應(yīng)網(wǎng)友的要求，開始深入討論《現(xiàn)代物理學(xué)走進死胡同》的實質(zhì)問題。我也曾許諾過要向基礎(chǔ)物理方面轉(zhuǎn)移，把科學(xué)吧辦成討論基礎(chǔ)理論最有深度的論壇。
為此，新開一帖來專門討論核理論新模型。內(nèi)容是將現(xiàn)有的三篇專業(yè)文稿重新組織，精簡文字并刪掉插圖和參考文獻而成。題目是《原子核質(zhì)子組分的錯誤和正電子－－復(fù)合中子結(jié)構(gòu)模型》。分5大部分：
原子核質(zhì)子組分的錯誤和正電子－－復(fù)合中子結(jié)構(gòu)模型
（1）對原子核的質(zhì)子—中子模型的質(zhì)疑
（2）原子核的正電子――復(fù)合中子結(jié)構(gòu)模型
（3）原子核的正電子――復(fù)合中子結(jié)構(gòu)模型的實驗支持
（4）夸克錯誤和LHC豪賭
（5）核能本質(zhì)、核能利用途徑和ITER錯誤
準備發(fā)出前3部分。歡迎據(jù)理提出意見。

原子核質(zhì)子組分的錯誤和正電子―復(fù)合中子結(jié)構(gòu)模型
（1）對原子核的質(zhì)子—中子組成模型質(zhì)疑
自上個世紀初盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核并確認了氫原子核就是質(zhì)子以來，隨著中子的發(fā)現(xiàn)，建立了現(xiàn)行原子核物理的質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)模型，這是一個由原始質(zhì)子（氫原子核）和中子兩種粒子 （統(tǒng)稱為核子）的混裝結(jié)構(gòu)。以此為基礎(chǔ)，上世紀50年代又發(fā)展成原子核的殼層模型，進而又提出了質(zhì)子和中子組成的夸克模型直至標準模型。原子核的質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)模型實際上已經(jīng)成為是現(xiàn)代原子核物理和粒子物理的原始基礎(chǔ)。但是，經(jīng)過長達70多年的時間的檢驗驗，這個模型的合理性不斷受到質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。

1. 用來解釋克服質(zhì)子間同性排斥的交換力的物理機制和實驗驗證問題
原子核的質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)中質(zhì)子（氫原子核）帶有1個正電荷，同中子一起混裝后多個質(zhì)子之間必然存在同性正電荷的排斥力，如何解釋這種同性排斥力作用下能夠保持穩(wěn)定而不解體的物理機制呢？雖然海森堡 （W.Heisenberg）給出的一個解釋，假設(shè)了核子間有一種交換力通過在質(zhì)子和中子間不斷交換電荷，以致把排斥力“交換”掉了。但既然在原子核中質(zhì)子和中子通過交換力來克服排斥力來保持原子核的穩(wěn)定，說明質(zhì)子和中子應(yīng)當是相依為命、生死與共才是。但是，大多天然放射性并沒有放出質(zhì)子，而發(fā)現(xiàn)中子的多個人工核反應(yīng)實驗直接打出的僅僅是中子而并沒有質(zhì)子。這一情況非常重要。因為，如果原子核中果真是質(zhì)子和中子混裝，而且在質(zhì)子和中子之間果真存在所謂電荷交換力抵消了質(zhì)子同性電荷之間的排斥力維系著兩者之間的聯(lián)系，那么，如此相依為命的質(zhì)子和中子應(yīng)當一道輻射出來才是，但這同實驗事實不符。而且，一些核反應(yīng)生成的自由質(zhì)子具有相當高的穩(wěn)定性和長壽命，而一些核反應(yīng)打出的自由中子只有10幾個分鐘的壽命。很難設(shè)想，質(zhì)子和中子這兩種穩(wěn)定性和壽命有很大差異的粒子通過所謂“交換力”就能夠一起束縛在原子核中并同時保持穩(wěn)定。
至于海森堡杜撰的這種交換力屬于何種力，其交換電荷的物理機制是什么，如此關(guān)鍵重要的問題70多年來至今也沒有說清楚，即便是在現(xiàn)代的實驗條件下也沒有得到必要的實驗驗證。
這是原子核的質(zhì)子―中子結(jié)構(gòu)的最大困難。

2. 質(zhì)子(氫原子核)和中子相互轉(zhuǎn)換關(guān)系的兩個反應(yīng)式的矛盾問題
質(zhì)子同中子之間相互轉(zhuǎn)變有兩個反應(yīng)式：
一個是費米30年代提出的β衰變理論的自由中子衰變式——中子→質(zhì)子 + 電子 + 反中微子。但這個反應(yīng)式長期以來并沒有得到實驗證實，只是到了近70年后才由美國科學(xué)家通過實驗得到一個接近的結(jié)果：在中子衰變的產(chǎn)物中除了質(zhì)子和電子外，還包括有光子。這說明實際的反應(yīng)要復(fù)雜得多。
另一個質(zhì)子同中子間轉(zhuǎn)換的反應(yīng)式是――質(zhì)子＋反中微子→中子 + 正電子。
這是根據(jù)小居里夫婦30年代的人工放射性實驗中存在著的質(zhì)子衰變成正電子和中子的事實得到的，50年代以來美國科學(xué)家嚴格檢驗了這個衰變式的粒子及其反應(yīng)截面而得到證實。該實驗也是證實中微子存在的唯一的最有說服力的實驗（而不是費米衰變式）從而獲得諾獎。
這兩個反應(yīng)式中所有粒子數(shù)均為1。比較這兩個反應(yīng)式，根據(jù)質(zhì)量、能量和電荷守恒的觀點（至少目前還沒有否定這些守恒規(guī)律），這兩個式子是相互矛盾的，不可能都有的是正確的，而經(jīng)過實驗嚴格驗證的后一個反應(yīng)式似乎更符合事實，這將導(dǎo)致質(zhì)子質(zhì)量大于中子質(zhì)量，多出1個電子質(zhì)量的結(jié)果，而不是現(xiàn)行核理論的中子質(zhì)量大于質(zhì)子質(zhì)量3－4個電子質(zhì)量。這一結(jié)果是完全有可能的：查德威克當年發(fā)現(xiàn)中子后根據(jù)動量轉(zhuǎn)換原理測出的中子質(zhì)量同當時根據(jù)電荷偏轉(zhuǎn)測出的質(zhì)子（氫原子核）質(zhì)量相比精度較低，不在一個數(shù)量級，故所得到的中子質(zhì)量大于質(zhì)子（氫原子核）質(zhì)量的結(jié)果并不可靠。果真如此，將是對現(xiàn)行原子核理論的質(zhì)能關(guān)系將是顛覆性的，也預(yù)示著費米理論的中子衰變式應(yīng)當有著與中子內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)有關(guān)的粒子數(shù)的新的平衡關(guān)系。如此重要的問題是質(zhì)子――中子模型的又一大困難。也是任何核理論模型必須解釋清楚的問題。

3. 質(zhì)子（氫原子核）、正電子同電子的對偶關(guān)系問題
隨著實驗技術(shù)的發(fā)展和精度的提高，越來越表明；質(zhì)子電荷、電子電荷和正電子電荷（絕對值）越來越接近。而質(zhì)子的質(zhì)量同電子質(zhì)量之比為1836倍以上。從正反物質(zhì)所具的特征看，很難認為質(zhì)量相差1835倍以上的質(zhì)子同電子間之間具有電荷對偶關(guān)系。而同電子有對偶關(guān)系的只能唯一是電荷和磁矩數(shù)量相等極性相反的正電子。由此推斷，質(zhì)子的電荷只能是質(zhì)子內(nèi)部的正電子。
質(zhì)子（氫原子核）的電荷和質(zhì)量特征不具備同電子的對偶關(guān)系，不能說明為什么質(zhì)子和電子作為兩個不同質(zhì)量的粒子的電荷在相當高的實驗精度上相當一致的實驗事實，而只有質(zhì)子中包含正電子才能給予圓滿解釋。這一點關(guān)系到原子核帶有的正電荷為什么能同核外電子平衡而使整個原子嚴格的電中性的本質(zhì)問題，差之毫厘，將會引發(fā)整個物理學(xué)理論的動搖和顛覆。
這是原子和質(zhì)子組分的一個重要困難。

4. 原子核內(nèi)粒子所具有能級的空間和軌道問題
眾所周知，能量是物質(zhì)運動的量度。核能的存在又是無可爭議的事實，而且核能只能是核內(nèi)粒子組分運動所具有的能量，包括動能和勢能，必然要有相應(yīng)的運動形式和運動空間。根據(jù)核內(nèi)存在相當大的能量并具有特定的分立能級的事實推斷，核內(nèi)粒子絕不應(yīng)當是像質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)模型那樣是粒子全部擠在一起的混裝排列，而應(yīng)當具有一定的空間使得核內(nèi)粒子的高速圍繞力場中心的軌道運動，只有這樣才有量子特征的能級和可能有多余的勢能和動能在適當?shù)臈l件下的釋放。質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)模型不能對核能本質(zhì)給出合理自洽的說明，力場和能量關(guān)系仍然是模糊的。這是質(zhì)子――中子結(jié)構(gòu)模型的困難，也是核聚變能源至今沒有走出困境的主要原因。

 5. 任意原子核中的質(zhì)子組分同原始質(zhì)子（氫原子核）的本質(zhì)和實驗檢測問題
質(zhì)子中子結(jié)構(gòu)模型將原始質(zhì)子（氫原子核）當作任意原子核的組分，但對任意原子核中的質(zhì)子組分和中子組分的性能檢測卻從來都不是直接從任意原子核中取樣。其中，質(zhì)子是用連接在聚乙烯碳鏈上的氫原子的原子核，或直接使用液態(tài)氫、氣態(tài)氫的原子核取樣進行散射實驗；而對于中子，又都毫無例外的從氘核中取樣，所得到的散射結(jié)果扣除質(zhì)子的貢獻。這種僅僅作為氫原子核才有意義的原始質(zhì)子同理論假設(shè)的同中子混裝在所有原子核中的質(zhì)子根本就不是一回事，其性能是不是完全相同并沒有從理論和實驗上得到證明的。而這樣不加證明的取樣檢測到的質(zhì)子和中子的性質(zhì)不可能普遍適合所有原子核內(nèi)的情況，實際上是不符合實驗規(guī)則的。 
可見，原子核的質(zhì)子—中子結(jié)構(gòu)模型實際上也是缺少嚴謹?shù)膶嶒灮A(chǔ)的。

2008-10-11 23:38