Masa protona. Tko je i kada otkrio proton i neutron

Protoni sudjeluju u termonuklearnim reakcijama, koje su glavni izvor energije koju stvaraju zvijezde. Konkretno, reakcije str-ciklus, koji je izvor gotovo sve energije koju emitira Sunce, svodi se na spajanje četiri protona u jezgru helija-4 uz pretvaranje dva protona u neutrone.

U fizici se označava proton str(ili str+ ). Kemijska oznaka protona (smatra se pozitivnim vodikovim ionom) je H +, astrofizička oznaka je HII.

Otvor [ | ]

Svojstva protona[ | ]

Omjer masa protona i elektrona, jednak 1836,152 673 89(17), s točnošću od 0,002% jednak je vrijednosti 6π 5 = 1836,118...

Unutarnju strukturu protona prvi je eksperimentalno proučavao R. Hofstadter proučavajući sudare snopa elektrona visoke energije (2 GeV) s protonima (Nobelova nagrada za fiziku 1961.). Proton se sastoji od teške jezgre (jezgre) polumjera cm, velike gustoće mase i naboja, nosi ≈ 35% (\displaystyle \približno 35\%) električni naboj protona i relativno rijetke ljuske koja ga okružuje. Na udaljenosti od ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \približno 0,25\cdot 10^(-13)) prije ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \približno 1,4\cdot 10^(-13)) cm ova se ljuska sastoji uglavnom od virtualnih ρ - i π -mezona koji nose ≈ 50% (\displaystyle \približno 50\%) električni naboj protona, zatim na udaljenost ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \približno 2,5\cdot 10^(-13)) cm proteže ljusku virtualnih ω - i π -mezona, noseći ~15% električnog naboja protona.

Tlak u središtu protona koji stvaraju kvarkovi je oko 10 35 Pa (10 30 atmosfera), što je više od tlaka unutar neutronskih zvijezda.

Magnetski moment protona mjeri se mjerenjem omjera rezonantne frekvencije precesije magnetskog momenta protona u danom jednoličnom magnetskom polju i ciklotronske frekvencije protonove kružne putanje u istom polju.

Postoje tri fizičke veličine povezane s protonom koje imaju dimenziju duljine:

Mjerenja radijusa protona korištenjem običnih vodikovih atoma, provedena različitim metodama od 1960-ih, dovela su (CODATA -2014) do rezultata 0,8751 ± 0,0061 femtometar(1 fm = 10 −15 m). Prvi eksperimenti s mionskim atomima vodika (gdje je elektron zamijenjen mionom) dali su 4% manji rezultat za ovaj radijus: 0,84184 ± 0,00067 fm. Razlozi za ovu razliku još uvijek nisu jasni.

Proton tzv Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, što određuje njegovo sudjelovanje u slabim interakcijama kroz razmjenu Z 0 bozona (slično kao što električni naboj čestice određuje njezino sudjelovanje u elektromagnetskim interakcijama razmjenom fotona) iznosi 0,0719 ± 0,0045, prema eksperimentalnim mjerenjima narušavanja pariteta tijekom raspršenja polariziranih elektrona na protonima. Izmjerena vrijednost je u skladu, unutar eksperimentalne pogreške, s teoretskim predviđanjima Standardnog modela (0,0708 ± 0,0003).

Stabilnost [ | ]

Slobodni proton je stabilan, eksperimentalne studije nisu otkrile nikakve znakove njegovog raspada (donja granica vijeka je 2,9⋅10 29 godina bez obzira na kanal raspada, 8,2⋅10 33 godine za raspad na pozitron i neutralni pion, 6,6⋅ 10 33 godine za raspad na pozitivan mion i neutralni pion). Budući da je proton najlakši od bariona, stabilnost protona je posljedica zakona očuvanja barionskog broja - proton se ne može raspasti na bilo koju lakšu česticu (na primjer, na pozitron i neutrino) bez kršenja ovog zakona. Međutim, mnoga teorijska proširenja Standardnog modela predviđaju procese (koji još nisu uočeni) koji bi rezultirali neočuvanjem barionskog broja i stoga raspadom protona.

Proton vezan u atomskoj jezgri sposoban je zarobiti elektron iz elektronske K-, L- ili M-ljuske atoma (tzv. "hvatanje elektrona"). Proton atomske jezgre, apsorbirajući elektron, pretvara se u neutron i istovremeno emitira neutrino: p+e − →+ν e . "Rupa" u K-, L- ili M-sloju nastala hvatanjem elektrona ispunjena je elektronom iz jednog od gornjih elektronskih slojeva atoma, emitirajući karakteristične X-zrake koje odgovaraju atomskom broju Z− 1, i/ili Auger elektroni. Poznato je preko 1000 izotopa od 7
4 do 262
105, raspadajući se hvatanjem elektrona. Pri dovoljno visokim raspoloživim energijama raspada (gore 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) otvara se konkurentski kanal raspada – raspad pozitrona p → +e ++ν e . Treba naglasiti da su ti procesi mogući samo za proton u nekim jezgrama, gdje se nedostajuća energija nadoknađuje prijelazom nastalog neutrona u nižu nuklearnu ljusku; za slobodni proton one su zabranjene zakonom održanja energije.

Izvor protona u kemiji su mineralne (dušična, sumporna, fosforna i druge) i organske (mravlja, octena, oksalna i druge) kiseline. U vodenoj otopini, kiseline su sposobne disocijacije uz eliminaciju protona, tvoreći hidronijev kation.

U plinovitoj fazi protoni se dobivaju ionizacijom – oduzimanjem elektrona atomu vodika. Potencijal ionizacije nepobuđenog atoma vodika je 13,595 eV. Kada se molekularni vodik ionizira brzim elektronima pri atmosferskom tlaku i sobnoj temperaturi, u početku se formira molekularni vodikov ion (H 2 +) - fizički sustav koji se sastoji od dva protona koji se drže zajedno na udaljenosti od 1,06 jednim elektronom. Stabilnost takvog sustava, prema Paulingu, uzrokovana je rezonancijom elektrona između dva protona s "rezonantnom frekvencijom" jednakom 7·10 14 s −1. Kada temperatura poraste na nekoliko tisuća stupnjeva, sastav produkata ionizacije vodika mijenja se u korist protona - H+.

Primjena [ | ]

Snopovi ubrzanih protona koriste se u eksperimentalnoj fizici elementarnih čestica (proučavanje procesa raspršenja i proizvodnje snopova drugih čestica), u medicini (protonska terapija raka).

vidi također [ | ]

Bilješke [ | ]

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Osnovne fizikalne konstante --- Potpuni popis
CODATA Vrijednost: masa protona
CODATA Vrijednost: masa protona u u
Ahmed S.; et al. (2004). “Ograničenja raspada nukleona putem nevidljivih modova iz neutrinskog opservatorija Sudbury.” Physical Review Letters. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA Vrijednost: ekvivalent energije mase protona u MeV
CODATA Vrijednost: omjer mase protona i elektrona
, sa. 67.
Hofstadter P. Struktura jezgri i nukleona // Phys. - 1963. - T. 81, br. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Ščelkin K. I. Virtualni procesi i struktura nukleona // Fizika mikrosvijeta - M.: Atomizdat, 1965. - S. 75.
Elastično raspršenje, periferne interakcije i rezonancije // High Energy Particles. Visoke energije u svemiru i laboratorijima - M.: Nauka, 1965. - S. 132.

DEFINICIJA

Proton naziva se stabilna čestica koja pripada klasi hadrona, a koja je jezgra atoma vodika.

Znanstvenici se ne slažu oko toga koji znanstveni događaj treba smatrati otkrićem protona. Važnu ulogu u otkriću protona odigrali su:

stvaranje planetarnog modela atoma E. Rutherforda;
otkriće izotopa F. Soddyja, J. Thomsona, F. Astona;
promatranja ponašanja jezgri vodikovih atoma kada ih alfa čestice izbace iz jezgri dušika E. Rutherforda.

Prve fotografije tragova protona dobio je P. Blackett u oblačnoj komori proučavajući procese umjetne transformacije elemenata. Blackett je proučavao proces hvatanja alfa čestica jezgrama dušika. U tom procesu emitiran je proton, a jezgra dušika pretvorena je u izotop kisika.

Protoni su zajedno s neutronima dio jezgri svih kemijskih elemenata. Broj protona u jezgri određuje atomski broj elementa u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev.

Proton je pozitivno nabijena čestica. Njegov je naboj po veličini jednak elementarnom naboju, odnosno vrijednosti naboja elektrona. Naboj protona često se označava kao , tada možemo napisati da je:

Trenutno se vjeruje da proton nije elementarna čestica. Ima složenu strukturu i sastoji se od dva u-kvarka i jednog d-kvarka. Električni naboj u-kvarka () je pozitivan i jednak je

Električni naboj d-kvarka () je negativan i jednak je:

Kvarkovi povezuju razmjenu gluona, koji su kvanti polja; Činjenicu da protoni u svojoj strukturi imaju nekoliko točkastih centara raspršenja potvrđuju pokusi raspršenja elektrona na protonima.

Proton ima konačnu veličinu, oko koje se znanstvenici još uvijek spore. Trenutno je proton predstavljen kao oblak koji ima zamagljene granice. Takva se granica sastoji od virtualnih čestica koje stalno nastaju i uništavaju se. Ali u većini jednostavnih problema, proton se, naravno, može smatrati točkastim nabojem. Masa mirovanja protona () približno je jednaka:

Masa protona je 1836 puta veća od mase elektrona.

Protoni sudjeluju u svim temeljnim interakcijama: jake interakcije spajaju protone i neutrone u jezgre, elektroni i protoni spajaju se u atome pomoću elektromagnetskih interakcija. Kao slabu interakciju možemo navesti npr. beta raspad neutrona (n):

gdje je p proton; — elektron; - antineutrino.

Raspad protona još nije dobiven. Ovo je jedan od važnih suvremenih problema fizike, budući da bi ovo otkriće bilo značajan korak u razumijevanju jedinstva sila prirode.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte

Jezgre atoma natrija bombardirane su protonima. Kolika je sila elektrostatskog odbijanja protona od jezgre atoma ako je proton udaljen

m. Smatrajte da je naboj jezgre atoma natrija 11 puta veći od naboja protona. Utjecaj elektronske ljuske atoma natrija može se zanemariti.

Riješenje

Kao osnovu za rješavanje problema uzet ćemo Coulombov zakon koji se za naš problem (pod pretpostavkom da su čestice točkaste) može napisati na sljedeći način:

gdje je F sila elektrostatske interakcije nabijenih čestica; Cl je naboj protona; - naboj jezgre atoma natrija; - dielektrična konstanta vakuuma; - električna konstanta. Koristeći podatke koje imamo, možemo izračunati potrebnu odbojnu silu:

Odgovor

PRIMJER 2

Vježbajte

Uzimajući u obzir najjednostavniji model atoma vodika, smatra se da se elektron kreće po kružnoj orbiti oko protona (jezgre atoma vodika). Kolika je brzina elektrona ako je polumjer njegove orbite m?

Riješenje

Razmotrimo sile (slika 1) koje djeluju na elektron koji se kreće po kružnici. To je sila privlačenja protona. Prema Coulombovom zakonu pišemo da je njegova vrijednost jednaka ():

gdje je =— naboj elektrona; - protonski naboj; - električna konstanta. Privlačna sila između elektrona i protona u bilo kojoj točki elektronove orbite usmjerena je od elektrona prema protonu duž polumjera kruga.

Proton (elementarna čestica)

Teorija polja elementarnih čestica, koja djeluje u okviru ZNANOSTI, temelji se na temeljima koje je dokazala FIZIKA:

Klasična elektrodinamika,
Kvantna mehanika (bez virtualnih čestica koje proturječe zakonu održanja energije),
Zakoni očuvanja temeljni su zakoni fizike.

Ovo je temeljna razlika između znanstvenog pristupa koji koristi teorija polja elementarnih čestica - prava teorija mora djelovati strogo unutar zakona prirode: to je ZNANOST.

Korištenje elementarnih čestica koje ne postoje u prirodi, izmišljanje fundamentalnih interakcija koje ne postoje u prirodi ili zamjena interakcija koje postoje u prirodi nevjerojatnim, ignoriranje zakona prirode, upuštanje u matematičke manipulacije s njima (stvarajući privid znanosti) - ovo je dio BAJKI koje se smatraju znanošću. Time je fizika skliznula u svijet matematičkih bajki. Bajkoviti likovi Standardnog modela (kvarkovi s gluonima), zajedno s bajkovitim gravitonima i bajkama "kvantne teorije", već su prodrli u udžbenike fizike - i zavaravaju djecu, izdajući matematičke bajke za stvarnost. Pristaše poštene Nove fizike pokušale su se tome oduprijeti, ali snage nisu bile jednake. I tako je bilo sve do 2010. godine, prije pojave teorije polja elementarnih čestica, kada je borba za oživljavanje FIZIKE-ZNANOSTI prešla na razinu otvorenog sukoba prave znanstvene teorije i matematičkih bajki koje su preuzele vlast u fizici svijeta. mikrosvijet (i ne samo).

Ali čovječanstvo ne bi znalo za dostignuća Nove fizike bez interneta, tražilica i mogućnosti da se slobodno govori istina na stranicama stranice. Što se tiče tiskovina koje zarađuju na znanosti, tko ih danas čita za novac kad je moguće brzo i besplatno doći do potrebnih informacija na internetu.

1 Proton je elementarna čestica
2 Kad je fizika ostala znanost
3 Proton u fizici
4 radijus protona
5 Magnetski moment protona
6 Električno polje protona

Ernest Rutherford je 1919. godine, ozračujući jezgre dušika alfa česticama, uočio stvaranje jezgri vodika. Rutherford je česticu nastalu sudarom nazvao proton. Prve fotografije tragova protona u komori oblaka snimio je 1925. Patrick Blackett. Ali sami ioni vodika (koji su protoni) bili su poznati mnogo prije Rutherfordovih eksperimenata.
Danas, u 21. stoljeću, fizika može puno više reći o protonima.

1 Proton je elementarna čestica

Ideje fizičara o strukturi protona mijenjale su se kako se fizika razvijala.
Fizika je isprva smatrala proton elementarnom česticom sve do 1964., kada su GellMann i Zweig neovisno predložili hipotezu o kvarku.

U početku je kvarkovski model hadrona bio ograničen na samo tri hipotetska kvarka i njihove antičestice. To je omogućilo da se ispravno opiše spektar tada poznatih elementarnih čestica, ne uzimajući u obzir leptone, koji se nisu uklapali u predloženi model i stoga su prepoznati kao elementarni, zajedno s kvarkovima. Cijena za to bilo je uvođenje frakcijskih električnih naboja koji ne postoje u prirodi. Zatim, kako se fizika razvijala i novi eksperimentalni podaci postajali dostupni, model kvarka postupno je rastao i transformirao se, naposljetku postavši standardni model.

Fizičari su marljivo tragali za novim hipotetskim česticama. Potraga za kvarkovima provedena je u kozmičkim zrakama, u prirodi (jer se njihov frakcijski električni naboj ne može kompenzirati) i na akceleratorima.
Desetljeća su prolazila, snaga akceleratora je rasla, a rezultat potrage za hipotetskim kvarkovima uvijek je bio isti: Kvarkovi se NE nalaze u prirodi.

Uvidjevši izglede smrti kvarkovskog (a potom i standardnog) modela, njegovi pristaše sastavili su i podvalili čovječanstvu bajku da su u nekim eksperimentima uočeni tragovi kvarkova. - Tu informaciju je nemoguće provjeriti - eksperimentalni podaci obrađuju se standardnim modelom i on će uvijek dati nešto kao ono što treba. Povijest fizike poznaje primjere kada je umjesto jedne čestice uvučena druga - posljednja takva manipulacija eksperimentalnim podacima bilo je proklizavanje vektorskog mezona kao fantastičnog Higgsovog bozona, navodno odgovornog za masu čestica, ali istodobno vrijeme ne stvarajući njihovo gravitacijsko polje. Ova matematička priča čak je nagrađena Nobelovom nagradom za fiziku. U našem slučaju stojni valovi izmjeničnog elektromagnetskog polja, o kojima su pisane valne teorije elementarnih čestica, uvučeni su kao vilinski kvarkovi.

Kad se prijestolje pod standardnim modelom ponovno počelo tresti, njegovi su pristaše sastavili i čovječanstvu ubacili novu bajku za mališane, nazvanu "Zatvor". Svaki razmišljajući čovjek će u tome odmah vidjeti ismijavanje zakona održanja energije - temeljnog zakona prirode. Ali pristaše Standardnog modela ne žele vidjeti STVARNOST.

2 Kad je fizika ostala znanost

Dok je fizika još uvijek bila znanost, istina se nije određivala mišljenjem većine - već eksperimentom. To je temeljna razlika između FIZIKE-ZNANOSTI i matematičkih bajki koje se izdaju za fiziku.
Svi eksperimenti u potrazi za hipotetskim kvarkovima(osim, naravno, klizanja u svojim uvjerenjima pod krinkom eksperimentalnih podataka) su jasno pokazali: u prirodi NEMA kvarkova.

Sada pristaše Standardnog modela pokušavaju rezultat svih eksperimenata, koji su postali smrtna presuda za Standardni model, zamijeniti svojim kolektivnim mišljenjem, izdajući ga za stvarnost. Ali koliko god dugo trajala bajka, ipak će biti kraja. Pitanje je samo kakav će to biti kraj: pobornici Standardnog modela će pokazati inteligenciju, hrabrost i promijeniti svoje stavove nakon jednoglasne presude eksperimenata (ili bolje rečeno: presude PRIRODE), ili će biti poslani u povijest usred univerzalni smijeh Nova fizika - fizika 21. stoljeća, poput pripovjedača koji su pokušali prevariti cijelo čovječanstvo. Izbor je njihov.

Sada o samom protonu.

3 Proton u fizici

Proton - elementarna čestica kvantni broj L=3/2 (spin = 1/2) - barionska skupina, protonska podskupina, električni naboj +e (sistematizacija prema teoriji polja elementarnih čestica).
Prema teoriji polja elementarnih čestica (teoriji izgrađenoj na znanstvenim temeljima i jedinoj koja je dobila točan spektar svih elementarnih čestica), proton se sastoji od rotirajućeg polariziranog izmjeničnog elektromagnetskog polja s konstantnom komponentom. Sve neutemeljene tvrdnje Standardnog modela da se proton navodno sastoji od kvarkova nemaju nikakve veze sa stvarnošću. - Fizika je eksperimentalno dokazala da proton ima elektromagnetsko polje, a ima i gravitacijsko polje. Fizičari su još prije 100 godina genijalno pogodili da elementarne čestice ne samo da imaju, već se i sastoje od elektromagnetskih polja, no teoriju je bilo moguće konstruirati tek 2010. godine. Sada, 2015. godine, pojavila se i teorija gravitacije elementarnih čestica, koja je utvrdila elektromagnetsku prirodu gravitacije i dobila jednadžbe gravitacijskog polja elementarnih čestica, različite od jednadžbi gravitacije, na temelju kojih je više od jedne matematičke izgrađena je bajka u fizici.

Trenutačno, teorija polja elementarnih čestica (za razliku od Standardnog modela) nije u suprotnosti s eksperimentalnim podacima o strukturi i spektru elementarnih čestica i stoga ju fizika može smatrati teorijom koja funkcionira u prirodi.

Struktura elektromagnetskog polja protona(E-konstantno električno polje, H-konstantno magnetsko polje, izmjenično elektromagnetsko polje je označeno žutom bojom)
Energetska bilanca (postotak ukupne unutarnje energije):

konstantno električno polje (E) - 0,346%,
konstantno magnetsko polje (H) - 7,44%,
izmjenično elektromagnetsko polje - 92,21%.

Iz toga slijedi da je za proton m 0~ =0,9221m 0 i da je oko 8 posto njegove mase koncentrirano u konstantnim električnim i magnetskim poljima. Omjer između energije koncentrirane u konstantnom magnetskom polju protona i energije koncentrirane u konstantnom električnom polju je 21,48. To objašnjava prisutnost nuklearnih sila u protonu.

Električno polje protona sastoji se od dva područja: vanjskog područja s pozitivnim nabojem i unutarnjeg područja s negativnim nabojem. Razlika u naboju vanjskog i unutarnjeg područja određuje ukupni električni naboj protona +e. Njegova kvantizacija temelji se na geometriji i strukturi elementarnih čestica.

A ovako izgledaju temeljne interakcije elementarnih čestica koje stvarno postoje u prirodi:

4 radijus protona

Teorija polja elementarnih čestica definira polumjer (r) čestice kao udaljenost od središta do točke u kojoj se postiže najveća gustoća mase.

Za proton, to će biti 3,4212 ∙10 -16 m. Tome moramo dodati debljinu sloja elektromagnetskog polja i dobit ćemo radijus prostora koji zauzima proton:

Za proton to će biti 4,5616 ∙10 -16 m. Dakle, vanjska granica protona nalazi se na udaljenosti od 4,5616 ∙10 -16 m od središta čestice električno i konstantno magnetsko polje protona, prema zakonima elektrodinamike, nalazi se izvan ovog radijusa.

5 Magnetski moment protona

Za razliku od kvantne teorije, teorija polja elementarnih čestica tvrdi da magnetska polja elementarnih čestica ne nastaju rotacijom spina električnih naboja, već postoje istovremeno s konstantnim električnim poljem kao konstantna komponenta elektromagnetskog polja. Zato Sve elementarne čestice s kvantnim brojem L>0 imaju konstantna magnetska polja.
Teorija polja elementarnih čestica ne smatra magnetski moment protona anomalnim - njegova vrijednost određena je skupom kvantnih brojeva u onoj mjeri u kojoj kvantna mehanika funkcionira u elementarnoj čestici.
Dakle, glavni magnetski moment protona stvaraju dvije struje:

(+) s magnetskim momentom +2 (eħ/m 0 s)
(-) s magnetskim momentom -0,5 (eħ/m 0 s)

Da bi se dobio rezultirajući magnetski moment protona, potrebno je zbrojiti oba momenta, pomnožiti s postotkom energije sadržane u valnom izmjeničnom elektromagnetskom polju protona (podijeljeno sa 100%) i dodati komponentu spina (vidi Teoriju polja elementarne čestice, dio 2, odjeljak 3.2), kao rezultat dobivamo 1,3964237 eh/m 0p c. Da bi se pretvorio u obične nuklearne magnetone, dobiveni broj treba pomnožiti s dva - na kraju imamo 2,7928474.

Kada je fizika pretpostavila da magnetski momenti elementarnih čestica nastaju rotacijom spina njihovog električnog naboja, predložene su odgovarajuće jedinice za njihovo mjerenje: za proton je eh/2m 0p c (sjetimo se da je spin protona 1/ 2) koji se naziva nuklearni magneton. Sada bi se 1/2 moglo izostaviti jer ne nosi semantičko opterećenje i ostaviti jednostavno eh/m 0p c.

Ali ozbiljno, unutar elementarnih čestica nema električnih struja, ali postoje magnetska polja (i nema električnih naboja, ali postoje električna polja). Nemoguće je zamijeniti prava magnetska polja elementarnih čestica magnetskim poljima struja (kao i prava električna polja elementarnih čestica poljima električnih naboja), bez gubitka točnosti - ta polja imaju drugačiju prirodu. Postoji tu neka druga elektrodinamika - Elektrodinamika fizike polja, koja tek treba biti stvorena, kao i sama fizika polja.

6 Električno polje protona

6.1 Električno polje protona u dalekoj zoni

Fizičko znanje o strukturi električnog polja protona mijenjalo se kako se fizika razvijala. U početku se vjerovalo da je električno polje protona polje točkastog električnog naboja +e. Za ovo polje bit će:
potencijal električno polje protona u točki (A) u dalekoj zoni (r > > r p) točno, u SI sustavu jednako je:

napetost E protonskog električnog polja u dalekoj zoni (r > > r p) točno, u SI sustavu jednak je:

Gdje n = r/|r| - jedinični vektor od centra protona u smjeru točke promatranja (A), r - udaljenost od centra protona do točke promatranja, e - elementarni električni naboj, vektori su podebljani, ε 0 - električna konstanta, r p =Lħ /(m 0~ c ) je radijus protona u teoriji polja, L je glavni kvantni broj protona u teoriji polja, ħ je Planckova konstanta, m 0~ je količina mase sadržana u izmjeničnom elektromagnetskom polju od proton u mirovanju, C je brzina svjetlosti. (Ne postoji množitelj u GHS sustavu. SI množitelj.)

Ovi matematički izrazi točni su za daleku zonu protonova električnog polja: r p , ali fizika je tada pretpostavila da se njihova valjanost proteže i na bližu zonu, do udaljenosti reda veličine 10 -14 cm.

6.2 Električni naboji protona

U prvoj polovici 20. stoljeća fizičari su smatrali da proton ima samo jedan električni naboj i da je on jednak +e.

Nakon pojave hipoteze o kvarku, fizika je sugerirala da unutar protona ne postoji jedan, već tri električna naboja: dva električna naboja +2e/3 i jedan električni naboj -e/3. Ukupno ti naboji daju +e. To je učinjeno jer je fizika sugerirala da proton ima složenu strukturu i da se sastoji od dva gornja kvarka s nabojem od +2e/3 i jednog d kvarka s nabojem -e/3. Ali kvarkovi nisu pronađeni ni u prirodi ni u akceleratorima na bilo kojoj energiji, te je preostalo ili vjerovati u njihovo postojanje (što su činili pristaše Standardnog modela) ili tražiti drugu strukturu elementarnih čestica. No, istodobno su se u fizici neprestano nakupljale eksperimentalne informacije o elementarnim česticama, a kada ih se nakupilo dovoljno da se preispita učinjeno, rodila se teorija polja elementarnih čestica.

Prema teoriji polja elementarnih čestica, konstantno električno polje elementarnih čestica s kvantnim brojem L>0, nabijenih i neutralnih, stvara konstantna komponenta elektromagnetskog polja odgovarajuće elementarne čestice(nije električni naboj glavni uzrok električnog polja, kako je vjerovala fizika u 19. stoljeću, već su električna polja elementarnih čestica takva da odgovaraju poljima električnih naboja). A polje električnog naboja nastaje kao rezultat prisutnosti asimetrije između vanjske i unutarnje hemisfere, stvarajući električna polja suprotnih predznaka. Za nabijene elementarne čestice polje elementarnog električnog naboja nastaje u dalekoj zoni, a predznak električnog naboja određen je predznakom električnog polja koje stvara vanjska polutka. U bliskoj zoni ovo polje ima složenu strukturu i dipol je, ali nema dipolni moment. Za približan opis ovog polja kao sustava točkastih naboja bit će potrebno najmanje 6 "kvarkova" unutar protona - točnije će biti ako uzmemo 8 "kvarkova". Jasno je da će električni naboji takvih "kvarkova" biti potpuno drugačiji od onoga što standardni model (sa svojim kvarkovima) smatra.

Teorija polja elementarnih čestica utvrdila je da se proton, kao i svaka druga pozitivno nabijena elementarna čestica, može razlikovati dva električna naboja i, prema tome, dva električna radijusa:

električni polumjer vanjskog konstantnog električnog polja (naboj q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
električni polumjer unutarnjeg konstantnog električnog polja (naboj q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.

Ove karakteristike električnog polja protona odgovaraju raspodjeli 1. teorije polja elementarnih čestica. Fizika još nije eksperimentalno utvrdila točnost te raspodjele i koja raspodjela najtočnije odgovara stvarnoj strukturi konstantnog električnog polja protona u bliskoj zoni, kao ni strukturi električnog polja protona u bliskoj zoni (na udaljenostima reda r p). Kao što vidite, električni naboji su po veličini blizu nabojima navodnih kvarkova (+4/3e=+1,333e i -1/3e=-0,333e) u protonu, ali za razliku od kvarkova, elektromagnetska polja postoje u prirode, a imaju sličnu strukturu konstante Svaka pozitivno nabijena elementarna čestica ima električno polje, bez obzira na veličinu spina i... .

Vrijednosti električnih polumjera za svaku elementarnu česticu su jedinstvene i određene su glavnim kvantnim brojem u teoriji polja L, vrijednošću mase mirovanja, postotkom energije sadržane u izmjeničnom elektromagnetskom polju (gdje kvantna mehanika radi ) i strukturu konstantne komponente elektromagnetskog polja elementarne čestice (iste za sve elementarne čestice zadane glavnim kvantnim brojem L), generirajući vanjsko konstantno električno polje. Električni radijus označava prosječno mjesto električnog naboja ravnomjerno raspoređenog po obodu, stvarajući slično električno polje. Oba električna naboja leže u istoj ravnini (ravnini rotacije izmjeničnog elektromagnetskog polja elementarne čestice) i imaju zajedničko središte koje se poklapa sa središtem rotacije izmjeničnog elektromagnetskog polja elementarne čestice.

6.3 Električno polje protona u bliskoj zoni

Poznavajući veličinu električnih naboja unutar elementarne čestice i njihov položaj, moguće je odrediti električno polje koje oni stvaraju.

električno polje protona u bliskoj zoni (r~r p), u SI sustavu, kao vektorski zbroj, približno je jednak:

Gdje n+ = r +/|r + | - jedinični vektor od bliže (1) ili dalje (2) točke naboja protona q + u smjeru točke promatranja (A), n- = r-/|r - | - jedinični vektor od bliže (1) ili dalje (2) točke naboja protona q - u smjeru točke promatranja (A), r - udaljenost od središta protona do projekcije točke promatranja na ravnina protona, q + - vanjski električni naboj +1,25e, q - - unutarnji električni naboj -0,25e, vektori su označeni masnim slovima, ε 0 - električna konstanta, z - visina točke promatranja (A) (udaljenost od točka promatranja na protonsku ravninu), r 0 - normalizacijski parametar. (Ne postoji množitelj u GHS sustavu. SI množitelj.)

Ovaj matematički izraz je zbroj vektora i mora se izračunati prema pravilima zbrajanja vektora, budući da se radi o polju dva raspodijeljena električna naboja (+1,25e i -0,25e). Prvi i treći izraz odgovaraju bližim točkama naboja, drugi i četvrti - udaljenim. Ovaj matematički izraz ne funkcionira u unutarnjem (prstenastom) području protona, generirajući njegova konstantna polja (ako su dva uvjeta istovremeno ispunjena: ħ/m 0~ c
Potencijal električnog polja proton u točki (A) u bliskoj zoni (r~r p), u SI sustavu približno je jednak:

Gdje je r 0 normalizirajući parametar, čija se vrijednost može razlikovati od r 0 u formuli E. (U SGS sustavu nema faktora SI množitelja.) Ovaj matematički izraz ne funkcionira u unutarnjem (prstenastom) području protona , generirajući njegova konstantna polja (uz istovremeno izvršavanje dva uvjeta: ħ/m 0~ c
Kalibracija r 0 za oba izraza bliskog polja mora se izvesti na granici područja koje stvara konstantna protonska polja.

7 Masa mirovanja protona

U skladu s klasičnom elektrodinamikom i Einsteinovom formulom, masa mirovanja elementarnih čestica s kvantnim brojem L>0, uključujući i proton, definirana je kao ekvivalent energije njihovih elektromagnetskih polja:

gdje je određeni integral uzet po cijelom elektromagnetskom polju elementarne čestice, E je jakost električnog polja, H je jakost magnetskog polja. Ovdje se uzimaju u obzir sve komponente elektromagnetskog polja: konstantno električno polje, konstantno magnetsko polje, izmjenično elektromagnetsko polje. Ova mala, ali fizički vrlo obimna formula, na temelju koje su izvedene jednadžbe za gravitacijsko polje elementarnih čestica, poslat će više od jedne bajkovite “teorije” na otpad – zato će neki njeni autori mrziti.

Kao što slijedi iz gornje formule, vrijednost mase mirovanja protona ovisi o uvjetima u kojima se proton nalazi. Dakle, stavljanjem protona u konstantno vanjsko električno polje (primjerice atomske jezgre) utjecati ćemo na E 2 što će utjecati na masu protona i njegovu stabilnost. Slična situacija će se pojaviti kada se proton stavi u konstantno magnetsko polje. Stoga se neka svojstva protona unutar atomske jezgre razlikuju od istih svojstava slobodnog protona u vakuumu, daleko od polja.

8 Životni vijek protona

Životni vijek protona koji je utvrdila fizika odgovara slobodnom protonu.

Teorija polja elementarnih čestica kaže da životni vijek elementarne čestice ovisi o uvjetima u kojima se nalazi. Stavljanjem protona u vanjsko polje (kao što je električno), mijenjamo energiju sadržanu u njegovom elektromagnetskom polju. Možete odabrati predznak vanjskog polja tako da se unutarnja energija protona povećava. Moguće je odabrati takvu vrijednost jakosti vanjskog polja da se proton raspadne na neutron, pozitron i elektronski neutrino, te stoga proton postane nestabilan. To je upravo ono što se opaža u atomskim jezgrama, u kojima električno polje susjednih protona pokreće raspad protona jezgre. Kada se u jezgru unese dodatna energija, raspadi protona mogu započeti pri nižoj jakosti vanjskog polja.

Jedna zanimljivost: pri raspadu protona u atomskoj jezgri, u elektromagnetskom polju jezgre, iz energije elektromagnetskog polja rađa se pozitron - iz “materije” (protona) rađa se “antimaterija” (pozitron) !!! i to nikoga ne čudi.

9 Istina o standardnom modelu

Sada se upoznajmo s informacijama koje pobornici Standardnog modela neće dopustiti da budu objavljene na “politički korektnim” stranicama (kao što je svjetska Wikipedia) na kojima protivnici Nove fizike mogu nemilosrdno brisati (ili iskrivljavati) podatke pobornika Nove fizike, uslijed čega je ISTINA postala žrtvom politike:

Godine 1964. Gellmann i Zweig neovisno su predložili hipotezu o postojanju kvarkova, od kojih su, po njihovom mišljenju, sastavljeni hadroni. Nove su čestice obdarene frakcijskim električnim nabojem koji ne postoji u prirodi.
Leptoni se NISU uklapali u ovaj kvarkov model, koji je kasnije prerastao u standardni model, te su stoga prepoznati kao istinski elementarne čestice.
Za objašnjenje povezanosti kvarkova u hadronu pretpostavljeno je postojanje jake interakcije u prirodi i njezinih nositelja, gluona. Gluoni su, kao što se očekivalo u kvantnoj teoriji, bili obdareni jediničnim spinom, identitetom čestice i antičestice i nultom masom mirovanja, poput fotona.
U stvarnosti, u prirodi ne postoji jaka interakcija hipotetskih kvarkova, već nuklearnih sila nukleona - a to su različiti pojmovi.

50 godina je prošlo. Kvarkovi nikada nisu pronađeni u prirodi i za nas je izmišljena nova matematička bajka pod nazivom “Zatvor”. Razmišljajuća osoba lako može vidjeti u tome očito nepoštivanje temeljnog zakona prirode - zakona održanja energije. Ali čovjek koji razmišlja to će učiniti, a pripovjedači su dobili izgovor koji im odgovara.

Gluoni također NISU pronađeni u prirodi. Činjenica je da samo vektorski mezoni (i još jedno od pobuđenih stanja mezona) mogu imati jedinični spin u prirodi, ali svaki vektorski mezon ima antičesticu. - Zato vektorski mezoni nisu prikladni kandidati za "gluone". Ostalo je prvih devet pobuđenih stanja mezona, ali 2 od njih su u suprotnosti sa samim Standardnim modelom i Standardni model ne priznaje njihovo postojanje u prirodi, a ostala su fizika dobro proučena i neće ih se moći proći. kao fantastični gluoni. Postoji posljednja opcija: predati vezano stanje para leptona (mioni ili tau leptoni) kao gluon - ali čak se i to može izračunati tijekom raspada.

Tako, U prirodi također nema gluona, kao što u prirodi nema kvarkova i fiktivne jake interakcije..
Mislite da pristaše Standardnog modela to ne razumiju - još uvijek razumiju, ali jednostavno je mučno priznati pogrešnost onoga što su radili desetljećima. Zato gledamo nove matematičke bajke ("teorija" struna itd.).

10 Nova fizika: Proton - sažetak

U glavnom dijelu članka nisam detaljno govorio o vilinskim kvarkovima (sa vilinskim gluonima), budući da ih NEMA u prirodi i nema smisla puniti glavu bajkama (bez potrebe) - a bez fundamentalnih elemenata temelj: kvarkovi s gluonima, standardni model se srušio - vrijeme njegove dominacije u fizici POTPUNO (vidi Standardni model).

Možete koliko god želite ignorirati mjesto elektromagnetizma u prirodi (susret s njim na svakom koraku: svjetlost, toplinsko zračenje, električna energija, televizija, radio, telefonske komunikacije, uključujući mobilne, internet, bez kojih čovječanstvo ne bi znalo za postojanje Teorije polja elementarnih čestica, ...), i nastavljaju izmišljati nove bajke da bi zamijenile propale, izdajući ih za znanost; možete, uz upornost vrijednu bolje upotrebe, nastaviti ponavljati napamet naučene PRIČE o standardnom modelu i kvantnoj teoriji; ali elektromagnetska polja u prirodi su bila, jesu, bit će i mogu sasvim dobro bez bajkovitih virtualnih čestica, kao i gravitacije koju stvaraju elektromagnetska polja, ali bajke imaju vrijeme rođenja i vrijeme kada prestaju utjecati na ljude. Što se tiče prirode, ona NIJE mari za bajke ili bilo koju drugu književnu djelatnost čovjeka, čak i ako se za njih dodjeljuje Nobelova nagrada za fiziku. Priroda je ustrojena onako kako je ustrojena, a zadatak FIZIKE-ZNANOSTI je razumjeti je i opisati.

Sada se pred vama otvorio novi svijet - svijet dipolnih polja za čije postojanje fizika 20. stoljeća nije ni slutila. Vidjeli ste da proton nema jedan, nego dva električna naboja (vanjski i unutarnji) i dva odgovarajuća električna radijusa. Vidjeli ste od čega se sastoji masa mirovanja protona i da je zamišljeni Higgsov bozon ostao bez posla (odluke Nobelovog komiteta još nisu zakoni prirode...). Štoviše, veličina mase i životni vijek ovise o poljima u kojima se proton nalazi. Samo zato što je slobodni proton stabilan ne znači da će ostati stabilan uvijek i posvuda (raspadi protona opažaju se u atomskim jezgrama). Sve to nadilazi koncepte koji su dominirali fizikom u drugoj polovici dvadesetog stoljeća. - Fizika 21. stoljeća - Nova fizika prelazi na novu razinu spoznaje materije, a očekuju nas nova zanimljiva otkrića.

Vladimir Gorunovič

Vodik, element koji ima najjednostavniju strukturu. Ima pozitivan naboj i gotovo neograničen vijek trajanja. To je najstabilnija čestica u svemiru. Protoni proizvedeni Velikim praskom još se nisu raspali. Masa protona je 1,627*10-27 kg ili 938,272 eV. Češće se ova vrijednost izražava u elektronvoltima.

Proton je otkrio “otac” nuklearne fizike, Ernest Rutherford. Iznio je hipotezu da se jezgre atoma svih kemijskih elemenata sastoje od protona, jer njihova masa premašuje jezgru atoma vodika cijeli broj puta. Rutherford je izveo zanimljiv eksperiment. U to je vrijeme već bila otkrivena prirodna radioaktivnost nekih elemenata. Koristeći alfa zračenje (alfa čestice su visokoenergetske jezgre helija), znanstvenik je ozračio atome dušika. Kao rezultat ove interakcije, čestica je izletjela. Rutherford je sugerirao da se radi o protonu. Daljnji pokusi u Wilsonovoj komori s mjehurićima potvrdili su njegovu pretpostavku. Tako je 1913. godine otkrivena nova čestica, ali se Rutherfordova hipoteza o sastavu jezgre pokazala neodrživom.

Otkriće neutrona

Veliki znanstvenik pronašao je pogrešku u svojim proračunima i iznio hipotezu o postojanju još jedne čestice koja je dio jezgre i ima gotovo istu masu kao proton. Eksperimentalno, nije ga mogao otkriti.

To je 1932. učinio engleski znanstvenik James Chadwick. Proveo je eksperiment u kojem je bombardirao atome berilija alfa česticama visoke energije. Kao rezultat nuklearne reakcije, iz jezgre berilija emitirana je čestica, kasnije nazvana neutron. Za svoje otkriće Chadwick je tri godine kasnije dobio Nobelovu nagradu.

Masa neutrona doista se malo razlikuje od mase protona (1,622 * 10-27 kg), ali ta čestica nema naboj. U tom smislu, on je neutralan, au isto vrijeme sposoban izazvati fisiju teških jezgri. Zbog nedostatka naboja, neutron može lako proći kroz visoku Coulombovu potencijalnu barijeru i prodrijeti u strukturu jezgre.

Proton i neutron imaju kvantna svojstva (mogu pokazivati svojstva čestica i valova). Neutronsko zračenje koristi se u medicinske svrhe. Visoka sposobnost prodora omogućuje ovom zračenju da ionizira duboko smještene tumore i druge zloćudne tvorevine te ih otkrije. U ovom slučaju, energija čestice je relativno niska.

Neutron je, za razliku od protona, nestabilna čestica. Životni vijek mu je oko 900 sekundi. Raspada se na proton, elektron i elektronski neutrino.

, elektromagnetski i gravitacijski

U fizici se označava proton str(ili str+ ). Kemijska oznaka protona (smatra se pozitivnim vodikovim ionom) je H +, astrofizička oznaka je HII.

Otvor

Svojstva protona

Omjer masa protona i elektrona, jednak 1836,152 673 89(17), s točnošću od 0,002% jednak je vrijednosti 6π 5 = 1836,118...

Unutarnju strukturu protona prvi je eksperimentalno proučavao R. Hofstadter proučavajući sudare snopa elektrona visoke energije (2 GeV) s protonima (Nobelova nagrada za fiziku 1961.). Proton se sastoji od teške jezgre (jezgre) polumjera cm, velike gustoće mase i naboja, nosi ≈ 35% (\displaystyle \približno 35\,\%) električni naboj protona i relativno rijetke ljuske koja ga okružuje. Na udaljenosti od ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) prije ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \približno 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm ova se ljuska sastoji uglavnom od virtualnih ρ - i π -mezona koji nose ≈ 50% (\displaystyle \približno 50\,\%) električni naboj protona, zatim na udaljenost ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \približno 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm proteže ljusku virtualnih ω - i π -mezona, noseći ~15% električnog naboja protona.

Tlak u središtu protona koji stvaraju kvarkovi je oko 10 35 Pa (10 30 atmosfera), što je više od tlaka unutar neutronskih zvijezda.

Postoje tri fizičke veličine povezane s protonom koje imaju dimenziju duljine:

Takozvani slabi naboj protona Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, što određuje njegovo sudjelovanje u slabim interakcijama kroz razmjenu Z 0 bozona (slično kao što električni naboj čestice određuje njezino sudjelovanje u elektromagnetskim interakcijama razmjenom fotona) iznosi 0,0719 ± 0,0045, prema eksperimentalnim mjerenjima narušavanja pariteta tijekom raspršenja polariziranih elektrona na protonima. Izmjerena vrijednost je u skladu, unutar eksperimentalne pogreške, s teoretskim predviđanjima Standardnog modela (0,0708 ± 0,0003).

Stabilnost

Primjena

vidi također

Bilješke

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Osnovne fizikalne konstante --- Potpuni popis
CODATA Vrijednost: masa protona
CODATA Vrijednost: masa protona u u
Ahmed S.; et al. (2004). “Ograničenja raspada nukleona putem nevidljivih modova iz neutrinskog opservatorija Sudbury.” Physical Review Letters. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA Vrijednost: ekvivalent energije mase protona u MeV
CODATA Vrijednost: omjer mase protona i elektrona
, sa. 67.
Hofstadter P. Struktura jezgri i nukleona // Phys. - 1963. - T. 81, br. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Ščelkin K. I. Virtualni procesi i struktura nukleona // Fizika mikrosvijeta - M.: Atomizdat, 1965. - S. 75.
Ždanov G. B. Elastično raspršenje, periferne interakcije i rezonancije // High Energy Particles. Visoke energije u svemiru i laboratorijima - M.: Nauka, 1965. - S. 132.
Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. Raspodjela tlaka unutar protona // Nature. - 2018. - Svibanj (vol. 557, br. 7705). - Str. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
Bethe, G., Morrison F. Elementarna teorija jezgre. - M: IL, 1956. - Str. 48.