论文专著：
发表学术论文多篇，出版著作1部。
出版专著：
《旋涡里的宇宙》袁玉刚 甘肃科技出版社 2008年
发表中文论文：
1． 鸭儿峡油田深抽技术配套与完善 袁玉刚 甘肃玉门 【期刊】钻采工艺 1993-07-02
2． 玉门油田改善二次采油配套技术应用现状及下步攻关方向袁玉刚 景士宏 赵金辉 左晓红 【会议】玉门油田分公司 2002
3． 幻数——完美的旋臂对称平衡的反映 袁玉刚 玉门油田分公司 【期刊】科学中国人 2011年-01-15
4． 原子壳层结构的改进与完善 袁玉刚 玉门油田分公司 【期刊】科学中国人 2010-06-15
5． 深部裂缝型油藏油层处理之浅 袁玉刚 玉门油田分公司开发事业部
资料更新中……
论文讲解：
原子壳层结构的改进与完善
经过几代科学家的共同努力，原子的壳层结构已经被大家接受和熟悉。然而，仍然存在一些问题需要解决。本文提出一种新的原子壳层结构，意图完善旧的壳层理论，更好地揭示原子的真相，解释原子的性质和实验结果。
1、元素周期律与核外电子的排列
1869年，俄罗斯科学家门捷列夫把元素的原子量排成行列，发现元素的物理性质和化学性质呈现周期性的重复。从而发现了元素周期律。1871年，门捷列夫发表了沿用至今的元素周期表，只是现在使用的周期表是按元素的核电荷数而不是按原子量排列的。
2、原子核壳层结构与核子的排列
鉴于元素周期性的事实，物理学家们采用类似于电子壳层结构的概念，假定原子核为具有壳层结构的球形（原子光谱的细节确实表明许多原子核的电荷分布呈椭球对称）、粒子相对独立并不相互碰撞、遵从泡利原理，建立了核的壳层结构理论。20世纪40年代末，美籍德国人迈耶夫人（M．G．Mayer）发现了稳定原子核中的幻数规律，即中子数或质子数为 2，8，20，28，50，82，126时原子核具有特殊的稳定性，质子数和中子数均为幻数（双幻数）时尤其稳定。当原子核中的质子或中子数是幻数时，它们就正好填满一个完整封闭的壳层。当质子和中子均正好填满某一壳层时，就成为所谓的双幻数核。每个幻数表示每一壳层所能容纳的最大质子或中子数。在此基础上，迈耶夫人和另一位德国科学家简森（J．D．Jensen）在势阱中加入了自旋—轨道耦合项，成功地解释了幻数，并且计算出了与实验正好相符的结果，发展了原子核的壳层结构模型。
3、核内外粒子排列的矛盾和问题
元素周期律较好地反映了元素的性质与原子核外电子排布的关系，正确地解释了许多自然现象。原子核壳层结构模型也成功地解释了幻数和磁矩等基本性质，获得了诺贝尔奖。但是，影响原子性质的不只是核外电子和核内质子的多少或如何排布，还有核内中子的多少和如何排布。只考虑质子、电子不考虑中子显然是不全面的。
3.1核外电子壳层为什么大都未排满？
电子壳层允许的最大电子数为2、8、18、32、50、72、98，最大电子总数为2、10、28、60、110、182、280，元素周期表从第三周期开始，为什么就没有排满呢？为什么电子会违反能量最低原理而先进入外壳层呢？为什么外壳层的能级反而比内壳层的要小呢？理论预言最大电子总数为280，实际上只发现了92（铀），制造出了116（Uuh）。为什么差了这么多？
3.2核子壳层为什么与核外电子壳层不对应？
原子核的壳层结构模型确定了四个质子层，与核外电子的排列矛盾。为什么核内的质子排列与核外的电子的排列就不能一一对应呢？难道电子是随意排列的吗？为什么幻数理论预言的298（114，184）双幻数核至今未找到呢？
4、原子壳层结构的改进与统一
为解答上述疑难问题，将原子壳层结构内外协调、统一起来，我提出了旋涡模型。假设原子是一个太空旋涡。原子核居于旋涡中心（核中心有黑洞），电子居于旋涡外围的赤道两侧，光子处于旋涡的边缘。原子旋涡力决定了核内核子数即质量数的大小，也决定了核外电子层的多少，当然也决定了原子的性质。核子数及其位置与核外电子数及其位置是一一对应的。核内某个位置有一个中子，核外某个位置就一定没有电子。核内某个位置有一个质子，核外某个位置就一定有一个电子。如果核内某个位置有一个质子，而核外某个位置没有电子，就缺失了一个电子，就有一个空穴，就能够吸引其它高势能的电子或者原子外的电子来充填。
核子和电子都遵守泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则排列在壳层里的旋臂上。旋臂是分叉的，一条旋臂进入新的壳层就一分为二。叉数等于所在壳层的2的壳层次方。核内旋臂分叉很难测试，迈耶夫人所谓的能级劈裂可以看作旋臂的分裂。核内核外都是四个壳层，每个壳层的厚度或者小壳层数等于所在壳层的2的壳层次方。
在传统的原子模型中，原子呈球形，电子在球壳上运动。并且规定相临的两个同层电子必须旋向相反，运动方向相反，这样才能解释原子的自旋磁矩为零的现实。在我的原子旋涡模型中，不需要这样的规定。粒子都应该服从原子旋涡的安排，朝着同一个方向旋转，与太阳系行星的运动一样。但是，粒子一进入原子旋涡就被迅速的两极分化了。旋涡力像缯把经线一分为二一样把四维旋涡里的物质一分为二两极化，越近核心，分化越严重。不管是核子还是电子概不例外。当然，先后进入的同壳层相临的两个粒子一南一北，或者说一上一下、一左一右。事实上，如果透过原子从N极向S极看，电子的运动方向都是右旋。但是，如果从赤道上看，电子的运动方向就是N极右旋、S极左旋了。
因为小壳层里依然还有更小的壳层，粒子在自己的小小壳层里做变速圆周运动，不会相互碰撞。旋涡理论认为核子最多只能有340个，质子不超过170个，即核外电子数不超过170。（小壳层的厚度并不相等，为方便计算，依然认为小壳层的厚度是相等的）。核内质子与核外电子的壳层及位置都一一对应，核子从外向里排列，电子从里向外排列。只要知道了核外电子的位置，就可以判断出核内对应质子的位置。既然核外电子的位置越向外能级越高，相对应的核内质子的位置就越向里能级越高。
这样，壳层里的核子等于或者小于4的壳层次方。于是，元素周期表的第一、第二周期不变，第三、第四周期成为原子周期表的第三周期（分别为第1、2小壳层；3、4、5、6、7、8小壳层）；元素周期表的第五、第六和第七周期成为原子周期表的第四周期（分别为第1、2、3小壳层；4、5、6、7、8小壳层；9以及以后的小壳层）。
5、解释原子实验现象
5．1为什么镓的有效核电荷数较低？
Li、Na、Rb的有效核电荷数较低是因为它们都位于新周期的开始处。元素周期率也能够解释清楚。那么，镓的有效核电荷数为什么也较低呢？元素周期率不好解释。我的解释是，因为镓位于原子周期第三壳层的第七小壳层的开始处，所以，应该和K、Cs一样，有效核电荷数较低。
5．2为什么锰、锝、铼的原子半径突然变大，电负性突然变小？
因为它们处于新的小周期的开始处。
5．3为什么天然放射性元素的衰变要到铅才能稳定呢？
因为铅196居于第四壳层第七小壳层最后，已经具有了满壳层优势。增加一些核子就会改变原来的核子分布和满壳层稳定优势。天然放射性元素的核子数都大于铅196，性质不稳定，要放射出一些核子。在元素周期律里是看不到铅的满壳层优势的，科学家们只能用幻数解释。
5．4为什么原子核表面中子多？
因为中子比质子重，应该占据低能级小壳层。一旦增加了中子，就会把质子挤向高能级小壳层。所以，原子核表面中子多。
利用旋涡理论，遵从泡利不相容原理、能量最小原理和洪特规则，按原子核中的核子总数或原子量重排周期表。原子周期表只有四个周期。将元素周期表的第三、第四周期合并为第三周期（分别为第1、2小壳层；3、4、5、6、7、8小壳层）；元素周期表的第五、第六和第七周期合并为第四周期（分别为第1、2、3小壳层；4、5、6、7、8小壳层；9以及以后的小壳层）。需要特别指出：原子核内的核子的排列与核外电子的排列相似，都是越向里越密，越向外越稀。但由于原子核内外的壳层是对应的，所以，规定核子层号与电子层号刚好相反。同一圈层的粒子数是不变的，如果电子进入了原子核，那么，核外的电子数就减少了。
在原子核内，从外向里，规定依次是第一壳层、第二壳层、第三壳层、第四壳层。在原子核外，从里向外，规定依次是第一壳层、第二壳层、第三壳层、第四壳层。核子和电子都优先占据第一壳层。
第一壳层：有两个旋臂，两个小壳层，最多可以容纳四个核子，最多只能容纳两对质子—电子。由此组合出包括氢、氦两个元素的五种原子。
第二壳层：有四个旋臂，四个小壳层，最多可以容纳十六个核子，最多可以具有八对质子—电子，包括锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖八个元素的几十种原子。
第三壳层：有八个旋臂，八个小壳层，最多可以容纳六十四个核子，最多能容纳三十二对质子—电子，包括钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙……溴、氪三十二个元素的几百种原子。目前只发现二十六个元素，还有六个没有被发现。
第四壳层：有十六个旋臂，十六个小壳层，最多可以容纳二百五十六个核子，最多能容纳一百二十八对质子—电子，包括铷以后所有元素的几百种原子。
用公式表达为：Y＝∑4n （1）式中：Y——核子总数，n——壳层数1～4。X≤0．5∑4n（2）X——质子—电子对最大数。
具有一个壳层的原子，质子—电子对最多只能有两个，核子总数最多只能有四个。具有两个壳层的原子，质子—电子对最多只能有十个，核子总数最多只能有二十个。具有三个壳层的原子，质子—电子对最多只能有四十二个，核子总数最多只能有八十四个。具有四个壳层的原子，质子—电子对最多只能有一百七十个，核子总数最多只能有三百四十个。从目前情况来看，地球上的原子还没有超过四个壳层的。
文章来源：《科学中国人》作者：袁玉刚 2010年第六期
点击图片查看原图
荣誉奖励：
