Proton kütlesi. Proton ve nötronu kim ve ne zaman keşfetti?

Protonlar, yıldızların ürettiği ana enerji kaynağı olan termonükleer reaksiyonlarda rol alır. Özellikle tepkiler kişi başı Güneş'in yaydığı enerjinin neredeyse tamamının kaynağı olan döngü, dört protonun birleşerek helyum-4 çekirdeği oluşturması ve iki protonun nötrona dönüşmesiyle ortaya çıkıyor.

Fizikte proton gösterilir P(veya P+ ). Protonun kimyasal adı (pozitif bir hidrojen iyonu olarak kabul edilir) H +, astrofiziksel adı HII'dir.

Açılış [ | ]

Proton özellikleri[ | ]

1836.152 673 89(17)'ye eşit olan proton ve elektron kütlelerinin oranı, %0,002 doğrulukla 6π 5 = 1836.118 değerine eşittir...

Protonun iç yapısı ilk olarak R. Hofstadter tarafından yüksek enerjili elektron ışınının (2 GeV) protonlarla çarpışması incelenerek deneysel olarak incelenmiştir (Nobel Fizik Ödülü 1961). Proton, yarıçapı cm olan, kütle ve yük yoğunluğu yüksek, ağır bir çekirdekten (çekirdek) oluşur. ≈ %35 (\displaystyle \yaklaşık 35\%) Protonun elektrik yükü ve onu çevreleyen nispeten seyrekleştirilmiş kabuk. Uzakta ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 0,25\cdot 10^(-13))önce ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 1,4\cdot 10^(-13)) cm'de bu kabuk esas olarak sanal ρ - ve π - mesonlardan oluşur ve ≈ %50 (\displaystyle \yaklaşık 50\%) Protonun elektrik yükü, ardından mesafeye ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 2,5\cdot 10^(-13)) cm, protonun elektrik yükünün ~%15'ini taşıyan sanal ω - ve π - mezonlardan oluşan bir kabuğu genişletir.

Kuarkların protonun merkezinde yarattığı basınç yaklaşık 10 35 Pa'dır (10 30 atmosfer), yani nötron yıldızlarının içindeki basınçtan daha yüksektir.

Bir protonun manyetik momenti, belirli bir düzgün manyetik alanda protonun manyetik momentinin rezonans frekansının ve aynı alandaki protonun dairesel yörüngesinin siklotron frekansının oranı ölçülerek ölçülür.

Bir protonla ilişkili uzunluk boyutuna sahip üç fiziksel nicelik vardır:

1960'lı yıllardan bu yana çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilen, sıradan hidrojen atomları kullanılarak proton yarıçapı ölçümleri (CODATA -2014) şu sonuca varmıştır: 0,8751 ± 0,0061 femtometre(1 fm = 10−15 m). Müonik hidrojen atomlarıyla (elektronun bir müonla değiştirildiği) ilk deneyler bu yarıçap için %4 daha küçük bir sonuç verdi: 0,84184 ± 0,00067 fm. Bu farklılığın nedenleri hala belirsizdir.

Proton denilen Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W Değişim yoluyla zayıf etkileşimlere katılımını belirleyen Z 0 bozonu (bir parçacığın elektrik yükünün, foton değişimi yoluyla elektromanyetik etkileşimlere katılımını belirlemesine benzer), polarize elektronların protonlar üzerinde saçılması sırasında eşlik ihlalinin deneysel ölçümlerine göre 0,0719 ± 0,0045'tir. Ölçülen değer, deneysel hata dahilinde, Standart Modelin teorik tahminleriyle (0,0708 ± 0,0003) tutarlıdır.

istikrar [ | ]

Serbest proton kararlıdır, deneysel çalışmalar onun bozunmasına dair herhangi bir işaret ortaya koymamıştır (ömrü için alt sınır 2,9⋅10, bozunma kanalından bağımsız olarak 29 yıl, 8,2⋅10, bir pozitron ve nötr pion'a bozunma için 33 yıl, 6,6⋅ Pozitif bir müon ve nötr bir pion'a bozunma için 10 33 yıl). Proton, baryonların en hafifi olduğundan, protonun kararlılığı, baryon sayısının korunumu yasasının bir sonucudur - bir proton, bu yasayı ihlal etmeden daha hafif parçacıklara (örneğin, bir pozitron ve nötrinoya) bozunamaz. Bununla birlikte, Standart Modelin birçok teorik uzantısı, baryon sayısının korunmamasına ve dolayısıyla proton bozunmasına neden olacak süreçleri (henüz gözlemlenmemiş) öngörmektedir.

Bir atom çekirdeğine bağlı bir proton, atomun elektron K, L veya M kabuğundan bir elektron yakalama yeteneğine sahiptir ("elektron yakalama" olarak adlandırılır). Bir elektronu emen atom çekirdeğinin protonu, bir nötrona dönüşür ve aynı anda bir nötrino yayar: p+e – →+ν e . Elektron yakalamayla oluşturulan K, L veya M katmanındaki bir "delik", atomun üstteki elektron katmanlarından birinden gelen bir elektronla doldurulur ve atom numarasına karşılık gelen karakteristik X-ışınları yayar. Z− 1 ve/veya Auger elektronları. 7'den 1000'den fazla izotop bilinmektedir
4 ila 262
105, elektron yakalamayla bozunuyor. Yeterince yüksek bozunma enerjilerinde (yukarıda) 2m ve c 2 ≈ 1,022 MeV) rakip bir bozunma kanalı açılır - pozitron bozunması p → +e ++ν e . Bu süreçlerin yalnızca bazı çekirdeklerdeki proton için mümkün olduğu, burada eksik enerjinin ortaya çıkan nötronun daha düşük bir nükleer kabuğa geçişiyle yenilendiği vurgulanmalıdır; serbest bir proton için bunlar enerjinin korunumu yasası tarafından yasaklanmıştır.

Kimyadaki protonların kaynağı mineral (nitrik, sülfürik, fosforik ve diğerleri) ve organik (formik, asetik, oksalik ve diğerleri) asitlerdir. Sulu bir çözeltide asitler, bir protonun eliminasyonuyla ayrışarak bir hidronyum katyonu oluşturabilir.

Gaz fazında protonlar iyonizasyonla elde edilir - bir elektronun bir hidrojen atomundan çıkarılması. Uyarılmamış bir hidrojen atomunun iyonlaşma potansiyeli 13.595 eV'dir. Moleküler hidrojen, atmosferik basınçta ve oda sıcaklığında hızlı elektronlar tarafından iyonize edildiğinde, başlangıçta moleküler hidrojen iyonu (H2 +) oluşur - 1,06 mesafede bir elektronla bir arada tutulan iki protondan oluşan fiziksel bir sistem. Pauling'e göre böyle bir sistemin kararlılığı, bir elektronun iki proton arasındaki "rezonans frekansı" 7·10 · 14 s −1'e eşit olan rezonansından kaynaklanmaktadır. Sıcaklık birkaç bin dereceye yükseldiğinde, hidrojen iyonizasyon ürünlerinin bileşimi protonlar - H + lehine değişir.

Başvuru [ | ]

Hızlandırılmış proton ışınları, temel parçacıkların deneysel fiziğinde (saçılma süreçlerinin incelenmesi ve diğer parçacıkların ışınlarının üretimi), tıpta (kanser için proton tedavisi) kullanılır.

Ayrıca bakınız [ | ]

Notlar [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Temel Fiziksel Sabitler --- Tam Liste
2. CODATA Değeri: proton kütlesi
3. CODATA Değeri: u cinsinden proton kütlesi
4. Ahmed S.; ve ark. (2004). “Sudbury Nötrino Gözlemevi'nden Görünmez Modlar Yoluyla Nükleon Bozunmasına İlişkin Kısıtlamalar.” Fiziksel İnceleme Mektupları. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA Değeri: MeV cinsinden proton kütle enerjisi eşdeğeri
6. CODATA Değeri: proton-elektron kütle oranı
7. , İle. 67.
8. Hofstadter P.Çekirdeklerin ve nükleonların yapısı // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - S. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K. I. Sanal süreçler ve nükleonun yapısı // Mikrodünyanın Fiziği - M .: Atomizdat, 1965. - S. 75.
10. Elastik saçılma, çevresel etkileşimler ve rezonanslar // Yüksek Enerji Parçacıkları. Uzayda ve laboratuvarlarda yüksek enerjiler - M.: Nauka, 1965. - S. 132.

TANIM

Proton Hidrojen atomunun çekirdeği olan hadron sınıfına ait kararlı parçacık denir.

Bilim adamları hangi bilimsel olayın protonun keşfi olarak kabul edilmesi gerektiği konusunda anlaşamıyorlar. Protonun keşfinde önemli bir rol oynayanlar:

1. E. Rutherford tarafından atomun gezegen modelinin oluşturulması;
2. izotopların F. Soddy, J. Thomson, F. Aston tarafından keşfi;
3. E. Rutherford tarafından nitrojen çekirdeklerinden alfa parçacıkları tarafından nakavt edildiğinde hidrojen atomlarının çekirdeklerinin davranışının gözlemleri.

Proton izlerinin ilk fotoğrafları P. Blackett tarafından bir bulut odasında elementlerin yapay dönüşüm süreçlerini incelerken elde edildi. Blackett, alfa parçacıklarının nitrojen çekirdekleri tarafından yakalanma sürecini inceledi. Bu süreçte bir proton yayıldı ve nitrojen çekirdeği oksijenin izotopuna dönüştürüldü.

Protonlar, nötronlarla birlikte tüm kimyasal elementlerin çekirdeklerinin bir parçasıdır. Çekirdekteki protonların sayısı periyodik tablodaki elementin atom numarasını belirler. Mendeleev.

Proton pozitif yüklü bir parçacıktır. Yükü, temel yüke, yani elektron yükünün değerine eşittir. Bir protonun yükü genellikle olarak gösterilir, o zaman şunu yazabiliriz:

Şu anda protonun temel bir parçacık olmadığına inanılıyor. Karmaşık bir yapıya sahiptir ve iki u-kuark ve bir d-kuarktan oluşur. Bir u-kuarkın () elektrik yükü pozitiftir ve şuna eşittir:

Bir d-kuarkın () elektrik yükü negatiftir ve şuna eşittir:

Kuarklar, alan kuantaları olan gluonların değişimini sağlar; güçlü etkileşimlere dayanırlar. Protonların yapılarında birkaç nokta saçılma merkezine sahip olduğu gerçeği, elektronların protonlar tarafından saçılması üzerine yapılan deneylerle doğrulanmıştır.

Protonun bilim adamlarının hâlâ tartıştığı sonlu bir boyutu var. Şu anda proton, sınırları bulanık olan bir bulut olarak temsil ediliyor. Böyle bir sınır sürekli ortaya çıkan ve yok olan sanal parçacıklardan oluşur. Ancak çoğu basit problemde bir proton elbette bir nokta yük olarak düşünülebilir. Bir protonun () geri kalan kütlesi yaklaşık olarak şuna eşittir:

Protonun kütlesi elektronun kütlesinden 1836 kat daha fazladır.

Protonlar tüm temel etkileşimlerde yer alır: Güçlü etkileşimler, protonları ve nötronları çekirdekte birleştirir, elektronlar ve protonlar, elektromanyetik etkileşimleri kullanarak atomlarda bir araya gelir. Zayıf bir etkileşim olarak, örneğin bir nötronun (n) beta bozunmasını örnek gösterebiliriz:

burada p protondur; — elektron; - antinötrino.

Proton bozunması henüz elde edilemedi. Bu, fiziğin önemli modern problemlerinden biridir, çünkü bu keşif, doğadaki güçlerin birliğinin anlaşılmasında önemli bir adım olacaktır.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Egzersiz yapmak	Sodyum atomunun çekirdekleri protonlarla bombardıman edilir. Proton uzaktaysa, bir protonun atom çekirdeğinden elektrostatik itme kuvveti nedir? m.Bir sodyum atomunun çekirdeğinin yükünün bir protonun yükünden 11 kat daha fazla olduğunu düşünün. Sodyum atomunun elektron kabuğunun etkisi göz ardı edilebilir.
Çözüm	Sorunun çözümüne temel olarak, problemimiz için (parçacıkların nokta parçacıklar olduğu varsayılarak) yazılabilecek Coulomb yasasını aşağıdaki gibi alacağız: burada F, yüklü parçacıkların elektrostatik etkileşiminin kuvvetidir; Cl—proton yükü; - sodyum atomunun çekirdeğinin yükü; - vakumun dielektrik sabiti; - elektriksel sabit. Elimizdeki verileri kullanarak gerekli itme kuvvetini hesaplayabiliriz:
Cevap	N

ÖRNEK 2

Proton (temel parçacık)

BİLİM çerçevesinde çalışan temel parçacıkların alan teorisi, FİZİK tarafından kanıtlanmış bir temele dayanmaktadır:

• Klasik elektrodinamik,
• Kuantum mekaniği (enerjinin korunumu yasasıyla çelişen sanal parçacıklar olmadan),
• Korunum yasaları fiziğin temel yasalarıdır.

Doğada var olmayan temel parçacıkları kullanmak, doğada var olmayan temel etkileşimleri icat etmek veya doğada var olan etkileşimleri masalsı olanlarla değiştirmek, doğa yasalarını göz ardı etmek, bunlarla matematiksel manipülasyonlar yapmak (bilim görünümü yaratmak) - bilim diye aktarılan pek çok PERİ MASALI bunlar. Sonuç olarak fizik, matematiksel masalların dünyasına girdi. Standart Model'in masal karakterleri (gluonlu kuarklar), masalsı gravitonlar ve "Kuantum Teorisi" masalları ile birlikte fizik ders kitaplarına çoktan girmiş durumda ve matematiksel masalları gerçeklik gibi göstererek çocukları yanıltıyorlar. Dürüst New Physics'in destekçileri buna direnmeye çalıştı ama güçler eşit değildi. Ve böylece, temel parçacıkların alan teorisinin ortaya çıkmasından önce, FİZİK-BİLİM'in yeniden canlandırılması mücadelesi, gerçek bilimsel teori ile fizikte gücü ele geçiren matematiksel peri masalları arasındaki açık çatışma düzeyine taşındığında, 2010 yılına kadar böyleydi. mikro dünya (ve sadece değil).

Ancak internet, arama motorları ve sitenin sayfalarında gerçeği özgürce söyleme yeteneği olmasaydı insanlık Yeni Fiziğin başarılarını bilemezdi. Bilimden para kazanan yayınlara gelince, internette gerekli bilgileri hızlı ve özgür bir şekilde elde etmek mümkünken, bugün bunları para için okuyanlar var.

1 Proton temel bir parçacıktır
2 Fizik bir bilim olarak kaldığında
3 Fizikte proton
4 Proton yarıçapı
5 Bir protonun manyetik momenti
6 Bir protonun elektrik alanı

6.1 Uzak bölgedeki proton elektrik alanı
6.2 Bir protonun elektrik yükleri
6.3 Yakın bölgedeki bir protonun elektrik alanı

7 Proton dinlenme kütlesi
8 Proton ömrü
9 Standart Model hakkındaki gerçek
10 Yeni fizik: Proton - özet

Ernest Rutherford 1919'da nitrojen çekirdeklerini alfa parçacıklarıyla ışınlayarak hidrojen çekirdeklerinin oluşumunu gözlemledi. Rutherford çarpışma sonucu oluşan parçacığa proton adını verdi. Bir bulut odasındaki proton izlerinin ilk fotoğrafları 1925'te Patrick Blackett tarafından çekildi. Ancak hidrojen iyonlarının kendileri (protonlardır) Rutherford'un deneylerinden çok önce biliniyordu.
Bugün, yani 21. yüzyılda fizik, protonlar hakkında çok daha fazlasını söyleyebilir.

1 Proton temel bir parçacıktır

Fizik geliştikçe fiziğin protonun yapısı hakkındaki fikirleri de değişti.
Fizik başlangıçta protonu, GellMann ve Zweig'in bağımsız olarak kuark hipotezini öne sürdüğü 1964 yılına kadar temel bir parçacık olarak değerlendirdi.

Başlangıçta hadronların kuark modeli yalnızca üç varsayımsal kuark ve bunların antiparçacıklarıyla sınırlıydı. Bu, önerilen modele uymayan ve bu nedenle kuarklarla birlikte temel olarak kabul edilen leptonları hesaba katmadan, o dönemde bilinen temel parçacıkların spektrumunu doğru bir şekilde tanımlamayı mümkün kıldı. Bunun bedeli doğada bulunmayan kesirli elektrik yüklerinin ortaya çıkmasıydı. Daha sonra fizik geliştikçe ve yeni deneysel veriler ortaya çıktıkça kuark modeli yavaş yavaş büyüyüp dönüştü ve sonunda Standart Model haline geldi.

Fizikçiler özenle yeni varsayımsal parçacıklar arıyorlar. Kuarkların araştırılması kozmik ışınlarda, doğada (kesirli elektrik yükleri telafi edilemediği için) ve hızlandırıcılarda gerçekleştirildi.
Onlarca yıl geçti, hızlandırıcıların gücü arttı ve varsayımsal kuark arayışının sonucu hep aynıydı: Kuarklar doğada bulunmaz.

Kuark modelinin (ve ardından Standart modelin) ölme ihtimalini gören destekçileri, bazı deneylerde kuark izlerinin görüldüğüne dair bir peri masalı yazıp insanlığa anlattılar. - Bu bilgiyi doğrulamak imkansızdır - deneysel veriler Standart Model kullanılarak işlenir ve her zaman ihtiyaç duyduğu şeyi verecektir. Fizik tarihi, bir parçacığın yerine başka bir parçacığın içeri girdiği örnekleri bilir; deneysel verilerin bu türdeki son manipülasyonu, sözde parçacıkların kütlesinden sorumlu olan ama aynı zamanda muhteşem bir Higgs bozonu olarak bir vektör mezonunun kaymasıydı. zaman onların çekim alanını yaratmıyor. Bu matematiksel hikaye Nobel Fizik Ödülü'ne bile layık görüldü. Bizim durumumuzda, hakkında temel parçacıkların dalga teorilerinin yazıldığı alternatif bir elektromanyetik alanın durağan dalgaları, peri kuarklar olarak içeri girmişti.

Standart modelin tahtı yeniden sallanmaya başlayınca, destekçileri küçükler için "Hapsedilme" adında yeni bir peri masalı yazıp insanlığa sundular. Düşünen herhangi bir kişi, bunda, doğanın temel bir yasası olan enerjinin korunumu yasasının bir alay konusu olduğunu hemen görecektir. Ancak Standart Modelin destekçileri GERÇEKLİK'i görmek istemiyorlar.

2 Fizik bir bilim olarak kaldığında

Fizik hala bir bilim olarak kaldığında, gerçek çoğunluğun görüşüne göre değil deneylere göre belirlendi. FİZİK-BİLİM ile fizik diye anlatılan matematik masalları arasındaki temel fark budur.
Varsayımsal kuarkları arayan tüm deneyler(tabii ki deneysel veriler kisvesi altında inançlarınızda kaymalar hariç) açıkça gösterdik: doğada kuark YOKTUR.

Artık Standart Model'in destekçileri, tüm deneylerin Standart Model için ölüm cezası haline gelen sonuçlarını kendi kolektif görüşleri ile değiştirmeye ve bunu gerçekmiş gibi göstermeye çalışıyorlar. Ama masal ne kadar devam ederse etsin yine de bir sonu olacaktır. Tek soru, bunun nasıl bir son olacağıdır: Standart Model'in destekçileri zeka, cesaret gösterecek ve deneylerin oy birliğiyle verdiği karara (ya da daha doğrusu DOĞAN'ın kararına) göre konumlarını değiştirecekler, yoksa tarihe gömülecekler. evrensel kahkaha Yeni fizik - 21. yüzyılın fiziği tüm insanlığı kandırmaya çalışan hikaye anlatıcıları gibi. Seçim onların.

Şimdi protonun kendisi hakkında.

3 Fizikte proton

Proton - temel parçacık kuantum numarası L=3/2 (spin = 1/2) - baryon grubu, proton alt grubu, elektrik yükü +e (temel parçacıkların alan teorisine göre sistemleştirme).
Temel parçacıkların alan teorisine göre (bilimsel bir temele dayanan ve tüm temel parçacıkların doğru spektrumunu alan tek teori), bir proton, sabit bileşenli, dönen, polarize, alternatif bir elektromanyetik alandan oluşur. Standart Model'in, protonun kuarklardan oluştuğu yönündeki asılsız açıklamalarının gerçeklikle hiçbir ilgisi yoktur. - Fizik, protonun elektromanyetik alanlara ve ayrıca bir çekim alanına sahip olduğunu deneysel olarak kanıtladı. Fizik, temel parçacıkların yalnızca elektromanyetik alanlara sahip olmakla kalmayıp, elektromanyetik alanlardan oluştuğunu da 100 yıl önce çok parlak bir şekilde tahmin etmişti; ancak 2010 yılına kadar bir teori oluşturmak mümkün değildi. Şimdi, 2015 yılında, yerçekiminin elektromanyetik doğasını belirleyen ve temel parçacıkların yerçekimi alanının denklemlerini, yerçekimi denklemlerinden farklı olarak elde eden, temel parçacıkların yerçekimi teorisi de ortaya çıktı; fizikte masal inşa edildi.

Şu anda, temel parçacıkların alan teorisi (Standart Model'in aksine), temel parçacıkların yapısı ve spektrumu hakkındaki deneysel verilerle çelişmemektedir ve bu nedenle fizik tarafından doğada çalışan bir teori olarak değerlendirilebilir.

Bir protonun elektromanyetik alanının yapısı(E-sabit elektrik alanı, H-sabit manyetik alan, alternatif elektromanyetik alan sarı renkle işaretlenmiştir)
Enerji dengesi (toplam iç enerjinin yüzdesi):

• sabit elektrik alanı (E) - %0,346,
• sabit manyetik alan (H) - %7,44,
• alternatif elektromanyetik alan - %92,21.

Bir protonun elektrik alanı iki bölgeden oluşur: pozitif yüklü bir dış bölge ve negatif yüklü bir iç bölge. Dış ve iç bölgelerin yüklerindeki fark, proton +e'nin toplam elektrik yükünü belirler. Kuantizasyonu temel parçacıkların geometrisine ve yapısına dayanır.

Doğada gerçekten var olan temel parçacıkların temel etkileşimleri şöyle görünür:

4 Proton yarıçapı

Temel parçacıkların alan teorisi, bir parçacığın yarıçapını (r), merkezden maksimum kütle yoğunluğunun elde edildiği noktaya kadar olan mesafe olarak tanımlar.

Bir proton için bu 3,4212 ∙10 -16 m olacaktır. Buna elektromanyetik alan katmanının kalınlığını da eklemeliyiz ve protonun kapladığı alan bölgesinin yarıçapı elde edilecektir:

Bir proton için bu 4,5616 ∙10 -16 m olacaktır. Dolayısıyla protonun dış sınırı parçacığın merkezinden 4,5616 ∙10 -16 m uzaklıkta yer alır. Kütlenin küçük bir kısmı sabitte yoğunlaşmıştır. Elektrodinamik yasalarına göre protonun elektrik ve sabit manyetik alanı bu yarıçapın dışındadır.

5 Bir protonun manyetik momenti

Kuantum teorisinin aksine, temel parçacıkların alan teorisi, temel parçacıkların manyetik alanlarının, elektrik yüklerinin spin dönüşüyle ​​yaratılmadığını, ancak elektromanyetik alanın sabit bir bileşeni olarak sabit bir elektrik alanıyla eşzamanlı olarak var olduğunu belirtir. Bu yüzden Kuantum sayısı L>0 olan tüm temel parçacıklar sabit manyetik alanlara sahiptir.
Temel parçacıkların alan teorisi, protonun manyetik momentinin anormal olduğunu dikkate almaz; değeri, kuantum mekaniğinin temel bir parçacıkta çalıştığı ölçüde bir dizi kuantum sayısıyla belirlenir.
Yani bir protonun ana manyetik momenti iki akım tarafından yaratılır:

• (+) manyetik moment +2 ile (eħ/m 0 s)
• (-) manyetik moment ile -0,5 (eħ/m 0 s)

Fizik, temel parçacıkların manyetik momentlerinin, elektrik yüklerinin spin dönüşüyle ​​yaratıldığını varsaydığında, bunları ölçmek için uygun birimler önerildi: proton için eh/2m 0pc'dir (proton spininin değerinin 1 olduğunu unutmayın). /2) nükleer magneton olarak adlandırılır. Şimdi anlamsal bir yük taşımadığı için 1/2 çıkarılabilir ve basitçe eh/m 0p c olarak bırakılabilir.

Ancak cidden, temel parçacıkların içinde elektrik akımı yoktur, ancak manyetik alanlar vardır (ve elektrik yükü yoktur, ancak elektrik alanları vardır). Temel parçacıkların gerçek manyetik alanlarını, doğruluk kaybı olmadan, akımların manyetik alanlarıyla (temel parçacıkların gerçek elektrik alanlarını elektrik yük alanlarıyla) değiştirmek imkansızdır - bu alanlar farklı bir yapıya sahiptir. Burada başka elektrodinamikler de var - Alan Fiziğinin kendisi gibi henüz yaratılmamış olan Alan Fiziğinin Elektrodinamiği.

6 Bir protonun elektrik alanı

6.1 Uzak bölgedeki proton elektrik alanı

Fiziğin protonun elektrik alanının yapısına ilişkin bilgisi, fizik geliştikçe değişti. Başlangıçta bir protonun elektrik alanının +e noktasal elektrik yükünün alanı olduğuna inanılıyordu. Bu alan için şunlar olacaktır:
potansiyel SI sisteminde uzak bölgedeki (r > > r p) bir protonun (A) noktasındaki elektrik alanı tam olarak şuna eşittir:

tansiyon Uzak bölgedeki proton elektrik alanının E'si (r > > r p) tam olarak SI sisteminde şuna eşittir:

Nerede N = R/|r| - proton merkezinden gözlem noktası (A) yönünde birim vektör, r - proton merkezinden gözlem noktasına olan mesafe, e - temel elektrik yükü, vektörler kalın harflerle yazılmıştır, ε 0 - elektrik sabiti, r p =Lħ /(m 0~ c ) alan teorisinde bir protonun yarıçapıdır, L alan teorisinde bir protonun ana kuantum sayısıdır, ħ Planck sabitidir, m 0~ alternatif bir elektromanyetik alanın içerdiği kütle miktarıdır. Durgun bir proton, C ışık hızıdır. (GHS sisteminde çarpan yoktur. SI Çarpanı.)

Bu matematiksel ifadeler protonun elektrik alanının uzak bölgesi için doğrudur: r p, ancak fizik daha sonra bunların geçerliliğinin 10-14 cm mertebesindeki mesafelere kadar yakın bölgeye de uzandığını varsaydı.

6.2 Bir protonun elektrik yükleri

20. yüzyılın ilk yarısında fizik, protonun yalnızca bir elektrik yükünün olduğuna ve bunun +e'ye eşit olduğuna inanıyordu.

Kuark hipotezinin ortaya çıkmasından sonra fizik, bir protonun içinde bir değil üç elektrik yükünün bulunduğunu ileri sürdü: iki elektrik yükü +2e/3 ve bir elektrik yükü -e/3. Toplamda bu yükler +e'yi verir. Bunun yapılmasının nedeni, fiziğin protonun karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ve +2e/3 yüklü iki yukarı kuarktan ve -e/3 yüklü bir d kuarktan oluştuğunu öne sürmesiydi. Ancak kuarklar ne doğada ne de herhangi bir enerjideki hızlandırıcılarda bulunmuyordu ve ya varlıklarını inandırmak (Standart Model'in destekçilerinin yaptığı gibi) ya da temel parçacıkların başka bir yapısını aramak kaldı. Ancak aynı zamanda fizikte temel parçacıklar hakkındaki deneysel bilgiler sürekli birikiyordu ve yapılanları yeniden düşünmeye yetecek kadar biriktiğinde, temel parçacıkların alan teorisi doğdu.

Temel parçacıkların alan teorisine göre, Kuantum sayısı L>0 olan hem yüklü hem de nötr temel parçacıkların sabit elektrik alanı, karşılık gelen temel parçacığın elektromanyetik alanının sabit bileşeni tarafından yaratılır.(19. yüzyılda fiziğin inandığı gibi, elektrik alanının temel nedeni elektrik yükü değildir, ancak temel parçacıkların elektrik alanları, elektrik yüklerinin alanlarına karşılık gelecek şekildedir). Ve elektrik yükü alanı, dış ve iç yarımküreler arasındaki asimetrinin bir sonucu olarak ortaya çıkar ve zıt işaretli elektrik alanları üretir. Yüklü temel parçacıklar için, uzak bölgede bir temel elektrik yükü alanı oluşturulur ve elektrik yükünün işareti, dış yarımküre tarafından üretilen elektrik alanının işareti ile belirlenir. Yakın bölgede bu alan karmaşık bir yapıya sahiptir ve dipoldür ancak dipol momenti yoktur. Bu alanın bir nokta yük sistemi olarak yaklaşık bir açıklaması için, protonun içinde en az 6 "kuark" gerekli olacaktır - 8 "kuark" alırsak daha doğru olacaktır. Bu tür "kuarkların" elektrik yüklerinin, standart modelin (kuarklarıyla birlikte) dikkate aldığından tamamen farklı olacağı açıktır.

Temel parçacıkların alan teorisi, diğer pozitif yüklü temel parçacıklar gibi protonun da ayırt edilebileceğini ortaya koymuştur. iki elektrik yükü ve buna göre iki elektrik yarıçapı:

• dış sabit elektrik alanının elektrik yarıçapı (yük q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
• iç sabit elektrik alanının elektrik yarıçapı (yük q - = -0,25e) - r q- = 2,45 · 10 -14 cm.

Her temel parçacık için elektrik yarıçapının değerleri benzersizdir ve L alan teorisindeki temel kuantum sayısı, geri kalan kütlenin değeri, alternatif elektromanyetik alanda (kuantum mekaniğinin çalıştığı yer) bulunan enerji yüzdesi ile belirlenir. ) ve temel parçacığın elektromanyetik alanının sabit bileşeninin yapısı (temel kuantum numarası L ile verilen tüm temel parçacıklar için aynıdır), harici bir sabit elektrik alanı oluşturur. Elektrik yarıçapı, çevre çevresinde eşit olarak dağıtılan ve benzer bir elektrik alanı oluşturan bir elektrik yükünün ortalama konumunu gösterir. Her iki elektrik yükü de aynı düzlemde (temel parçacığın alternatif elektromanyetik alanının dönme düzlemi) bulunur ve temel parçacığın alternatif elektromanyetik alanının dönme merkeziyle çakışan ortak bir merkeze sahiptir.

6.3 Yakın bölgedeki bir protonun elektrik alanı

Temel bir parçacık içindeki elektrik yüklerinin büyüklüğünü ve konumlarını bilerek, bunların yarattığı elektrik alanını belirlemek mümkündür.

SI sisteminde yakın bölgedeki (r~r p) bir protonun elektrik alanı, vektör toplamı olarak yaklaşık olarak şuna eşittir:

Nerede n+ = r +/|r + | - proton yükünün q + yakın (1) veya uzak (2) noktasından gözlem noktası (A) yönünde birim vektör, N- = R-/|r - | - proton yükünün yakın (1) veya uzak (2) noktasından q birim vektör - gözlem noktası (A) yönünde, r - protonun merkezinden gözlem noktasının izdüşümüne kadar olan mesafe proton düzlemi, q + - harici elektrik yükü +1,25e, q - - dahili elektrik yükü -0,25e, vektörler kalın harflerle vurgulanmıştır, ε 0 - elektrik sabiti, z - gözlem noktasının yüksekliği (A) (proton düzleminden uzaklık) proton düzlemine gözlem noktası), r 0 - normalleştirme parametresi. (GHS sisteminde çarpan yoktur. SI Çarpanı.)

Bu matematiksel ifade, vektörlerin toplamıdır ve bu, iki dağıtılmış elektrik yükünün (+1,25e ve -0,25e) alanı olduğundan, vektör toplama kurallarına göre hesaplanmalıdır. Birinci ve üçüncü terimler yüklerin yakın noktalarına, ikinci ve dördüncü terimler ise uzak noktalara karşılık gelir. Bu matematiksel ifade protonun iç (halka) bölgesinde çalışmaz ve onun sabit alanlarını oluşturur (eğer iki koşul aynı anda karşılanırsa: ħ/m 0~ c
Elektrik alan potansiyeli SI sisteminde yakın bölgedeki (r~r p) (A) noktasındaki proton yaklaşık olarak şuna eşittir:

Burada r 0 normalleştirme parametresidir ve değeri E formülündeki r 0'dan farklı olabilir. (SGS sisteminde SI Çarpanı faktörü yoktur.) Bu matematiksel ifade protonun iç (halka) bölgesinde çalışmaz. , sabit alanlarını üretiyor (iki koşulun eşzamanlı yürütülmesiyle: ħ/m 0~ c
Her iki yakın alan ifadesi için r 0'ın kalibrasyonu, sabit proton alanları üreten bölgenin sınırında gerçekleştirilmelidir.

7 Proton dinlenme kütlesi

Klasik elektrodinamik ve Einstein formülüne göre kuantum sayısı L>0 olan temel parçacıkların proton da dahil geri kalan kütlesi, elektromanyetik alanlarının enerjisinin eşdeğeri olarak tanımlanır:

belirli bir integralin bir temel parçacığın tüm elektromanyetik alanı üzerinden alındığı durumda, E elektrik alan kuvveti, H manyetik alan kuvvetidir. Burada elektromanyetik alanın tüm bileşenleri dikkate alınır: sabit elektrik alanı, sabit manyetik alan, alternatif elektromanyetik alan. Temel parçacıkların çekim alanı denklemlerinin türetildiği bu küçük ama çok fizik kapasiteli formül, birden fazla masal "teorisini" hurda yığınına gönderecek - bu yüzden bazı yazarları nefret ediyorum.

Yukarıdaki formülden aşağıdaki gibi, Bir protonun geri kalan kütlesinin değeri protonun bulunduğu koşullara bağlıdır. Böylece, bir protonu sabit bir dış elektrik alanına (örneğin bir atom çekirdeği) yerleştirerek, protonun kütlesini ve stabilitesini etkileyecek olan E2'yi etkileyeceğiz. Bir proton sabit bir manyetik alana yerleştirildiğinde de benzer bir durum ortaya çıkacaktır. Bu nedenle, atom çekirdeği içindeki bir protonun bazı özellikleri, alanlardan uzakta, vakumdaki serbest protonun özelliklerinden farklıdır.

8 Proton ömrü

Fiziğin belirlediği proton ömrü, serbest bir protona karşılık gelir.

Temel parçacıkların alan teorisi şunları belirtir: Temel bir parçacığın ömrü bulunduğu koşullara bağlıdır. Bir protonu harici bir alana (elektrik gibi) yerleştirerek, onun elektromanyetik alanında bulunan enerjiyi değiştiririz. Protonun iç enerjisinin artması için dış alanın işaretini seçebilirsiniz. Protonun bir nötron, pozitron ve elektron nötrinosuna bozunması ve dolayısıyla protonun kararsız hale gelmesi mümkün hale gelecek şekilde dış alan kuvvetinin böyle bir değerini seçmek mümkündür. Komşu protonların elektrik alanının çekirdekteki protonun bozunumunu tetiklediği atom çekirdeğinde gözlemlenen durum tam olarak budur. Çekirdeğe ek enerji verildiğinde, proton bozunmaları daha düşük bir dış alan kuvvetinde başlayabilir.

İlginç bir özellik: Atom çekirdeğindeki bir protonun bozunması sırasında, çekirdeğin elektromanyetik alanında, elektromanyetik alanın enerjisinden bir pozitron doğar - “madde” (proton) “antimadde” (pozitron) doğar. !!! ve bu kimseyi şaşırtmıyor.

9 Standart Model hakkındaki gerçek

Şimdi, Standart Model destekçilerinin, Yeni Fizik muhaliflerinin destekçilerin bilgilerini acımasızca silebilecekleri (veya çarpıtabilecekleri) "siyasi olarak doğru" sitelerde (dünyanın Wikipedia'sı gibi) yayınlanmasına izin vermeyeceği bilgileri tanıyalım. Yeni Fizik'in sonucu olarak GERÇEK siyasetin kurbanı oldu:

1964'te Gellmann ve Zweig bağımsız olarak kuarkların varlığına dair bir hipotez öne sürdüler ve onlara göre hadronlar bundan oluştu. Yeni parçacıklara doğada bulunmayan kesirli bir elektrik yükü verildi.
Leptonlar, daha sonra Standart Model haline gelecek olan bu Kuark modeline UYMADI ve bu nedenle gerçek anlamda temel parçacıklar olarak kabul edildi.
Hadrondaki kuarkların bağlantısını açıklayabilmek için doğada güçlü etkileşimlerin ve onun taşıyıcıları olan gluonların varlığı varsayılmıştır. Gluonlar, Kuantum Teorisi'nde beklendiği gibi, birim dönüşe, parçacık ve antiparçacık özdeşliğine ve tıpkı bir foton gibi sıfır dinlenme kütlesine sahipti.
Gerçekte, doğada varsayımsal kuarkların güçlü bir etkileşimi yoktur, ancak nükleonların nükleer kuvvetleri vardır ve bunlar farklı kavramlardır.

50 yıl geçti. Kuarklar doğada hiç bulunmadı ve bizim için “Hapsetme” adında yeni bir matematik masalı icat edildi. Düşünen bir kişi, bunda doğanın temel kanunu olan enerjinin korunumu kanununun bariz bir şekilde göz ardı edildiğini kolaylıkla görebilir. Ancak düşünen bir kişi bunu yapacak ve hikaye anlatıcıları kendilerine uygun bir mazeret buldular.

Gluonlar da doğada BULUNMAMAKTADIR. Gerçek şu ki, yalnızca vektör mezonlar (ve mezonların uyarılmış durumlarından bir tanesi daha) doğada birim dönüşe sahip olabilir, ancak her vektör mezonun bir antiparçacığı vardır. - Bu yüzden vektör mezonlar “gluonlar” için uygun adaylar değildir. Geriye mezonların ilk dokuz uyarılmış durumu kalıyor, ancak bunlardan 2'si Standart Model'in kendisiyle çelişiyor ve Standart Model bunların doğadaki varlığını kabul etmiyor, geri kalanı ise fizik tarafından iyi çalışılmış ve bunları geçmek mümkün olmayacak. muhteşem yapıştırıcılar gibi. Son bir seçenek daha var: bir çift leptonun (müonlar veya tau leptonlar) bağlı durumunu bir gluon olarak aktarmak - ancak bu bile bozunma sırasında hesaplanabilir.

Bu yüzden, Doğada kuarklar ve hayali güçlü etkileşimler olmadığı gibi, doğada da gluonlar yoktur..
Standart Model'i destekleyenlerin bunu anlamadığını düşünüyorsunuz; hâlâ anlıyorlar, ancak on yıllardır yaptıklarının yanlış olduğunu kabul etmek mide bulandırıcı. Bu yüzden yeni matematik masalları görüyoruz (sicim “teorisi” vb.).

10 Yeni fizik: Proton - özet

Makalenin ana bölümünde peri kuarklar (peri gluonlarla) hakkında ayrıntılı olarak konuşmadım, çünkü bunlar doğada OLMADI ve kafanızı peri masallarıyla (gereksiz yere) doldurmanın bir anlamı yok - ve temel unsurları olmadan temel: gluonlu kuarklar, standart model çöktü - fizikteki hakimiyeti TAMAMLANDI (bkz. Standart Model).

Elektromanyetizmanın doğadaki yerini istediğiniz kadar görmezden gelebilirsiniz (her adımda onunla karşılaşabilirsiniz: ışık, termal radyasyon, elektrik, televizyon, radyo, hücresel dahil telefon iletişimi, İnternet, olmasaydı insanlığın haberi bile olmazdı) Alan Teorisi temel parçacıklarının varlığı, ...) ve iflas etmiş olanların yerine yeni masallar icat etmeye devam ederek onları bilim olarak tanıtmaya devam edin; Standart Model ve Kuantum Teorisinin ezberlenmiş MASALLARINI daha iyi kullanıma layık bir ısrarla tekrarlamaya devam edebilirsiniz; ancak doğadaki elektromanyetik alanlar, masalsı sanal parçacıklar ve elektromanyetik alanların yarattığı yerçekimi olmadan gayet iyi olabilir, öyledir, olacaktır ve olabilir, ancak peri masallarının bir doğum zamanı ve insanları etkilemeyi bıraktıkları bir zaman vardır. Doğaya gelince, Nobel Fizik Ödülü onlara verilse bile, masalları veya insanın herhangi bir edebi faaliyetini umursamıyor. Doğa nasıl yapılandırıldıysa öyle yapılandırılmıştır ve FİZİK-BİLİM'in görevi onu anlamak ve anlatmaktır.

Artık önünüzde yeni bir dünya açıldı - 20. yüzyıl fiziğinin varlığından bile şüphelenmediği dipol alanların dünyası. Protonun bir değil iki elektrik yüküne (dış ve iç) ve bunlara karşılık gelen iki elektrik yarıçapına sahip olduğunu gördünüz. Protonun geri kalan kütlesinin nelerden oluştuğunu ve hayali Higgs bozonunun devre dışı kaldığını gördünüz (Nobel Komitesi'nin kararları henüz doğa kanunları değildir...). Üstelik kütlenin büyüklüğü ve ömrü protonun bulunduğu alanlara bağlıdır. Serbest bir protonun kararlı olması onun her zaman ve her yerde kararlı kalacağı anlamına gelmez (atom çekirdeğinde proton bozunmaları gözlenir). Bütün bunlar yirminci yüzyılın ikinci yarısında fiziğe hakim olan kavramların ötesine geçiyor. - 21. yüzyılın fiziği - Yeni fizik, maddeyle ilgili yeni bir bilgi düzeyine doğru ilerliyor ve yeni ilginç keşifler bizi bekliyor.

Vladimir Gorunoviç

Hidrojen en basit yapıya sahip elementtir. Pozitif bir yüke ve neredeyse sınırsız bir ömre sahiptir. Evrendeki en kararlı parçacıktır. Büyük Patlama'nın ürettiği protonlar henüz bozunmamıştır. Proton kütlesi 1,627*10-27 kg veya 938,272 eV'dir. Daha sıklıkla bu değer elektronvolt cinsinden ifade edilir.

Proton, nükleer fiziğin “babası” Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Tüm kimyasal elementlerin atom çekirdeklerinin protonlardan oluştuğu hipotezini öne sürdü, çünkü kütleleri bir hidrojen atomunun çekirdeğini tam sayı olarak aşıyor. Rutherford ilginç bir deney gerçekleştirdi. O zamanlar bazı elementlerin doğal radyoaktivitesi zaten keşfedilmişti. Bilim adamı, alfa radyasyonu (alfa parçacıkları yüksek enerjili helyum çekirdekleridir) kullanarak nitrojen atomlarını ışınladı. Bu etkileşim sonucunda bir parçacık uçtu. Rutherford bunun bir proton olduğunu öne sürdü. Wilson kabarcık odasındaki daha sonraki deneyler onun varsayımını doğruladı. Böylece 1913'te yeni bir parçacık keşfedildi, ancak Rutherford'un çekirdeğin bileşimi hakkındaki hipotezinin savunulamaz olduğu ortaya çıktı.

Nötronun keşfi

Büyük bilim adamı hesaplamalarında bir hata buldu ve çekirdeğin parçası olan ve protonla neredeyse aynı kütleye sahip başka bir parçacığın varlığına dair bir hipotez öne sürdü. Deneysel olarak bunu tespit edemedi.

Bu, 1932'de İngiliz bilim adamı James Chadwick tarafından yapıldı. Berilyum atomlarını yüksek enerjili alfa parçacıklarıyla bombaladığı bir deney gerçekleştirdi. Nükleer reaksiyonun bir sonucu olarak berilyum çekirdeğinden daha sonra nötron adı verilen bir parçacık yayıldı. Bu keşfinden dolayı Chadwick üç yıl sonra Nobel Ödülü'nü aldı.

Bir nötronun kütlesi aslında bir protonun kütlesinden çok az farklıdır (1.622 * 10-27 kg), ancak bu parçacığın bir yükü yoktur. Bu anlamda nötrdür ve aynı zamanda ağır çekirdeklerin bölünmesine neden olma yeteneğine sahiptir. Yük eksikliği nedeniyle bir nötron, yüksek Coulomb potansiyel bariyerini kolayca geçebilir ve çekirdeğin yapısına nüfuz edebilir.

Proton ve nötron kuantum özelliklerine sahiptir (parçacık ve dalga özelliklerini sergileyebilirler). Nötron radyasyonu tıbbi amaçlar için kullanılır. Yüksek nüfuz etme yeteneği, bu radyasyonun derindeki tümörleri ve diğer kötü huylu oluşumları iyonize etmesine ve tespit etmesine olanak tanır. Aynı zamanda parçacık enerjisi nispeten düşüktür.

Nötron, protondan farklı olarak kararsız bir parçacıktır. Ömrü yaklaşık 900 saniyedir. Bir protona, bir elektrona ve bir elektron nötrinosuna bozunur.

, elektromanyetik ve yerçekimi

Protonlar, yıldızların ürettiği ana enerji kaynağı olan termonükleer reaksiyonlarda rol alır. Özellikle tepkiler kişi başı Güneş'in yaydığı enerjinin neredeyse tamamının kaynağı olan döngü, dört protonun birleşerek helyum-4 çekirdeği oluşturması ve iki protonun nötrona dönüşmesiyle ortaya çıkıyor.

Fizikte proton gösterilir P(veya P+ ). Protonun kimyasal adı (pozitif bir hidrojen iyonu olarak kabul edilir) H +, astrofiziksel adı HII'dir.

Açılış

Proton özellikleri

1836.152 673 89(17)'ye eşit olan proton ve elektron kütlelerinin oranı, %0,002 doğrulukla 6π 5 = 1836.118 değerine eşittir...

Protonun iç yapısı ilk olarak R. Hofstadter tarafından yüksek enerjili elektron ışınının (2 GeV) protonlarla çarpışması incelenerek deneysel olarak incelenmiştir (Nobel Fizik Ödülü 1961). Proton, yarıçapı cm olan, kütle ve yük yoğunluğu yüksek, ağır bir çekirdekten (çekirdek) oluşur. ≈ %35 (\displaystyle \yaklaşık 35\,\%) Protonun elektrik yükü ve onu çevreleyen nispeten seyrekleştirilmiş kabuk. Uzakta ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 0(,)25\cdot 10^(-13))önce ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm'de bu kabuk esas olarak sanal ρ - ve π - mesonlardan oluşur ve ≈ %50 (\displaystyle \yaklaşık 50\,\%) Protonun elektrik yükü, ardından mesafeye ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \yaklaşık 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm, protonun elektrik yükünün ~%15'ini taşıyan sanal ω - ve π - mezonlardan oluşan bir kabuğu genişletir.

Kuarkların protonun merkezinde yarattığı basınç yaklaşık 10 35 Pa'dır (10 30 atmosfer), yani nötron yıldızlarının içindeki basınçtan daha yüksektir.

Bir protonun manyetik momenti, belirli bir düzgün manyetik alanda protonun manyetik momentinin rezonans frekansının ve aynı alandaki protonun dairesel yörüngesinin siklotron frekansının oranı ölçülerek ölçülür.

Bir protonla ilişkili uzunluk boyutuna sahip üç fiziksel nicelik vardır:

1960'lı yıllardan bu yana çeşitli yöntemlerle gerçekleştirilen, sıradan hidrojen atomları kullanılarak proton yarıçapı ölçümleri (CODATA -2014) şu sonuca varmıştır: 0,8751 ± 0,0061 femtometre(1 fm = 10−15 m). Müonik hidrojen atomlarıyla (elektronun bir müonla değiştirildiği) ilk deneyler bu yarıçap için %4 daha küçük bir sonuç verdi: 0,84184 ± 0,00067 fm. Bu farklılığın nedenleri hala belirsizdir.

Protonun sözde zayıf yükü Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W Değişim yoluyla zayıf etkileşimlere katılımını belirleyen Z 0 bozonu (bir parçacığın elektrik yükünün, foton değişimi yoluyla elektromanyetik etkileşimlere katılımını belirlemesine benzer), polarize elektronların protonlar üzerinde saçılması sırasında eşlik ihlalinin deneysel ölçümlerine göre 0,0719 ± 0,0045'tir. Ölçülen değer, deneysel hata dahilinde, Standart Modelin teorik tahminleriyle (0,0708 ± 0,0003) tutarlıdır.

istikrar

Serbest proton kararlıdır, deneysel çalışmalar onun bozunmasına dair herhangi bir işaret ortaya koymamıştır (ömrü için alt sınır 2,9⋅10, bozunma kanalından bağımsız olarak 29 yıl, 8,2⋅10, bir pozitron ve nötr pion'a bozunma için 33 yıl, 6,6⋅ Pozitif bir müon ve nötr bir pion'a bozunma için 10 33 yıl). Proton, baryonların en hafifi olduğundan, protonun kararlılığı, baryon sayısının korunumu yasasının bir sonucudur - bir proton, bu yasayı ihlal etmeden daha hafif parçacıklara (örneğin, bir pozitron ve nötrinoya) bozunamaz. Bununla birlikte, Standart Modelin birçok teorik uzantısı, baryon sayısının korunmamasına ve dolayısıyla proton bozunmasına neden olacak süreçleri (henüz gözlemlenmemiş) öngörmektedir.

Bir atom çekirdeğine bağlı bir proton, atomun elektron K, L veya M kabuğundan bir elektron yakalama yeteneğine sahiptir ("elektron yakalama" olarak adlandırılır). Bir elektronu emen atom çekirdeğinin protonu, bir nötrona dönüşür ve aynı anda bir nötrino yayar: p+e – →+ν e . Elektron yakalamayla oluşturulan K, L veya M katmanındaki bir "delik", atomun üstteki elektron katmanlarından birinden gelen bir elektronla doldurulur ve atom numarasına karşılık gelen karakteristik X-ışınları yayar. Z− 1 ve/veya Auger elektronları. 7'den 1000'den fazla izotop bilinmektedir
4 ila 262
105, elektron yakalamayla bozunuyor. Yeterince yüksek bozunma enerjilerinde (yukarıda) 2m ve c 2 ≈ 1,022 MeV) rakip bir bozunma kanalı açılır - pozitron bozunması p → +e ++ν e . Bu süreçlerin yalnızca bazı çekirdeklerdeki proton için mümkün olduğu, burada eksik enerjinin ortaya çıkan nötronun daha düşük bir nükleer kabuğa geçişiyle yenilendiği vurgulanmalıdır; serbest bir proton için bunlar enerjinin korunumu yasası tarafından yasaklanmıştır.

Kimyadaki protonların kaynağı mineral (nitrik, sülfürik, fosforik ve diğerleri) ve organik (formik, asetik, oksalik ve diğerleri) asitlerdir. Sulu bir çözeltide asitler, bir protonun eliminasyonuyla ayrışarak bir hidronyum katyonu oluşturabilir.

Gaz fazında protonlar iyonizasyonla elde edilir - bir elektronun bir hidrojen atomundan çıkarılması. Uyarılmamış bir hidrojen atomunun iyonlaşma potansiyeli 13.595 eV'dir. Moleküler hidrojen, atmosferik basınçta ve oda sıcaklığında hızlı elektronlar tarafından iyonize edildiğinde, başlangıçta moleküler hidrojen iyonu (H2 +) oluşur - 1,06 mesafede bir elektronla bir arada tutulan iki protondan oluşan fiziksel bir sistem. Pauling'e göre böyle bir sistemin kararlılığı, bir elektronun iki proton arasındaki "rezonans frekansı" 7·10 · 14 s −1'e eşit olan rezonansından kaynaklanmaktadır. Sıcaklık birkaç bin dereceye yükseldiğinde, hidrojen iyonizasyon ürünlerinin bileşimi protonlar - H + lehine değişir.

Başvuru

Ayrıca bakınız

Notlar

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Temel Fiziksel Sabitler --- Tam Liste
2. CODATA Değeri: proton kütlesi
3. CODATA Değeri: u cinsinden proton kütlesi
4. Ahmed S.; ve ark. (2004). “Sudbury Nötrino Gözlemevi'nden Görünmez Modlar Yoluyla Nükleon Bozunmasına İlişkin Kısıtlamalar.” Fiziksel İnceleme Mektupları. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA Değeri: MeV cinsinden proton kütle enerjisi eşdeğeri
6. CODATA Değeri: proton-elektron kütle oranı
7. , İle. 67.
8. Hofstadter P.Çekirdeklerin ve nükleonların yapısı // Phys. - 1963. - T. 81, No. 1. - S. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K. I. Sanal süreçler ve nükleonun yapısı // Mikrodünyanın Fiziği - M .: Atomizdat, 1965. - S. 75.
10. Zhdanov G.B. Elastik saçılma, çevresel etkileşimler ve rezonanslar // Yüksek Enerji Parçacıkları. Uzayda ve laboratuvarlarda yüksek enerjiler - M.: Nauka, 1965. - S. 132.
11. Burkert V.D., Elouadrhiri L., Girod F.X. Protonun içindeki basınç dağılımı // Doğa. - 2018. - Mayıs (cilt 557, sayı 7705). - S.396-399. -DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F.Çekirdeğin temel teorisi. - M: IL, 1956. - S. 48.