuala criza de energie avantajul acestui mecanism cuantic de propulsie destinat
manevrelor si navigatiei, in campul intens gravitational planetar si in afara atmosferei terestre este
evident.