Mass ng proton. Sino at kailan natuklasan ang proton at neutron

Ang mga proton ay nakikibahagi sa mga reaksiyong thermonuclear, na siyang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya na nalilikha ng mga bituin. Sa partikular, mga reaksyon pp-cycle, na siyang pinagmumulan ng halos lahat ng enerhiya na ibinubuga ng Araw, ay bumaba sa kumbinasyon ng apat na proton sa isang helium-4 nucleus na may pagbabago ng dalawang proton sa mga neutron.

Sa pisika, ang proton ay tinutukoy p(o p+ ). Ang kemikal na pagtatalaga ng proton (itinuturing bilang isang positibong hydrogen ion) ay H +, ang astrophysical na pagtatalaga ay HII.

Pagbubukas [ | ]

Mga katangian ng proton[ | ]

Ang ratio ng proton at electron mass, katumbas ng 1836.152 673 89(17), na may katumpakan na 0.002% ay katumbas ng value na 6π 5 = 1836.118...

Ang panloob na istraktura ng proton ay unang pinag-aralan ng eksperimento ni R. Hofstadter sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga banggaan ng isang sinag ng mga high-energy na electron (2 GeV) sa mga proton (Nobel Prize sa Physics 1961). Ang proton ay binubuo ng isang mabigat na core (core) na may radius na cm, na may mataas na density ng masa at singil, na nagdadala ≈ 35% (\displaystyle \approx 35\%) electric charge ng proton at ang medyo rarefied shell na nakapalibot dito. Sa malayo mula sa ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 0.25\cdot 10^(-13)) dati ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 1.4\cdot 10^(-13)) cm ang shell na ito ay pangunahing binubuo ng virtual ρ - at π -mesons na nagdadala ≈ 50% (\displaystyle \approx 50\%) electric charge ng proton, pagkatapos ay sa malayo ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 2.5\cdot 10^(-13)) Ang cm ay nagpapalawak ng isang shell ng virtual ω - at π -mesons, na nagdadala ng ~15% ng electric charge ng proton.

Ang presyon sa gitna ng proton na nilikha ng mga quark ay humigit-kumulang 10 35 Pa (10 30 atmospheres), iyon ay, mas mataas kaysa sa presyon sa loob ng mga neutron na bituin.

Ang magnetic moment ng isang proton ay sinusukat sa pamamagitan ng pagsukat ng ratio ng resonant frequency ng precession ng magnetic moment ng proton sa isang naibigay na unipormeng magnetic field at ang cyclotron frequency ng circular orbit ng proton sa parehong field.

May tatlong pisikal na dami na nauugnay sa isang proton na may dimensyon ng haba:

Ang mga sukat ng proton radius gamit ang ordinaryong mga atomo ng hydrogen, na isinasagawa sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan mula noong 1960s, na humantong (CODATA -2014) sa resulta 0.8751 ± 0.0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Ang mga unang eksperimento sa muonic hydrogen atoms (kung saan ang electron ay pinalitan ng isang muon) ay nagbigay ng 4% na mas maliit na resulta para sa radius na ito: 0.84184 ± 0.00067 fm. Ang mga dahilan para sa pagkakaiba na ito ay hindi pa rin malinaw.

Ang tinatawag na proton Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, na tumutukoy sa pakikilahok nito sa mahihinang pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng pagpapalitan Z 0 boson (katulad ng kung paano tinutukoy ng electric charge ng particle ang partisipasyon nito sa electromagnetic interactions sa pamamagitan ng pagpapalitan ng photon) ay 0.0719 ± 0.0045, ayon sa mga eksperimentong sukat ng parity violation sa panahon ng scattering ng polarized electron sa mga proton. Ang sinusukat na halaga ay pare-pareho, sa loob ng eksperimentong error, na may mga teoretikal na hula ng Standard Model (0.0708 ± 0.0003).

Katatagan [ | ]

Ang libreng proton ay matatag, ang mga eksperimentong pag-aaral ay hindi nagsiwalat ng anumang mga palatandaan ng pagkabulok nito (ang mas mababang limitasyon sa buhay ay 2.9⋅10 29 taon anuman ang channel ng pagkabulok, 8.2⋅10 33 taon para sa pagkabulok sa isang positron at neutral na pion, 6.6⋅ 10 33 taon para sa pagkabulok sa isang positibong muon at isang neutral na pion). Dahil ang proton ang pinakamagaan sa mga baryon, ang katatagan ng proton ay bunga ng batas ng konserbasyon ng numero ng baryon - ang isang proton ay hindi maaaring mabulok sa anumang mas magaan na mga particle (halimbawa, sa isang positron at neutrino) nang hindi nilalabag ang batas na ito. Gayunpaman, maraming teoretikal na extension ng Standard Model ang hinuhulaan ang mga proseso (hindi pa sinusunod) na magreresulta sa hindi pag-iingat ng numero ng baryon at samakatuwid ay pagkabulok ng proton.

Ang isang proton na nakatali sa isang atomic nucleus ay may kakayahang kumuha ng isang electron mula sa electron K-, L- o M-shell ng atom (tinatawag na "electron capture"). Ang isang proton ng atomic nucleus, na sumisipsip ng isang electron, ay nagiging isang neutron at sabay-sabay na naglalabas ng isang neutrino: p+e − →+ν e . Ang isang "butas" sa K-, L-, o M-layer na nabuo sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron ay puno ng isang elektron mula sa isa sa mga nakapatong na layer ng elektron ng atom, na naglalabas ng mga katangiang X-ray na tumutugma sa atomic number Z− 1, at/o Auger electron. Higit sa 1000 isotopes mula sa 7 ay kilala
4 hanggang 262
105, nabubulok sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron. Sa sapat na mataas na magagamit na decay energies (sa itaas 2m e c 2 ≈ 1.022 MeV) bubukas ang isang nakikipagkumpitensyang channel ng pagkabulok - pagkabulok ng positron p → +e ++ν e . Dapat itong bigyang-diin na ang mga prosesong ito ay posible lamang para sa isang proton sa ilang nuclei, kung saan ang nawawalang enerhiya ay pinupunan sa pamamagitan ng paglipat ng nagresultang neutron sa isang mas mababang nuclear shell; para sa isang libreng proton sila ay ipinagbabawal ng batas ng konserbasyon ng enerhiya.

Ang pinagmulan ng mga proton sa kimika ay mineral (nitric, sulfuric, phosphoric at iba pa) at organic (formic, acetic, oxalic at iba pa) acids. Sa isang may tubig na solusyon, ang mga acid ay may kakayahang mag-dissociation sa pag-aalis ng isang proton, na bumubuo ng isang hydronium cation.

Sa yugto ng gas, ang mga proton ay nakuha sa pamamagitan ng ionization - ang pag-alis ng isang electron mula sa isang hydrogen atom. Ang potensyal ng ionization ng isang unexcited hydrogen atom ay 13.595 eV. Kapag ang molecular hydrogen ay na-ionize ng mabilis na mga electron sa atmospheric pressure at room temperature, ang molecular hydrogen ion (H 2 +) ay unang nabuo - isang pisikal na sistema na binubuo ng dalawang proton na pinagsama-sama sa layo na 1.06 ng isang electron. Ang katatagan ng naturang sistema, ayon kay Pauling, ay sanhi ng resonance ng isang electron sa pagitan ng dalawang proton na may "resonance frequency" na katumbas ng 7·10 14 s −1. Kapag ang temperatura ay tumaas sa ilang libong degree, ang komposisyon ng mga produkto ng hydrogen ionization ay nagbabago sa pabor ng mga proton - H +.

Aplikasyon [ | ]

Ang mga sinag ng pinabilis na mga proton ay ginagamit sa pang-eksperimentong pisika ng elementarya na mga particle (pag-aaral ng mga proseso ng scattering at paggawa ng mga sinag ng iba pang mga particle), sa medisina (proton therapy para sa cancer).

Tingnan din [ | ]

Mga Tala [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Mga Pangunahing Pisikal na Constant --- Kumpletong Listahan
2. Halaga ng CODATA: masa ng proton
3. Halaga ng CODATA: masa ng proton sa u
4. Ahmed S.; et al. (2004). "Mga hadlang sa Nucleon Decay sa pamamagitan ng Invisible Modes mula sa Sudbury Neutrino Observatory." Mga Liham ng Pagsusuri sa Pisikal. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Halaga ng CODATA: proton mass energy equivalent sa MeV
6. Halaga ng CODATA: proton-electron mass ratio
7. , Kasama. 67.
8. Hofstadter P. Istraktura ng mga nuclei at nucleon // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K. I. Mga virtual na proseso at ang istraktura ng nucleon // Physics of the Microworld - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Elastic scattering, peripheral interaction at resonances // High Energy Particle. Mataas na enerhiya sa kalawakan at mga laboratoryo - M.: Nauka, 1965. - P. 132.

DEPINISYON

Proton tinatawag na isang matatag na particle na kabilang sa klase ng mga hadron, na siyang nucleus ng isang hydrogen atom.

Hindi sumasang-ayon ang mga siyentipiko kung aling pang-agham na kaganapan ang dapat isaalang-alang ang pagtuklas ng proton. Ang isang mahalagang papel sa pagtuklas ng proton ay ginampanan ng:

1. paglikha ng isang planetaryong modelo ng atom ni E. Rutherford;
2. pagtuklas ng isotopes ni F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. mga obserbasyon ng pag-uugali ng nuclei ng hydrogen atoms kapag sila ay na-knock out ng alpha particle mula sa nitrogen nuclei ni E. Rutherford.

Ang mga unang litrato ng mga proton track ay nakuha ni P. Blackett sa isang cloud chamber habang pinag-aaralan ang mga proseso ng artipisyal na pagbabagong-anyo ng mga elemento. Pinag-aralan ni Blackett ang proseso ng pagkuha ng mga alpha particle ng nitrogen nuclei. Sa prosesong ito, isang proton ang ibinubuga at ang nitrogen nucleus ay na-convert sa isang isotope ng oxygen.

Ang mga proton, kasama ang mga neutron, ay bahagi ng nuclei ng lahat ng elemento ng kemikal. Tinutukoy ng bilang ng mga proton sa nucleus ang atomic number ng elemento sa periodic table D.I. Mendeleev.

Ang proton ay isang particle na may positibong charge. Ang singil nito ay katumbas ng magnitude sa elementary charge, iyon ay, ang halaga ng electron charge. Ang singil ng isang proton ay madalas na tinutukoy bilang , pagkatapos ay maaari nating isulat na:

Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na ang proton ay hindi isang elementarya na butil. Mayroon itong kumplikadong istraktura at binubuo ng dalawang u-quark at isang d-quark. Ang electric charge ng isang u-quark () ay positibo at ito ay katumbas ng

Ang electric charge ng isang d-quark () ay negatibo at katumbas ng:

Ikinonekta ng mga quark ang pagpapalitan ng mga gluon, na field quanta; tinitiis nila ang malakas na pakikipag-ugnayan. Ang katotohanan na ang mga proton ay may ilang mga point scattering center sa kanilang istraktura ay nakumpirma ng mga eksperimento sa scattering ng mga electron ng mga proton.

May hangganan ang sukat ng proton, na pinagtatalunan pa rin ng mga siyentipiko. Sa kasalukuyan, ang proton ay kinakatawan bilang isang ulap na may malabong hangganan. Ang nasabing hangganan ay binubuo ng patuloy na pag-usbong at pagpuksa ng mga virtual na particle. Ngunit sa karamihan ng mga simpleng problema, ang isang proton, siyempre, ay maaaring ituring na isang point charge. Ang natitirang masa ng isang proton () ay humigit-kumulang katumbas ng:

Ang masa ng isang proton ay 1836 beses na mas malaki kaysa sa masa ng isang elektron.

Ang mga proton ay nakikibahagi sa lahat ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan: ang malakas na pakikipag-ugnayan ay pinag-iisa ang mga proton at neutron sa nuclei, ang mga electron at mga proton ay nagsasama-sama sa mga atomo gamit ang mga pakikipag-ugnayang electromagnetic. Bilang mahinang pakikipag-ugnayan, maaari nating banggitin, halimbawa, ang beta decay ng isang neutron (n):

kung saan ang p ay proton; - elektron; - antineutrino.

Hindi pa nakukuha ang proton decay. Ito ay isa sa mga mahahalagang modernong problema ng pisika, dahil ang pagtuklas na ito ay magiging isang makabuluhang hakbang sa pag-unawa sa pagkakaisa ng mga puwersa ng kalikasan.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Ang nuclei ng sodium atom ay binomba ng mga proton. Ano ang puwersa ng electrostatic repulsion ng isang proton mula sa nucleus ng isang atom kung ang proton ay nasa malayo m. Isaalang-alang na ang singil ng nucleus ng isang sodium atom ay 11 beses na mas malaki kaysa sa singil ng isang proton. Ang impluwensya ng electron shell ng sodium atom ay maaaring balewalain.
Solusyon	Bilang batayan para sa paglutas ng problema, kukunin natin ang batas ng Coulomb, na maaaring isulat para sa ating problema (ipagpalagay na ang mga particle ay pointlike) tulad ng sumusunod: kung saan ang F ay ang puwersa ng electrostatic na pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na particle; Ang Cl ay ang proton charge; - singil ng nucleus ng sodium atom; - dielectric na pare-pareho ng vacuum; - de-koryenteng pare-pareho. Gamit ang data na mayroon kami, maaari naming kalkulahin ang kinakailangang repulsive force:
Sagot	N

HALIMBAWA 2

Proton (elementarya na butil)

Ang field theory ng elementary particles, na gumagana sa loob ng balangkas ng SCIENCE, ay batay sa isang pundasyon na napatunayan ng PHYSICS:

• Classical electrodynamics,
• Quantum mechanics (walang mga virtual na particle na sumasalungat sa batas ng konserbasyon ng enerhiya),
• Ang mga batas sa konserbasyon ay mga pangunahing batas ng pisika.

Paggamit ng mga elementarya na particle na hindi umiiral sa kalikasan, pag-imbento ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan na hindi umiiral sa kalikasan, o pagpapalit ng mga pakikipag-ugnayan na umiiral sa kalikasan ng mga kamangha-manghang, hindi pinapansin ang mga batas ng kalikasan, nakikisali sa mga manipulasyon ng matematika sa kanila (lumikha ng hitsura ng agham) - ito ang pulutong ng FAIRY TALES na ipinasa bilang agham. Bilang resulta, ang pisika ay nadulas sa mundo ng mga mathematical fairy tale. Ang mga fairy-tale na character ng Standard Model (mga quark na may mga gluon), kasama ang mga fairy-tale graviton at mga fairy tale ng "Quantum Theory," ay tumagos na sa mga aklat-aralin sa pisika - at nililinlang ang mga bata, na ipinapasa ang mga mathematical fairy tale bilang katotohanan. Sinubukan ng mga tagasuporta ng matapat na New Physics na labanan ito, ngunit ang mga puwersa ay hindi pantay. At kaya ito ay hanggang 2010, bago ang pagdating ng field theory ng elementary particles, nang ang pakikibaka para sa muling pagkabuhay ng PHYSICS-SCIENCE ay lumipat sa antas ng bukas na paghaharap sa pagitan ng tunay na siyentipikong teorya at mga mathematical fairy tale na nakakuha ng kapangyarihan sa pisika ng ang microworld (at hindi lamang).

Ngunit hindi malalaman ng sangkatauhan ang tungkol sa mga nagawa ng New Physics kung wala ang Internet, mga search engine at ang kakayahang malayang magsalita ng katotohanan sa mga pahina ng site. Tulad ng para sa mga publikasyon na kumikita ng pera mula sa agham, na nagbabasa ng mga ito ngayon para sa pera kapag posible na mabilis at malayang makuha ang kinakailangang impormasyon sa Internet.

1 Ang proton ay isang elementarya na butil
2 Nang ang pisika ay nanatiling isang agham
3 Proton sa pisika
4 Proton radius
5 Magnetic moment ng isang proton
6 Electric field ng isang proton

6.1 Proton electric field sa malayong sona
6.2 Mga singil sa kuryente ng isang proton
6.3 Electric field ng isang proton sa malapit na zone

7 Proton rest mass
8 Proton habang buhay
9 Ang katotohanan tungkol sa Standard Model
10 Bagong pisika: Proton - buod

Si Ernest Rutherford noong 1919, na nag-iilaw ng nitrogen nuclei na may mga particle ng alpha, ay naobserbahan ang pagbuo ng hydrogen nuclei. Tinawag ni Rutherford ang particle na nagreresulta mula sa banggaan na isang proton. Ang mga unang litrato ng mga proton track sa isang cloud chamber ay kinuha noong 1925 ni Patrick Blackett. Ngunit ang mga hydrogen ions mismo (na mga proton) ay kilala nang matagal bago ang mga eksperimento ni Rutherford.
Ngayon, sa ika-21 siglo, marami pang masasabi ang pisika tungkol sa mga proton.

1 Ang proton ay isang elementarya na butil

Ang mga ideya ng pisika tungkol sa istruktura ng proton ay nagbago nang umunlad ang pisika.
Sa simula, itinuring ng physics ang proton bilang elementary particle hanggang 1964, nang independiyenteng iminungkahi nina GellMann at Zweig ang quark hypothesis.

Sa una, ang modelo ng quark ng mga hadron ay limitado lamang sa tatlong hypothetical na quark at ang kanilang mga antiparticle. Ginawa nitong posible na ilarawan nang tama ang spectrum ng elementarya na mga particle na kilala noong panahong iyon, nang hindi isinasaalang-alang ang mga lepton, na hindi umaangkop sa iminungkahing modelo at samakatuwid ay kinikilala bilang elementarya, kasama ang mga quark. Ang presyo para dito ay ang pagpapakilala ng mga fractional electric charge na hindi umiiral sa kalikasan. Pagkatapos, habang nabuo ang physics at naging available ang mga bagong pang-eksperimentong data, unti-unting lumaki at nagbago ang modelo ng quark, na kalaunan ay naging Standard Model.

Ang mga physicist ay masigasig na naghahanap ng mga bagong hypothetical na particle. Ang paghahanap para sa mga quark ay isinagawa sa mga cosmic ray, sa kalikasan (dahil ang kanilang fractional electric charge ay hindi mabayaran) at sa mga accelerators.
Lumipas ang mga dekada, lumago ang kapangyarihan ng mga accelerator, at ang resulta ng paghahanap para sa mga hypothetical quark ay palaging pareho: Ang mga quark ay HINDI matatagpuan sa kalikasan.

Nang makita ang pag-asa ng pagkamatay ng quark (at pagkatapos ay ang Standard) na modelo, ang mga tagasuporta nito ay bumuo at nagbigay ng palad sa sangkatauhan ng isang fairy tale na ang mga bakas ng quark ay naobserbahan sa ilang mga eksperimento. - Imposibleng i-verify ang impormasyong ito - pinoproseso ang pang-eksperimentong data gamit ang Standard Model, at palaging magbibigay ito ng isang bagay ayon sa kailangan nito. Alam ng kasaysayan ng pisika ang mga halimbawa kung kailan, sa halip na isang particle, isa pa ang nakapasok - ang huling pagmamanipula ng data ng eksperimental ay ang pagdulas ng isang vector meson bilang isang kamangha-manghang Higgs boson, na sinasabing responsable para sa masa ng mga particle, ngunit sa parehong oras na hindi lumilikha ng kanilang gravitational field. Ang mathematical tale na ito ay ginawaran pa ng Nobel Prize sa Physics. Sa aming kaso, ang mga nakatayong alon ng isang alternating electromagnetic field, tungkol sa kung aling mga wave theories ng elementarya ang isinulat, ay naipasok bilang mga fairy quark.

Nang ang trono sa ilalim ng karaniwang modelo ay nagsimulang yumanig muli, ang mga tagasuporta nito ay bumuo at nagpadulas sa sangkatauhan ng isang bagong fairy tale para sa maliliit na bata, na tinatawag na "Confinement." Ang sinumang taong nag-iisip ay agad na makikita dito ang isang pangungutya sa batas ng konserbasyon ng enerhiya - isang pangunahing batas ng kalikasan. Ngunit ang mga tagasuporta ng Standard Model ay ayaw makakita ng REALIDAD.

2 Nang ang pisika ay nanatiling isang agham

Nang ang pisika ay nanatiling isang agham, ang katotohanan ay natukoy hindi sa opinyon ng karamihan - ngunit sa pamamagitan ng eksperimento. Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng PHYSICS-SCIENCE at mathematical fairy tales na ipinasa bilang physics.
Lahat ng mga eksperimento na naghahanap ng mga hypothetical na quark(maliban, siyempre, para sa pagdulas sa iyong mga paniniwala sa ilalim ng pagkukunwari ng pang-eksperimentong data) malinaw na ipinakita: WALANG mga quark sa kalikasan.

Ngayon, sinusubukan ng mga tagasuporta ng Standard Model na palitan ang resulta ng lahat ng mga eksperimento, na naging hatol ng kamatayan para sa Standard Model, sa kanilang kolektibong opinyon, na ipinapasa ito bilang katotohanan. Pero kahit gaano pa katagal ang fairy tale, may katapusan pa rin. Ang tanging tanong ay kung anong uri ng wakas ito: ang mga tagasuporta ng Standard Model ay magpapakita ng katalinuhan, lakas ng loob at magbabago ng kanilang mga posisyon kasunod ng nagkakaisang hatol ng mga eksperimento (o sa halip: ang hatol ng KALIKASAN), o sila ay ilalagay sa kasaysayan sa gitna ng unibersal na pagtawa Bagong pisika - pisika ng ika-21 siglo, parang mga storyteller na sinubukang linlangin ang buong sangkatauhan. Nasa kanila ang pagpipilian.

Ngayon tungkol sa proton mismo.

3 Proton sa pisika

Proton - elementarya na butil quantum number L=3/2 (spin = 1/2) - baryon group, proton subgroup, electric charge +e (systematization ayon sa field theory ng elementary particles).
Ayon sa field theory ng elementary particles (isang teorya na binuo sa isang siyentipikong pundasyon at ang tanging isa na nakatanggap ng tamang spectrum ng lahat ng elementarya na particle), ang isang proton ay binubuo ng isang umiikot na polarized alternating electromagnetic field na may pare-parehong bahagi. Ang lahat ng walang batayan na pahayag ng Standard Model na ang proton diumano ay binubuo ng mga quark ay walang kinalaman sa realidad. - Eksperimento na napatunayan ng pisika na ang proton ay may mga electromagnetic field, at isang gravitational field din. Ang pisika ay mahusay na nahulaan na ang mga elementarya na particle ay hindi lamang mayroon, ngunit binubuo ng, mga electromagnetic field 100 taon na ang nakalilipas, ngunit hindi posible na bumuo ng isang teorya hanggang 2010. Ngayon, noong 2015, lumitaw din ang isang teorya ng gravity ng mga elementary particle, na nagtatag ng electromagnetic na kalikasan ng gravity at nakuha ang mga equation ng gravitational field ng elementary particle, naiiba sa mga equation ng gravity, sa batayan kung saan higit sa isang mathematical fairy tale sa physics ay binuo.

Sa ngayon, ang field theory ng elementary particles (hindi tulad ng Standard Model) ay hindi sumasalungat sa pang-eksperimentong data sa istruktura at spectrum ng elementary particle at samakatuwid ay maaaring ituring ng physics bilang isang teorya na gumagana sa kalikasan.

Istraktura ng electromagnetic field ng isang proton(E-constant electric field, H-constant magnetic field, alternating electromagnetic field ay minarkahan ng dilaw)
Balanse ng enerhiya (porsiyento ng kabuuang panloob na enerhiya):

• pare-pareho ang electric field (E) - 0.346%,
• pare-pareho ang magnetic field (H) - 7.44%,
• alternating electromagnetic field - 92.21%.

Ang electric field ng isang proton ay binubuo ng dalawang rehiyon: isang panlabas na rehiyon na may positibong singil at isang panloob na rehiyon na may negatibong singil. Ang pagkakaiba sa mga singil ng panlabas at panloob na mga rehiyon ay tumutukoy sa kabuuang singil ng kuryente ng proton +e. Ang quantization nito ay batay sa geometry at istraktura ng elementarya na mga particle.

At ito ang hitsura ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan ng mga elementong elementarya na aktwal na umiiral sa kalikasan:

4 Proton radius

Ang field theory ng elementary particles ay tumutukoy sa radius (r) ng isang particle bilang ang distansya mula sa gitna hanggang sa punto kung saan ang maximum na mass density ay nakakamit.

Para sa isang proton, ito ay magiging 3.4212 ∙10 -16 m. Dito dapat nating idagdag ang kapal ng layer ng electromagnetic field, at ang radius ng rehiyon ng espasyo na inookupahan ng proton ay makukuha:

Para sa isang proton ito ay magiging 4.5616 ∙10 -16 m. Kaya, ang panlabas na hangganan ng proton ay matatagpuan sa layo na 4.5616 ∙10 -16 m mula sa gitna ng particle. Ang isang maliit na bahagi ng masa ay nakakonsentra sa pare-pareho Ang electric at constant magnetic field ng proton, ayon sa mga batas ng electrodynamics, ay nasa labas ng radius na ito.

5 Magnetic moment ng isang proton

Sa kaibahan sa quantum theory, ang field theory ng elementary particles ay nagsasaad na ang magnetic field ng elementary particles ay hindi nilikha sa pamamagitan ng spin rotation ng electric charges, ngunit umiiral nang sabay-sabay na may pare-parehong electric field bilang isang pare-parehong bahagi ng electromagnetic field. kaya lang Ang lahat ng elementarya na particle na may quantum number L>0 ay may pare-parehong magnetic field.
Ang field theory ng elementary particles ay hindi isinasaalang-alang ang magnetic moment ng proton na maanomalya - ang halaga nito ay tinutukoy ng isang set ng quantum number sa lawak na gumagana ang quantum mechanics sa isang elementary particle.
Kaya ang pangunahing magnetic moment ng isang proton ay nilikha ng dalawang alon:

• (+) na may magnetic moment na +2 (eħ/m 0 s)
• (-) na may magnetic moment -0.5 (eħ/m 0 s)

Nang ipagpalagay ng physics na ang magnetic moments ng elementary particles ay nalikha sa pamamagitan ng spin rotation ng kanilang electric charge, ang mga naaangkop na unit ay iminungkahi upang sukatin ang mga ito: para sa isang proton ito ay eh/2m 0p c (tandaan na ang spin ng isang proton ay 1/ 2) tinatawag na nuclear magneton. Ngayon ay maaaring tanggalin ang 1/2, bilang hindi nagdadala ng semantic load, at iwan lang eh/m 0p c.

Ngunit seryoso, walang mga electric current sa loob ng elementary particles, ngunit may mga magnetic field (at walang electric charges, ngunit may mga electric field). Imposibleng palitan ang tunay na magnetic field ng elementary particle na may magnetic field ng mga alon (pati na rin ang tunay na electric field ng elementary particle na may mga field ng electric charges), nang walang pagkawala ng katumpakan - ang mga field na ito ay may ibang kalikasan. Mayroong ilang iba pang mga electrodynamics dito - Electrodynamics ng Field Physics, na hindi pa nagagawa, tulad ng Field Physics mismo.

6 Electric field ng isang proton

6.1 Proton electric field sa malayong sona

Ang kaalaman ng pisika sa istruktura ng patlang ng kuryente ng proton ay nagbago habang umuunlad ang pisika. Sa una ay pinaniniwalaan na ang electric field ng isang proton ay ang field ng isang point electric charge +e. Para sa larangang ito magkakaroon ng:
potensyal electric field ng isang proton sa punto (A) sa malayong zone (r > > r p) nang eksakto, sa SI system ay katumbas ng:

tensyon E ng proton electric field sa malayong zone (r > > r p) eksakto, sa SI system ay katumbas ng:

saan n = r//r| - unit vector mula sa proton center sa direksyon ng observation point (A), r - distansya mula sa proton center hanggang sa observation point, e - elementary electric charge, vectors ay naka-bold, ε 0 - electric constant, r p =Lħ /(m 0~ c ) ay ang radius ng isang proton sa field theory, L ang pangunahing quantum number ng isang proton sa field theory, ħ ay Planck's constant, m 0~ ay ang dami ng mass na nakapaloob sa isang alternating electromagnetic field ng isang proton sa pamamahinga, ang C ay ang bilis ng liwanag. (Walang multiplier sa GHS system. SI Multiplier.)

Ang mga mathematical expression na ito ay tama para sa malayong zone ng electric field ng proton: r p , ngunit ipinapalagay ng pisika na ang kanilang bisa ay umaabot din sa malapit na zone, hanggang sa mga distansya ng pagkakasunud-sunod na 10 -14 cm.

6.2 Mga singil sa kuryente ng isang proton

Sa unang kalahati ng ika-20 siglo, naniniwala ang physics na ang isang proton ay may isang electric charge lamang at ito ay katumbas ng +e.

Matapos ang paglitaw ng quark hypothesis, iminungkahi ng pisika na sa loob ng isang proton ay walang isa, ngunit tatlong electric charges: dalawang electric charge +2e/3 at isang electric charge -e/3. Sa kabuuan, ang mga pagsingil na ito ay nagbibigay ng +e. Ginawa ito dahil iminungkahi ng pisika na ang proton ay may kumplikadong istraktura at binubuo ng dalawang up quark na may singil na +2e/3 at isang d quark na may singil na -e/3. Ngunit ang mga quark ay hindi natagpuan alinman sa kalikasan o sa mga accelerator sa anumang enerhiya, at ito ay nanatili alinman upang kunin ang kanilang pag-iral sa pananampalataya (na kung ano ang ginawa ng mga tagasuporta ng Standard Model) o upang maghanap ng isa pang istraktura ng elementarya na mga particle. Ngunit sa parehong oras, ang pang-eksperimentong impormasyon tungkol sa mga elementarya na particle ay patuloy na nag-iipon sa pisika, at kapag ito ay sapat na naipon upang muling pag-isipan kung ano ang nagawa, ang field theory ng elementarya na mga particle ay ipinanganak.

Ayon sa field theory ng elementary particles, ang pare-parehong electric field ng elementary particles na may quantum number L>0, parehong charged at neutral, ay nilikha ng pare-parehong bahagi ng electromagnetic field ng kaukulang elementary particle(hindi ang electric charge ang ugat na sanhi ng electric field, gaya ng pinaniniwalaan ng physics noong ika-19 na siglo, ngunit ang electric field ng elementary particles ay tulad na tumutugma sila sa mga field ng electric charges). At ang larangan ng electric charge ay lumitaw bilang isang resulta ng pagkakaroon ng kawalaan ng simetrya sa pagitan ng panlabas at panloob na hemispheres, na bumubuo ng mga electric field ng kabaligtaran na mga palatandaan. Para sa mga naka-charge na elementary particle, ang isang field ng elementary electric charge ay nabuo sa malayong zone, at ang sign ng electric charge ay tinutukoy ng sign ng electric field na nabuo ng outer hemisphere. Sa malapit na zone, ang patlang na ito ay may kumplikadong istraktura at isang dipole, ngunit wala itong dipole moment. Para sa tinatayang paglalarawan ng patlang na ito bilang isang sistema ng mga singil sa punto, hindi bababa sa 6 na "quark" sa loob ng proton ang kakailanganin - ito ay magiging mas tumpak kung kukuha tayo ng 8 "quark". Malinaw na ang mga singil sa kuryente ng naturang mga "quark" ay magiging ganap na naiiba mula sa kung ano ang isinasaalang-alang ng karaniwang modelo (kasama ang mga quark nito).

Itinatag ng field theory ng elementary particles na ang proton, tulad ng ibang positively charged elementary particle, ay maaaring makilala. dalawang electric charge at, nang naaayon, dalawang electric radii:

• electric radius ng external constant electric field (charge q + =+1.25e) - r q+ = 4.39 10 -14 cm,
• electric radius ng internal constant electric field (charge q - = -0.25e) - r q- = 2.45 10 -14 cm.

Ang mga halaga ng electric radii para sa bawat elementary particle ay natatangi at tinutukoy ng pangunahing quantum number sa field theory L, ang halaga ng rest mass, ang porsyento ng enerhiya na nasa alternating electromagnetic field (kung saan gumagana ang quantum mechanics. ) at ang istraktura ng pare-parehong bahagi ng electromagnetic field ng elementarya na particle (pareho para sa lahat ng elementarya na particle na ibinigay ng principal quantum number L), na bumubuo ng panlabas na pare-parehong electric field. Ang electric radius ay nagpapahiwatig ng average na lokasyon ng isang electric charge na pantay na ipinamamahagi sa paligid ng circumference, na lumilikha ng isang katulad na electric field. Ang parehong mga singil sa kuryente ay nasa parehong eroplano (ang eroplano ng pag-ikot ng alternating electromagnetic field ng elementary particle) at may isang karaniwang sentro na tumutugma sa sentro ng pag-ikot ng alternating electromagnetic field ng elementary particle.

6.3 Electric field ng isang proton sa malapit na zone

Ang pag-alam sa laki ng mga singil sa kuryente sa loob ng elementarya na particle at ang kanilang lokasyon, posibleng matukoy ang electric field na nilikha ng mga ito.

electric field ng isang proton sa malapit na zone (r~r p), sa SI system, bilang isang vector sum, ay humigit-kumulang katumbas ng:

saan n+ = r +//r + | - unit vector mula sa malapit (1) o malayo (2) na punto ng proton charge q + sa direksyon ng observation point (A), n- = r-//r - | - unit vector mula sa malapit (1) o malayo (2) point ng proton charge q - sa direksyon ng observation point (A), r - ang distansya mula sa gitna ng proton hanggang sa projection ng observation point papunta sa ang proton plane, q + - external electric charge +1.25e, q - - internal electric charge -0.25e, ang mga vectors ay naka-highlight sa bold, ε 0 - electrical constant, z - taas ng observation point (A) (distansya mula sa punto ng pagmamasid sa eroplano ng proton), r 0 - parameter ng normalisasyon. (Walang multiplier sa GHS system. SI Multiplier.)

Ang mathematical expression na ito ay isang kabuuan ng mga vector at dapat kalkulahin ayon sa mga panuntunan ng vector addition, dahil ito ay isang field ng dalawang distributed electric charges (+1.25e at -0.25e). Ang una at ikatlong termino ay tumutugma sa malapit na mga punto ng mga singil, ang pangalawa at ikaapat - sa malayo. Ang mathematical expression na ito ay hindi gumagana sa panloob (singsing) na rehiyon ng proton, na bumubuo ng mga pare-parehong field nito (kung ang dalawang kundisyon ay sabay na natutugunan: ħ/m 0~ c
Potensyal na larangan ng kuryente proton sa punto (A) sa malapit na sona (r~r p), sa sistema ng SI ay humigit-kumulang katumbas ng:

Kung saan ang r 0 ay isang normalizing parameter, ang halaga nito ay maaaring mag-iba sa r 0 sa formula E. (Sa sistema ng SGS ay walang factor SI Multiplier.) Ang mathematical expression na ito ay hindi gumagana sa panloob na (ring) na rehiyon ng proton , na bumubuo ng mga permanenteng field nito (na may sabay-sabay na pagpapatupad ng dalawang kundisyon: ħ/m 0~ c
Ang pagkakalibrate ng r 0 para sa parehong near-field na expression ay dapat gawin sa hangganan ng rehiyon na bumubuo ng pare-parehong mga patlang ng proton.

7 Proton rest mass

Alinsunod sa classical electrodynamics at formula ni Einstein, ang natitirang mass ng elementary particle na may quantum number L>0, kasama ang proton, ay tinukoy bilang katumbas ng enerhiya ng kanilang mga electromagnetic field:

kung saan ang tiyak na integral ay kinuha sa buong electromagnetic field ng elementary particle, E ay ang electric field strength, H ay ang magnetic field strength. Ang lahat ng mga bahagi ng electromagnetic field ay isinasaalang-alang dito: pare-pareho ang electric field, pare-pareho ang magnetic field, alternating electromagnetic field. Ang maliit, ngunit napakalakas na pormula na ito, batay sa kung saan hinango ang mga equation para sa gravitational field ng elementarya, ay magpapadala ng higit sa isang fairy-tale na "teorya" sa scrap heap - kaya naman ang ilan sa kanilang mga may-akda ay galit ito.

Tulad ng sumusunod mula sa formula sa itaas, ang halaga ng natitirang masa ng isang proton ay depende sa mga kondisyon kung saan matatagpuan ang proton. Kaya, sa pamamagitan ng paglalagay ng isang proton sa isang palaging panlabas na larangan ng kuryente (halimbawa, isang atomic nucleus), maaapektuhan natin ang E 2, na makakaapekto sa masa ng proton at sa katatagan nito. Ang isang katulad na sitwasyon ay lilitaw kapag ang isang proton ay inilagay sa isang palaging magnetic field. Samakatuwid, ang ilang mga katangian ng isang proton sa loob ng isang atomic nucleus ay naiiba mula sa parehong mga katangian ng isang libreng proton sa isang vacuum, malayo sa mga field.

8 Proton habang buhay

Ang buhay ng proton na itinatag ng pisika ay tumutugma sa isang libreng proton.

Ang field theory ng elementary particles ay nagsasaad na ang buhay ng elementary particle ay depende sa mga kondisyon kung saan ito matatagpuan. Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang proton sa isang panlabas na field (tulad ng isang electric), binabago natin ang enerhiya na nasa electromagnetic field nito. Maaari mong piliin ang tanda ng panlabas na patlang upang ang panloob na enerhiya ng proton ay tumaas. Posibleng pumili ng ganoong halaga ng lakas ng panlabas na field na nagiging posible para sa proton na mabulok sa isang neutron, positron, at electron neutrino, at samakatuwid ang proton ay nagiging hindi matatag. Ito ay eksakto kung ano ang naobserbahan sa atomic nuclei, kung saan ang electric field ng mga kalapit na proton ay nag-trigger ng pagkabulok ng proton ng nucleus. Kapag ang karagdagang enerhiya ay ipinakilala sa nucleus, ang proton decay ay maaaring magsimula sa isang mas mababang panlabas na lakas ng field.

Isang kagiliw-giliw na tampok: sa panahon ng pagkabulok ng isang proton sa isang atomic nucleus, sa electromagnetic field ng nucleus, isang positron ay ipinanganak mula sa enerhiya ng electromagnetic field - mula sa "matter" (proton) "antimatter" (positron) ay ipinanganak !!! at hindi ito nakakagulat sa sinuman.

9 Ang katotohanan tungkol sa Standard Model

Ngayon, kilalanin natin ang impormasyon na hindi papayagan ng mga tagasuporta ng Standard Model na mai-publish sa mga site na "wastong pampulitika" (tulad ng Wikipedia sa mundo) kung saan ang mga kalaban ng New Physics ay maaaring walang awang tanggalin (o baluktutin) ang impormasyon ng mga tagasuporta. ng Bagong Physics, bilang resulta kung saan ang KATOTOHANAN ay naging biktima ng pulitika:

Noong 1964, independyenteng iminungkahi nina Gellmann at Zweig ang isang hypothesis para sa pagkakaroon ng mga quark, kung saan, sa kanilang opinyon, ang mga hadron ay binubuo. Ang mga bagong particle ay pinagkalooban ng isang fractional electric charge na hindi umiiral sa kalikasan.
HINDI nababagay ang Lepton sa modelong Quark na ito, na kalaunan ay lumago sa Standard Model, at samakatuwid ay kinilala bilang tunay na elementarya na mga particle.
Upang ipaliwanag ang koneksyon ng mga quark sa hadron, ang pagkakaroon sa likas na katangian ng malakas na pakikipag-ugnayan at ang mga carrier nito, ang mga gluon, ay ipinapalagay. Ang mga gluon, tulad ng inaasahan sa Quantum Theory, ay pinagkalooban ng unit spin, ang pagkakakilanlan ng particle at antiparticle, at zero rest mass, tulad ng isang photon.
Sa katotohanan, sa kalikasan ay walang malakas na pakikipag-ugnayan ng mga hypothetical quark, ngunit ang mga puwersang nuklear ng mga nucleon - at ito ay iba't ibang mga konsepto.

50 taon na ang lumipas. Ang mga quark ay hindi kailanman natagpuan sa kalikasan at isang bagong mathematical fairy tale ang naimbento para sa amin na tinatawag na "Confinement". Ang isang taong nag-iisip ay madaling makita dito ang isang tahasang pagwawalang-bahala sa pangunahing batas ng kalikasan - ang batas ng konserbasyon ng enerhiya. Ngunit gagawin ito ng isang taong nag-iisip, at ang mga nagkukuwento ay nakatanggap ng isang dahilan na nababagay sa kanila.

HINDI rin natagpuan ang mga gluon sa kalikasan. Ang katotohanan ay ang mga vector meson lamang (at isa pa sa mga nasasabik na estado ng mga meson) ang maaaring magkaroon ng unit spin sa kalikasan, ngunit ang bawat vector meson ay may isang antiparticle. - Kaya naman Ang mga vector meson ay hindi angkop na mga kandidato para sa "gluon". Ang unang siyam na nasasabik na estado ng mga meson ay nananatili, ngunit 2 sa kanila ay sumasalungat sa Standard Model mismo at ang Standard Model ay hindi kinikilala ang kanilang pag-iral sa kalikasan, at ang iba ay pinag-aralan nang mabuti ng pisika, at hindi ito magiging posible na ipasa ang mga ito. bilang kamangha-manghang mga gluon. May isang huling opsyon: ang pagpapasa ng nakatali na estado ng isang pares ng mga lepton (muons o tau lepton) bilang isang gluon - ngunit kahit na ito ay maaaring kalkulahin sa panahon ng pagkabulok.

Kaya, Wala ring mga gluon sa kalikasan, tulad ng walang mga quark at ang fictitious strong interaction sa kalikasan..
Sa palagay mo ay hindi ito naiintindihan ng mga tagasuporta ng Standard Model - naiintindihan pa rin nila, ngunit nakakasakit lamang na aminin ang kamalian ng kanilang ginagawa sa loob ng mga dekada. Iyon ang dahilan kung bakit nakikita natin ang mga bagong mathematical fairy tales (string "theory", atbp.).

10 Bagong physics: Proton - buod

Sa pangunahing bahagi ng artikulo, hindi ako nagsalita nang detalyado tungkol sa mga fairy quark (na may mga fairy gluon), dahil HINDI sila sa kalikasan at walang saysay na punan ang iyong ulo ng mga engkanto (hindi kinakailangan) - at walang mga pangunahing elemento ng ang pundasyon: quark na may mga gluon, bumagsak ang karaniwang modelo - KUMPLETO ang panahon ng dominasyon nito sa pisika (tingnan ang Standard Model).

Maaari mong balewalain ang lugar ng electromagnetism sa kalikasan hangga't gusto mo (natutugunan ito sa bawat hakbang: ilaw, thermal radiation, kuryente, telebisyon, radyo, mga komunikasyon sa telepono, kabilang ang cellular, Internet, kung wala ito ay hindi malalaman ng sangkatauhan ang pagkakaroon ng Field Theory elementary particles, ...), at patuloy na nag-imbento ng mga bagong fairy tale upang palitan ang mga bangkarota, na ipinapasa ang mga ito bilang agham; maaari mong, nang may pagpupursige na karapat-dapat sa mas mahusay na paggamit, patuloy na ulitin ang kabisadong TALES ng Standard Model at Quantum Theory; ngunit ang mga electromagnetic field sa kalikasan ay, ay, magiging at magagawa nang maayos nang walang fairy-tale virtual particle, gayundin ang gravity na nilikha ng electromagnetic field, ngunit ang mga fairy tale ay may panahon ng kapanganakan at panahon kung kailan sila tumigil sa pag-impluwensya sa mga tao. Tungkol naman sa kalikasan, WALA itong pakialam sa mga fairy tales o anumang gawaing pampanitikan ng tao, kahit na ang Nobel Prize sa Physics ay iginawad para sa kanila. Ang kalikasan ay nakabalangkas sa paraang ito ay nakabalangkas, at ang gawain ng PHYSICS-SCIENCE ay unawain at ilarawan ito.

Ngayon isang bagong mundo ang nabuksan sa harap mo - ang mundo ng mga dipole field, ang pagkakaroon ng kung saan ang pisika ng ika-20 siglo ay hindi man lang pinaghihinalaan. Nakita mo na ang isang proton ay hindi isa, ngunit dalawang electric charges (panlabas at panloob) at dalawang katumbas na electric radii. Nakita mo kung ano ang binubuo ng natitirang masa ng isang proton at ang haka-haka na Higgs boson ay wala sa trabaho (ang mga desisyon ng Nobel Committee ay hindi pa batas ng kalikasan...). Bukod dito, ang magnitude ng masa at buhay ay nakasalalay sa mga patlang kung saan matatagpuan ang proton. Dahil lamang sa matatag ang isang libreng proton ay hindi nangangahulugan na ito ay mananatiling matatag palagi at saanman (ang mga pagkabulok ng proton ay sinusunod sa atomic nuclei). Ang lahat ng ito ay higit pa sa mga konsepto na nangibabaw sa pisika sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo. - Physics ng ika-21 siglo - Ang bagong pisika ay gumagalaw sa isang bagong antas ng kaalaman sa bagay, at naghihintay sa amin ang mga bagong kawili-wiling pagtuklas.

Vladimir Gorunovich

Hydrogen, isang elemento na may pinakasimpleng istraktura. Mayroon itong positibong singil at halos walang limitasyong buhay. Ito ang pinaka-matatag na particle sa Uniberso. Ang mga proton na ginawa ng Big Bang ay hindi pa nabubulok. Ang masa ng proton ay 1.627*10-27 kg o 938.272 eV. Mas madalas ang halagang ito ay ipinahayag sa electronvolts.

Ang proton ay natuklasan ng "ama" ng nuclear physics, si Ernest Rutherford. Iniharap niya ang hypothesis na ang nuclei ng mga atomo ng lahat ng elemento ng kemikal ay binubuo ng mga proton, dahil ang kanilang masa ay lumampas sa nucleus ng isang hydrogen atom sa pamamagitan ng isang integer na bilang ng beses. Nagsagawa si Rutherford ng isang kawili-wiling eksperimento. Noong panahong iyon, natuklasan na ang likas na radyaktibidad ng ilang elemento. Gamit ang alpha radiation (ang mga alpha particle ay high-energy helium nuclei), ang scientist ay nag-irradiated ng nitrogen atoms. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan na ito, isang butil ang lumipad palabas. Iminungkahi ni Rutherford na ito ay isang proton. Ang karagdagang mga eksperimento sa isang Wilson bubble chamber ay nakumpirma ang kanyang palagay. Kaya noong 1913, isang bagong butil ang natuklasan, ngunit ang hypothesis ni Rutherford tungkol sa komposisyon ng nucleus ay naging hindi mapanghawakan.

Pagtuklas ng neutron

Natagpuan ng mahusay na siyentipiko ang isang pagkakamali sa kanyang mga kalkulasyon at naglagay ng isang hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng isa pang particle na bahagi ng nucleus at may halos kaparehong masa ng isang proton. Sa eksperimento, hindi niya ito matukoy.

Ginawa ito noong 1932 ng English scientist na si James Chadwick. Nagsagawa siya ng isang eksperimento kung saan binomba niya ang mga atomo ng beryllium na may mga particle ng alpha na may mataas na enerhiya. Bilang resulta ng reaksyong nuklear, isang butil ang ibinubuga mula sa beryllium nucleus, na kalaunan ay tinawag na neutron. Para sa kanyang pagtuklas, natanggap ni Chadwick ang Nobel Prize pagkalipas ng tatlong taon.

Ang masa ng isang neutron ay talagang naiiba nang kaunti mula sa masa ng isang proton (1.622 * 10-27 kg), ngunit ang particle na ito ay walang singil. Sa ganitong kahulugan, ito ay neutral at sa parehong oras ay may kakayahang magdulot ng fission ng mabigat na nuclei. Dahil sa kakulangan ng singil, ang isang neutron ay madaling dumaan sa mataas na potensyal na hadlang ng Coulomb at tumagos sa istruktura ng nucleus.

Ang proton at neutron ay may mga katangian ng quantum (maaari nilang ipakita ang mga katangian ng mga particle at alon). Ang neutron radiation ay ginagamit para sa mga layuning medikal. Ang mataas na kakayahan sa pagtagos ay nagbibigay-daan sa radiation na ito na mag-ionize ng malalim na mga tumor at iba pang malignant formations at matukoy ang mga ito. Sa kasong ito, ang enerhiya ng butil ay medyo mababa.

Ang neutron, hindi katulad ng proton, ay isang hindi matatag na butil. Ang buhay nito ay halos 900 segundo. Ito ay nabubulok sa isang proton, isang electron at isang electron neutrino.

, electromagnetic at gravitational

Ang mga proton ay nakikibahagi sa mga reaksiyong thermonuclear, na siyang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya na nalilikha ng mga bituin. Sa partikular, mga reaksyon pp-cycle, na siyang pinagmumulan ng halos lahat ng enerhiya na ibinubuga ng Araw, ay bumaba sa kumbinasyon ng apat na proton sa isang helium-4 nucleus na may pagbabago ng dalawang proton sa mga neutron.

Sa pisika, ang proton ay tinutukoy p(o p+ ). Ang kemikal na pagtatalaga ng proton (itinuturing bilang isang positibong hydrogen ion) ay H +, ang astrophysical na pagtatalaga ay HII.

Pagbubukas

Mga katangian ng proton

Ang ratio ng proton at electron mass, katumbas ng 1836.152 673 89(17), na may katumpakan na 0.002% ay katumbas ng value na 6π 5 = 1836.118...

Ang panloob na istraktura ng proton ay unang pinag-aralan ng eksperimento ni R. Hofstadter sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga banggaan ng isang sinag ng mga high-energy na electron (2 GeV) sa mga proton (Nobel Prize sa Physics 1961). Ang proton ay binubuo ng isang mabigat na core (core) na may radius na cm, na may mataas na density ng masa at singil, na nagdadala ≈ 35% (\displaystyle \approx 35\,\%) electric charge ng proton at ang medyo rarefied shell na nakapalibot dito. Sa malayo mula sa ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) dati ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm ang shell na ito ay pangunahing binubuo ng virtual ρ - at π -mesons na nagdadala ≈ 50% (\displaystyle \approx 50\,\%) electric charge ng proton, pagkatapos ay sa malayo ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 2(,)5\cdot 10^(-13)) Ang cm ay nagpapalawak ng isang shell ng virtual ω - at π -mesons, na nagdadala ng ~15% ng electric charge ng proton.

Ang presyon sa gitna ng proton na nilikha ng mga quark ay humigit-kumulang 10 35 Pa (10 30 atmospheres), iyon ay, mas mataas kaysa sa presyon sa loob ng mga neutron na bituin.

Ang magnetic moment ng isang proton ay sinusukat sa pamamagitan ng pagsukat ng ratio ng resonant frequency ng precession ng magnetic moment ng proton sa isang naibigay na unipormeng magnetic field at ang cyclotron frequency ng circular orbit ng proton sa parehong field.

May tatlong pisikal na dami na nauugnay sa isang proton na may dimensyon ng haba:

Ang mga sukat ng proton radius gamit ang ordinaryong mga atomo ng hydrogen, na isinasagawa sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan mula noong 1960s, na humantong (CODATA -2014) sa resulta 0.8751 ± 0.0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Ang mga unang eksperimento sa muonic hydrogen atoms (kung saan ang electron ay pinalitan ng isang muon) ay nagbigay ng 4% na mas maliit na resulta para sa radius na ito: 0.84184 ± 0.00067 fm. Ang mga dahilan para sa pagkakaiba na ito ay hindi pa rin malinaw.

Ang tinatawag na mahinang singil ng proton Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, na tumutukoy sa pakikilahok nito sa mahihinang pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng pagpapalitan Z 0 boson (katulad ng kung paano tinutukoy ng electric charge ng particle ang partisipasyon nito sa electromagnetic interactions sa pamamagitan ng pagpapalitan ng photon) ay 0.0719 ± 0.0045, ayon sa mga eksperimentong sukat ng parity violation sa panahon ng scattering ng polarized electron sa mga proton. Ang sinusukat na halaga ay pare-pareho, sa loob ng eksperimentong error, na may mga teoretikal na hula ng Standard Model (0.0708 ± 0.0003).

Katatagan

Ang libreng proton ay matatag, ang mga eksperimentong pag-aaral ay hindi nagsiwalat ng anumang mga palatandaan ng pagkabulok nito (ang mas mababang limitasyon sa buhay ay 2.9⋅10 29 taon anuman ang channel ng pagkabulok, 8.2⋅10 33 taon para sa pagkabulok sa isang positron at neutral na pion, 6.6⋅ 10 33 taon para sa pagkabulok sa isang positibong muon at isang neutral na pion). Dahil ang proton ang pinakamagaan sa mga baryon, ang katatagan ng proton ay bunga ng batas ng konserbasyon ng numero ng baryon - ang isang proton ay hindi maaaring mabulok sa anumang mas magaan na mga particle (halimbawa, sa isang positron at neutrino) nang hindi nilalabag ang batas na ito. Gayunpaman, maraming teoretikal na extension ng Standard Model ang hinuhulaan ang mga proseso (hindi pa sinusunod) na magreresulta sa hindi pag-iingat ng numero ng baryon at samakatuwid ay pagkabulok ng proton.

Ang isang proton na nakatali sa isang atomic nucleus ay may kakayahang kumuha ng isang electron mula sa electron K-, L- o M-shell ng atom (tinatawag na "electron capture"). Ang isang proton ng atomic nucleus, na sumisipsip ng isang electron, ay nagiging isang neutron at sabay-sabay na naglalabas ng isang neutrino: p+e − →+ν e . Ang isang "butas" sa K-, L-, o M-layer na nabuo sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron ay puno ng isang elektron mula sa isa sa mga nakapatong na layer ng elektron ng atom, na naglalabas ng mga katangiang X-ray na tumutugma sa atomic number Z− 1, at/o Auger electron. Higit sa 1000 isotopes mula sa 7 ay kilala
4 hanggang 262
105, nabubulok sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron. Sa sapat na mataas na magagamit na decay energies (sa itaas 2m e c 2 ≈ 1.022 MeV) bubukas ang isang nakikipagkumpitensyang channel ng pagkabulok - pagkabulok ng positron p → +e ++ν e . Dapat itong bigyang-diin na ang mga prosesong ito ay posible lamang para sa isang proton sa ilang nuclei, kung saan ang nawawalang enerhiya ay pinupunan sa pamamagitan ng paglipat ng nagresultang neutron sa isang mas mababang nuclear shell; para sa isang libreng proton sila ay ipinagbabawal ng batas ng konserbasyon ng enerhiya.

Ang pinagmulan ng mga proton sa kimika ay mineral (nitric, sulfuric, phosphoric at iba pa) at organic (formic, acetic, oxalic at iba pa) acids. Sa isang may tubig na solusyon, ang mga acid ay may kakayahang mag-dissociation sa pag-aalis ng isang proton, na bumubuo ng isang hydronium cation.

Sa yugto ng gas, ang mga proton ay nakuha sa pamamagitan ng ionization - ang pag-alis ng isang electron mula sa isang hydrogen atom. Ang potensyal ng ionization ng isang unexcited hydrogen atom ay 13.595 eV. Kapag ang molecular hydrogen ay na-ionize ng mabilis na mga electron sa atmospheric pressure at room temperature, ang molecular hydrogen ion (H 2 +) ay unang nabuo - isang pisikal na sistema na binubuo ng dalawang proton na pinagsama-sama sa layo na 1.06 ng isang electron. Ang katatagan ng naturang sistema, ayon kay Pauling, ay sanhi ng resonance ng isang electron sa pagitan ng dalawang proton na may "resonance frequency" na katumbas ng 7·10 14 s −1. Kapag ang temperatura ay tumaas sa ilang libong degree, ang komposisyon ng mga produkto ng hydrogen ionization ay nagbabago sa pabor ng mga proton - H +.

Aplikasyon

Tingnan din

Mga Tala

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Mga Pangunahing Pisikal na Constant --- Kumpletong Listahan
2. Halaga ng CODATA: masa ng proton
3. Halaga ng CODATA: masa ng proton sa u
4. Ahmed S.; et al. (2004). "Mga hadlang sa Nucleon Decay sa pamamagitan ng Invisible Modes mula sa Sudbury Neutrino Observatory." Mga Liham ng Pagsusuri sa Pisikal. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Halaga ng CODATA: proton mass energy equivalent sa MeV
6. Halaga ng CODATA: proton-electron mass ratio
7. , Kasama. 67.
8. Hofstadter P. Istraktura ng mga nuclei at nucleon // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K. I. Mga virtual na proseso at ang istraktura ng nucleon // Physics of the Microworld - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Zhdanov G. B. Elastic scattering, peripheral interaction at resonances // High Energy Particle. Mataas na enerhiya sa kalawakan at mga laboratoryo - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. Ang pamamahagi ng presyon sa loob ng proton // Kalikasan. - 2018. - Mayo (vol. 557, no. 7705). - P. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Ang teorya ng elementarya ng nucleus. - M: IL, 1956. - P. 48.