جرم پروتون چه کسی و چه زمانی پروتون و نوترون را کشف کرد

پروتون ها در واکنش های گرما هسته ای که منبع اصلی انرژی تولید شده توسط ستاره ها هستند، شرکت می کنند. به ویژه، واکنش ها ppچرخه، که منبع تقریباً تمام انرژی ساطع شده از خورشید است، به ترکیب چهار پروتون در یک هسته هلیوم-4 با تبدیل دو پروتون به نوترون می رسد.

در فیزیک، پروتون مشخص می شود پ(یا پ+ ). نام شیمیایی پروتون (که به عنوان یون هیدروژن مثبت در نظر گرفته می شود) H + است، نام اخترفیزیکی HII است.

افتتاح [ | ]

خواص پروتون[ | ]

نسبت جرم پروتون و الکترون برابر با 1836.152 673 89(17) با دقت 0.002% برابر است با مقدار 6π 5 = 1836.118...

ساختار درونی پروتون برای اولین بار توسط R. Hofstadter با مطالعه برخورد پرتوهای الکترون های پرانرژی (2 GeV) با پروتون ها به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت (جایزه نوبل فیزیک 1961). پروتون از یک هسته سنگین (هسته) با شعاع سانتی متر، با چگالی جرم و بار بالا تشکیل شده است که حامل ≈ 35٪ (\displaystyle \حدود 35\%)بار الکتریکی پروتون و پوسته نسبتاً کمیاب اطراف آن. در فاصله ای از ≈ 0، 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \تقریباً 0.25\cdot 10^(-13))قبل از ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 1.4\cdot 10^(-13))سانتی متر این پوسته عمدتاً از مزون های ρ - و π - مجازی تشکیل شده است ≈ 50٪ (\displaystyle \حدود 50\%)بار الکتریکی پروتون، سپس به فاصله ≈ 2، 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \تقریباً 2.5\cdot 10^(-13))سانتی متر پوسته ای از مزون های مجازی ω - و π - را گسترش می دهد که 15٪ از بار الکتریکی پروتون را حمل می کند.

فشار در مرکز پروتون ایجاد شده توسط کوارک ها حدود 1035 Pa (1030 اتمسفر) است، یعنی بیشتر از فشار درون ستارگان نوترونی.

گشتاور مغناطیسی یک پروتون با اندازه گیری نسبت فرکانس تشدید گذر گشتاور مغناطیسی پروتون در یک میدان مغناطیسی یکنواخت و فرکانس سیکلوترون مدار دایره ای پروتون در همان میدان اندازه گیری می شود.

سه کمیت فیزیکی مرتبط با پروتون وجود دارد که بعد طول دارند:

اندازه گیری شعاع پروتون با استفاده از اتم های هیدروژن معمولی، که از دهه 1960 با روش های مختلف انجام شد، (CODATA -2014) به نتیجه رسید. 0.0061 ± 0.8751 فمتومتر(1 fm = 10-15 متر). اولین آزمایش‌ها با اتم‌های هیدروژن مویونی (جایی که الکترون با یک میون جایگزین می‌شود) نتیجه 4 درصد کوچک‌تری برای این شعاع به دست آورد: 0.00067 ± 0.84184 fm. دلایل این تفاوت هنوز مشخص نیست.

به اصطلاح پروتون س w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W، که مشارکت آن را در تعاملات ضعیف از طریق مبادله تعیین می کند زبا توجه به اندازه‌گیری‌های تجربی نقض برابری در حین پراکندگی الکترون‌های قطبی شده روی پروتون‌ها، بوزون صفر (مشابه نحوه مشارکت بار الکتریکی یک ذره در برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی با مبادله فوتون) 0.0045 ± 0.0719 است. مقدار اندازه گیری شده، در خطای تجربی، با پیش بینی های نظری مدل استاندارد (0.0003 ± 0.0708) سازگار است.

ثبات [ | ]

پروتون آزاد پایدار است، مطالعات تجربی هیچ نشانه‌ای از فروپاشی آن را نشان نداده‌اند (حد پایین در طول عمر 2.9⋅10 29 سال بدون توجه به کانال واپاشی، 8.2⋅10 33 سال برای واپاشی به پوزیترون و پیون خنثی، 6.6⋅ است. 10 33 سال برای واپاشی به یک میون مثبت و یک پیون خنثی). از آنجایی که پروتون سبک ترین باریون است، پایداری پروتون نتیجه قانون بقای عدد باریون است - یک پروتون بدون نقض این قانون نمی تواند به ذرات سبک تر (مثلاً به پوزیترون و نوترینو) تجزیه شود. با این حال، بسیاری از توسعه‌های نظری مدل استاندارد فرآیندهایی را پیش‌بینی می‌کنند (هنوز مشاهده نشده‌اند) که منجر به عدم حفظ عدد باریون و در نتیجه فروپاشی پروتون می‌شود.

پروتون محدود شده در هسته اتم می تواند الکترون را از الکترون K-، L- یا M-پوسته اتم بگیرد (به اصطلاح "الکترون گرفتن"). یک پروتون از هسته اتم، با جذب یک الکترون، به نوترون تبدیل می شود و در همان زمان یک نوترینو ساطع می کند: p+e − →+ν ه . یک "حفره" در لایه K-، L- یا M که با جذب الکترون ایجاد می شود، با الکترونی از یکی از لایه های الکترونی پوشاننده اتم پر می شود و پرتوهای X مشخصه مربوط به عدد اتمی را ساطع می کند. ز− 1 و/یا الکترون های اوگر. بیش از 1000 ایزوتوپ از 7 ایزوتوپ شناخته شده است
4 تا 262
105، با جذب الکترون تجزیه می شود. در انرژی های پوسیدگی در دسترس به اندازه کافی بالا (در بالا 2m e c 2 ≈ 1.022 مگا ولت) یک کانال واپاشی رقابتی باز می شود - واپاشی پوزیترون p → +e ++ν ه . لازم به تأکید است که این فرآیندها فقط برای یک پروتون در برخی از هسته ها امکان پذیر است، جایی که انرژی از دست رفته با انتقال نوترون حاصل به یک پوسته هسته ای پایین تر دوباره پر می شود. برای یک پروتون آزاد آنها توسط قانون بقای انرژی ممنوع هستند.

منبع پروتون در شیمی اسیدهای معدنی (نیتریک، سولفوریک، فسفریک و غیره) و آلی (فرمیک، استیک، اگزالیک و غیره) است. در یک محلول آبی، اسیدها می توانند با حذف یک پروتون تجزیه شوند و یک کاتیون هیدرونیوم را تشکیل دهند.

در فاز گاز، پروتون ها با یونیزاسیون به دست می آیند - حذف یک الکترون از اتم هیدروژن. پتانسیل یونیزاسیون یک اتم هیدروژن تحریک نشده 13.595 eV است. هنگامی که هیدروژن مولکولی توسط الکترون های سریع در فشار اتمسفر و دمای اتاق یونیزه می شود، یون هیدروژن مولکولی (H 2 +) در ابتدا تشکیل می شود - یک سیستم فیزیکی متشکل از دو پروتون که در فاصله 1.06 در یک الکترون با هم نگه داشته می شوند. پایداری چنین سیستمی، به گفته پاولینگ، ناشی از تشدید یک الکترون بین دو پروتون با "فرکانس تشدید" برابر با 7·10 14 s-1 است. هنگامی که دما به چند هزار درجه افزایش می یابد، ترکیب محصولات یونیزاسیون هیدروژن به نفع پروتون ها - H + تغییر می کند.

کاربرد [ | ]

پرتوهای پروتون‌های شتاب‌دار در فیزیک تجربی ذرات بنیادی (مطالعه فرآیندهای پراکندگی و تولید پرتوهای ذرات دیگر)، در پزشکی (پرتون درمانی برای سرطان) استفاده می‌شوند.

همچنین ببینید [ | ]

یادداشت [ | ]

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt ثابت های فیزیکی اساسی --- فهرست کامل
مقدار CODATA: جرم پروتون
مقدار CODATA: جرم پروتون در u
احمد س. و همکاران (2004). "محدودیت‌های واپاشی نوکلئون از طریق حالت‌های نامرئی از رصدخانه نوترینو سادبری." نامه های بررسی فیزیکی. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
مقدار CODATA: معادل انرژی جرم پروتون بر حسب MeV
مقدار CODATA: نسبت جرم پروتون به الکترون
، با. 67.
هافستاتر پی.ساختار هسته ها و نوکلئون ها // فیزیک. - 1963. - ت. 81، شماره 1. - ص 185-200. - ISSN. - آدرس: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Shchelkin K. I.فرآیندهای مجازی و ساختار نوکلئون // Physics of the Microworld - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
پراکندگی الاستیک، فعل و انفعالات محیطی و رزونانس ها // ذرات با انرژی بالا. انرژی های بالا در فضا و آزمایشگاه ها - M.: Nauka، 1965. - P. 132.

تعریف

پروتونذره ای پایدار متعلق به کلاس هادرون ها نامیده می شود که هسته اتم هیدروژن است.

دانشمندان در مورد اینکه کدام رویداد علمی را باید کشف پروتون در نظر گرفت، اختلاف نظر دارند. نقش مهمی در کشف پروتون توسط:

ایجاد یک مدل سیاره ای از اتم توسط E. Rutherford.
کشف ایزوتوپ توسط F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
مشاهدات رفتار هسته اتم های هیدروژن هنگامی که توسط ذرات آلفا از هسته های نیتروژن توسط E. Rutherford حذف می شوند.

اولین عکس‌ها از مسیرهای پروتون توسط P. Blackett در یک محفظه ابر هنگام مطالعه فرآیندهای تبدیل مصنوعی عناصر به دست آمد. بلکت فرآیند جذب ذرات آلفا توسط هسته نیتروژن را مطالعه کرد. در این فرآیند یک پروتون ساطع شد و هسته نیتروژن به ایزوتوپ اکسیژن تبدیل شد.

پروتون ها همراه با نوترون ها بخشی از هسته همه عناصر شیمیایی هستند. تعداد پروتون های هسته، عدد اتمی عنصر در جدول تناوبی D.I را تعیین می کند. مندلیف.

پروتون یک ذره با بار مثبت است. بار آن از نظر بزرگی برابر با بار اولیه است، یعنی مقدار بار الکترون. بار یک پروتون اغلب به صورت نشان داده می شود، پس می توانیم بنویسیم که:

در حال حاضر اعتقاد بر این است که پروتون یک ذره بنیادی نیست. ساختار پیچیده ای دارد و از دو کوارک u و یک کوارک d تشکیل شده است. بار الکتریکی یو کوارک () مثبت و برابر است

بار الکتریکی d-کوارک () منفی و برابر است با:

کوارک ها تبادل گلوئون ها را که کوانتوم های میدانی هستند به هم متصل می کنند. این واقعیت که پروتون ها دارای چندین مرکز پراکندگی نقطه ای در ساختار خود هستند، با آزمایشات روی پراکندگی الکترون ها توسط پروتون ها تأیید می شود.

پروتون دارای اندازه محدودی است که دانشمندان هنوز در مورد آن بحث می کنند. در حال حاضر، پروتون به صورت ابری نشان داده می شود که مرزی مبهم دارد. چنین مرزی شامل ذرات مجازی است که دائماً در حال ظهور و نابودی هستند. اما در اکثر مسائل ساده، پروتون را می توان یک بار نقطه ای در نظر گرفت. جرم بقیه پروتون () تقریباً برابر است با:

جرم پروتون 1836 برابر بیشتر از جرم الکترون است.

پروتون‌ها در تمام برهم‌کنش‌های اساسی شرکت می‌کنند: برهم‌کنش‌های قوی پروتون‌ها و نوترون‌ها را به هسته‌ها متصل می‌کنند، الکترون‌ها و پروتون‌ها با استفاده از برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی در اتم‌ها به هم می‌پیوندند. به عنوان یک برهمکنش ضعیف، می توانیم به عنوان مثال، واپاشی بتا یک نوترون (n) را ذکر کنیم:

جایی که p پروتون است. - الکترون؛ - ضد نوترینو

واپاشی پروتون هنوز به دست نیامده است. این یکی از مسائل مهم فیزیک مدرن است، زیرا این کشف گام مهمی در درک وحدت نیروهای طبیعت خواهد بود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش

هسته های اتم سدیم با پروتون بمباران می شوند. نیروی دافعه الکترواستاتیکی یک پروتون از هسته یک اتم در صورتی که پروتون در فاصله ای باشد چقدر است؟

m در نظر بگیرید که بار هسته یک اتم سدیم 11 برابر بیشتر از بار یک پروتون است. تأثیر لایه الکترونی اتم سدیم را می توان نادیده گرفت.

راه حل

به عنوان مبنایی برای حل مسئله، قانون کولن را در نظر می گیریم که می تواند برای مسئله ما (با فرض اینکه ذرات ذرات نقطه ای هستند) به صورت زیر نوشته شود:

که در آن F نیروی برهمکنش الکترواستاتیکی ذرات باردار است. کلر - بار پروتون؛ - بار هسته اتم سدیم؛ - ثابت دی الکتریک خلاء؛ - ثابت الکتریکی با استفاده از داده هایی که داریم، می توانیم نیروی دافعه مورد نیاز را محاسبه کنیم:

پاسخ

مثال 2

ورزش

با در نظر گرفتن ساده ترین مدل اتم هیدروژن، اعتقاد بر این است که الکترون در یک مدار دایره ای به دور پروتون (هسته اتم هیدروژن) حرکت می کند. سرعت یک الکترون چقدر است اگر شعاع مدار آن m باشد؟

راه حل

بیایید نیروهایی را در نظر بگیریم (شکل 1) که بر الکترون در حال حرکت در دایره تأثیر می گذارد. این نیروی جاذبه از پروتون است. طبق قانون کولن می نویسیم که مقدار آن برابر است با (:

جایی که =— بار الکترون؛ - بار پروتون؛ - ثابت الکتریکی نیروی جاذبه بین یک الکترون و یک پروتون در هر نقطه از مدار الکترون از الکترون به پروتون در امتداد شعاع دایره هدایت می شود.

پروتون (ذره بنیادی)

نظریه میدان ذرات بنیادی، که در چارچوب علم عمل می کند، بر پایه ای است که توسط فیزیک اثبات شده است:

الکترودینامیک کلاسیک،
مکانیک کوانتومی (بدون ذرات مجازی که با قانون بقای انرژی در تضاد هستند)
قوانین حفاظت از قوانین اساسی فیزیک هستند.

این تفاوت اساسی بین رویکرد علمی مورد استفاده توسط نظریه میدان ذرات بنیادی است - یک نظریه واقعی باید کاملاً در چارچوب قوانین طبیعت عمل کند: این علم است.

استفاده از ذرات بنیادی که در طبیعت وجود ندارند، اختراع فعل و انفعالات بنیادی که در طبیعت وجود ندارند، یا جایگزینی برهمکنش های موجود در طبیعت با موارد افسانه ای، نادیده گرفتن قوانین طبیعت، درگیر شدن در دستکاری های ریاضی با آنها (ایجاد ظاهر علم) - این تعداد زیادی از افسانه های پریان است که به عنوان علم منتقل شده است. در نتیجه، فیزیک به دنیای افسانه های ریاضی لغزید. شخصیت‌های افسانه‌ای مدل استاندارد (کوارک‌ها با گلوئون)، همراه با گراویتون‌های افسانه‌ای و افسانه‌های «نظریه کوانتومی»، قبلاً در کتاب‌های درسی فیزیک نفوذ کرده‌اند - و کودکان را گمراه می‌کنند و افسانه‌های ریاضی را به عنوان واقعیت به نمایش می‌گذارند. حامیان فیزیک جدید صادقانه سعی کردند در برابر این امر مقاومت کنند، اما نیروها برابر نبودند. و همینطور بود تا سال 2010، قبل از ظهور نظریه میدان ذرات بنیادی، زمانی که مبارزه برای احیای علم فیزیک به سطح تقابل آشکار بین نظریه علمی اصیل و افسانه های ریاضی که قدرت را در فیزیک قبضه کردند، پیش رفت. دنیای خرد (و نه تنها).

اما بشریت بدون اینترنت، موتورهای جستجو و توانایی بیان آزادانه حقیقت در صفحات سایت، از دستاوردهای فیزیک جدید خبر نداشت. در مورد نشریاتی که از علم درآمد کسب می کنند، چه کسی امروز آنها را برای پول می خواند، زمانی که می توان به سرعت و آزادانه اطلاعات مورد نیاز را در اینترنت به دست آورد.

1 پروتون یک ذره بنیادی است
2 زمانی که فیزیک یک علم باقی ماند
3 پروتون در فیزیک
4 شعاع پروتون
5 گشتاور مغناطیسی یک پروتون
6 میدان الکتریکی یک پروتون

ارنست رادرفورد در سال 1919، با تابش هسته های نیتروژن با ذرات آلفا، تشکیل هسته های هیدروژن را مشاهده کرد. رادرفورد ذره ای که در نتیجه برخورد ایجاد شده است را پروتون نامید. اولین عکس از ردهای پروتون در یک محفظه ابر در سال 1925 توسط پاتریک بلکت گرفته شد. اما خود یون های هیدروژن (که پروتون هستند) مدت ها قبل از آزمایش های رادرفورد شناخته شده بودند.
امروزه، در قرن بیست و یکم، فیزیک می تواند چیزهای بیشتری در مورد پروتون ها بگوید.

1 پروتون یک ذره بنیادی است

ایده های فیزیک در مورد ساختار پروتون با توسعه فیزیک تغییر کرد.
فیزیک ابتدا پروتون را یک ذره بنیادی می دانست تا اینکه در سال 1964، گلمن و زوایگ به طور مستقل فرضیه کوارک را ارائه کردند.

در ابتدا، مدل کوارکی هادرون ها تنها به سه کوارک فرضی و پاد ذره آنها محدود می شد. این امکان توصیف صحیح طیف ذرات بنیادی شناخته شده در آن زمان را بدون در نظر گرفتن لپتون ها فراهم کرد، که در مدل پیشنهادی مناسب نبودند و بنابراین به همراه کوارک ها به عنوان ابتدایی شناخته شدند. قیمت این کار، معرفی بارهای الکتریکی کسری بود که در طبیعت وجود ندارند. سپس، با توسعه فیزیک و در دسترس قرار گرفتن داده های تجربی جدید، مدل کوارک به تدریج رشد کرد و تبدیل شد و در نهایت به مدل استاندارد تبدیل شد.

فیزیکدانان سخت در جستجوی ذرات فرضی جدید بوده اند. جستجو برای کوارک ها در پرتوهای کیهانی، در طبیعت (از آنجایی که بار الکتریکی کسری آنها قابل جبران نیست) و در شتاب دهنده ها انجام شد.
دهه ها گذشت، قدرت شتاب دهنده ها افزایش یافت و نتیجه جستجو برای کوارک های فرضی همیشه یکسان بود: کوارک ها در طبیعت یافت نمی شوند.

با دیدن چشم انداز مرگ کوارک (و سپس مدل استاندارد)، حامیان آن افسانه ای را ساختند و برای بشریت به نمایش گذاشتند که در برخی آزمایش ها ردپایی از کوارک ها مشاهده شد. - تأیید این اطلاعات غیرممکن است - داده های تجربی با استفاده از مدل استاندارد پردازش می شوند و همیشه چیزی را به عنوان آنچه نیاز دارد ارائه می دهد. تاریخ فیزیک نمونه هایی را می شناسد که به جای یک ذره، ذره ای دیگر لغزیده شد - آخرین دستکاری داده های تجربی از این دست، لغزش یک مزون برداری به عنوان یک بوزون هیگز افسانه ای بود که ظاهراً مسئول جرم ذرات است، اما در عین حال. زمان ایجاد میدان گرانشی آنها نیست. این داستان ریاضی حتی جایزه نوبل فیزیک را نیز دریافت کرد. در مورد ما، امواج ایستاده یک میدان الکترومغناطیسی متناوب، که تئوری های موجی ذرات بنیادی در مورد آن نوشته شده بود، به صورت کوارک های پری به داخل لغزیدند.

هنگامی که تاج و تخت تحت مدل استاندارد دوباره شروع به لرزیدن کرد، حامیان آن افسانه ای جدید به نام «حبس» برای بچه ها ساختند و به بشریت لغزیدند. هر فرد متفکری بلافاصله در آن یک تمسخر قانون بقای انرژی - یک قانون اساسی طبیعت - خواهد دید. اما حامیان مدل استاندارد نمی خواهند واقعیت را ببینند.

2 زمانی که فیزیک یک علم باقی ماند

وقتی فیزیک هنوز یک علم باقی مانده بود، حقیقت نه با نظر اکثریت - بلکه با آزمایش تعیین می شد. این تفاوت اساسی بین فیزیک-علم و افسانه های ریاضی است که به عنوان فیزیک منتقل شده اند.
همه آزمایش‌ها برای جستجوی کوارک‌های فرضی(البته به جز برای لغزش در باورهای خود تحت عنوان داده های تجربی) به وضوح نشان داده اند: هیچ کوارکی در طبیعت وجود ندارد.

اکنون حامیان مدل استاندارد تلاش می‌کنند تا نتیجه همه آزمایش‌ها را که به حکم اعدام برای مدل استاندارد تبدیل شده است، با عقیده جمعی خود جایگزین کنند و آن را به عنوان واقعیت تلقی کنند. اما مهم نیست این افسانه چقدر ادامه دارد، باز هم پایانی وجود خواهد داشت. تنها سوال این است که چه نوع پایانی خواهد داشت: حامیان مدل استاندارد هوش، شجاعت نشان می‌دهند و به دنبال حکم اتفاق آرا آزمایش‌ها (یا بهتر است بگوییم: حکم طبیعت) تغییر موضع می‌دهند یا در میان تاریخ به تاریخ سپرده می‌شوند. خنده جهانی فیزیک جدید - فیزیک قرن بیست و یکممانند داستان نویسانی که سعی در فریب همه بشریت داشتند. انتخاب با آنهاست

حالا در مورد خود پروتون.

3 پروتون در فیزیک

پروتون - ذره بنیادیعدد کوانتومی L=3/2 (اسپین = 1/2) - گروه باریون، زیرگروه پروتون، بار الکتریکی +e (سیستم‌سازی بر اساس نظریه میدان ذرات بنیادی).
طبق نظریه میدان ذرات بنیادی (نظریه ای که بر پایه علمی ساخته شده و تنها نظریه ای است که طیف صحیح همه ذرات بنیادی را دریافت کرده است)، یک پروتون از یک میدان الکترومغناطیسی متناوب قطبی شده چرخان با یک جزء ثابت تشکیل شده است. تمام اظهارات بی اساس مدل استاندارد مبنی بر اینکه پروتون ظاهراً از کوارک ها تشکیل شده است هیچ ربطی به واقعیت ندارد. - فیزیک به طور تجربی ثابت کرده است که پروتون دارای میدان های الکترومغناطیسی و همچنین یک میدان گرانشی است. فیزیک 100 سال پیش به خوبی حدس زد که ذرات بنیادی نه تنها دارای میدان های الکترومغناطیسی هستند، بلکه از آنها تشکیل شده است، اما تا سال 2010 امکان ساخت یک نظریه وجود نداشت. اکنون در سال 2015 نظریه گرانش ذرات بنیادی نیز ظاهر شد که ماهیت الکترومغناطیسی گرانش را مشخص کرد و معادلات میدان گرانشی ذرات بنیادی را متفاوت از معادلات گرانش به دست آورد که بر اساس آن بیش از یک عدد ریاضی افسانه در فیزیک ساخته شد.

در حال حاضر، نظریه میدان ذرات بنیادی (برخلاف مدل استاندارد) با داده های تجربی در مورد ساختار و طیف ذرات بنیادی مغایرتی ندارد و بنابراین می تواند توسط فیزیک به عنوان نظریه ای در طبیعت در نظر گرفته شود.

ساختار میدان الکترومغناطیسی یک پروتون(میدان الکتریکی ثابت E، میدان مغناطیسی ثابت H، میدان الکترومغناطیسی متناوب با رنگ زرد مشخص شده است)
تعادل انرژی (درصد کل انرژی داخلی):

میدان الکتریکی ثابت (E) - 0.346%
میدان مغناطیسی ثابت (H) - 7.44%
میدان الکترومغناطیسی متناوب - 92.21٪.

نتیجه می شود که برای پروتون m 0~ = 0.9221m 0 و حدود 8 درصد از جرم آن در میدان های الکتریکی و مغناطیسی ثابت متمرکز است. نسبت بین انرژی متمرکز در یک میدان مغناطیسی ثابت یک پروتون و انرژی متمرکز در یک میدان الکتریکی ثابت 21.48 است. این وجود نیروهای هسته ای در پروتون را توضیح می دهد.

میدان الکتریکی یک پروتون از دو ناحیه تشکیل شده است: یک ناحیه بیرونی با بار مثبت و یک ناحیه داخلی با بار منفی. تفاوت در بارهای ناحیه بیرونی و داخلی، بار الکتریکی کل پروتون +e را تعیین می کند. کوانتیزاسیون آن بر اساس هندسه و ساختار ذرات بنیادی است.

و این همان چیزی است که برهمکنش های اساسی ذرات بنیادی که واقعاً در طبیعت وجود دارند به نظر می رسد:

4 شعاع پروتون

تئوری میدان ذرات بنیادی، شعاع (r) یک ذره را به عنوان فاصله از مرکز تا نقطه ای که در آن حداکثر چگالی جرمی به دست می آید، تعریف می کند.

برای یک پروتون، این مقدار 3.4212 ∙10 -16 متر خواهد بود که باید ضخامت لایه میدان الکترومغناطیسی را اضافه کنیم و شعاع ناحیه اشغال شده توسط پروتون به دست می آید.

برای یک پروتون این مقدار 4.5616 ∙10 - m خواهد بود. بنابراین، مرز بیرونی پروتون در فاصله 4.5616 ∙10 - متر از مرکز ذره قرار دارد میدان مغناطیسی الکتریکی و ثابت پروتون، مطابق با قوانین الکترودینامیک، خارج از این شعاع است.

5 گشتاور مغناطیسی یک پروتون

برخلاف نظریه کوانتومی، نظریه میدان ذرات بنیادی بیان می‌کند که میدان‌های مغناطیسی ذرات بنیادی توسط چرخش اسپین بارهای الکتریکی ایجاد نمی‌شوند، بلکه همزمان با یک میدان الکتریکی ثابت به عنوان جزء ثابت میدان الکترومغناطیسی وجود دارند. از همین رو تمام ذرات بنیادی با عدد کوانتومی L>0 میدان مغناطیسی ثابتی دارند.
نظریه میدان ذرات بنیادی، گشتاور مغناطیسی پروتون را غیرعادی نمی‌داند - مقدار آن توسط مجموعه‌ای از اعداد کوانتومی تا حدی تعیین می‌شود که مکانیک کوانتومی در یک ذره بنیادی کار می‌کند.
بنابراین گشتاور مغناطیسی اصلی یک پروتون توسط دو جریان ایجاد می شود:

(+) با گشتاور مغناطیسی +2 (eħ/m 0 s)
(-) با گشتاور مغناطیسی -0.5 (eħ/m 0 s)

برای به دست آوردن گشتاور مغناطیسی حاصل از یک پروتون، لازم است هر دو گشتاور را اضافه کنید، در درصد انرژی موجود در میدان الکترومغناطیسی متناوب موج پروتون (تقسیم بر 100٪) ضرب کنید و جزء اسپین را اضافه کنید (به نظریه میدان مراجعه کنید). ذرات بنیادی قسمت 2، بخش 3.2)، در نتیجه 1.3964237 eh/m 0p c. برای تبدیل به مگنتون های هسته ای معمولی، عدد حاصل باید در دو ضرب شود - در نهایت ما 2.7928474 داریم.

هنگامی که فیزیک فرض کرد که گشتاورهای مغناطیسی ذرات بنیادی توسط چرخش اسپین بار الکتریکی آنها ایجاد می شود، واحدهای مناسبی برای اندازه گیری آنها پیشنهاد شد: برای پروتون eh/2m 0pc است (به یاد داشته باشید که مقدار اسپین پروتون 1 است. /2) به نام مگنتون هسته ای. اکنون 1/2 را می توان حذف کرد، زیرا بار معنایی را حمل نمی کند، و به سادگی eh/m 0p c باقی می ماند.

اما به طور جدی، هیچ جریان الکتریکی در داخل ذرات بنیادی وجود ندارد، اما میدان های مغناطیسی وجود دارد (و بار الکتریکی وجود ندارد، اما میدان های الکتریکی وجود دارد). جایگزینی میدان های مغناطیسی واقعی ذرات بنیادی با میدان های مغناطیسی جریان (و همچنین میدان های الکتریکی ذرات بنیادی با میدان های بار الکتریکی) بدون از دست دادن دقت غیرممکن است - این میدان ها ماهیت متفاوتی دارند. الکترودینامیک دیگری در اینجا وجود دارد - الکترودینامیک فیزیک میدانی، که هنوز ساخته نشده است، مانند خود فیزیک میدانی.

6 میدان الکتریکی یک پروتون

6.1 میدان الکتریکی پروتون در منطقه دور

دانش فیزیک از ساختار میدان الکتریکی پروتون با توسعه فیزیک تغییر کرده است. در ابتدا اعتقاد بر این بود که میدان الکتریکی یک پروتون میدان بار الکتریکی نقطه ای +e است. برای این رشته وجود خواهد داشت:
پتانسیلمیدان الکتریکی یک پروتون در نقطه (A) در ناحیه دور (r > > r p) دقیقاً در سیستم SI برابر است با:

تنش E میدان الکتریکی پروتون در ناحیه دور (r > > r p) دقیقاً در سیستم SI برابر است با:

جایی که n = r/|r| - بردار واحد از مرکز پروتون در جهت نقطه مشاهده (A)، r - فاصله از مرکز پروتون تا نقطه مشاهده، e - بار الکتریکی ابتدایی، بردارها پررنگ هستند، ε0 - ثابت الکتریکی، r p =Lħ /(m 0 ~ c ) شعاع یک پروتون در نظریه میدان است، L عدد کوانتومی اصلی یک پروتون در نظریه میدان است، ħ ثابت پلانک است، m 0~ مقدار جرم موجود در یک میدان الکترومغناطیسی متناوب است. یک پروتون در حال سکون، C سرعت نور است. (در سیستم GHS ضریب وجود ندارد. SI Multiplier.)

این عبارات ریاضی برای ناحیه دور میدان الکتریکی پروتون درست است: rp، اما فیزیک پس از آن فرض کرد که اعتبار آنها تا فاصله‌های مرتبه 14-10 سانتی‌متر به ناحیه نزدیک نیز گسترش می‌یابد.

6.2 بارهای الکتریکی یک پروتون

در نیمه اول قرن بیستم، فیزیک بر این باور بود که یک پروتون فقط یک بار الکتریکی دارد و آن برابر با +e است.

پس از ظهور فرضیه کوارک، فیزیک پیشنهاد کرد که درون یک پروتون نه یک، بلکه سه بار الکتریکی وجود دارد: دو بار الکتریکی +2e/3 و یک بار الکتریکی -e/3. در مجموع این هزینه ها +e می دهد. این کار به این دلیل انجام شد که فیزیک پیشنهاد کرد که پروتون ساختار پیچیده ای دارد و از دو کوارک بالا با بار 2e/3+ و یک کوارک d با بار -e/3 تشکیل شده است. اما کوارک‌ها نه در طبیعت و نه در شتاب‌دهنده‌ها در هیچ انرژی یافت نشدند، و باقی ماندند تا وجودشان را بر اساس ایمان بگیرند (کاری که حامیان مدل استاندارد انجام دادند) یا به دنبال ساختار دیگری از ذرات بنیادی باشند. اما در همان زمان، اطلاعات تجربی در مورد ذرات بنیادی به طور مداوم در فیزیک انباشته می شد، و هنگامی که به اندازه کافی برای بازاندیشی در مورد آنچه انجام شده بود جمع می شد، نظریه میدان ذرات بنیادی متولد شد.

بر اساس نظریه میدان ذرات بنیادی، میدان الکتریکی ثابت ذرات بنیادی با عدد کوانتومی L>0، هم باردار و هم خنثی، توسط جزء ثابت میدان الکترومغناطیسی ذره بنیادی مربوطه ایجاد می‌شود.(این بار الکتریکی نیست که علت اصلی میدان الکتریکی است، همانطور که فیزیک در قرن نوزدهم معتقد بود، اما میدان های الکتریکی ذرات بنیادی به گونه ای است که با میدان های بار الکتریکی مطابقت دارد). و میدان بار الکتریکی در نتیجه وجود عدم تقارن بین نیمکره بیرونی و داخلی ایجاد می شود و میدان های الکتریکی با علائم مخالف ایجاد می کند. برای ذرات بنیادی باردار، میدانی از بار الکتریکی اولیه در ناحیه دور ایجاد می‌شود و علامت بار الکتریکی با علامت میدان الکتریکی تولید شده توسط نیمکره خارجی تعیین می‌شود. در زون نزدیک این میدان ساختار پیچیده ای دارد و دوقطبی است اما ممان دوقطبی ندارد. برای توصیف تقریبی این میدان به عنوان سیستم بارهای نقطه ای، حداقل 6 "کوارک" در داخل پروتون مورد نیاز است - اگر 8 "کوارک" بگیریم دقیق تر خواهد بود. واضح است که بارهای الکتریکی چنین «کوارک‌هایی» با آنچه مدل استاندارد (با کوارک‌هایش) در نظر می‌گیرد، کاملاً متفاوت خواهد بود.

نظریه میدان ذرات بنیادی ثابت کرده است که پروتون، مانند هر ذره با بار مثبت دیگر، قابل تشخیص است. دو بار الکتریکی و بر این اساس، دو شعاع الکتریکی:

شعاع الکتریکی میدان الکتریکی ثابت خارجی (شارژ q + =+ 1.25e) - r q + = 4.39 10 -14 سانتی متر،
شعاع الکتریکی میدان الکتریکی ثابت داخلی (شارژ q - = -0.25e) - r q- = 2.45 10 -14 سانتی متر.

این ویژگی های میدان الکتریکی پروتون با توزیع نظریه میدان اول ذرات بنیادی مطابقت دارد. فیزیک هنوز به طور تجربی دقت این توزیع را مشخص نکرده است و اینکه کدام توزیع با ساختار واقعی میدان الکتریکی ثابت یک پروتون در منطقه نزدیک و همچنین ساختار میدان الکتریکی یک پروتون در منطقه نزدیک مطابقت دارد. (در فواصل مرتبه r p). همانطور که می بینید، بارهای الکتریکی از نظر قدر نزدیک به بارهای کوارک های فرضی (+4/3e=+1.333e و -1/3e=-0.333e) در پروتون هستند، اما برخلاف کوارک ها، میدان های الکترومغناطیسی در پروتون وجود دارد. طبیعت، و با ساختار مشابه ثابت هر ذره بنیادی دارای بار مثبت، بدون توجه به بزرگی اسپین و... .

مقادیر شعاع الکتریکی برای هر ذره بنیادی منحصر به فرد است و با عدد کوانتومی اصلی در تئوری میدان L، مقدار جرم باقیمانده، درصد انرژی موجود در میدان الکترومغناطیسی متناوب (جایی که مکانیک کوانتومی کار می کند) تعیین می شود. ) و ساختار مولفه ثابت میدان الکترومغناطیسی ذره بنیادی (برای همه ذرات بنیادی با عدد کوانتومی اصلی L یکسان است)، که یک میدان الکتریکی ثابت خارجی ایجاد می کند. شعاع الکتریکی مکان متوسط یک بار الکتریکی را نشان می دهد که به طور یکنواخت در اطراف محیط توزیع شده و میدان الکتریکی مشابهی ایجاد می کند. هر دو بار الکتریکی در یک صفحه قرار دارند (صفحه چرخش میدان الکترومغناطیسی متناوب ذره بنیادی) و دارای یک مرکز مشترک هستند که با مرکز چرخش میدان الکترومغناطیسی متناوب ذره بنیادی منطبق است.

6.3 میدان الکتریکی یک پروتون در ناحیه نزدیک

با دانستن مقدار بارهای الکتریکی درون یک ذره بنیادی و مکان آنها، می توان میدان الکتریکی ایجاد شده توسط آنها را تعیین کرد.

میدان الکتریکی یک پروتون در ناحیه نزدیک (r~r p)، در سیستم SI، به عنوان مجموع برداری، تقریباً برابر است با:

جایی که n+ = r +/|r + | - بردار واحد از نقطه نزدیک (1) یا دور (2) بار پروتون q + در جهت نقطه مشاهده (A) n- = r-/|r - | - بردار واحد از نقطه نزدیک (1) یا دور (2) بار پروتون q - در جهت نقطه مشاهده (A)، r - فاصله از مرکز پروتون تا طرح نقطه مشاهده بر روی صفحه پروتون، q + - بار الکتریکی خارجی +1.25e، q - - بار الکتریکی داخلی -0.25e، بردارها به صورت پررنگ مشخص شده اند، ε0 - ثابت الکتریکی، z - ارتفاع نقطه مشاهده (A) (فاصله از نقطه مشاهده به صفحه پروتون)، r 0 - پارامتر نرمال سازی. (در سیستم GHS ضریب وجود ندارد. SI Multiplier.)

این عبارت ریاضی مجموع بردارها است و باید طبق قوانین جمع بردار محاسبه شود، زیرا این میدانی از دو بار الکتریکی توزیع شده (+1.25e و -0.25e) است. عبارت اول و سوم مربوط به نقاط نزدیک اتهامات، دوم و چهارم - به موارد دور است. این عبارت ریاضی در ناحیه داخلی (حلقه) پروتون کار نمی‌کند و میدان‌های ثابت آن را ایجاد می‌کند (اگر دو شرط به طور همزمان برآورده شوند: ħ/m 0~ c
پتانسیل میدان الکتریکیپروتون در نقطه (A) در منطقه نزدیک (r~r p)، در سیستم SI تقریبا برابر است با:

جایی که r 0 یک پارامتر نرمال کننده است، مقدار آن ممکن است با r 0 در فرمول E متفاوت باشد. (در سیستم SGS فاکتور SI ضرب کننده وجود ندارد.) این عبارت ریاضی در ناحیه داخلی (حلقه) پروتون کار نمی کند. ، زمینه های ثابت خود را ایجاد می کند (با اجرای همزمان دو شرط: ħ/m 0~ c
کالیبراسیون r 0 برای هر دو عبارت میدان نزدیک باید در مرز ناحیه تولید کننده میدان های پروتون ثابت انجام شود.

7 جرم سکون پروتون

مطابق با الکترودینامیک کلاسیک و فرمول انیشتین، جرم سکون ذرات بنیادی با عدد کوانتومی L>0، از جمله پروتون، به عنوان معادل انرژی میدان های الکترومغناطیسی آنها تعریف می شود:

جایی که انتگرال معین بر کل میدان الکترومغناطیسی یک ذره بنیادی گرفته می شود، E قدرت میدان الکتریکی، H شدت میدان مغناطیسی است. تمام اجزای میدان الکترومغناطیسی در اینجا در نظر گرفته می شود: میدان الکتریکی ثابت، میدان مغناطیسی ثابت، میدان الکترومغناطیسی متناوب. این فرمول کوچک، اما بسیار فیزیک گنجایش، که بر اساس آن معادلات میدان گرانشی ذرات بنیادی به دست می‌آیند، بیش از یک «نظریه» افسانه‌ای را به انبوه قراضه می‌فرستد - به همین دلیل است که برخی از نویسندگان آنها ازش متنفرم.

مطابق فرمول فوق، مقدار جرم باقیمانده یک پروتون به شرایطی که پروتون در آن قرار دارد بستگی دارد. بنابراین، با قرار دادن یک پروتون در یک میدان الکتریکی خارجی ثابت (مثلاً یک هسته اتمی)، E 2 را تحت تأثیر قرار خواهیم داد که بر جرم پروتون و پایداری آن تأثیر می گذارد. هنگامی که یک پروتون در یک میدان مغناطیسی ثابت قرار می گیرد، وضعیت مشابهی به وجود می آید. بنابراین، برخی از خواص یک پروتون در داخل هسته اتم با همان خواص یک پروتون آزاد در خلاء، دور از میدان متفاوت است.

8 طول عمر پروتون

طول عمر پروتون تعیین شده توسط فیزیک با یک پروتون آزاد مطابقت دارد.

نظریه میدان ذرات بنیادی بیان می کند که طول عمر یک ذره بنیادی بستگی به شرایطی دارد که در آن قرار دارد. با قرار دادن یک پروتون در یک میدان خارجی (مانند یک میدان الکتریکی)، انرژی موجود در میدان الکترومغناطیسی آن را تغییر می دهیم. می توانید علامت میدان خارجی را طوری انتخاب کنید که انرژی داخلی پروتون افزایش یابد. می توان چنان مقداری از قدرت میدان خارجی انتخاب کرد که امکان واپاشی پروتون به نوترینوهای نوترون، پوزیترون و الکترونی فراهم شود و بنابراین پروتون ناپایدار شود. این دقیقاً همان چیزی است که در هسته های اتم مشاهده می شود، که در آن میدان الکتریکی پروتون های همسایه باعث فروپاشی پروتون هسته می شود. هنگامی که انرژی اضافی به هسته وارد می شود، فروپاشی پروتون می تواند با قدرت میدان خارجی کمتر آغاز شود.

یک ویژگی جالب: در هنگام فروپاشی یک پروتون در هسته اتم، در میدان الکترومغناطیسی هسته، یک پوزیترون از انرژی میدان الکترومغناطیسی متولد می شود - از "ماده" (پروتون) "ضد ماده" (پوزیترون) متولد می شود. !!! و این هیچ کس را شگفت زده نمی کند.

9 حقیقت در مورد مدل استاندارد

حال بیایید با اطلاعاتی آشنا شویم که حامیان مدل استاندارد اجازه انتشار در سایت‌های «صحیح سیاسی» (مانند ویکی‌پدیای جهان) را نمی‌دهند که در آن مخالفان فیزیک جدید می‌توانند بی‌رحمانه اطلاعات حامیان را حذف کنند (یا تحریف کنند). از فیزیک جدید، که در نتیجه آن حقیقت قربانی سیاست شده است:

در سال 1964، گلمن و تسوایگ به طور مستقل فرضیه ای برای وجود کوارک ها ارائه کردند که به نظر آنها هادرون ها از آنها تشکیل شده است. ذرات جدید دارای بار الکتریکی کسری هستند که در طبیعت وجود ندارد.
لپتون‌ها در این مدل کوارک، که بعداً به مدل استاندارد تبدیل شد، تناسب نداشتند و بنابراین به‌عنوان ذرات واقعاً بنیادی شناخته شدند.
برای توضیح ارتباط کوارک ها در هادرون، وجود برهمکنش قوی در طبیعت و حاملان آن، گلوئون ها، فرض شد. گلوئون‌ها، همانطور که در نظریه کوانتومی انتظار می‌رفت، دارای اسپین واحد، هویت ذره و پادذره و جرم سکون صفر مانند فوتون بودند.
در حقیقت، در طبیعت تعامل قوی کوارک‌های فرضی وجود ندارد، بلکه نیروهای هسته‌ای نوکلئون‌ها وجود دارد - و اینها مفاهیم متفاوتی هستند.

50 سال گذشت. کوارک ها هرگز در طبیعت یافت نشدند و یک افسانه ریاضی جدید برای ما اختراع شد به نام "حصر". یک فرد متفکر می تواند به راحتی در آن بی توجهی آشکار به قانون اساسی طبیعت - قانون بقای انرژی - را ببیند. اما یک فرد متفکر این کار را انجام می دهد و داستان نویسان بهانه ای را دریافت کردند که مناسب آنها بود.

گلوئون ها نیز در طبیعت یافت نشده اند. واقعیت این است که فقط مزون های برداری (و یکی دیگر از حالت های برانگیخته مزون ها) می توانند در طبیعت اسپین واحد داشته باشند، اما هر مزون برداری یک پادذره دارد. - از همین رو مزون های برداری کاندیدای مناسبی برای "گلئون" نیستند.. 9 حالت برانگیخته اول مزون ها باقی می مانند، اما 2 مورد از آنها با خود مدل استاندارد در تضاد هستند و مدل استاندارد وجود آنها را در طبیعت تشخیص نمی دهد و مابقی توسط فیزیک به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است و امکان انتقال آنها وجود نخواهد داشت. به عنوان گلوئون های افسانه ای آخرین گزینه وجود دارد: انتقال یک حالت محدود از یک جفت لپتون (میون یا لپتون تاو) به عنوان یک گلوئون - اما حتی این را می توان در طول واپاشی محاسبه کرد.

بنابراین، همچنین هیچ گلوئونی در طبیعت وجود ندارد، همانطور که هیچ کوارکی و برهمکنش قوی ساختگی در طبیعت وجود ندارد..
شما فکر می‌کنید که حامیان مدل استاندارد این را درک نمی‌کنند - آنها هنوز هم می‌دانند، اما اعتراف به اشتباه کاری که آنها برای دهه‌ها انجام می‌دادند، خسته‌کننده است. به همین دلیل است که ما افسانه های ریاضی جدیدی را می بینیم («نظریه ریسمان» و غیره).

10 فیزیک جدید: پروتون - خلاصه

در بخش اصلی مقاله، من به طور مفصل در مورد کوارک های پری (با گلوئون های پری) صحبت نکردم، زیرا آنها در طبیعت نیستند و هیچ فایده ای ندارد که سر خود را با افسانه ها پر کنید (بی جهت) - و بدون عناصر اساسی پایه و اساس: کوارک ها با گلوئون ها، مدل استاندارد فروپاشید - زمان تسلط آن در فیزیک کامل شد (به مدل استاندارد مراجعه کنید).

شما می توانید جایگاه الکترومغناطیس در طبیعت را تا زمانی که دوست دارید نادیده بگیرید (در هر مرحله با آن روبرو شوید: نور، تشعشعات حرارتی، برق، تلویزیون، رادیو، ارتباطات تلفنی، از جمله تلفن همراه، اینترنت، که بدون آنها بشریت نمی دانست. وجود ذرات بنیادی نظریه میدان، ...)، و همچنان به اختراع افسانه های جدید برای جایگزینی افسانه های ورشکسته ادامه می دهد و آنها را به عنوان علم می گذراند. شما می توانید، با پشتکار شایسته استفاده بهتر، به تکرار داستان های حفظ شده مدل استاندارد و نظریه کوانتومی ادامه دهید. اما میدان‌های الکترومغناطیسی در طبیعت بدون ذرات مجازی افسانه‌ای و همچنین گرانش ایجاد شده توسط میدان‌های الکترومغناطیسی به خوبی انجام می‌شوند، هستند، خواهند بود و می‌توانند به خوبی انجام دهند، اما افسانه‌ها زمان تولد و زمانی دارند که دیگر تأثیری بر مردم ندارند. در مورد طبیعت، به افسانه ها یا هر فعالیت ادبی دیگر انسان اهمیتی نمی دهد، حتی اگر جایزه نوبل فیزیک برای آنها اعطا شود. طبیعت همانگونه که ساختار یافته است، ساختار یافته است و وظیفه علم فیزیک درک و توصیف آن است.

اکنون دنیای جدیدی در برابر شما باز شده است - دنیای میدان های دوقطبی که فیزیک قرن بیستم حتی به وجود آن مشکوک نبود. دیدید که یک پروتون نه یک، بلکه دو بار الکتریکی (خارجی و داخلی) و دو شعاع الکتریکی متناظر دارد. شما دیدید که جرم باقیمانده یک پروتون از چه چیزی تشکیل شده است و بوزون هیگز خیالی از کار افتاده است (تصمیمات کمیته نوبل هنوز قوانین طبیعت نیست...). علاوه بر این، بزرگی جرم و طول عمر به میدان هایی که پروتون در آن قرار دارد بستگی دارد. صرفاً به این دلیل که یک پروتون آزاد پایدار است، به این معنی نیست که همیشه و همه جا ثابت می ماند (واپاشی پروتون در هسته اتم مشاهده می شود). همه اینها فراتر از مفاهیم حاکم بر فیزیک در نیمه دوم قرن بیستم است. - فیزیک قرن بیست و یکم - فیزیک جدید به سطح جدیدی از دانش ماده می رود، و اکتشافات جالب جدیدی در انتظار ما هستند.

ولادیمیر گورونویچ

هیدروژن، عنصری که ساده ترین ساختار را دارد. دارای بار مثبت و عمر تقریبا نامحدودی است. پایدارترین ذره در کیهان است. پروتون های تولید شده توسط بیگ بنگ هنوز تجزیه نشده اند. جرم پروتون 1.627*10-27 کیلوگرم یا 938.272 eV است. اغلب این مقدار در الکترون ولت بیان می شود.

پروتون توسط "پدر" فیزیک هسته ای، ارنست رادرفورد کشف شد. او این فرضیه را مطرح کرد که هسته اتم های همه عناصر شیمیایی از پروتون تشکیل شده است، زیرا جرم آنها از هسته یک اتم هیدروژن به تعداد صحیح بار بیشتر است. رادرفورد آزمایش جالبی انجام داد. در آن زمان، رادیواکتیویته طبیعی برخی از عناصر قبلاً کشف شده بود. این دانشمند با استفاده از تابش آلفا (ذرات آلفا هسته های پر انرژی هلیوم هستند)، اتم های نیتروژن را تحت تابش قرار داد. در نتیجه این فعل و انفعال، یک ذره به بیرون پرواز کرد. رادرفورد پیشنهاد کرد که این یک پروتون است. آزمایشات بیشتر در یک محفظه حباب ویلسون فرض او را تأیید کرد. بنابراین در سال 1913، یک ذره جدید کشف شد، اما فرضیه رادرفورد در مورد ترکیب هسته غیرقابل دفاع بود.

کشف نوترون

دانشمند بزرگ در محاسبات خود خطایی پیدا کرد و فرضیه ای در مورد وجود ذره دیگری که بخشی از هسته است و جرمی تقریباً برابر با یک پروتون دارد، مطرح کرد. از نظر تجربی، او نتوانست آن را تشخیص دهد.

این کار در سال 1932 توسط دانشمند انگلیسی جیمز چادویک انجام شد. او آزمایشی انجام داد که در آن اتم های بریلیم را با ذرات آلفای پرانرژی بمباران کرد. در نتیجه واکنش هسته ای، ذره ای از هسته بریلیم منتشر شد که بعدها نوترون نامیده شد. چادویک برای کشف خود سه سال بعد جایزه نوبل را دریافت کرد.

جرم یک نوترون واقعاً با جرم یک پروتون (1.622 * 10-27 کیلوگرم) تفاوت کمی دارد، اما این ذره بار ندارد. از این نظر خنثی است و در عین حال قادر به ایجاد شکافت هسته های سنگین است. به دلیل کمبود بار، یک نوترون می تواند به راحتی از سد پتانسیل کولن بالا عبور کند و به ساختار هسته نفوذ کند.

پروتون و نوترون دارای خواص کوانتومی هستند (آنها می توانند خواص ذرات و امواج را نشان دهند). تابش نوترونی برای اهداف پزشکی استفاده می شود. توانایی نفوذ بالا به این اشعه اجازه می دهد تا تومورهای عمیق و سایر تشکل های بدخیم را یونیزه کرده و آنها را شناسایی کند. در این حالت انرژی ذرات نسبتاً کم است.

نوترون برخلاف پروتون یک ذره ناپایدار است. طول عمر آن حدود 900 ثانیه است. به یک پروتون، یک الکترون و یک نوترینوی الکترونی تجزیه می شود.

، الکترومغناطیسی و گرانشی

افتتاح

خواص پروتون

نسبت جرم پروتون و الکترون برابر با 1836.152 673 89(17) با دقت 0.002% برابر است با مقدار 6π 5 = 1836.118...

ساختار درونی پروتون برای اولین بار توسط R. Hofstadter با مطالعه برخورد پرتوهای الکترون های پرانرژی (2 GeV) با پروتون ها به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت (جایزه نوبل فیزیک 1961). پروتون از یک هسته سنگین (هسته) با شعاع سانتی متر، با چگالی جرم و بار بالا تشکیل شده است که حامل ≈ 35% (\displaystyle \حدود 35\,\%)بار الکتریکی پروتون و پوسته نسبتاً کمیاب اطراف آن. در فاصله ای از ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \تقریباً 0(,)25\cdot 10^(-13))قبل از ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \حدودا 1(,)4\cdot 10^(-13))سانتی متر این پوسته عمدتاً از مزون های ρ - و π - مجازی تشکیل شده است ≈ 50٪ (\displaystyle \حدود 50\,\%)بار الکتریکی پروتون، سپس به فاصله ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 2(,)5\cdot 10^(-13))سانتی متر پوسته ای از مزون های مجازی ω - و π - را گسترش می دهد که 15٪ از بار الکتریکی پروتون را حمل می کند.

فشار در مرکز پروتون ایجاد شده توسط کوارک ها حدود 1035 Pa (1030 اتمسفر) است، یعنی بیشتر از فشار درون ستارگان نوترونی.

سه کمیت فیزیکی مرتبط با پروتون وجود دارد که بعد طول دارند:

به اصطلاح بار ضعیف پروتون س w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W، که مشارکت آن را در تعاملات ضعیف از طریق مبادله تعیین می کند زبا توجه به اندازه‌گیری‌های تجربی نقض برابری در حین پراکندگی الکترون‌های قطبی شده روی پروتون‌ها، بوزون صفر (مشابه نحوه مشارکت بار الکتریکی یک ذره در برهم‌کنش‌های الکترومغناطیسی با مبادله فوتون) 0.0045 ± 0.0719 است. مقدار اندازه گیری شده، در خطای تجربی، با پیش بینی های نظری مدل استاندارد (0.0003 ± 0.0708) سازگار است.

ثبات

کاربرد

همچنین ببینید

یادداشت

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt ثابت های فیزیکی اساسی --- فهرست کامل
مقدار CODATA: جرم پروتون
مقدار CODATA: جرم پروتون در u
احمد س. و همکاران (2004). "محدودیت‌های واپاشی نوکلئون از طریق حالت‌های نامرئی از رصدخانه نوترینو سادبری." نامه های بررسی فیزیکی. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
مقدار CODATA: معادل انرژی جرم پروتون بر حسب MeV
مقدار CODATA: نسبت جرم پروتون به الکترون
، با. 67.
هافستاتر پی.ساختار هسته ها و نوکلئون ها // فیزیک. - 1963. - ت. 81، شماره 1. - ص 185-200. - ISSN. - آدرس: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Shchelkin K. I.فرآیندهای مجازی و ساختار نوکلئون // Physics of the Microworld - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
ژدانوف جی بی.پراکندگی الاستیک، فعل و انفعالات محیطی و رزونانس ها // ذرات با انرژی بالا. انرژی های بالا در فضا و آزمایشگاه ها - M.: Nauka، 1965. - P. 132.
Burkert V. D.، Elouadrhiri L.، Girod F. X.توزیع فشار در داخل پروتون // طبیعت. - 2018. - اردیبهشت (ج 557، شماره 7705). - ص 396-399. - DOI: 10.1038/s41586-018-0060-z.
بته، جی.، موریسون اف.نظریه ابتدایی هسته. - م: IL، 1956. - ص 48.