Протоны масс. Протон, нейтроныг хэн, хэзээ нээсэн

Протонууд нь оддын үүсгэсэн энергийн гол эх үүсвэр болох термоядролын урвалд оролцдог. Ялангуяа хариу үйлдэл хх-Нарнаас ялгарах бараг бүх энергийн эх үүсвэр болох мөчлөг нь дөрвөн протоныг гелий-4 цөм болгон нэгтгэж, хоёр протоныг нейтрон болгон хувиргахад хүргэдэг.

Физикийн хувьд протоныг тэмдэглэдэг х(эсвэл х+ ). Протоны химийн тэмдэглэгээ (эерэг устөрөгчийн ион гэж үздэг) нь H +, астрофизикийн тэмдэглэгээ нь HII юм.

Нээлт [ | ]

Протоны шинж чанар[ | ]

Протон ба электрон массын харьцаа 1836.152 673 89(17) 0.002% нарийвчлалтай 6π 5 = 1836.118...

Протоны дотоод бүтцийг анх Р.Хофштадтер өндөр энергитэй электрон (2 ГэВ) цацрагийн протонтой мөргөлдөхийг судалснаар туршилтаар судалжээ (Физикийн Нобелийн шагнал 1961). Протон нь см-ийн радиустай, масс ба цэнэгийн нягтрал ихтэй хүнд цөмөөс (цөм) тогтдог. ≈ 35% (\displaystyle \ойролцоогоор 35\%)протоны цахилгаан цэнэг ба түүнийг тойрсон харьцангуй ховор бүрхүүл. -аас хол зайд ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 0.25\cdot 10^(-13))өмнө ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 1.4\cdot 10^(-13))см энэ бүрхүүл нь голчлон виртуал ρ - ба π - мезонуудыг дамжуулдаг ≈ 50% (\displaystyle \ойролцоогоор 50\%)протоны цахилгаан цэнэг, дараа нь зайд ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 2.5\cdot 10^(-13))см нь протоны цахилгаан цэнэгийн ~15%-ийг агуулсан виртуал ω ба π-мезонуудын бүрхүүлийг сунгадаг.

Кваркуудын үүсгэсэн протоны төв дэх даралт нь ойролцоогоор 10 35 Па (10 30 атмосфер), өөрөөр хэлбэл нейтрон оддын доторх даралтаас өндөр байна.

Протоны соронзон момент нь өгөгдсөн жигд соронзон орон дахь протоны соронзон моментийн прецессийн резонансын давтамж ба ижил талбар дахь протоны дугуй тойрог замын циклотроны давтамжийн харьцааг хэмжих замаар хэмждэг.

Протонтой холбоотой уртын хэмжээтэй гурван физик хэмжигдэхүүн байдаг:

1960-аад оноос хойш янз бүрийн аргаар хийгдсэн энгийн устөрөгчийн атомыг ашиглан протоны радиусыг хэмжих нь (CODATA -2014) үр дүнд хүргэсэн. 0.8751 ± 0.0061 фемтометр(1 фм = 10 −15 м). Муон устөрөгчийн атомуудтай хийсэн анхны туршилтууд (электроныг мюоноор сольсон) энэ радиусын хувьд 4% бага үр дүнг өгсөн: 0.84184 ± 0.00067 fm. Энэ ялгааны шалтгаан одоогоор тодорхойгүй байна.

Протон гэж нэрлэгддэг Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, энэ нь солилцоогоор дамжуулан сул харилцан үйлчлэлд оролцохыг тодорхойлдог З 0 бозон (бөөмийн цахилгаан цэнэг нь фотоныг солилцох замаар цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд оролцох оролцоог хэрхэн тодорхойлдогтой адил) нь протон дээр туйлширсан электронуудыг тараах явцад паритетийн зөрчлийн туршилтын хэмжилтээс үзэхэд 0.0719 ± 0.0045 байна. Хэмжилтийн утга нь стандарт загварын онолын таамаглалтай (0.0708 ± 0.0003) туршилтын алдаатай нийцэж байна.

Тогтвортой байдал [ | ]

Чөлөөт протон тогтвортой, туршилтын судалгаагаар түүний задралын шинж тэмдэг илрээгүй (амьдралын доод хязгаар нь задралын сувгаас үл хамааран 2.9⋅10 29 жил, позитрон ба саармаг пион болж задрахад 8.2⋅10 33 жил, 6.6⋅) Эерэг мюон ба саармаг пион болж задрахад 10 33 жил). Протон нь барионуудаас хамгийн хөнгөн нь тул протоны тогтвортой байдал нь барионы тоог хадгалах хуулийн үр дагавар юм - протон энэ хуулийг зөрчихгүйгээр хөнгөн бөөмс (жишээлбэл, позитрон ба нейтрино) болж задарч чадахгүй. Гэсэн хэдий ч Стандарт Загварын олон онолын өргөтгөлүүд нь барионы тоог хадгалахгүй байх, улмаар протоны задралд хүргэх үйл явцыг (одоохондоо ажиглагдаагүй) урьдчилан таамаглаж байна.

Атомын цөмд холбогдсон протон нь атомын K-, L- эсвэл M-бүрхүүлээс электроныг барьж авах чадвартай ("электрон барих" гэж нэрлэдэг). Атомын цөмийн протон нь электроныг шингээж аваад нейтрон болж хувирч, нэгэн зэрэг нейтрино ялгаруулдаг. p+e − →+ν д . Электрон барьж авснаар үүссэн K-, L- эсвэл M-давхарга дахь "нүх" нь атомын электрон давхаргын аль нэгнийх нь электроноор дүүрч, атомын дугаарт тохирсон рентген туяаг ялгаруулдаг. З− 1 ба/эсвэл Auger электронууд. 7-ийн 1000 гаруй изотопыг мэддэг
4-ээс 262 хүртэл
105, электрон барих замаар задрах. Хангалттай өндөр задралын энергийн үед (дээр 2m e c 2 ≈ 1.022 МэВ) өрсөлдөж буй задралын суваг нээгдэнэ - позитрон задрал p → +e ++ν д . Эдгээр процессууд нь зөвхөн зарим цөм дэх протонд л боломжтой гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь үүссэн нейтроныг доод цөмийн бүрхүүлд шилжүүлэх замаар дутагдаж буй энерги нь нөхөгддөг; чөлөөт протоны хувьд тэдгээр нь энерги хадгалагдах хуулиар хориотой байдаг.

Химийн протоны эх үүсвэр нь эрдэс (азот, хүхэр, фосфор болон бусад) ба органик (формик, цууны, оксалик болон бусад) хүчил юм. Усан уусмалд хүчил нь протоныг устгах замаар задрах чадвартай бөгөөд гидронийн катион үүсгэдэг.

Хийн үе шатанд протоныг ионжуулах замаар олж авдаг - устөрөгчийн атомаас электроныг зайлуулах. Өдөөгдөөгүй устөрөгчийн атомын иончлох боломж 13.595 эВ байна. Молекулын устөрөгчийг атмосферийн даралт болон өрөөний температурт хурдан электронуудаар ионжуулах үед молекулын устөрөгчийн ион (H 2 +) анх үүсдэг - нэг электроноор 1.06 зайд холбосон хоёр протоноос бүрдэх физик систем. Полингийн хэлснээр ийм системийн тогтвортой байдал нь 7·10 14 с -1-тэй тэнцүү "резонанс давтамж" бүхий хоёр протоны хоорондох электроны резонансын улмаас үүсдэг. Температур нь хэдэн мянган градус хүртэл өсөхөд устөрөгчийн иончлолын бүтээгдэхүүний найрлага нь протон - H + -ийн талд өөрчлөгддөг.

Өргөдөл [ | ]

Хурдасгасан протоны цацрагийг энгийн бөөмсийн туршилтын физикт (тархалтын процессыг судлах, бусад бөөмсийн цацрагийг үйлдвэрлэх), анагаах ухаанд (хорт хавдрын протоны эмчилгээнд) ашигладаг.

бас үзнэ үү [ | ]

Тэмдэглэл [ | ]

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Үндсэн физик тогтмолууд --- Бүрэн жагсаалт
CODATA утга: протоны масс
CODATA утга: u дахь протоны масс
Ахмед С.; гэх мэт. (2004). "Садбери Нейтрино ажиглалтын газраас үл үзэгдэх горимоор дамжуулан нуклон задралд тавих хязгаарлалт." Физик тойм захидал. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Бибкод: 2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA утга: протоны массын энергийн эквивалент MeV
CODATA-ийн утга: протон-электроны массын харьцаа
, Хамт. 67.
Хофштадтер П.Цөм ба нуклонуудын бүтэц // Физик. - 1963. - T. 81, No 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Щелкин К.И.Виртуал процессууд ба нуклонуудын бүтэц // Бичил ертөнцийн физик - М.: Атомиздат, 1965. - P. 75.
Уян тархалт, захын харилцан үйлчлэл ба резонанс // Өндөр энергийн бөөмс. Сансар огторгуй ба лаборатори дахь өндөр энерги - М.: Наука, 1965. - P. 132.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Протонустөрөгчийн атомын цөм болох адронуудын ангилалд хамаарах тогтвортой бөөмс гэж нэрлэгддэг.

Шинжлэх ухааны аль үйл явдлыг протоныг нээсэн гэж үзэх талаар эрдэмтэд санал нийлэхгүй байна. Протоныг нээхэд дараахь чухал үүрэг гүйцэтгэсэн.

Э.Рутерфордын атомын гаригийн загварыг бүтээх;
изотопын нээлт Ф.Содди, Ж.Томсон, Ф.Астон;
Э.Рутерфорд азотын цөмөөс альфа тоосонцороор таслагдах үед устөрөгчийн атомын цөмүүдийн зан төлөвийн ажиглалт.

Протоны замын анхны гэрэл зургуудыг П.Блэкетт үүлний камерт элементүүдийг зохиомлоор хувиргах процессыг судалж байхдаа авсан. Блэкетт азотын бөөмөөр альфа тоосонцорыг барьж авах үйл явцыг судалжээ. Энэ процесст протон ялгарч, азотын цөм нь хүчилтөрөгчийн изотоп болж хувирав.

Протонууд нь нейтронтой хамт бүх химийн элементүүдийн цөмүүдийн нэг хэсэг юм. Цөм дэх протоны тоо нь үелэх систем дэх элементийн атомын дугаарыг тодорхойлдог D.I. Менделеев.

Протон бол эерэг цэнэгтэй бөөмс юм. Түүний цэнэгийн хэмжээ нь энгийн цэнэгтэй, өөрөөр хэлбэл электрон цэнэгийн утгатай тэнцүү байна. Протоны цэнэгийг ихэвчлэн гэж тэмдэглэдэг бол бид дараах зүйлийг бичиж болно.

Одоогийн байдлаар протон нь энгийн бөөмс биш гэж үздэг. Энэ нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөгөөд хоёр u-кварк, нэг d-кваркаас бүрдэнэ. u-кваркийн цахилгаан цэнэг () эерэг ба энэ нь тэнцүү байна

d-кваркийн цахилгаан цэнэг () сөрөг бөгөөд дараахтай тэнцүү байна.

Кваркууд талбайн квант болох глюонуудын солилцоог холбодог ба хүчтэй харилцан үйлчлэлийг тэсвэрлэдэг. Протонууд бүтцэд нь хэд хэдэн цэг тараах төвтэй байдаг нь электроныг протоноор тараах туршилтаар нотлогддог.

Протон нь хязгаарлагдмал хэмжээтэй бөгөөд эрдэмтэд энэ талаар маргасаар байна. Одоогоор протоныг хил хязгаар нь бүрхэг үүл хэлбэрээр төлөөлдөг. Ийм хил хязгаар нь байнга гарч ирж, устгадаг виртуал бөөмсүүдээс бүрддэг. Гэхдээ ихэнх энгийн бодлогод протоныг цэгийн цэнэг гэж үзэж болно. Протоны үлдсэн масс () ойролцоогоор тэнцүү байна:

Протоны масс нь электроны массаас 1836 дахин их.

Протонууд бүх үндсэн харилцан үйлчлэлд оролцдог: хүчтэй харилцан үйлчлэл нь протон ба нейтроныг цөм болгон нэгтгэдэг, электрон ба протонууд нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг ашиглан атомуудад нэгддэг. Сул харилцан үйлчлэлийн хувьд бид жишээ нь нейтроны (n) бета задралыг дурдаж болно:

энд p - протон; - электрон; - антинейтрино.

Протоны задрал хараахан гараагүй байна. Энэхүү нээлт нь байгалийн хүчний нэгдмэл байдлыг ойлгоход чухал алхам болох тул энэ нь орчин үеийн физикийн чухал асуудлын нэг юм.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх

Натрийн атомын цөмүүд протоноор бөмбөгддөг. Хэрэв протон хол зайд байвал атомын цөмөөс протоны цахилгаан түлхэлтийн хүч ямар байх вэ?

м.Натри атомын цөмийн цэнэг протоны цэнэгээс 11 дахин их байна гэж бодъё. Натрийн атомын электрон бүрхүүлийн нөлөөг үл тоомсорлож болно.

Шийдэл

Асуудлыг шийдэх үндэс болгон бид Кулонбын хуулийг авч, бидний асуудалд (бөөмс нь цэгэн хэлбэртэй байна гэж үзвэл) дараах байдлаар бичиж болно.

Энд F нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн хүч; Cl нь протоны цэнэг; - натрийн атомын цөмийн цэнэг; - вакуум диэлектрик тогтмол; - цахилгаан тогтмол. Бидэнд байгаа өгөгдлийг ашиглан шаардлагатай түлхэлтийн хүчийг тооцоолж болно.

Хариулах

ЖИШЭЭ 2

Дасгал хийх

Устөрөгчийн атомын хамгийн энгийн загварыг авч үзвэл электрон нь протоныг (устөрөгчийн атомын цөм) тойрон тойрог замд хөдөлдөг гэж үздэг. Хэрэв электрон тойрог замын радиус m бол түүний хурд хэд вэ?

Шийдэл

Тойргоор хөдөлж буй электрон дээр үйлчлэх хүчийг (Зураг 1) авч үзье. Энэ бол протоны таталцлын хүч юм. Кулоны хуулийн дагуу бид түүний утга (:) -тэй тэнцүү гэж бичдэг.

энд =— электрон цэнэг; - протоны цэнэг; - цахилгаан тогтмол. Тойргийн радиусын дагуу электрон ба протоныг тойргийн аль ч цэгт татах хүч нь электроноос протон руу чиглэнэ.

Протон (элементар бөөмс)

ШИНЖЛЭХ УХААНЫ хүрээнд үйл ажиллагаа явуулдаг энгийн бөөмсийн талбайн онол нь ФИЗИК-ээр батлагдсан үндэслэл дээр суурилдаг.

Сонгодог электродинамик,
Квант механик (энерги хадгалагдах хуультай зөрчилддөг виртуал бөөмсгүй),
Хамгаалалтын хуулиуд нь физикийн үндсэн хуулиуд юм.

Энэ бол энгийн бөөмсийн талбайн онолын ашигладаг шинжлэх ухааны аргын үндсэн ялгаа юм. Жинхэнэ онол нь байгалийн хуулийн хүрээнд хатуу ажиллах ёстой: энэ бол ШИНЖЛЭХ УХААН.

Байгальд байхгүй энгийн бөөмсийг ашиглах, байгальд байдаггүй суурь харилцан үйлчлэлийг зохион бүтээх, эсвэл байгальд байгаа харилцан үйлчлэлийг гайхалтай зүйлээр солих, байгалийн хуулийг үл тоомсорлох, тэдгээртэй математикийн заль мэх хийх (шинжлэх ухааны дүр төрхийг бий болгох) - Энэ бол шинжлэх ухаан болон үлдсэн ҮЛГЭР. Үүний үр дүнд физик нь математикийн үлгэрийн ертөнц рүү гулсан орсон. Стандарт загварын үлгэрийн баатрууд (глюонтой кваркууд), үлгэрийн гравитонууд, "Квантын онол"-ын үлгэрүүд аль хэдийн физикийн сурах бичигт нэвтэрч, хүүхдүүдийг төөрөгдүүлж, математикийн үлгэрийг бодит байдал мэтээр дамжуулж байна. Шударга Шинэ Физикийг дэмжигчид үүнийг эсэргүүцэхийг оролдсон боловч хүч тэнцүү биш байв. Ийнхүү 2010 он хүртэл буюу энгийн бөөмсийн хээрийн онол гарч ирэхээс өмнө ФИЗИК-ШИНЖЛЭХ УХААНЫ сэргэн мандалтын төлөөх тэмцэл нь жинхэнэ шинжлэх ухааны онол ба математикийн үлгэрийн хооронд ил тод сөргөлдөөний түвшинд шилжих хүртэл физикийн хүчийг булаан авсан юм. бичил ертөнц (зөвхөн биш).

Гэхдээ интернет, хайлтын систем, сайтын хуудсан дээр үнэнийг чөлөөтэй хэлэх чадваргүйгээр хүн төрөлхтөн Шинэ Физикийн ололт амжилтын талаар мэдэхгүй байх байсан. Шинжлэх ухаанаар мөнгө олдог хэвлэлүүдийн тухайд, интернетээс шаардлагатай мэдээллийг хурдан, чөлөөтэй олж авах боломжтой байхад өнөөдөр хэн мөнгө олж уншдаг вэ.

1 Протон бол энгийн бөөмс юм
2 Физик шинжлэх ухаан хэвээр байх үед
3 Физик дэх протон
4 Протоны радиус
5 Протоны соронзон момент
6 Протоны цахилгаан орон

Эрнест Рутерфорд 1919 онд азотын цөмийг альфа тоосонцороор цацруулж, устөрөгчийн цөм үүсэхийг ажигласан. Рутерфорд мөргөлдөөний үр дүнд үүссэн бөөмийг протон гэж нэрлэжээ. Үүлний камер дахь протоны замын анхны гэрэл зургийг Патрик Блэкетт 1925 онд авчээ. Гэхдээ устөрөгчийн ионууд өөрсдөө (энэ нь протонууд) Рутерфордын туршилтаас өмнө мэдэгдэж байсан.
Өнөөдөр, 21-р зуунд физик нь протоны талаар илүү их зүйлийг хэлж чадна.

1 Протон бол энгийн бөөмс юм

Физик хөгжихийн хэрээр протоны бүтцийн талаархи физикийн санаанууд өөрчлөгдсөн.
Физик нь 1964 он хүртэл Геллманн, Цвейг нар бие даан кварк таамаглал дэвшүүлэх хүртэл протоныг энгийн бөөмс гэж үзэж байсан.

Эхэндээ адронуудын кварк загвар нь зөвхөн гурван таамаглалын кварк ба тэдгээрийн эсрэг бөөмсөөр хязгаарлагдаж байв. Энэ нь санал болгож буй загварт тохирохгүй байсан тул кваркуудын хамт анхан шатны гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн лептонуудыг харгалзахгүйгээр тухайн үед мэдэгдэж байсан энгийн бөөмсийн спектрийг зөв тайлбарлах боломжийг олгосон юм. Үүний үнэ нь байгальд байдаггүй бутархай цахилгаан цэнэгийг нэвтрүүлэх явдал байв. Дараа нь физик хөгжиж, шинэ туршилтын өгөгдөл гарах үед кваркийн загвар аажмаар өсч, өөрчлөгдөж, эцэст нь Стандарт загвар болжээ.

Физикчид шинэ таамагласан тоосонцорыг хичээнгүйлэн хайж байна. Кваркуудыг хайх ажлыг сансрын туяа, байгальд (тэдгээрийн бутархай цахилгаан цэнэгийг нөхөх боломжгүй тул) болон хурдасгуур дээр явуулсан.
Хэдэн арван жил өнгөрч, хурдасгуурын хүч нэмэгдэж, таамаглалын кваркуудыг хайх үр дүн үргэлж ижил байв. Кваркууд байгальд олддоггүй.

Кварк (дараа нь Стандарт) загвар үхэх магадлалыг олж хараад түүний дэмжигчид зарим туршилтаар кваркуудын ул мөр ажиглагдсан үлгэр зохиож, хүн төрөлхтөнд далдуур тараав. - Энэ мэдээллийг шалгах боломжгүй - туршилтын өгөгдлийг Стандарт загвар ашиглан боловсруулдаг бөгөөд энэ нь үргэлж шаардлагатай зүйлээ өгөх болно. Физикийн түүхэнд нэг бөөмийн оронд өөр нэг бөөмс орж ирсэн жишээг мэддэг - туршилтын өгөгдлийн хамгийн сүүлд хийсэн ийм арга бол вектор мезоныг гайхалтай Хиггс бозоны хэлбэрээр гулсуулж, бөөмсийн массыг хариуцдаг гэж үздэг боловч үүнтэй адил юм. цаг хугацаа тэдний таталцлын талбайг бий болгохгүй байна. Энэхүү математикийн үлгэр нь физикийн салбарын Нобелийн шагнал хүртэл хүртжээ. Манай тохиолдолд энгийн бөөмсийн долгионы онолыг бичсэн хувьсах цахилгаан соронзон орны тогтсон долгионууд үлгэр кваркууд шиг гулссан.

Стандарт загварын сэнтий дахин ганхаж эхлэхэд түүнийг дэмжигчид бяцхан хүүхдүүдэд зориулсан “Хоригдол” хэмээх шинэ үлгэр зохиож, хүн төрөлхтөнд урвуулжээ. Аливаа сэтгэдэг хүн тэр дороо байгалийн үндсэн хууль болох энерги хадгалагдах хуулийг тохуурхах болно. Гэвч Стандарт загварыг дэмжигчид БОДИТ БАЙДЛЫГ харахыг хүсэхгүй байна.

2 Физик шинжлэх ухаан хэвээр байх үед

Физик шинжлэх ухаан хэвээр байх үед үнэнийг олонхийн саналаар бус харин туршилтаар тодорхойлсон. Энэ бол ФИЗИК-ШИНЖЛЭХ УХААН болон физик болон уламжлагдан ирсэн математикийн үлгэрийн үндсэн ялгаа юм.
Таамаглалын кваркуудыг хайж буй бүх туршилтууд(Мэдээжийн хэрэг туршилтын мэдээлэл нэрийн дор итгэл үнэмшилдээ автсаныг эс тооцвол) тодорхой харуулсан: байгальд кварк байхгүй.

Одоо Стандарт загварыг дэмжигчид Стандарт загварт цаазаар авах ял болсон бүх туршилтын үр дүнг өөрсдийн хамтын бодлоор сольж, бодит байдал болгон батлахыг оролдож байна. Гэхдээ үлгэр хэчнээн удаан үргэлжилсэн ч төгсгөл байх болно. Цорын ганц асуулт бол энэ нь ямар төгсгөл болох вэ: Стандарт загварыг дэмжигчид туршилтын санал нэгтэй шийдвэрийн дагуу (эсвэл БАЙГАЛИЙН шийдвэр) ухаалаг, зоригтой байж, байр сууриа өөрчлөх эсвэл түүхэнд үлдэх болно. бүх нийтийн инээд Шинэ физик - 21-р зууны физик, бүх хүн төрөлхтнийг хуурах гэж оролдсон үлгэрчид шиг. Сонголт нь тэднийх.

Одоо протоны тухай.

Физикийн 3 протон

Протон - энгийн бөөмсквантын тоо L=3/2 (spin = 1/2) - барион бүлэг, протоны дэд бүлэг, цахилгаан цэнэг +e (элементар бөөмсийн талбайн онолын дагуу системчилэл).
Энгийн бөөмсийн талбайн онолын дагуу (шинжлэх ухааны үндэслэлд суурилсан онол бөгөөд бүх элементийн бөөмсийн зөв спектрийг хүлээн авсан цорын ганц онол) протон нь тогтмол бүрэлдэхүүн хэсэгтэй эргэдэг туйлширсан хувьсах цахилгаан соронзон ороноос бүрдэнэ. Протон нь кваркуудаас бүрддэг гэж үздэг Стандарт загварын бүх үндэслэлгүй мэдэгдэл нь бодит байдалтай ямар ч холбоогүй юм. - Физик протон нь цахилгаан соронзон орон, мөн таталцлын оронтой гэдгийг туршилтаар нотолсон. 100 жилийн өмнө энгийн тоосонцор нь цахилгаан соронзон оронтой төдийгүй тэдгээрээс бүрддэг гэдгийг физикчид гайхалтай таамаглаж байсан боловч 2010 он хүртэл онолыг бий болгох боломжгүй байв. Одоо 2015 онд энгийн бөөмсийн таталцлын онол гарч ирсэн бөгөөд энэ нь таталцлын цахилгаан соронзон шинж чанарыг тогтоож, таталцлын тэгшитгэлээс ялгаатай энгийн бөөмсийн таталцлын талбайн тэгшитгэлийг олж авсан бөгөөд үүний үндсэн дээр нэгээс олон математикийн физикийн үлгэрийг бүтээжээ.

Одоогийн байдлаар энгийн бөөмсийн талбайн онол нь (Стандарт загвараас ялгаатай нь) энгийн бөөмсийн бүтэц, спектрийн талаархи туршилтын өгөгдөлтэй зөрчилддөггүй тул физикийг байгальд ажилладаг онол гэж үзэж болно.

Протоны цахилгаан соронзон орны бүтэц(Е-тогтмол цахилгаан орон, Н-тогтмол соронзон орон, хувьсах цахилгаан соронзон орныг шараар тэмдэглэсэн)
Эрчим хүчний баланс (нийт дотоод энергийн хувь):

тогтмол цахилгаан орон (E) - 0.346%,
тогтмол соронзон орон (H) - 7.44%,
хувьсах цахилгаан соронзон орон - 92.21%.

Үүнээс үзэхэд протоны хувьд m 0~ =0.9221м 0 ба түүний массын 8 орчим хувь нь тогтмол цахилгаан ба соронзон оронд төвлөрдөг. Протоны тогтмол соронзон орон дээр төвлөрсөн энерги ба тогтмол цахилгаан орон дахь энергийн харьцаа 21.48 байна. Энэ нь протонд цөмийн хүч байгааг тайлбарладаг.

Протоны цахилгаан орон нь эерэг цэнэгтэй гадаад бүс ба сөрөг цэнэгтэй дотоод бүс гэсэн хоёр мужаас бүрдэнэ. Гадна болон дотоод бүсүүдийн цэнэгийн зөрүү нь протон +e-ийн нийт цахилгаан цэнэгийг тодорхойлно. Түүний квантчлал нь энгийн бөөмсийн геометр ба бүтэц дээр суурилдаг.

Байгальд байдаг энгийн бөөмсүүдийн үндсэн харилцан үйлчлэл нь иймэрхүү харагдаж байна.

4 Протоны радиус

Элемент бөөмсийн талбайн онол нь бөөмийн радиусыг (r) төвөөс хамгийн их массын нягт хүрэх цэг хүртэлх зай гэж тодорхойлдог.

Протоны хувьд энэ нь 3.4212 ∙10 -16 м байх болно.Үүнд бид цахилгаан соронзон орны давхаргын зузааныг нэмэх шаардлагатай бөгөөд протон эзэлж буй орон зайн бүсийн радиусыг олж авна.

Протоны хувьд энэ нь 4,5616 ∙10 -16 м байх болно.Иймд протоны гаднах хил нь бөөмийн төвөөс 4,5616 ∙10 -16 м зайд байрладаг.Масын багахан хэсэг нь тогтмол хэмжээнд төвлөрдөг. Протоны цахилгаан ба тогтмол соронзон орон нь электродинамикийн хуулийн дагуу энэ радиусаас гадуур байна.

5 Протоны соронзон момент

Квантын онолоос ялгаатай нь энгийн бөөмсийн талбайн онол нь энгийн бөөмсийн соронзон орон нь цахилгаан цэнэгийн эргэлтээр үүсдэггүй, харин цахилгаан соронзон орны тогтмол бүрэлдэхүүн хэсэг болох тогтмол цахилгаан оронтой нэгэн зэрэг оршдог гэж үздэг. Тийм ч учраас Квантын тоо L>0 бүх энгийн бөөмс тогтмол соронзон оронтой.
Элемент бөөмсийн талбайн онол нь протоны соронзон моментийг хэвийн бус гэж үздэггүй - түүний утгыг квант механик нь элементар бөөмс дотор ажиллах хэмжээнд хүртэл квант тоонуудын багцаар тодорхойлдог.
Тиймээс протоны үндсэн соронзон момент нь хоёр урсгалаар үүсгэгддэг.

(+) соронзон момент +2 (eħ/m 0 s)
(-) соронзон момент -0.5 (eħ/m 0 с)

Протоны соронзон моментийг олж авахын тулд хоёр моментыг нэмж, протоны цахилгаан соронзон орны долгионд агуулагдах энергийн хувиар үржүүлж (100% -иар хуваасан) спин бүрэлдэхүүнийг нэмэх шаардлагатай (Хээрийн онолыг үзнэ үү). энгийн бөөмс.2-р хэсэг, 3.2-р хэсэг), үр дүнд нь бид 1.3964237 eh/m 0p c. Энгийн цөмийн магнетон болгон хувиргахын тулд үүссэн тоог хоёроор үржүүлэх шаардлагатай - эцэст нь бид 2.7928474 байна.

Физик нь энгийн бөөмсийн соронзон моментууд нь цахилгаан цэнэгийн эргэлтийн нөлөөгөөр үүсдэг гэж үзэхэд тэдгээрийг хэмжих зохих нэгжүүдийг санал болгосон: протоны хувьд энэ нь eh/2m 0p c (протоны спин 1/ гэдгийг санаарай). 2) цөмийн магнетон гэж нэрлэдэг. Одоо 1/2-ыг утгын ачаалал өгөхгүй гэж орхиж, зүгээр л eh/m 0p c үлдээж болно.

Гэхдээ нухацтай хэлэхэд, энгийн бөөмс дотор цахилгаан гүйдэл байхгүй, гэхдээ соронзон орон байдаг (мөн цахилгаан цэнэг байхгүй, гэхдээ цахилгаан орон байдаг). Нарийвчлалыг алдагдуулахгүйгээр энгийн бөөмсийн жинхэнэ соронзон орныг гүйдлийн соронзон оронтой (мөн цахилгаан цэнэгийн талбар бүхий энгийн бөөмсийн жинхэнэ цахилгаан орон) солих боломжгүй - эдгээр талбарууд нь өөр шинж чанартай байдаг. Энд өөр өөр электродинамикууд байдаг - Талбайн физикийн электродинамик нь хээрийн физик өөрөө бий болоогүй байна.

6 Протоны цахилгаан орон

6.1 Алс бүсийн протоны цахилгаан орон

Физик хөгжихийн хэрээр протоны цахилгаан талбайн бүтцийн талаарх физикийн мэдлэг өөрчлөгдсөн. Протоны цахилгаан орон нь цэгийн цахилгаан цэнэгийн орон + e гэж анх үздэг байсан. Энэ талбарын хувьд:
боломж SI систем дэх алс бүсийн (r > > r p) (A) цэг дээрх протоны цахилгаан орон яг:

хурцадмал байдалАлс бүс дэх протоны цахилгаан талбайн E (r > > r p) яг SI системд:

Хаана n = r/|r| - протоны төвөөс ажиглалтын цэгийн чиглэлийн нэгж вектор (A), r - протоны төвөөс ажиглалтын цэг хүртэлх зай, e - элементар цахилгаан цэнэг, векторууд тод, ε 0 - цахилгаан тогтмол, r p =Lħ /(m 0~ c ) нь талбайн онол дахь протоны радиус, L нь талбайн онол дахь протоны үндсэн квант тоо, ħ нь Планкийн тогтмол, m 0~ нь хувьсах цахилгаан соронзон орон дахь массын хэмжээ юм. тайван байдалд байгаа протон, C нь гэрлийн хурд юм. (GHS системд үржүүлэгч байхгүй. SI Үржүүлэгч.)

Эдгээр математик илэрхийллүүд нь протоны цахилгаан талбайн алслагдсан бүсэд тохирох болно: rp, гэхдээ физик нь тэдний хүчинтэй байдал нь ойрын бүсэд, 10-14 см-ийн зайд хүртэл үргэлжилдэг гэж үзсэн.

6.2 Протоны цахилгаан цэнэг

20-р зууны эхний хагаст физикт протон зөвхөн нэг цахилгаан цэнэгтэй бөгөөд энэ нь +e-тэй тэнцүү гэж үздэг.

Кваркийн таамаглал гарч ирсний дараа физик нь протон дотор нэг биш, харин гурван цахилгаан цэнэг байдаг: хоёр цахилгаан цэнэг +2e/3 ба нэг цахилгаан цэнэг -e/3 гэж үздэг. Нийтдээ эдгээр төлбөр нь +e өгдөг. Протоныг нийлмэл бүтэцтэй, +2e/3 цэнэгтэй хоёр дээш кварк, -e/3 цэнэгтэй нэг d кваркаас бүрддэг гэж физикийн үзэж байгаагаар үүнийг хийсэн юм. Гэвч кваркууд байгальд ч, ямар ч эрчим хүчний хурдасгуурт ч олдоогүй бөгөөд тэдгээрийн оршин тогтнолыг итгэл үнэмшилд тулгуурлан (Стандарт загварыг дэмжигчид үүнийг хийдэг байсан) эсвэл энгийн бөөмсийн өөр бүтцийг хайхад л үлдсэн. Гэвч үүнтэй зэрэгцэн физикт энгийн бөөмсийн талаарх туршилтын мэдээлэл байнга хуримтлагдсаар байсан бөгөөд хийсэн зүйлээ дахин эргэцүүлэн бодоход хангалттай хуримтлуулсан үед элементийн бөөмсийн хээрийн онол бий болжээ.

Эгэл бөөмсийн талбайн онолын дагуу Квантын тоо L>0 энгийн бөөмсийн тогтмол цахилгаан орон нь цэнэгтэй ба төвийг сахисан аль аль нь харгалзах элементар бөөмийн цахилгаан соронзон орны тогтмол бүрэлдэхүүнээр үүсгэгддэг.(19-р зуунд физикийн үзэж байсанчлан цахилгаан талбайн үндсэн шалтгаан нь цахилгаан цэнэг биш, харин энгийн бөөмсийн цахилгаан орон нь цахилгаан цэнэгийн талбартай тохирч байна). Мөн цахилгаан цэнэгийн талбар нь гаднах ба дотоод хагас бөмбөрцгийн хооронд тэгш бус байдал үүссэний үр дүнд үүсдэг бөгөөд энэ нь эсрэг талын цахилгаан талбаруудыг үүсгэдэг. Цэнэглэгдсэн элементар бөөмсийн хувьд алслагдсан бүсэд энгийн цахилгаан цэнэгийн талбар үүсдэг ба цахилгаан цэнэгийн тэмдэг нь бөмбөрцгийн гаднах хагасаас үүссэн цахилгаан орны тэмдгээр тодорхойлогддог. Ойролцоох бүсэд энэ талбар нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөгөөд диполь боловч диполь моментгүй байдаг. Энэ талбарыг цэгийн цэнэгийн систем гэж ойролцоогоор тодорхойлохын тулд протон доторх дор хаяж 6 "кварк" шаардлагатай болно - хэрэв бид 8 "кварк" авбал илүү нарийвчлалтай байх болно. Ийм "кваркуудын" цахилгаан цэнэг нь стандарт загвараас (кваркуудтай) огт өөр байх нь ойлгомжтой.

Элемент бөөмсийн талбайн онол нь бусад эерэг цэнэгтэй энгийн бөөмсийн нэгэн адил протоныг ялгаж чаддаг болохыг тогтоожээ. хоёр цахилгаан цэнэг ба үүний дагуу хоёр цахилгаан радиус:

гадаад тогтмол цахилгаан орны цахилгаан радиус (цэнэг q + =+1.25e) - r q+ = 4.39 10 -14 см,
дотоод тогтмол цахилгаан талбайн цахилгаан радиус (цэнэг q - = -0.25e) - r q- = 2.45 10 -14 см.

Протоны цахилгаан талбайн эдгээр шинж чанарууд нь энгийн бөөмсийн 1-р талбайн онолын тархалттай тохирч байна. Физик энэ тархалтын үнэн зөвийг хараахан туршилтаар тогтоогоогүй байгаа бөгөөд аль хуваарилалт нь ойрын бүс дэх протоны тогтмол цахилгаан талбайн бодит бүтэц, түүнчлэн ойролцоох бүс дэх протоны цахилгаан талбайн бүтэцтэй яг таарч байна. (r p дарааллын зайд). Таны харж байгаагаар цахилгаан цэнэгүүд нь протон дахь кваркуудын цэнэгтэй (+4/3e=+1.333e ба -1/3e=-0.333e) ойролцоо хэмжээтэй боловч кваркуудаас ялгаатай нь цахилгаан соронзон орон байдаг. шинж чанартай, ижил төстэй бүтэцтэй тогтмол байна Аливаа эерэг цэнэгтэй элементар бөөм нь эргэлдэх хэмжээ болон...-ээс үл хамааран цахилгаан оронтой байдаг.

Энгийн бөөм бүрийн цахилгаан радиусын утгууд нь өвөрмөц бөгөөд талбайн онолын L үндсэн квант тоо, үлдсэн массын утга, хувьсах цахилгаан соронзон орон дахь энергийн хувиар (квантын механик ажилладаг) тодорхойлогддог. ) болон гадаад тогтмол цахилгаан орон үүсгэдэг энгийн бөөмийн цахилгаан соронзон орны тогтмол бүрэлдэхүүн хэсгийн бүтэц (үндсэн квант тоо L-ээр өгөгдсөн бүх элементийн бөөмсийн хувьд ижил). Цахилгаан радиус нь тойргийн эргэн тойронд жигд тархсан цахилгаан цэнэгийн дундаж байршлыг харуулж, ижил төстэй цахилгаан талбарыг үүсгэдэг. Хоёр цахилгаан цэнэг нь нэг хавтгайд (энгийн бөөмийн хувьсах цахилгаан соронзон орны эргэлтийн хавтгай) байрладаг бөгөөд энгийн бөөмийн хувьсах цахилгаан соронзон орны эргэлтийн төвтэй давхцах нийтлэг төвтэй байдаг.

6.3 Ойролцоох бүсийн протоны цахилгаан орон

Энгийн бөөмийн доторх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ, тэдгээрийн байршлыг мэдэхийн тулд тэдгээрийн үүсгэсэн цахилгаан талбайг тодорхойлох боломжтой.

Ойролцоох бүсэд (r~r p) SI систем дэх протоны цахилгаан орон нь векторын нийлбэрээр ойролцоогоор тэнцүү байна:

Хаана n+ = r +/|r + | - ажиглалтын цэгийн (A) чиглэлд протоны цэнэгийн q + ойрын (1) эсвэл хол (2) цэгээс нэгж вектор, n- = r-/|r - | - протоны цэнэгийн ойрын (1) эсвэл хол (2) цэгээс нэгж вектор q - ажиглалтын цэгийн чиглэлд (A), r - протоны төвөөс ажиглалтын цэгийн проекц хүртэлх зай. протоны хавтгай, q + - гадаад цахилгаан цэнэг +1.25e, q - - дотоод цахилгаан цэнэг -0.25e, векторуудыг тодоор тэмдэглэсэн, ε 0 - цахилгаан тогтмол, z - ажиглалтын цэгийн өндөр (A) (хэмжээнээс зай протоны хавтгайд ажиглалтын цэг), r 0 - хэвийн болгох параметр. (GHS системд үржүүлэгч байхгүй. SI Үржүүлэгч.)

Энэ математик илэрхийлэл нь векторуудын нийлбэр бөгөөд энэ нь хоёр тархсан цахилгаан цэнэгийн (+1.25e ба -0.25e) талбар тул вектор нэмэх дүрмийн дагуу тооцоолох ёстой. Эхний болон гурав дахь нөхцлүүд нь цэнэгийн ойролцоох цэгүүдтэй, хоёр, дөрөв дэх нь алслагдсан цэгүүдтэй тохирч байна. Энэ математик илэрхийлэл нь протоны дотоод (цагираг) мужид ажиллахгүй бөгөөд түүний тогтмол талбаруудыг үүсгэдэг (хэрэв хоёр нөхцөл нэгэн зэрэг хангагдсан бол: ħ/m 0~ c
Цахилгаан талбайн потенциал SI системийн ойролцоох бүсийн (r~r p) (A) цэг дээрх протон нь ойролцоогоор тэнцүү байна:

Энд r 0 нь хэвийн болгох параметр бөгөөд E томьёоны утга нь r 0-ээс ялгаатай байж болно. (SGS системд SI үржүүлэгч хүчин зүйл байхгүй.) Энэхүү математик илэрхийлэл нь протоны дотоод (цагираг) мужид ажиллахгүй. , түүний тогтмол талбаруудыг үүсгэх (хоёр нөхцөлийг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх: ħ/m 0~ c
Ойролцоох талбайн илэрхийлэлүүдийн аль алиных нь хувьд r 0-ийн шалгалт тохируулга нь тогтмол протоны талбар үүсгэдэг бүсийн хил дээр хийгдэх ёстой.

7 Протоны тайван масс

Сонгодог электродинамик ба Эйнштейний томьёоны дагуу протоныг оруулаад L>0 квант тоотой энгийн бөөмсийн үлдсэн массыг тэдгээрийн цахилгаан соронзон орны энергийн эквивалент гэж тодорхойлдог.

Тодорхой интеграл нь энгийн бөөмийн бүх цахилгаан соронзон орныг эзэлдэг бол E нь цахилгаан орны хүч, H нь соронзон орны хүч юм. Энд цахилгаан соронзон орны бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг харгалзан үздэг: тогтмол цахилгаан орон, тогтмол соронзон орон, хувьсах цахилгаан соронзон орон. Энэхүү жижиг, гэхдээ маш их физикийн багтаамжтай томьёо нь үндсэн бөөмсийн таталцлын талбайн тэгшитгэлийг гаргаж авсан бөгөөд энэ нь нэгээс олон үлгэрийн "онолыг" хаягдал руу илгээх болно - тийм ч учраас тэдний зарим зохиогчид үзэн яддаг.

Дээрх томъёоноос дараах байдлаар: протоны үлдсэн массын утга нь протон байрлах нөхцлөөс хамаарна. Тиймээс протоныг тогтмол гадаад цахилгаан орон (жишээлбэл, атомын цөм) -д байрлуулснаар бид E 2-д нөлөөлөх бөгөөд энэ нь протоны масс болон түүний тогтвортой байдалд нөлөөлнө. Протоныг тогтмол соронзон орон дээр байрлуулах үед ижил төстэй нөхцөл байдал үүснэ. Иймээс атомын цөм доторх протоны зарим шинж чанарууд нь талбайгаас хол, вакуум дахь чөлөөт протонтой ижил шинж чанаруудаас ялгаатай байдаг.

8 Протоны ашиглалтын хугацаа

Физикийн тогтоосон протоны амьдрах хугацаа нь чөлөөт протонтой тохирч байна.

Энгийн бөөмсийн талбайн онолд ингэж заасан байдаг энгийн бөөмсийн амьдрах хугацаа нь түүний орших нөхцлөөс хамаарна. Протоныг гадаад талбарт (цахилгаан гэх мэт) байрлуулснаар бид түүний цахилгаан соронзон орон дахь энергийг өөрчилдөг. Протоны дотоод энерги нэмэгдэхийн тулд та гадаад талбайн тэмдгийг сонгож болно. Протон нь нейтрон, позитрон, электрон нейтрино болж задрах боломжтой болж, улмаар протон тогтворгүй болохын тулд гадаад талбайн хүч чадлын ийм утгыг сонгох боломжтой. Энэ нь яг атомын цөмд ажиглагддаг зүйл бөгөөд хөрш зэргэлдээх протонуудын цахилгаан орон нь цөмийн протоны задралыг өдөөдөг. Нэмэлт энергийг цөмд оруулах үед протоны задрал нь бага гадаад талбайн хүчнээс эхэлдэг.

Нэг сонирхолтой шинж чанар: атомын цөм дэх протоны задралын үед цөмийн цахилгаан соронзон орон дээр цахилгаан соронзон орны энергиээс позитрон үүсдэг - "материас" (протон) "антиматер" (позитрон) үүсдэг. !!! мөн энэ нь хэнийг ч гайхшруулахгүй.

9 Стандарт загварын тухай үнэн

Одоо Стандарт загварыг дэмжигчид Шинэ Физикийг эсэргүүцэгчид дэмжигчдийн мэдээллийг хайр найргүй устгах (эсвэл гуйвуулах) боломжтой "улс төрийн хувьд зөв" сайтуудад (дэлхийн Википедиа гэх мэт) нийтлэхийг зөвшөөрөхгүй гэсэн мэдээлэлтэй танилцацгаая. Шинэ физикийн үр дүнд ҮНЭН улс төрийн золиос болсон:

1964 онд Геллманн, Цвейг нар кваркуудын оршин тогтнох таамаглалыг бие даан дэвшүүлсэн бөгөөд тэдний бодлоор адрон бүрддэг. Шинэ тоосонцор нь байгальд байдаггүй бутархай цахилгаан цэнэгтэй байв.
Лептонууд Кваркийн энэхүү загварт тохирохгүй байсан бөгөөд хожим нь Стандарт загвар болж хувирсан тул жинхэнэ энгийн бөөмс гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн.
Адрон дахь кваркуудын холболтыг тайлбарлахын тулд байгальд хүчтэй харилцан үйлчлэл ба түүний тээгч глюонууд байдаг гэж үзсэн. Квантын онолын таамаглаж байсанчлан глюонууд нь фотон шиг нэгж спирал, бөөмс ба эсрэг бөөмсийг ялгах, тэг тайван масстай байв.
Бодит байдал дээр байгальд таамагласан кваркуудын хүчтэй харилцан үйлчлэл байдаггүй, харин нуклонуудын цөмийн хүчнүүд байдаг бөгөөд эдгээр нь өөр өөр ойлголтууд юм.

50 жил өнгөрчээ. Кваркууд байгальд хэзээ ч олдоогүй бөгөөд бидний хувьд “Хоригдол” хэмээх математикийн шинэ үлгэр зохиосон. Сэтгэн бодох хүн үүнээс байгалийн үндсэн хууль болох эрчим хүчийг хадгалах хуулийг үл тоомсорлож байгааг амархан олж хардаг. Гэхдээ сэтгэдэг хүн үүнийг хийх болно, үлгэрчид өөрт тохирсон шалтаг хүлээж авсан.

Мөн байгальд глюон олдсонгүй. Баримт нь зөвхөн вектор мезонууд (мөн мезонуудын өөр нэг өдөөгдсөн төлөвүүд) байгальд нэгж эргэлттэй байж болох ч вектор мезон бүр эсрэг бөөмстэй байдаг. -Тийм учраас Вектор мезон нь "глюон"-д тохирохгүй.. Мезонуудын эхний есөн өдөөгдсөн төлөв хэвээр байгаа боловч тэдгээрийн 2 нь Стандарт загвартай зөрчилдөж, Стандарт загвар нь байгальд байгааг хүлээн зөвшөөрдөггүй, бусад нь физикээр сайн судлагдсан тул тэдгээрийг даван туулах боломжгүй юм. гайхалтай глюонууд шиг унтраах. Сүүлчийн нэг сонголт бий: хос лептон (мюон эсвэл тау лептон) -ийн холбогдсон төлөвийг глюон болгон дамжуулах - гэхдээ үүнийг задралын үед ч тооцоолж болно.

Тэгэхээр, Мөн байгальд кваркууд, зохиомол хүчтэй харилцан үйлчлэл байдаггүйтэй адил глюон гэж байдаггүй..
Стандарт загварыг дэмжигчид үүнийг ойлгохгүй байна гэж та бодож байна - тэд одоо ч ойлгодог, гэхдээ тэдний олон арван жилийн турш хийсэн зүйлийнхээ алдааг хүлээн зөвшөөрөх нь үнэхээр ичмээр юм. Тийм ч учраас бид математикийн шинэ үлгэрүүдийг ("онол" гэх мэт) үздэг.

10 Шинэ физик: Протон - хураангуй

Өгүүллийн үндсэн хэсэгт би үлгэрийн кваркуудын талаар (үлгэр глюонтой) дэлгэрэнгүй яриагүй, учир нь тэдгээр нь байгальд байдаггүй бөгөөд үлгэрээр толгойгоо дүүргэх нь утгагүй (шаардлагагүй) - мөн үндсэн элементүүдгүйгээр. суурь: глюонтой кваркууд, стандарт загвар нь нурсан - физикт түүний давамгайлах цаг БҮРЭН (Стандарт загварыг үзнэ үү).

Байгаль дээрх цахилгаан соронзон орныг та хүссэн үедээ үл тоомсорлож болно (үүнтэй алхам тутамд таарах: гэрэл, дулааны цацраг, цахилгаан, телевиз, радио, утасны холбоо, түүний дотор үүрэн холбоо, интернет, үүнгүйгээр хүн төрөлхтөн үүнийг мэдэхгүй байх байсан. Талбайн онолын энгийн тоосонцор оршин тогтнох, ...), дампуурсан үлгэрүүдийг орлуулах шинэ үлгэр зохиож, тэдгээрийг шинжлэх ухаан болгон ашиглах; Та стандарт загвар ба квант онолын цээжилсэн үлгэрүүдийг тууштай үргэлжлүүлэн давтаж болно; харин байгаль дээрх цахилгаан соронзон орон нь үлгэрийн виртуал бөөмс, мөн цахилгаан соронзон орны үүсгэсэн таталцалгүйгээр зүгээр байсан, байгаа, байх болно, чадах ч үлгэрт төрөх үе, хүмүүст нөлөөлөхөө больсон үе байдаг. Байгалийн тухайд гэвэл физикийн салбарт Нобелийн шагнал олгосон ч үлгэр, хүний бусад уран зохиолын үйл ажиллагаанд санаа зовдоггүй. Байгаль нь бүтэцлэгдсэнээрээ бүтэцтэй бөгөөд ФИЗИК-ШИНЖЛЭХ УХААНЫ даалгавар бол түүнийг ойлгож, дүрслэх явдал юм.

Одоо таны өмнө шинэ ертөнц нээгдэв - 20-р зууны физикийн оршин тогтнохыг бүр сэжиглэж байгаагүй диполь талбайн ертөнц. Протон нь нэг биш, хоёр цахилгаан цэнэг (гадаад ба дотоод) ба харгалзах хоёр цахилгаан радиустай болохыг та харсан. Протоны үлдэгдэл масс юунаас бүрдэхийг, мөн төсөөллийн Хиггс бозон ажиллахаа больсныг та харсан (Нобелийн хорооны шийдвэр хараахан байгалийн хууль биш юм...). Түүнээс гадна массын хэмжээ ба ашиглалтын хугацаа нь протон байрладаг талбараас хамаарна. Чөлөөт протон тогтвортой байна гэдэг нь үргэлж, хаа сайгүй тогтвортой байна гэсэн үг биш (протоны задрал атомын цөмд ажиглагддаг). Энэ бүхэн нь 20-р зууны хоёрдугаар хагаст физикт ноёрхож байсан үзэл баримтлалаас давж гарсан. - 21-р зууны физик - Шинэ физик нь материйн талаарх мэдлэгийн шинэ түвшинд шилжиж байна, мөн шинэ сонирхолтой нээлтүүд биднийг хүлээж байна.

Владимир Горунович

Устөрөгч нь хамгийн энгийн бүтэцтэй элемент юм. Энэ нь эерэг цэнэгтэй, бараг хязгааргүй ашиглалтын хугацаатай. Энэ бол орчлон ертөнцийн хамгийн тогтвортой бөөмс юм. Их тэсрэлтийн улмаас үүссэн протонууд хараахан ялзарч амжаагүй байна. Протоны масс 1.627*10-27 кг буюу 938.272 эВ. Ихэнхдээ энэ утгыг электрон вольтоор илэрхийлдэг.

Протоныг цөмийн физикийн "эцэг" Эрнест Рутерфорд нээсэн. Тэрээр бүх химийн элементүүдийн атомын цөм нь протоноос бүрддэг, учир нь масс нь устөрөгчийн атомын цөмөөс бүхэл тооны олон дахин их байдаг гэсэн таамаглал дэвшүүлэв. Рутерфорд нэгэн сонирхолтой туршилт хийжээ. Тухайн үед зарим элементийн байгалийн цацраг идэвхт байдал аль хэдийн илэрсэн байсан. Альфа цацрагийг ашиглан (альфа бөөмс нь өндөр энергитэй гелийн цөм юм) эрдэмтэн азотын атомыг цацрагаар цацсан. Энэ харилцан үйлчлэлийн үр дүнд бөөмс гарч ирэв. Рутерфорд үүнийг протон гэж үзсэн. Вилсоны хөөстэй камерт хийсэн цаашдын туршилтууд түүний таамаглалыг баталжээ. Тиймээс 1913 онд шинэ бөөмс нээсэн боловч цөмийн найрлагын талаарх Рутерфордын таамаглал нь батлагдах боломжгүй болсон.

Нейтроны нээлт

Агуу эрдэмтэн тооцоололдоо алдаа олж, цөмийн нэг хэсэг болох, протонтой бараг ижил масстай өөр нэг бөөмс байдаг гэсэн таамаглал дэвшүүлжээ. Туршилтаар тэр үүнийг илрүүлж чадаагүй.

Үүнийг 1932 онд Английн эрдэмтэн Жеймс Чадвик хийжээ. Тэрээр бериллийн атомуудыг өндөр энергитэй альфа тоосонцороор бөмбөгдсөн туршилт хийжээ. Цөмийн урвалын үр дүнд бериллийн цөмөөс бөөмс ялгарч, хожим нь нейтрон гэж нэрлэгддэг. Чадвик нээлтийнхээ төлөө гурван жилийн дараа Нобелийн шагнал хүртжээ.

Нейтроны масс нь протоны массаас (1.622 * 10-27 кг) үнэхээр бага ялгаатай боловч энэ бөөмс нь цэнэггүй байдаг. Энэ утгаараа энэ нь төвийг сахисан бөгөөд нэгэн зэрэг хүнд бөөмийг задлах чадвартай. Цэнэггүйн улмаас нейтрон нь Кулоны өндөр потенциалын саадыг амархан давж, цөмийн бүтцэд нэвтэрч чаддаг.

Протон ба нейтрон нь квант шинж чанартай байдаг (тэд бөөмс, долгионы шинж чанарыг харуулж чаддаг). Нейтрон цацрагийг эмнэлгийн зориулалтаар ашигладаг. Өндөр нэвтлэх чадвар нь энэхүү цацраг нь гүний хавдар болон бусад хорт формацийг ионжуулж, илрүүлэх боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд бөөмийн энерги харьцангуй бага байна.

Нейтрон нь протоноос ялгаатай нь тогтворгүй бөөмс юм. Түүний ашиглалтын хугацаа 900 секунд орчим байдаг. Энэ нь протон, электрон, электрон нейтрино болж задардаг.

, цахилгаан соронзон ба таталцлын

Нээлт

Протоны шинж чанар

Протон ба электрон массын харьцаа 1836.152 673 89(17) 0.002% нарийвчлалтай 6π 5 = 1836.118...

Протоны дотоод бүтцийг анх Р.Хофштадтер өндөр энергитэй электрон (2 ГэВ) цацрагийн протонтой мөргөлдөхийг судалснаар туршилтаар судалжээ (Физикийн Нобелийн шагнал 1961). Протон нь см-ийн радиустай, масс ба цэнэгийн нягтрал ихтэй хүнд цөмөөс (цөм) тогтдог. ≈ 35% (\displaystyle \ойролцоогоор 35\,\%)протоны цахилгаан цэнэг ба түүнийг тойрсон харьцангуй ховор бүрхүүл. -аас хол зайд ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 0(,)25\cdot 10^(-13))өмнө ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 1(,)4\cdot 10^(-13))см энэ бүрхүүл нь голчлон виртуал ρ - ба π - мезонуудыг дамжуулдаг ≈ 50% (\displaystyle \ойролцоогоор 50\,\%)протоны цахилгаан цэнэг, дараа нь зайд ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ойролцоогоор 2(,)5\cdot 10^(-13))см нь протоны цахилгаан цэнэгийн ~15%-ийг агуулсан виртуал ω ба π-мезонуудын бүрхүүлийг сунгадаг.

Протонтой холбоотой уртын хэмжээтэй гурван физик хэмжигдэхүүн байдаг:

Протоны сул цэнэг гэж нэрлэгддэг Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, энэ нь солилцоогоор дамжуулан сул харилцан үйлчлэлд оролцохыг тодорхойлдог З 0 бозон (бөөмийн цахилгаан цэнэг нь фотоныг солилцох замаар цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд оролцох оролцоог хэрхэн тодорхойлдогтой адил) нь протон дээр туйлширсан электронуудыг тараах явцад паритетийн зөрчлийн туршилтын хэмжилтээс үзэхэд 0.0719 ± 0.0045 байна. Хэмжилтийн утга нь стандарт загварын онолын таамаглалтай (0.0708 ± 0.0003) туршилтын алдаатай нийцэж байна.

Тогтвортой байдал

Өргөдөл

бас үзнэ үү

Тэмдэглэл

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Үндсэн физик тогтмолууд --- Бүрэн жагсаалт
CODATA утга: протоны масс
CODATA утга: u дахь протоны масс
Ахмед С.; гэх мэт. (2004). "Садбери Нейтрино ажиглалтын газраас үл үзэгдэх горимоор дамжуулан нуклон задралд тавих хязгаарлалт." Физик тойм захидал. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Бибкод: 2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
CODATA утга: протоны массын энергийн эквивалент MeV
CODATA-ийн утга: протон-электроны массын харьцаа
, Хамт. 67.
Хофштадтер П.Цөм ба нуклонуудын бүтэц // Физик. - 1963. - T. 81, No 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Щелкин К.И.Виртуал процессууд ба нуклонуудын бүтэц // Бичил ертөнцийн физик - М.: Атомиздат, 1965. - P. 75.
Жданов Г.Б.Уян тархалт, захын харилцан үйлчлэл ба резонанс // Өндөр энергийн бөөмс. Сансар огторгуй ба лаборатори дахь өндөр энерги - М.: Наука, 1965. - P. 132.
Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X.Протон доторх даралтын хуваарилалт // Байгаль. - 2018. - 5-р сар (557-р боть, 7705-р тоо). - P. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
Бете, Г., Моррисон Ф.Цөмийн анхан шатны онол. - М: IL, 1956. - P. 48.