Протонна маса. Кой и кога е открил протона и неутрона

Протоните участват в термоядрените реакции, които са основният източник на енергия, генерирана от звездите. По-специално реакциите стр-цикъл, който е източник на почти цялата енергия, излъчвана от Слънцето, се свежда до комбинирането на четири протона в ядро на хелий-4 с превръщането на два протона в неутрони.

Във физиката се обозначава протон стр(или стр+). Химичното обозначение на протона (разглеждан като положителен водороден йон) е H +, астрофизичното обозначение е HII.

Отваряне [ | ]

Протонни свойства[ | ]

Съотношението на масите на протона и електрона, равно на 1836,152 673 89(17), с точност 0,002% е равно на стойността 6π 5 = 1836,118...

Вътрешната структура на протона е изследвана за първи път експериментално от R. Hofstadter чрез изследване на сблъсъци на лъч от електрони с висока енергия (2 GeV) с протони (Нобелова награда по физика 1961 г.). Протонът се състои от тежко ядро (ядро) с радиус cm, с висока плътност на маса и заряд, носещо ≈ 35% (\displaystyle \приблизително 35\%)електрически заряд на протона и относително разредената обвивка около него. На разстояние от ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 0,25\cdot 10^(-13))преди ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 1,4\cdot 10^(-13)) cm тази обвивка се състои главно от виртуални ρ - и π -мезони, носещи ≈ 50% (\displaystyle \приблизително 50\%)електрически заряд на протона, след това на разстоянието ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 2,5\cdot 10^(-13)) cm разширява обвивка от виртуални ω - и π -мезони, носещи ~15% от електрическия заряд на протона.

Налягането в центъра на протона, създадено от кварките, е около 10 35 Pa (10 30 атмосфери), т.е. по-високо от налягането вътре в неутронните звезди.

Магнитният момент на протона се измерва чрез измерване на съотношението на резонансната честота на прецесия на магнитния момент на протона в дадено равномерно магнитно поле и циклотронната честота на кръговата орбита на протона в същото поле.

Има три физически величини, свързани с протон, които имат размерността на дължината:

Измерванията на протонния радиус с помощта на обикновени водородни атоми, извършени по различни методи от 60-те години на миналия век, доведоха (CODATA -2014) до резултата 0,8751 ± 0,0061 фемтометър(1 fm = 10 −15 m). Първите експерименти с мюонни водородни атоми (където електронът е заменен с мюон) дадоха 4% по-малък резултат за този радиус: 0,84184 ± 0,00067 fm. Причините за тази разлика все още не са ясни.

Така нареченият протон Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, което определя участието му в слаби взаимодействия чрез обмен З 0 бозон (подобно на начина, по който електрическият заряд на една частица определя нейното участие в електромагнитни взаимодействия чрез обмен на фотон) е 0,0719 ± 0,0045, според експериментални измервания на нарушение на паритета по време на разсейването на поляризирани електрони върху протони. Измерената стойност е в съответствие, в рамките на експерименталната грешка, с теоретичните прогнози на стандартния модел (0,0708 ± 0,0003).

Стабилност [ | ]

Свободният протон е стабилен, експерименталните изследвания не разкриват признаци на неговия разпад (долната граница на живота е 2,9⋅10 29 години, независимо от канала на разпадане, 8,2⋅10 33 години за разпадане на позитрон и неутрален пион, 6,6⋅ 10 33 години за разпадане на положителен мюон и неутрален пион). Тъй като протонът е най-лекият от барионите, стабилността на протона е следствие от закона за запазване на барионното число - протонът не може да се разпадне на по-леки частици (например на позитрон и неутрино), без да наруши този закон. Въпреки това, много теоретични разширения на Стандартния модел предвиждат процеси (все още ненаблюдавани), които биха довели до незапазване на барионното число и следователно до разпадане на протони.

Протон, свързан в атомно ядро, е способен да улови електрон от електронната K-, L- или M-обвивка на атома (така нареченото „захващане на електрони“). Протон на атомното ядро, абсорбирайки електрон, се превръща в неутрон и в същото време излъчва неутрино: p+e − →+ν д . „Дупка“ в K-, L- или M-слоя, образувана от улавяне на електрон, се запълва с електрон от един от лежащите над него електронни слоеве на атома, излъчващ характерни рентгенови лъчи, съответстващи на атомния номер З− 1 и/или Оже електрони. Известни са над 1000 изотопа от 7
4 до 262
105, разпадащ се чрез улавяне на електрони. При достатъчно високи налични енергии на разпад (по-горе 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) отваря се конкурентен канал на разпадане - позитронно разпадане p → +e ++ν д . Трябва да се подчертае, че тези процеси са възможни само за протон в някои ядра, където липсващата енергия се попълва чрез прехода на получения неутрон към по-ниска ядрена обвивка; за свободен протон те са забранени от закона за запазване на енергията.

Източникът на протони в химията са минерални (азотна, сярна, фосфорна и други) и органични (мравчена, оцетна, оксалова и други) киселини. Във воден разтвор киселините са способни да се дисоциират с елиминирането на протон, образувайки хидрониев катион.

В газовата фаза протоните се получават чрез йонизация - отнемане на електрон от водороден атом. Йонизационният потенциал на невъзбуден водороден атом е 13,595 eV. Когато молекулярният водород се йонизира от бързи електрони при атмосферно налягане и стайна температура, първоначално се образува молекулярният водороден йон (H 2 +) - физическа система, състояща се от два протона, държани заедно на разстояние 1,06 от един електрон. Стабилността на такава система, според Полинг, се дължи на резонанса на електрона между два протона с „резонансна честота“, равна на 7·10 14 s −1. Когато температурата се повиши до няколко хиляди градуса, съставът на продуктите на водородна йонизация се променя в полза на протоните - Н +.

Приложение [ | ]

Лъчите от ускорени протони се използват в експерименталната физика на елементарните частици (изследване на процесите на разсейване и производството на лъчи от други частици), в медицината (протонна терапия за рак).

Вижте също [ | ]

Бележки [ | ]

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Фундаментални физически константи --- Пълен списък
CODATA Стойност: протонна маса
CODATA Стойност: протонна маса в u
Ахмед С.; и др. (2004). „Ограничения върху нуклонния разпад чрез невидими режими от обсерваторията за неутрино Съдбъри.“ Писма за физически преглед. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA Стойност: еквивалент на енергията на масата на протона в MeV
CODATA Стойност: съотношение на масата на протон-електрон
, С. 67.
Хофстадтер П.Структура на ядра и нуклони // Phys. - 1963. - Т. 81, № 1. - С. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Щелкин К. И.Виртуални процеси и структурата на нуклона // Физика на микросвета - М.: Атомиздат, 1965. - С. 75.
Еластично разсейване, периферни взаимодействия и резонанси // Частици с висока енергия. Високи енергии в космоса и лаборатории - М.: Наука, 1965. - С. 132.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Протоне стабилна частица, принадлежаща към класа на адроните, която е ядрото на водороден атом.

Учените не са съгласни кое научно събитие трябва да се счита за откриването на протона. Важна роля в откриването на протона изиграха:

създаване на планетарен модел на атома от Е. Ръдърфорд;
откриване на изотопи от Ф. Соди, Дж. Томсън, Ф. Астън;
наблюдения на поведението на ядрата на водородните атоми, когато те са избити от алфа частици от азотни ядра от Е. Ръдърфорд.

Първите снимки на протонни следи са получени от P. Blackett в облачна камера при изучаване на процесите на изкуствена трансформация на елементи. Блекет изучава процеса на улавяне на алфа частици от азотни ядра. При този процес се излъчва протон и азотното ядро се превръща в изотоп на кислорода.

Протоните, заедно с неутроните, са част от ядрата на всички химични елементи. Броят на протоните в ядрото определя атомния номер на елемента в периодичната таблица D.I. Менделеев.

Протонът е положително заредена частица. Неговият заряд е равен по големина на елементарния заряд, тоест стойността на заряда на електрона. Зарядът на протона често се означава като , тогава можем да напишем, че:

Понастоящем се смята, че протонът не е елементарна частица. Има сложна структура и се състои от два u-кварка и един d-кварк. Електрическият заряд на u-кварк () е положителен и е равен на

Електрическият заряд на d-кварк () е отрицателен и е равен на:

Кварките свързват обмена на глуони, които са полеви кванти, те издържат на силно взаимодействие. Фактът, че протоните имат няколко точкови разсейващи центрове в тяхната структура, се потвърждава от експерименти за разсейване на електрони от протони.

Протонът има краен размер, за който учените все още спорят. В момента протонът е представен като облак с размита граница. Такава граница се състои от постоянно възникващи и унищожаващи се виртуални частици. Но в повечето прости задачи протонът може, разбира се, да се счита за точков заряд. Масата на покой на протон () е приблизително равна на:

Масата на протона е 1836 пъти по-голяма от масата на електрона.

Протоните участват във всички фундаментални взаимодействия: силните взаимодействия обединяват протоните и неутроните в ядра, електроните и протоните се обединяват в атоми чрез електромагнитни взаимодействия. Като слабо взаимодействие можем да цитираме например бета-разпадането на неутрон (n):

където р е протон; — електрон; - антинеутрино.

Протонният разпад все още не е получен. Това е един от важните съвременни проблеми на физиката, тъй като това откритие би било значителна стъпка в разбирането на единството на природните сили.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение

Ядрата на натриевия атом са бомбардирани с протони. Каква е силата на електростатичното отблъскване на протон от ядрото на атома, ако протонът е на разстояние

m. Помислете, че зарядът на ядрото на натриевия атом е 11 пъти по-голям от заряда на протона. Влиянието на електронната обвивка на натриевия атом може да се пренебрегне.

Решение

Като основа за решаване на проблема ще вземем закона на Кулон, който може да бъде написан за нашия проблем (приемайки, че частиците са точкови) по следния начин:

където F е силата на електростатично взаимодействие на заредени частици; Cl—заряд на протона; - заряд на ядрото на натриевия атом; - диелектрична константа на вакуум; - електрическа константа. Използвайки данните, с които разполагаме, можем да изчислим необходимата отблъскваща сила:

Отговор

ПРИМЕР 2

Упражнение

Като се има предвид най-простият модел на водородния атом, се смята, че електронът се движи по кръгова орбита около протона (ядрото на водородния атом). Каква е скоростта на електрона, ако радиусът на неговата орбита е m?

Решение

Нека разгледаме силите (фиг. 1), които действат върху електрон, движещ се в кръг. Това е силата на привличане от протона. Според закона на Кулон записваме, че стойността му е равна на ():

където =— заряд на електрона; - протонен заряд; - електрическа константа. Силата на привличане между електрон и протон във всяка точка от орбитата на електрона е насочена от електрона към протона по радиуса на окръжността.

Протон (елементарна частица)

Теорията на полето на елементарните частици, действаща в рамките на НАУКАТА, се основава на основа, доказана от ФИЗИКАТА:

Класическа електродинамика,
Квантова механика (без виртуални частици, които противоречат на закона за запазване на енергията),
Законите за запазване са основни закони на физиката.

Това е фундаменталната разлика между научния подход, използван от полевата теория на елементарните частици - една истинска теория трябва да действа стриктно в рамките на законите на природата: това е НАУКАТА.

Използване на елементарни частици, които не съществуват в природата, изобретяване на фундаментални взаимодействия, които не съществуват в природата, или замяна на взаимодействия, съществуващи в природата с невероятни, игнориране на законите на природата, участие в математически манипулации с тях (създаване на вид на наука) - това е много от ПРИКАЗКИТЕ, минавани за наука. В резултат на това физиката се изплъзна в света на математическите приказки. Приказните герои на Стандартния модел (кварки с глуони), заедно с приказните гравитони и приказките от „Квантовата теория“, вече са проникнали в учебниците по физика - и заблуждават децата, представяйки математическите приказки за реалност. Поддръжниците на честната нова физика се опитаха да се противопоставят на това, но силите не бяха равни. И така до 2010 г., преди появата на полевата теория на елементарните частици, когато борбата за възраждането на ФИЗИКАТА-НАУКА премина на нивото на открита конфронтация между истинската научна теория и математическите приказки, завзели властта във физиката на микросвета (и не само).

Но човечеството нямаше да разбере за постиженията на Новата физика без интернет, търсачките и възможността свободно да се говори истината на страниците на сайта. Що се отнася до изданията, които правят пари от наука, кой днес ги чете за пари, когато има възможност бързо и безплатно да се получи необходимата информация в Интернет.

1 Протонът е елементарна частица
2 Когато физиката остана наука
3 Протон във физиката
4 Протонен радиус
5 Магнитен момент на протона
6 Електрическо поле на протон

Ърнест Ръдърфорд през 1919 г., облъчвайки азотните ядра с алфа частици, наблюдава образуването на водородни ядра. Ръдърфорд нарича образувалата се в резултат на сблъсъка частица протон. Първите снимки на протонни следи в облачна камера са направени през 1925 г. от Патрик Блекет. Но самите водородни йони (които са протони) са били известни много преди експериментите на Ръдърфорд.
Днес, в 21 век, физиката може да каже много повече за протоните.

1 Протонът е елементарна частица

Представите на физиците за структурата на протона се промениха с развитието на физиката.
Първоначално физиците смятат протона за елементарна частица до 1964 г., когато Гел Ман и Цвайг независимо един от друг предлагат хипотезата за кварка.

Първоначално кварковият модел на адроните беше ограничен само до три хипотетични кварка и техните античастици. Това даде възможност да се опише правилно спектърът на известните по това време елементарни частици, без да се вземат предвид лептоните, които не се вписват в предложения модел и следователно са признати за елементарни, заедно с кварките. Цената за това беше въвеждането на частични електрически заряди, които не съществуват в природата. След това, с развитието на физиката и появата на нови експериментални данни, кварковият модел постепенно нараства и се трансформира, като в крайна сметка се превръща в Стандартен модел.

Физиците усърдно търсят нови хипотетични частици. Търсенето на кварки е извършено в космически лъчи, в природата (тъй като техният частичен електрически заряд не може да бъде компенсиран) и на ускорители.
Минаха десетилетия, силата на ускорителите нарастваше и резултатът от търсенето на хипотетични кварки беше винаги един и същ: Кварките НЕ се срещат в природата.

Виждайки перспективата за смъртта на кварковия (а след това и на стандартния) модел, неговите поддръжници съставиха и пробутаха на човечеството приказка, че в някои експерименти са наблюдавани следи от кварки. - Невъзможно е да се провери тази информация - експерименталните данни се обработват с помощта на стандартния модел и той винаги ще издаде нещо като това, от което се нуждае. Историята на физиката познава примери, когато вместо една частица се вмъква друга - последната подобна манипулация на експериментални данни е приплъзването на векторен мезон като приказен Хигс бозон, уж отговорен за масата на частиците, но в същото време време не създава тяхното гравитационно поле. Тази математическа приказка дори беше удостоена с Нобелова награда по физика. В нашия случай стоящите вълни на променливото електромагнитно поле, за които са написани вълнови теории на елементарните частици, бяха вмъкнати като приказни кварки.

Когато тронът под стандартния модел отново започна да се разклаща, неговите поддръжници съчиниха и подхвърлиха на човечеството нова приказка за най-малките, наречена „Затвор“. Всеки мислещ човек веднага ще види в него подигравка със закона за запазване на енергията - основен закон на природата. Но привържениците на Стандартния модел не искат да видят РЕАЛНОСТТА.

2 Когато физиката остана наука

Когато физиката все още остава наука, истината се определя не от мнението на мнозинството, а от експеримента. Това е фундаменталната разлика между ФИЗИКАТА-НАУКА и математическите приказки, представяни за физика.
Всички експерименти за търсене на хипотетични кварки(освен, разбира се, за подхлъзване във вашите вярвания под прикритието на експериментални данни) ясно показаха: в природата НЯМА кварки.

Сега привържениците на Стандартния модел се опитват да заменят резултата от всички експерименти, превърнали се в смъртна присъда за Стандартния модел, с колективното си мнение, представяйки го за реалност. Но колкото и да продължи приказката, все ще има край. Единственият въпрос е какъв ще бъде краят: привържениците на Стандартния модел ще проявят интелигентност, смелост и ще променят позициите си след единодушната присъда на експериментите (или по-скоро: присъдата на ПРИРОДАТА), или ще бъдат изпратени в историята сред всеобщ смях Нова физика - физика на 21 век, като разказвачи, които се опитаха да излъжат цялото човечество. Изборът е техен.

Сега за самия протон.

3 Протон във физиката

Протон - елементарна частицаквантово число L=3/2 (спин = 1/2) - барионна група, протонна подгрупа, електрически заряд +e (систематизация според полевата теория на елементарните частици).
Според полевата теория на елементарните частици (теория, изградена върху научна основа и единствената, която е получила правилния спектър на всички елементарни частици), протонът се състои от въртящо се поляризирано променливо електромагнитно поле с постоянен компонент. Всички необосновани твърдения на Стандартния модел, че протонът се състои уж от кварки, нямат нищо общо с реалността. - Физиката е доказала експериментално, че протонът има електромагнитни полета, а също и гравитационно поле. Физиците брилянтно отгатнаха, че елементарните частици не само имат, но се състоят от електромагнитни полета преди 100 години, но не беше възможно да се изгради теория до 2010 г. Сега, през 2015 г., се появи и теория за гравитацията на елементарните частици, която установи електромагнитната природа на гравитацията и получи уравненията на гравитационното поле на елементарните частици, различни от уравненията на гравитацията, на базата на които повече от една математическа е построена приказка по физика.

В момента теорията на полето на елементарните частици (за разлика от Стандартния модел) не противоречи на експерименталните данни за структурата и спектъра на елементарните частици и следователно може да се разглежда от физиката като теория, която работи в природата.

Структура на електромагнитното поле на протона(E-постоянно електрическо поле, H-постоянно магнитно поле, променливото електромагнитно поле е маркирано в жълто)
Енергиен баланс (процент от общата вътрешна енергия):

постоянно електрическо поле (E) - 0.346%,
постоянно магнитно поле (H) - 7.44%,
променливо електромагнитно поле - 92,21%.

От това следва, че за протона m 0~ =0,9221m 0 и около 8 процента от масата му е концентрирана в постоянни електрически и магнитни полета. Съотношението между енергията, концентрирана в постоянно магнитно поле на протон, и енергията, концентрирана в постоянно електрическо поле, е 21,48. Това обяснява наличието на ядрени сили в протона.

Електрическото поле на протона се състои от две области: външна област с положителен заряд и вътрешна област с отрицателен заряд. Разликата в зарядите на външната и вътрешната област определя общия електрически заряд на протона +e. Неговото квантуване се основава на геометрията и структурата на елементарните частици.

А ето как изглеждат фундаменталните взаимодействия на реално съществуващите в природата елементарни частици:

4 Протонен радиус

Полевата теория на елементарните частици определя радиуса (r) на частицата като разстоянието от центъра до точката, в която се постига максимална плътност на масата.

За протон това ще бъде 3,4212 ∙10 -16 m Към това трябва да добавим дебелината на слоя електромагнитно поле и ще получим радиуса на областта на пространството, заета от протона:

За протон това ще бъде 4,5616 ∙10 -16 m. Така външната граница на протона се намира на разстояние 4,5616 ∙10 -16 m от центъра на частицата. Малка част от масата е концентрирана в константата електрическото и постоянното магнитно поле на протона, съгласно законите на електродинамиката, е извън този радиус.

5 Магнитен момент на протона

За разлика от квантовата теория, теорията на полето на елементарните частици гласи, че магнитните полета на елементарните частици не се създават от въртенето на въртенето на електрическите заряди, а съществуват едновременно с постоянно електрическо поле като постоянен компонент на електромагнитното поле. Ето защо Всички елементарни частици с квантово число L>0 имат постоянни магнитни полета.
Теорията на полето на елементарните частици не счита магнитния момент на протона за аномален - неговата стойност се определя от набор от квантови числа до степента, в която квантовата механика работи в елементарна частица.
Така основният магнитен момент на протона се създава от два тока:

(+) с магнитен момент +2 (eħ/m 0 s)
(-) с магнитен момент -0,5 (eħ/m 0 s)

За да се получи резултантният магнитен момент на протона, е необходимо да се добавят и двата момента, да се умножи по процента на енергията, съдържаща се в променливото електромагнитно поле на вълната на протона (разделен на 100%) и да се добави спиновият компонент (виж Теорията на полето на елементарни частици, част 2, раздел 3.2), като резултат получаваме 1,3964237 eh/m 0p c. За да се превърне в обикновени ядрени магнетони, полученото число трябва да се умножи по две - накрая имаме 2,7928474.

Когато физиката прие, че магнитните моменти на елементарните частици се създават от въртенето на въртенето на техния електрически заряд, бяха предложени подходящи единици за измерването им: за протона това е eh/2m 0p c (не забравяйте, че стойността на въртенето на протона е 1 /2), наречен ядрен магнетон. Сега 1/2 може да се пропусне, тъй като не носи семантичен товар, и да се остави просто eh/m 0p c.

Но сериозно, вътре в елементарните частици няма електрически токове, но има магнитни полета (и няма електрически заряди, но има електрически полета). Невъзможно е да се заменят истинските магнитни полета на елементарни частици с магнитни полета на токове (както и истинските електрически полета на елементарни частици с полета на електрически заряди), без загуба на точност - тези полета имат различна природа. Тук има някаква друга електродинамика - Електродинамика на полевата физика, която тепърва ще се създава, както и самата полева физика.

6 Електрическо поле на протон

6.1 Протонно електрическо поле в далечната зона

Познанията на физиците за структурата на електрическото поле на протона се промениха с развитието на физиката. Първоначално се смяташе, че електрическото поле на протона е полето на точков електрически заряд +e. За това поле ще има:
потенциалелектрическо поле на протон в точка (A) в далечната зона (r > > r p) точно в системата SI е равно на:

напрежение E на протонното електрическо поле в далечната зона (r > > r p) точно в системата SI е равно на:

Където н = r/|r| - единичен вектор от центъра на протона по посока на точката на наблюдение (A), r - разстояние от центъра на протона до точката на наблюдение, e - елементарен електрически заряд, векторите са с удебелен шрифт, ε 0 - електрическа константа, r p =Lħ /(m 0~ c ) е радиусът на протон в теорията на полето, L е основното квантово число на протон в теорията на полето, ħ е константата на Планк, m 0~ е количеството маса, съдържаща се в променливо електромагнитно поле на протон в покой, C е скоростта на светлината. (Няма множител в системата GHS. SI множител.)

Тези математически изрази са правилни за далечната зона на електрическото поле на протона: r p , но тогава физиката приема, че тяхната валидност се простира и до близката зона, до разстояния от порядъка на 10 -14 cm.

6.2 Електрически заряди на протон

През първата половина на 20 век физиците смятат, че протонът има само един електрически заряд и той е равен на +e.

След появата на хипотезата за кварка физиката предполага, че вътре в протона има не един, а три електрически заряда: два електрически заряда +2e/3 и един електрически заряд -e/3. Общо тези такси дават +e. Това беше направено, защото физиката предполага, че протонът има сложна структура и се състои от два up кварка със заряд +2e/3 и един d кварк със заряд -e/3. Но кварките не бяха открити нито в природата, нито в ускорителите при никакви енергии и оставаше или да се приеме тяхното съществуване на вяра (което направиха привържениците на Стандартния модел), или да се търси друга структура на елементарните частици. Но в същото време във физиката непрекъснато се натрупваше експериментална информация за елементарните частици и когато се натрупа достатъчно, за да се преосмисли направеното, се роди полевата теория на елементарните частици.

Според теорията на полето на елементарните частици, постоянното електрическо поле на елементарни частици с квантово число L>0, както заредени, така и неутрални, се създава от постоянната компонента на електромагнитното поле на съответната елементарна частица(не електрическият заряд е първопричината за електрическото поле, както смята физиката през 19 век, а електрическите полета на елементарните частици са такива, че съответстват на полетата на електрическите заряди). А полето на електрическия заряд възниква в резултат на наличието на асиметрия между външното и вътрешното полукълбо, генерирайки електрически полета с противоположни знаци. За заредените елементарни частици в далечната зона се генерира поле на елементарен електрически заряд, а знакът на електрическия заряд се определя от знака на електрическото поле, генерирано от външното полукълбо. В близката зона това поле има сложна структура и е диполно, но няма диполен момент. За приблизително описание на това поле като система от точкови заряди ще са необходими поне 6 „кварка“ вътре в протона - ще бъде по-точно, ако вземем 8 „кварка“. Ясно е, че електрическите заряди на такива „кварки“ ще бъдат напълно различни от това, което смята стандартният модел (с неговите кварки).

Теорията на полето на елементарните частици установи, че протонът, както всяка друга положително заредена елементарна частица, може да бъде разграничен два електрически заряда и съответно два електрически радиуса:

електрически радиус на външното постоянно електрическо поле (заряд q + =+1.25e) - r q+ = 4.39 10 -14 cm,
електричен радиус на вътрешното постоянно електрично поле (заряд q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.

Тези характеристики на протонното електрическо поле съответстват на разпределението на 1-вата полева теория на елементарните частици. Физиката все още не е установила експериментално точността на това разпределение и кое разпределение най-точно отговаря на реалната структура на постоянното електрично поле на протона в близката зона, както и на структурата на електричното поле на протона в близката зона (на разстояния от порядъка на r p). Както можете да видите, електрическите заряди са близки по величина до зарядите на предполагаемите кварки (+4/3e=+1,333e и -1/3e=-0,333e) в протона, но за разлика от кварките, електромагнитните полета съществуват в природа, и имат подобна структура на постоянна Всяка положително заредена елементарна частица има електрическо поле, независимо от големината на спина и... .

Стойностите на електрическите радиуси за всяка елементарна частица са уникални и се определят от главното квантово число в теорията на полето L, стойността на масата на покой, процента на енергията, съдържаща се в променливото електромагнитно поле (където работи квантовата механика ) и структурата на постоянната компонента на електромагнитното поле на елементарната частица (еднаква за всички елементарни частици със зададено от главното квантово число L), генерираща външно постоянно електрическо поле. Електрическият радиус показва средното местоположение на електрически заряд, равномерно разпределен по обиколката, създавайки подобно електрическо поле. И двата електрически заряда лежат в една и съща равнина (равнината на въртене на променливото електромагнитно поле на елементарната частица) и имат общ център, който съвпада с центъра на въртене на променливото електромагнитно поле на елементарната частица.

6.3 Електрическо поле на протон в близката зона

Познавайки големината на електрическите заряди вътре в елементарна частица и тяхното местоположение, е възможно да се определи създаденото от тях електрическо поле.

електрическо поле на протон в близката зона (r ~ r p), в системата SI, като векторна сума, е приблизително равна на:

Където n+ = r +/|r + | - единичен вектор от близката (1) или далечната (2) точка на протонния заряд q + в посока на точката на наблюдение (A), н- = р-/|r - | - единичен вектор от близката (1) или далечната (2) точка на заряда на протона q - по посока на точката на наблюдение (A), r - разстоянието от центъра на протона до проекцията на точката на наблюдение върху равнината на протона, q + - външен електрически заряд +1.25e, q - - вътрешен електрически заряд -0.25e, векторите са подчертани с удебелен шрифт, ε 0 - електрическа константа, z - височина на точката на наблюдение (A) (разстояние от точка на наблюдение към равнината на протона), r 0 - нормализационен параметър. (Няма множител в системата GHS. SI множител.)

Този математически израз е сбор от вектори и трябва да се изчисли съгласно правилата за събиране на вектори, тъй като това е поле от два разпределени електрически заряда (+1,25e и -0,25e). Първият и третият член съответстват на близките точки на зарядите, вторият и четвъртият - на далечните. Този математически израз не работи във вътрешната (пръстенова) област на протона, генерирайки неговите постоянни полета (ако две условия са изпълнени едновременно: ħ/m 0~ c
Потенциал на електрическото полепротон в точка (A) в близката зона (r~r p), в системата SI е приблизително равен на:

Където r 0 е нормализиращ параметър, чиято стойност може да се различава от r 0 във формула E. (В системата SGS няма коефициент SI множител.) Този математически израз не работи във вътрешната (пръстенова) област на протона , генерирайки своите постоянни полета (с едновременното изпълнение на две условия: ħ/m 0~ c
Калибрирането на r 0 за двата израза на близко поле трябва да се извърши на границата на областта, генерираща постоянни протонни полета.

7 Протонна маса в покой

В съответствие с класическата електродинамика и формулата на Айнщайн, масата на покой на елементарните частици с квантово число L>0, включително протона, се определя като еквивалент на енергията на техните електромагнитни полета:

където определеният интеграл се взема върху цялото електромагнитно поле на елементарна частица, E е напрегнатостта на електрическото поле, H е напрегнатостта на магнитното поле. Тук се вземат предвид всички компоненти на електромагнитното поле: постоянно електрическо поле, постоянно магнитно поле, променливо електромагнитно поле. Тази малка, но много обемна от физика формула, на базата на която се извеждат уравненията за гравитационното поле на елементарните частици, ще изпрати не една приказна “теория” на бунището – затова и някои от авторите им ще мразя го.

Както следва от горната формула, стойността на масата на покой на протона зависи от условията, в които се намира протонът. Така, поставяйки протон в постоянно външно електрическо поле (например атомно ядро), ще повлияем на E 2, което ще повлияе на масата на протона и неговата стабилност. Подобна ситуация ще възникне, когато протон е поставен в постоянно магнитно поле. Следователно някои свойства на протон вътре в атомно ядро се различават от същите свойства на свободен протон във вакуум, далеч от полета.

8 Протон живот

Продължителността на живота на протона, установена от физиката, съответства на свободен протон.

Полевата теория на елементарните частици твърди, че продължителността на живота на една елементарна частица зависи от условията, в които се намира. Като поставим протон във външно поле (като електрическо), ние променяме енергията, съдържаща се в неговото електромагнитно поле. Можете да изберете знака на външното поле, така че вътрешната енергия на протона да се увеличи. Възможно е да се избере такава стойност на напрегнатостта на външното поле, че да стане възможно протонът да се разпадне на неутронно, позитронно и електронно неутрино и следователно протонът да стане нестабилен. Точно това се наблюдава при атомните ядра, в които електрическото поле на съседните протони задейства разпадането на протона на ядрото. Когато в ядрото се въведе допълнителна енергия, разпадът на протона може да започне при по-ниска сила на външното поле.

Една интересна особеност: по време на разпадането на протон в атомно ядро, в електромагнитното поле на ядрото, от енергията на електромагнитното поле се ражда позитрон - от „материята“ (протон) се ражда „антиматерия“ (позитрон) !!! и това не учудва никого.

9 Истината за стандартния модел

Сега нека се запознаем с информацията, която привържениците на Стандартния модел няма да позволят да бъде публикувана в „политически коректни“ сайтове (като световната Wikipedia), на които противниците на Новата физика могат безмилостно да изтриват (или изкривяват) информацията на поддръжниците на Новата физика, в резултат на което ИСТИНАТА стана жертва на политиката:

През 1964 г. Гелман и Цвайг независимо един от друг предлагат хипотеза за съществуването на кварки, от които според тях са съставени адроните. Новите частици бяха надарени с частичен електрически заряд, който не съществува в природата.
Лептоните НЕ се вписват в този модел на кварк, който по-късно прераства в стандартния модел, и следователно са признати за истински елементарни частици.
За да се обясни връзката на кварките в адрона, се допуска съществуването в природата на силно взаимодействие и неговите носители, глуони. Глуоните, както се очаква в квантовата теория, бяха надарени с единичен спин, идентичност на частица и античастица и нулева маса на покой, като фотон.
В действителност в природата няма силно взаимодействие на хипотетични кварки, а ядрени сили на нуклони - и това са различни понятия.

Минаха 50 години. Кварките никога не са били открити в природата и за нас беше измислена нова математическа приказка, наречена „Затвор“. Мислещият човек лесно може да види в него явно незачитане на основния закон на природата – закона за запазване на енергията. Но един мислещ човек ще направи това, а разказвачите получиха извинение, което ги устройваше.

Глуоните също НЕ са открити в природата. Факт е, че само векторните мезони (и още едно от възбудените състояния на мезоните) могат да имат единичен спин в природата, но всеки векторен мезон има античастица. - Ето защо векторните мезони не са подходящи кандидати за „глуони“. Първите девет възбудени състояния на мезоните остават, но 2 от тях противоречат на самия Стандартен модел и Стандартният модел не признава тяхното съществуване в природата, а останалите са добре проучени от физиката и няма да могат да бъдат подминати като страхотни глуони. Има един последен вариант: предаване на свързано състояние на двойка лептони (мюони или тау лептони) като глуон - но дори това може да бъде изчислено по време на разпадане.

Така, В природата също няма глуони, както няма кварки и фиктивното силно взаимодействие в природата..
Мислите, че привържениците на Стандартния модел не разбират това - те все още го разбират, но е просто отвратително да признаят погрешността на това, което правят от десетилетия. Ето защо виждаме нови математически приказки („теория на струните“ и др.).

10 Нова физика: Протон - резюме

В основната част на статията не говорих подробно за приказните кварки (с приказните глуони), тъй като ги НЯМА в природата и няма смисъл да си пълним главата с приказки (излишно) - и без фундаменталните елементи на основата: кварки с глуони, стандартният модел се срина - времето на неговото господство във физиката ЗАВЪРШИ (виж Стандартен модел).

Можете да игнорирате мястото на електромагнетизма в природата колкото искате (срещайки го на всяка крачка: светлина, топлинно излъчване, електричество, телевизия, радио, телефонни комуникации, включително клетъчни, интернет, без които човечеството не би знаело за съществуването на елементарните частици от теорията на полето, ...), и продължават да измислят нови приказки, за да заменят фалиралите, представяйки ги за наука; можете, с постоянство, достойно за по-добро използване, да продължите да повтаряте наизустените ИСТОРИИ за Стандартния модел и Квантовата теория; но електромагнитните полета в природата са били, са, ще бъдат и могат да се справят добре без приказните виртуални частици, както и гравитацията, създадена от електромагнитните полета, но приказките имат време на раждане и време, когато престават да влияят на хората. Що се отнася до природата, на нея НЕ ѝ пука нито за приказките, нито за каквато и да било друга литературна дейност на човека, дори Нобеловата награда по физика да се присъжда за тях. Природата е устроена така, както е устроена и задачата на ФИЗИКАТА-НАУКА е да я разбере и опише.

Сега пред вас се отвори нов свят - светът на диполните полета, за чието съществуване физиката на 20-ти век дори не подозира. Видяхте, че протонът има не един, а два електрически заряда (външен и вътрешен) и два съответни електрически радиуса. Видяхте от какво се състои масата на покой на протона и че въображаемият бозон на Хигс не работи (решенията на Нобеловия комитет все още не са закони на природата...). Освен това големината на масата и продължителността на живота зависят от полетата, в които се намира протонът. Това, че един свободен протон е стабилен, не означава, че той ще остане стабилен винаги и навсякъде (протонните разпадания се наблюдават в атомните ядра). Всичко това надхвърля концепциите, доминирали във физиката през втората половина на двадесети век. - Физика на 21-ви век - Новата физика преминава към ново ниво на познание за материята, и ни очакват нови интересни открития.

Владимир Горунович

Водород, елемент с най-проста структура. Има положителен заряд и почти неограничен живот. Това е най-стабилната частица във Вселената. Протоните, произведени от Големия взрив, все още не са се разпаднали. Масата на протона е 1,627*10-27 kg или 938,272 eV. По-често тази стойност се изразява в електронволти.

Протонът е открит от „бащата” на ядрената физика Ърнест Ръдърфорд. Той изложи хипотезата, че ядрата на атомите на всички химични елементи се състоят от протони, тъй като тяхната маса надвишава ядрото на водороден атом с цял брой пъти. Ръдърфорд извърши интересен експеримент. По това време естествената радиоактивност на някои елементи вече е била открита. Използвайки алфа лъчение (алфа частиците са високоенергийни хелиеви ядра), ученият облъчва азотни атоми. В резултат на това взаимодействие излетя частица. Ръдърфорд предполага, че това е протон. Допълнителни експерименти в мехурчеста камера на Уилсън потвърдиха предположението му. Така през 1913 г. е открита нова частица, но хипотезата на Ръдърфорд за състава на ядрото се оказва несъстоятелна.

Откриване на неутрона

Великият учен открива грешка в изчисленията си и излага хипотеза за съществуването на друга частица, която е част от ядрото и има почти същата маса като протона. Експериментално той не можа да го открие.

Това е направено през 1932 г. от английския учен Джеймс Чадуик. Той провежда експеримент, в който бомбардира берилиеви атоми с високоенергийни алфа частици. В резултат на ядрената реакция от ядрото на берилия се отделя частица, наречена по-късно неутрон. За откритието си Чадуик получава Нобелова награда три години по-късно.

Масата на неутрона наистина се различава малко от масата на протона (1,622 * 10-27 kg), но тази частица няма заряд. В този смисъл той е неутрален и същевременно способен да предизвика делене на тежки ядра. Поради липсата на заряд неутронът може лесно да премине през високата потенциална бариера на Кулон и да проникне в структурата на ядрото.

Протонът и неутронът имат квантови свойства (могат да проявяват свойствата на частици и вълни). Неутронното лъчение се използва за медицински цели. Високата проникваща способност позволява на това лъчение да йонизира дълбоко разположени тумори и други злокачествени образувания и да ги открие. В същото време енергията на частиците е относително ниска.

Неутронът, за разлика от протона, е нестабилна частица. Животът му е около 900 секунди. Той се разпада на протон, електрон и електронно неутрино.

, електромагнитни и гравитационни

Отваряне

Протонни свойства

Вътрешната структура на протона е изследвана за първи път експериментално от R. Hofstadter чрез изследване на сблъсъци на лъч от електрони с висока енергия (2 GeV) с протони (Нобелова награда по физика 1961 г.). Протонът се състои от тежко ядро (ядро) с радиус cm, с висока плътност на маса и заряд, носещо ≈ 35% (\displaystyle \приблизително 35\,\%)електрически заряд на протона и относително разредената обвивка около него. На разстояние от ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 0(,)25\cdot 10^(-13))преди ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm тази обвивка се състои главно от виртуални ρ - и π -мезони, носещи ≈ 50% (\displaystyle \приблизително 50\,\%)електрически заряд на протона, след това на разстоянието ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \приблизително 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm разширява обвивка от виртуални ω - и π -мезони, носещи ~15% от електрическия заряд на протона.

Има три физически величини, свързани с протон, които имат размерността на дължината:

Така нареченият слаб заряд на протона Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, което определя участието му в слаби взаимодействия чрез обмен З 0 бозон (подобно на начина, по който електрическият заряд на една частица определя нейното участие в електромагнитни взаимодействия чрез обмен на фотон) е 0,0719 ± 0,0045, според експериментални измервания на нарушение на паритета по време на разсейването на поляризирани електрони върху протони. Измерената стойност е в съответствие, в рамките на експерименталната грешка, с теоретичните прогнози на стандартния модел (0,0708 ± 0,0003).

Стабилност

Приложение

Вижте също

Бележки

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Фундаментални физически константи --- Пълен списък
CODATA Стойност: протонна маса
CODATA Стойност: протонна маса в u
Ахмед С.; и др. (2004). „Ограничения върху нуклонния разпад чрез невидими режими от обсерваторията за неутрино Съдбъри.“ Писма за физически преглед. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA Стойност: еквивалент на енергията на масата на протона в MeV
CODATA Стойност: съотношение на масата на протон-електрон
, С. 67.
Хофстадтер П.Структура на ядра и нуклони // Phys. - 1963. - Т. 81, № 1. - С. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Щелкин К. И.Виртуални процеси и структурата на нуклона // Физика на микросвета - М.: Атомиздат, 1965. - С. 75.
Жданов Г. Б.Еластично разсейване, периферни взаимодействия и резонанси // Частици с висока енергия. Високи енергии в космоса и лаборатории - М.: Наука, 1965. - С. 132.
Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X.Разпределението на налягането вътре в протона // Nature. - 2018. - Май (том 557, № 7705). - С. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
Бете, Г., Морисън Ф.Елементарна теория на ядрото. - М: IL, 1956. - С. 48.