物理科学探疑-网友天空-原子原子核-论粒子的构造及核力的本质
论粒子的构造及核力的本质
周银兵
（长沙铁路总公司长沙供电段）
（长沙 410007）
966005@sohu.com
摘要：本文提出了一种利用正负电子和正反中微子及其相互间的电磁和弱力作用来组构粒子的理论设想，从理论上估算出了中子和质子的半径及所谓核力的大小和强度，并且解释了核力具有饱和短程性的原因及各种核反应。
关键词：正负电子 正反中微子 电磁和弱力作用
研究表明：各种介子的最终衰变物包括正反粒子湮灭反应产物只是几种基本粒子：正负电子和正反中微子及光子中的某几种，而且正反中子、正反质子等强子也有迹象表明是由某些更基本的粒子组成。有人认为组成强子的基本粒子是所谓具有分数电荷的夸克，但是到目前为止，我们从没有发现所谓自由夸克的存在；而我们知道原子是由核外带负电的电子和带等量正电的原子核组成，按照对称的原理既然存在着这样多的电子，那么必定存在至少相同数目的正电子。如果说正电子存在于原子核内，那么我们假设原子核内的夸克带的正电就将造成原子内正电荷比负电荷多；如果说正电子不存在于原子核内，那么正电子又在哪里？同时为了解释原子核中稳定的构造，认为在强子间又存在着一种既不是电磁力，也不是万有引力的强相互作用——核力，并对这种作用提出了种种设想，面对所谓的“夸克幽禁”的困难和种种疑问，基于正负电子、正反中微子的对称性，结合各种实验事实和物理的现象，在此，我提出一种关于粒子的结构设想。
除正负电子和正反中微子外，具有静质量的实物粒子都是由一定数目的具有一定动能（动质量）的正负电子与一定数目的具有一定动能（动质量）的正反中微子在弱力和电磁作用下按照一定的排列组合规律组成的具有一定构成物的粒子体系，而各个基本粒子：正负电子和正反中微子的动能（动质量）及基本粒子的固有静质量则转化为整个粒子体系的静质量和一定动质量，动质量定义为
从能量转化的角度讲：在不发生基本粒子湮灭反应的前提下，任意实物粒子在物理作用前后所表现出的总的静质量亏损可以理解为：在相互作用中，参与作用的所有实物粒子在静止条件下其内部的基本粒子总的动能（总的动质量）的减少；所表现出的总的静质量增加可以理解为：在相互作用中，参与作用的所有实物粒子在静止条件下其内部的基本粒子总的动能（总动质量）的增加。且静质量的变化量等于所有实物粒子在静止条件下其内部基本粒子总的动质量的变化量。在作用过程中必然伴随能量的转化。当然在不同的条件下（如作用、能量）正负电子、正反中微子的性质是有所不同的。
电子与中微子间及中微子间作用力是弱力作用，而电子间是电磁作用，且在足够小的空间范围内具有足够能量（包括势能）时，两种作用力应具有相同的作用强度。
在正粒子中，正电子、正中微子数和相应反粒子中负电子、反中微子数相等，且在正粒子中，负电子、反中微子数和相应反粒子中正电子数，正中微子数相等，而四种基本粒子的排列组合规律是应该相同的。
在中子或质子中，n个正电子，m个负电子和一定数目的正反中微子通过相互间的电磁和弱力作用按照一定的排列组合规律构成一个带n-m个单位正电荷的核心层，在核心层的外围空间分布着n-m组或n-m-1组由一个负电子和一定反中微子在弱力作用下组成的体系，并通过电磁作用绕核心运动，这样就构成了中子或质子（n-m
≥2）
在反中子或反质子中则是n个负电子，m个正电子和一定数目的正反中微子通过相互间的电磁和弱力作用按照一定的排列组合规律构成一个带n-m个单位负电荷的核心层，在核心层的外围空间分布着n-m组或n-m-1组由一个正电子和一定正中微子构成的体系，并通过电磁作用绕核心层运动，这样就构成反中子或反质子（n-m ≥2）对于核心层中正负电子及正反中微子具体的排列组合规律，以及n、m值还需要通过实验和具体分析加以确定。
在这些系统中，其核心层是稳定的，但是在中子和反中子的外层分布的带电粒子体系在运动中则可能通过电磁和弱力作用破坏其运动的稳定性，有可能造成正负电子和正反中微子从整个粒子体系中逃逸出来，这就是所谓的正反中子的衰变现象。由于核外层的电中微子系统在自由正反中子和不同的原子核中所受到的作用力是不同的。因此在自由中子和不同的原子核中的这种衰变在速率上是不同的。
按照这种粒子构造的设想，中子与中子，中子与质子，质子与质子间的作用力完全可以理解为类似于具有饱和短程性特征的分子力的电磁作用，中子或质子间外层电子与核心层的带电部分完全可以构成类似于分子间的化学键一样的核键，只不过在作用力强度和涉及的能量大小上有差别。
同样，反中子与反中子，反中子与反质子以及反质子间的作用力也完全可以理解为这种电磁作用。
可以看出，中子与反中子或质子与反质子之间直接的电磁作用是不具有类似于分子力的饱和短程性特征的，这一点，通过对正反质子或正反中子间的作用力分析是不难证明的。因而在相互作用下将发生湮灭反应。这里需要特别指出的是：虽然两个正反粒子间无法直接通过相互作用构成稳定的粒子体系，但是在多个正反基本粒子所构成的粒子体系中，由于各种作用非常复杂，在这样的条件下也有可能破坏正反基本粒子间的湮灭反应，因而不能排除正反粒子在此条件下可以稳定共存的可能性。按照上述设想，也就不难理解质子与反质子相遇或者当质子与质子，质子与中子或光子与质子等在相互撞击中，为什么总是产生各种介子、光子、正负电子、正反中微子，而就是不产生所谓的夸克。若中子最外层吸收一个电子时，则整个系统将显现为带一个单位的负电量，这与反质子将表现得很相似，在此，我把中子的这种状态叫做中子的负离子态。当它与质子作用时，若将外层的一个电子转给质子，将可能形成两个中子，这一点是有事实为证的。
为什么核心层的正负电荷数一定是（n-m ≥2）呢？因为假设核心层的正负电荷数是n-m =1这意味着正反质子的外层将是无电子的，那么与质子间或反质子间也存在着具有 饱和短程性特征的所谓核力的事实就是矛盾的，因为按照上述设想，外层无正负电子的正反质子又怎么可能存在饱和性的核力呢？当然若n-m ＜3为0、1、2，而外层电子也相应变化，使整个粒子体系表现为带0或1个单位正负电荷且静质量与上述正反重子的质量相近，那么在实验中也可能将其看作为正反重子。
若考虑到核子的外层电中微子系统分布的层次性，并假设不同层次的电中微子系统具有不同的动能状态值，外层电中微子系统的动能值小，内层的电中微子系统的动能值大，具体数值还需通过实验和分析来加以确定。在不同的原子核内，核子间是通过电磁作用共用不同层次的电中微子系统并使其处于准静态而达到力平衡的，在小质量原子核中（如
）主要是通过共用外层电中微子体系并使其处于准静态来实现力平衡的，因而整个粒子体系所表现出来的静质量亏损较小，即核子间的结合能较小；在大质量原子核中，部分核子除了共用外层电中微子系统还要共用内层的电中微子系统，因而其整个粒子体系所表现出的静质量亏损较大即核子间的结合能较大，因此也就表现出不同原子核具有不同的平均结合能的特点。当然共用电中微子系统时是应按照先外层后内层的原则的。
已知中子和质子形成氘核质量亏损为2.22×1.6×10-13/9×1016Kg,设中子的最外层电中微子系统被两个核子共用处于准静态，并设其它基本粒子动质量是不变化的，按照质能守恒及质能关系式这相当于中子最外层的电中微子系统具有的动能即为：2.22×1.6×10-13J；已知
由两个质子和一个中子组成，结合能为7.64兆电子伏，设中子最外层电中微子系统被共用，两个质子的最外层电中微子系统被共用则可以认为质子最外层电中微子系统动能为E动=(7.64-2.22)/2=2.71兆电子伏。
在中子和质子中，电中微子系统绕核心层运动的向心力由电磁力提供，考虑内层电子所受斥力影响，则有方程：
(1)
而
(2)
则
（3）
或
（4）
——最外层电中微子系统总质量
mJ——最外层电中微子系统静质量
E动——最外层电中微子系统绕核运动的动能
Q1——核心层电量
Q2——电子所带单位电量
F斥——外层电子所受的斥力在核心层与最外层电子间的引力的相反方向上的分量
设F斥=0忽略中微子与电子作用时运动所产生的系统静质量，即mJ取电子静质量，设n-m=3 ，将电子动能E动 和 mJ代入（2）式得V，与Q1=3 一并代入（3）或（4）式：m
对于中子 r=1.65×10-15m
对于质子 r=1.38×10-15m
若设内层电子绕核运动构成一个带2个正电的独立电荷体，其对外层电子作用近似认为其核心层所带的2个正电荷与外层电子作用，将V与Q1=2; mJ代入（3）或（4）式：
对于中子 r=1.11×10-15m
对于质子 r=0.91×10-15m
若在中，只有一个中子和一个质子的最外层电中微子系统被共用，则可以认为质子最外层电子动能为E动=5.42
兆电子伏，将其代入（2）式得V与Q1=3 ，mJ
代入（3）或（4）式，质子 r=0.73×10-15m。
虽然这些值与实测值有一定差异，但综合考虑各种作用的复杂性及电中微子系统静质量与E动 的不确定性，所计算出的r值，与实测值的差异应该说还是在允许的误差范围之内的。
已知中子与质子的静质量差为2.075×10-13/9×1016Kg,而按以上理论推导，中子最外层的电中微子系统动能为3.55×10-13J；若中子衰变成的质子静质量不变化，那么质子与中子的质量差最少应为3.55×10-13/9×1016+0.91×10-30Kg（忽略中微子），这似乎是个问题。但正如前文所指出的一样，我们考察中子最外层电子运动时要考虑内层电子对其的斥力影响，最外层电子对内层电子也有一个斥力影响，当失去这个最外层电子时即斥力消失时，在核心层电荷作用下，内层电子动质量就有一个增加量，即中子放出电子后所形成的质子有一个静质量的增加量。
从作用力的角度讲，按照通常理解，两个质子间的静电斥力=KQQ/(2r)2(Q取1.6×10-19库）而根据以上设想，设核心层电量n-m=3,外层共用电子数分别为1和2（两个电子靠得很近），并忽略两核子中外层电子间变化斥力的影响，如图：
则两核子间的静电吸引力分别为：
这些值与其它方法求得的两核子间的核力在大小强度上是一致的，当然若核心层电荷n-3＞3 ，而共用电子数更多，且核心层电荷与内层电子发生更强的作用，那么这个力就更大，结合能也更大。
总之通过以上分析，可以看出，依靠正负电子，正反中微子及其相互间的电磁作用和弱力作用，是有可能理解所谓核力的本质和粒子的各种性质的！
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