=(
e/r
0
2)cos(
x/r
0),где
r
0— радиус электрона,
e— его заряд. Это — как бы набор чередующихся заряженных нитей с поверхностной плотностью (Рис. 126). Сила притяжения электрона к тонкой заряженной нити шириной
dx, естьdF
=
edx/2
0R,где
R— расстояние до элемента
dx. Нам важна лишь поперечная к оси
хсоставляющая силы притяженияdF
z=
dF(
z/
R)=
ezdx/2
0R2,где
R
2=
z
2+
x
2. Интегрируя
dFzв пределах изменения
xот минус до плюс бесконечности, найдём по таблице интегралов силуF
z= (
e2/2
r02
0)exp(—
z/r
0).Такова сила притяжения к системе электрона, помещённого над положительным зарядом (позитроном, Рис. 126). И с той же силой он будет отталкиваться, находясь напротив отрицательного заряда (электрона), как легко увидеть, изменив знак .
Получить двумерное периодичное распределение заряда можно, сложив два одномерных (
x)=(
e/r
0
2)cos(
x/r
0) и (
y)=(
e/r
0
2)cos(
y/r
0), как бы переплетя две системы скрещенных заряженных нитей в полотно, ткань, сетку (Рис. 127). Тогда, сила притяжения к такой электрон-позитронной решётке, по принципу суперпозиции, есть просто сумма отдельных сил:
F
z+F
z=(
e
2/
r
0
2
0)exp(
—z/r
0). Таким образом, электрон притягивается к положительным узлам этой решётки, и сила притяжения экспоненциально спадает с удалением
zот плоскости кристаллической частицы. Материя тел и частиц "соткана" из положительных и отрицательных зарядов, словно простая тканая материя — из переплетённых нитей основы и утка, выходящих на поверхность в шахматном порядке, подобно электронам и позитронам, образующим своего рода шахматную доску. Электроны, как магнитные шахматные фигурки, прилипают к этой шахматной доске в точно отведённых им клетках (напротив позитронов, Рис. 101).Рис. 127. Сложение двух одномерных распределений заряда даёт двумерное, как в электрон-позитронной решётке.
Так же прилипают к электрон-позитронным слоям и протоны с нейтронами. Ведь и сами они подобны кристаллам, образованным электронами и позитронами (§ 3.2, § 3.9). Протон и нейтрон стягиваются гранями так, что электроны одной частицы становятся против позитронов другой и наоборот. Тогда полная сила
Fпритяжения частиц равна сумме сил притяжения всех электронов и позитронов:
F=
N(
e
2/
r
0
2
0)exp(—
z/r
0), где
N— число зарядов в контактирующих гранях. То есть, сила сцепления двух протонов или нейтрона и протона спадает с удалением
zпо экспоненте. Именно такой закон и был открыт для ядерных сил. Причём, предложенный механизм ядерного притяжения сразу объясняет, почему ядерные силы — короткодействующие, а характерный радиус их действия совпадает с классическим радиусом электрона
r
0(порядка 10
–15м), чего квантовая физика объяснить не могла. Всё дело в том, что множитель exp(—
z/r
0) в выражении для
F, по мере удаления, быстро стремится к нулю, делая ядерную силу
Fзаметной лишь на расстояниях
zпорядка
r
0и, практически неощутимой, — на расстояниях б'oльших 3
r
0.Выходит, ядерные силы, так же как магнитные и гравитационные, имеют электрическую природу [19, 79]. Два протона при сближении сначала отталкиваются, поскольку сила электрон-позитронного взаимодействия их граней мала. По мере сближения, эта ядерная сила быстро нарастает и, наконец, превосходит силу кулоновского отталкивания. Напомним: протон образуют примерно 900 электронов и 900 позитронов, но позитронов на один больше, чем вызван положительный заряд протонов, который и отталкивает частицы. Силы взаимодействия прочих электронов и позитронов уравновешены. Но, при сближении и взаимной ориентации протонов, за счёт их упорядоченного строения, баланс сил нарушается: возникает притяжение их кристаллических решёток, удерживающее частицы вместе. Влияние взаимной ориентации нуклонов и ядер на степень их взаимодействия, действительно, давно обнаружено [19, с. 319], но от незнания природы ядерных сил и структуры ядерных частиц, этот эффект, подобно магическим числам, не находил объяснения.