ЯМР ГЕНЕРАТОР М.МЕЙЕРА
AlexeySh пишет: А вот теперь давайте повнимательнее посмотрим на таблицу изотопов железа.
Ничего интересного не замечаете? Ненулевой спин имеет Fe57, для которого есть измеренное значение частоты ЯМР. Но есть и ещё кое-что интересное. А именно: у железа есть изотоп Fe54m с очень коротким периодом существования, спином 10+ и огромной энергией возбуждения.
По моему мнению без него тут не обходится.
sector+, Вы пишете что все что ниже Fe56 дает энерговыделение за счет синтеза. А откуда такие сведения почерпнуты? По моим сведениям преобразование Fe56 в Fe54 приводит к выделению энергии. И наоборот, для преобразования Fe54 в Fe56 энергию нужно затратить.
Можно взять Вашу ссылку, и подсчитать для каждого изотопа массу, приходящуюся на один нуклон.
У кого эта масса минимальна - тот самый стабильный и у него максимальная энергия связи в расчете на один нуклон.
А можно поступить проще - спросить у Википедии.
sector+ пишет:
AlexeySh пишет: А вот теперь давайте повнимательнее посмотрим на таблицу изотопов железа.
Ничего интересного не замечаете? Ненулевой спин имеет Fe57, для которого есть измеренное значение частоты ЯМР. Но есть и ещё кое-что интересное. А именно: у железа есть изотоп Fe54m с очень коротким периодом существования, спином 10+ и огромной энергией возбуждения.
По моему мнению без него тут не обходится.
sector+, Вы пишете что все что ниже Fe56 дает энерговыделение за счет синтеза. А откуда такие сведения почерпнуты? По моим сведениям преобразование Fe56 в Fe54 приводит к выделению энергии. И наоборот, для преобразования Fe54 в Fe56 энергию нужно затратить.
Можно взять Вашу ссылку, и подсчитать для каждого изотопа массу, приходящуюся на один нуклон.
У кого эта масса минимальна - тот самый стабильный и у него максимальная энергия связи в расчете на один нуклон.
А можно поступить проще - спросить у Википедии.
Стоп. А почему мы считаем массу на один нуклон? Масса протона не равна массе нейтрона. Так что формула расчета дефекта массы должна выглядеть несколько иначе.
Но даже не вдаваясь в подробности. Вы сами пишете, что у Fe56 максимальная энергия связи на 1 нуклон. Значит при переходе от Fe56 к Fe54 энергия связи уменьшится. Т. е. излишек энергии выделится при этом преобразовании. Где ошибка в моем рассуждении?
Для примера можете посмотреть статью про дефект массы в той же Википедии. Там есть расчет для деления ядра урана, при котором дефект массы уменьшается и выделяется энергия.
Сейчас стал проверять свои расчеты и обнаружил что неправ. Ошибся при расчетах из-за знака минус. Но что-то тут не так. Решил проверить таблицу изотопов железа в Википедии. Нашел первоисточник , на который ссылается Википедия. И вот что мы имеем.
Изотоп Fe56 энергия связи 8790,342 keV. Изотоп Fe54 энергия связи 8736,370 keV. При преобразовании Fe56 в Fe54 имеем выход 53,958 keV энергии.
При этом дефект массы Fe56 равен -60606,422, keV а у Fe54 дефект массы - 56263,857 keV.
Так что вывод следующий. Если мы хотим чего-то достичь нужно смотреть первоисточники, а не Википедию. В данном конкретном случае мы имеем при преобразовании Fe56 в Fe54 явное выделение энергии за счет уменьшения энергии связи.
В 1852 В.Вебер высказал предположение, что каждый атом магнитного вещества представляет собой крошечный магнит, или магнитный диполь, так что полная намагниченность вещества достигается, когда все отдельные атомные магниты оказываются выстроенными в определенном порядке (рис. 4,б).
Теория Вебера была усовершенствована в 1890 Дж.Эвингом, заменившим его гипотезу атомного трения идеей межатомных ограничивающих сил, помогающих поддерживать упорядочение элементарных диполей, которые составляют постоянный магнит.
Подход к проблеме, предложенный когда-то Ампером, получил вторую жизнь в 1905, когда П.Ланжевен объяснил поведение парамагнитных материалов, приписав каждому атому внутренний нескомпенсированный электронный ток. Согласно Ланжевену, именно эти токи образуют крошечные магниты, хаотически ориентированные, когда внешнее поле отсутствует, но приобретающие упорядоченную ориентацию после его приложения. При этом приближение к полной упорядоченности соответствует насыщению намагниченности. Кроме того, Ланжевен ввел понятие магнитного момента, равного для отдельного атомного магнита произведению «магнитного заряда» полюса на расстояние между полюсами. Таким образом, слабый магнетизм парамагнитных материалов обусловлен суммарным магнитным моментом, создаваемым нескомпенсированными электронными токами.
В 1907 П.Вейс ввел понятие «домена», ставшее важным вкладом в современную теорию магнетизма. Вейс представлял домены в виде небольших «колоний» атомов, в пределах которых магнитные моменты всех атомов в силу каких-то причин вынуждены сохранять одинаковую ориентацию, так что каждый домен намагничен до насыщения. Отдельный домен может иметь линейные размеры порядка 0,01 мм и соответственно объем порядка 10–6 мм3. Домены разделены так называемыми блоховскими стенками, толщина которых не превышает 1000 атомных размеров. «Стенка» и два противоположно ориентированных домена схематически изображены на рис. 5. Такие стенки представляют собой «переходные слои», в которых происходит изменение направления намагниченности доменов.
Первоначальная теория магнетизма Вейса в своих основных чертах сохранила свое значение до настоящего времени, получив, однако, обновленную интерпретацию на основе представления о нескомпенсированных электронных спинах как факторе, определяющем атомный магнетизм. Гипотеза о существовании собственного момента у электрона была выдвинута в 1926 С.Гаудсмитом и Дж.Уленбеком, и в настоящее время в качестве «элементарных магнитов» рассматриваются именно электроны как носители спина.
Для пояснения этой концепции рассмотрим свободный атом железа – типичного ферромагнитного материала. Две его оболочки (K и L), ближайшие к ядру, заполнены электронами, причем на первой из них размещены два, а на второй – восемь электронов. В K-оболочке спин одного из электронов положителен, а другого – отрицателен. В L-оболочке (точнее, в двух ее подоболочках) у четырех из восьми электронов положительные, а у других четырех – отрицательные спины. В обоих случаях спины электронов в пределах одной оболочки полностью компенсируются, так что полный магнитный момент равен нулю. В M-оболочке ситуация иная, поскольку из шести электронов, находящихся в третьей подоболочке, пять электронов имеют спины, направленные в одну сторону, и лишь шестой – в другую. В результате остаются четыре нескомпенсированных спина, чем и обусловлены магнитные свойства атома железа. (Во внешней N-оболочке всего два валентных электрона, которые не дают вклада в магнетизм атома железа.)
Измерение магнитных свойств.
При изучении магнитных свойств наиболее важное значение имеют измерения двух типов. Первый из них –измерения силы, действующей на образец вблизи магнита; так определяется намагниченность образца. Ко второму относятся измерения «резонансных» частот, связанных с намагничением вещества. Атомы представляют собой крошечные «гироскопы» и в магнитном поле прецессируют (как обычный волчок под влиянием вращающего момента, создаваемого силой тяжести) с частотой, которая может быть измерена. Кроме того, на свободные заряженные частицы, движущиеся под прямым углом к линиям магнитной индукции, действует сила, как и на электронный ток в проводнике. Она заставляет частицу двигаться по круговой орбите.
Эта частота характеризует движение заряженных частиц в веществе, находящемся в магнитном поле. Оба типа движений (прецессию и движение по круговым орбитам) можно возбудить переменными полями с резонансными частотами, равными «естественным» частотам, характерным для данного материала. В первом случае резонанс называется магнитным, а во втором – циклотронным (ввиду сходства с циклическим движением субатомной частицы в циклотроне).
Говоря о магнитных свойствах атомов, необходимо особо остановиться на их моменте импульса. Магнитное поле действует на вращающийся атомный диполь, стремясь повернуть его и установить параллельно полю. Вместо этого атом начинает прецессировать вокруг направления поля (рис. 10) с частотой, зависящей от дипольного момента и напряженности приложенного поля.
Прецессия атомов не поддается непосредственному наблюдению, поскольку все атомы образца прецессируют в разной фазе. Если же приложить небольшое переменное поле, направленное перпендикулярно постоянному упорядочивающему полю, то между прецессирующими атомами устанавливается определенное фазовое соотношение и их суммарный магнитный момент начинает прецессировать с частотой, равной частоте прецессии отдельных магнитных моментов. Важное значение имеет угловая скорость прецессии. Как правило, это величина порядка 10•10 Гц/Тл для намагниченности, связанной с электронами, и порядка 10•7 Гц/Тл для намагниченности, связанной с положительными зарядами в ядрах атомов.
AlexeySh пишет: Вы сами пишете, что у Fe56 максимальная энергия связи на 1 нуклон. Значит при переходе от Fe56 к Fe54 энергия связи уменьшится. Т. е. излишек энергии выделится при этом преобразовании. Где ошибка в моем рассуждении?
Для примера можете посмотреть статью про дефект массы в той же Википедии. Там есть расчет для деления ядра урана, при котором дефект массы уменьшается и выделяется энергия.
Нуклоны в ядре сидят в потенциальной яме определенной глубины. При этом, как и в любой потенциальной яме, существуют уровни энергии, которые занимают эти самые нуклоны, вне зависимости от того, протоны они или нейтроны - с точки зрения сильных взаимодействий они неразличимы. Кто-то из них занимает самый высокий уровень энергии, а кто-то самый низкий. Тот, кто сидит на самом низком уровне - у того, можно сказать, самая большая энергия связи. Кто на самом высоком - минимальная энергия связи. Однако, в литературе нет указаний на эту самую минимальную энергию связи, и тем более нет указаний на минимальную энергию связи дифференцированно применительно к нейтрону или протону.
Далее.
Если мимо тяжелого ядра пролетает медленный нейтрон, то он может быть захвачен ядром (потенциальной ямой), в результате чего ядро приходит в метастабильное состояние, характеризующееся понижением потенциального барьера на пути к распаду. Т.е. возникает ситуация, при которой глубокой потенциальной яме гораздо выгоднее распасться на две менее глубокие потенциальные ямы, и чтобы подтолкнуть такую яму к распаду уже достаточно энергии теплового фона.
В результате распада образуются некие осколки, причем каналов распада может быть множество. Т.е. здесь неуместна аналогия с энергией ионизации атома, которую можно было бы назвать энергией связи внешнего электрона в атоме. Применительно к ядру нет таких процессов (я, по крайней мере, не знаю), чтобы в результате развала ядра от него отщеплялся один протон или один нейтрон, например, и тогда можно было бы говорить об энергии связи, приходящейся на внешний нейтрон или внешний протон. Видимо поэтому в литературе встречается некая усредненная характеристика - энергия связи на нуклон (а для расчетов применяется дефект массы, а не энергия связи). Причем, чем больше эта энергия связи, тем больше дефект масс. Т.е. если ядро разобрать на отдельные нейтроны и протоны, то сумма их масс окажется больше массы исходного ядра на дефект массы (которая равна средней энергии связи на нуклон, умноженной на число нуклонов).
При соединении всех этих нейтронов и протонов в одно ядро выделяется энергия (улетающая в виде гамма квантов), равная дефекту массы. И чем больше дефект массы (энергия связи), тем больше энергии улетает, тем в более глубокую яму сваливаются наши нуклоны, и тем более стабильно ядро.
У 56Fe дефект массы (средняя энергия связи на нуклон) больше, чем у 54Fe. Соответственно внешний нуклон (занимающий самый высокий уровень энергии) сидит глубже по энергии (чем внешний нуклон у 54Fe), и потому, чтобы перевести 56Fe в 54Fe (вытащить из глубокой ямы два нейтрона) необходимо затратить энергию. При этом сама яма (образующая 54Fe) станет мельче, энергия связи на нуклон уменьшится, а внешним (условно внешним - самым высоким по энергии) станет один из оставшихся нуклонов, который теперь уже будет сидеть выше по энергии по сравнению с 56Fe.
Далее, в силу того, что яма становится мельче, энергия связи на нуклон уменьшается, дефект массы также становится меньше. Такое ядро – с меньшим дефектом массы – может поучаствовать в ядерной реакции с выделением энергии. Важно только, чтобы продуктом такой ядерной реакции был элемент со сравнительно большим дефектом массы. Если продукт с большим дефектом массы стоит правее от исходного, то реакция с энерговыделением – это реакция синтеза. Если левее (по массе) , то реакция с энерговыделением – это реакция распада.
Самым большим дефектом массы обладает 56Fe.
Применительно к распаду урана правильный расчет – в приложении. Че там написано в Вики – разбирайтесь сами.
Дефект массы не может быть у каких-то элементов положительным, а у каких-то отрицательным.AlexeySh пишет: Решил проверить таблицу изотопов железа в Википедии. Нашел первоисточник , на который ссылается Википедия. И вот что мы имеем.
Изотоп Fe56 энергия связи 8790,342 keV. Изотоп Fe54 энергия связи 8736,370 keV. При преобразовании Fe56 в Fe54 имеем выход 53,958 keV энергии.
При этом дефект массы Fe56 равен -60606,422, keV а у Fe54 дефект массы - 56263,857 keV.
Так что вывод следующий. Если мы хотим чего-то достичь нужно смотреть первоисточники, а не Википедию. В данном конкретном случае мы имеем при преобразовании Fe56 в Fe54 явное выделение энергии за счет уменьшения энергии связи.
Что-то тут не так. Цифры в 60 МэВ и 56 Мэв - слишком маленькие.
А вот атомные массы в Вашем первоисточнике приведены такие же, как Википедии.
А с эксцессом массы - надо разбираться.
Возьмем самое первое, приведенное в первом посте AntonW, описание активатора Мейера от 1991 г.
F9110472 19.08.1991. ”Activateur pour Mutation Isotopique”
Физический смысл в следующем: 56 изотоп железа, содержит 26 протонов, 26 электронов и 30 нейтронов, что дает в общей массе 56,52 МэВ, хотя его фактическая масса 55,80 МэВ. Разница между расчетной массой и фактической массой 0,72 МэВ, что соответствует энергии сцепления ядер нуклонов 0,012857 МэВ.
Таким образом, если ввести дополнительно 0,000105 эВ энергии железному ядру изотопа 56, то основной изотоп будет иметь уровень энергии 0,012962 МэВ на нуклон соответствующей железу изотопа 54. Созданная нестабильность будет передавать энергию изотопа железа 56, изотопу 54, вызывая потерю 2 нейтронов.
Этот процесс порождает избыточную энергию 0,02 МэВ с железа изотопа 54 лишь 0,70 МэВ в то время как 56 изотоп имеет 0,72 МэВ. Чтобы добиться этого преобразования, мы используем принцип ядерного магнитного резонанса.
Для 56Fe здесь приведены цифры: бездефектная масса - 56,52 МэВ (вместо 56,45 а.е.м.), дефектная масса - 55,80 МэВ (вместо 55,93 а.е.м.). Т.е. в описаловке автор подменил единицы. Это первое.
Второе. Не трудно заметить, что 0,012962 МэВ - 0,012857 МэВ = 0,000105 МэВ, но не эВ. Т.е. это жесткий ультрафиолет, а отнюдь не радиоволновой диапазон.
Третье. В первоисточнике в расчетах использована средняя энергия связи на нуклон: 0,72/56 = 0,012857 МэВ/на нуклон для 56Fe (хотя на самом деле здесь размерность а.е.м./на нуклон) и 0,012962 МэВ/на нуклон - для 54Fe.
Откуда взялась последняя цифра - совершенно не понятно, но реально она меньше, а не больше, чем такая же у 56Fe.
Короче, ошибка на ошибке сидит, и ошибкой погоняет.
Как и во всяком стандартном патенте - в качестве объяснения эффекта написана всякая муть.
