Protonun kütləsi bərabərdir. Proton və neytronu kim və nə vaxt kəşf edib

Bir vaxtlar hər hansı bir maddənin ən kiçik struktur vahidinin molekul olduğuna inanılırdı. Sonra daha güclü mikroskopların ixtirası ilə bəşəriyyət atom anlayışını - molekulların birləşmə hissəciyini kəşf edəndə təəccübləndi. Daha az görünür? Bu arada, daha sonra məlum oldu ki, atom da öz növbəsində daha kiçik elementlərdən ibarətdir.

20-ci əsrin əvvəllərində İngilis fiziki atomda nüvələrin varlığını kəşf etdi - mərkəzi strukturlar; Məhz bu məqam maddənin ən kiçik struktur elementinin quruluşu ilə bağlı bir sıra sonsuz kəşflərin başlanğıcını qoydu.

Bu gün nüvə modelinə əsaslanaraq və çoxsaylı araşdırmalar sayəsində atomun ətrafı ilə əhatə olunmuş bir nüvədən ibarət olduğu məlumdur. elektron buludu. Belə bir "bulud" elektronları və ya mənfi yüklü elementar hissəcikləri ehtiva edir. Nüvə, əksinə, adlandırılan elektrik müsbət yüklü hissəcikləri ehtiva edir protonlar. Artıq yuxarıda adı çəkilən İngilis fiziki bu hadisəni müşahidə edə və sonradan təsvir edə bildi. 1919-cu ildə o, alfa hissəciklərinin hidrogen nüvələrini digər elementlərin nüvələrindən çıxardığı bir təcrübə apardı. Beləliklə, o, protonların tək elektronu olmayan nüvədən başqa bir şey olmadığını öyrənib sübut edə bildi. Müasir fizikada protonlar p və ya p+ simvolu ilə simvollaşdırılır (müsbət yükü bildirir).

Yunan dilindən tərcümə olunan proton "birinci, əsas" deməkdir - sinifə aid elementar hissəcik baryonlar, olanlar. nisbətən ağır Bu, sabit strukturdur, onun ömrü 2,9 x 10(29) ildən çoxdur.

Düzünü desək, protondan əlavə, adına əsasən neytral yüklü olan neytronları da ehtiva edir. Bu elementlərin hər ikisi adlanır nuklonlar.

Protonun kütləsi, olduqca açıq şərtlərə görə, uzun müddət ölçülə bilmədi. İndi məlumdur ki, belədir

mp=1,67262∙10-27 kq.

Protonun qalan kütləsi məhz belə görünür.

Fizikanın müxtəlif sahələrinə xas olan proton kütləsi haqqında anlayışları nəzərdən keçirməyə davam edək.

Nüvə fizikası çərçivəsində bir hissəciyin kütləsi çox vaxt fərqli bir forma alır, onun ölçü vahidi amudur.

A.e.m. - atom kütlə vahidi. Bir amu Kütləvi sayı 12 olan bir karbon atomunun kütləsinin 1/12 hissəsinə bərabərdir. Deməli, 1 atom kütlə vahidi 1,66057 10-27 kq-a bərabərdir.

Beləliklə, bir protonun kütləsi belə görünür:

mp = 1.007276 a. yemək.

Bu müsbət yüklü hissəciyin kütləsini müxtəlif ölçü vahidlərindən istifadə etməklə ifadə etməyin başqa bir yolu var. Bunun üçün əvvəlcə kütlə və enerjinin E=mc2 ekvivalentliyini aksiom kimi qəbul etmək lazımdır. Burada c - və m bədən kütləsidir.

Bu vəziyyətdə proton kütləsi meqaelektronvolt və ya MeV ilə ölçüləcəkdir. Bu ölçü vahidi yalnız nüvə və atom fizikasında istifadə olunur və bu nöqtələr arasındakı potensial fərqin 1 Volt olması şərti ilə C-də iki nöqtə arasında hissəciyi ötürmək üçün lazım olan enerjini ölçməyə xidmət edir.

Deməli, nəzərə alsaq ki, 1 a.m. = 931,494829533852 MeV, proton kütləsi təqribəndir

Bu nəticə kütləvi spektroskopik ölçmələr əsasında əldə edilmişdir və yuxarıda verilmiş formada olan kütlə də adətən e adlanır. proton istirahət enerjisi.

Beləliklə, təcrübənin ehtiyaclarına əsaslanaraq, ən kiçik hissəciyin kütləsi üç fərqli qiymətlə, üç fərqli ölçü vahidində ifadə edilə bilər.

Bundan əlavə, protonun kütləsi, məlum olduğu kimi, müsbət yüklü hissəcikdən daha "ağır" olan elektronun kütləsinə nisbətən ifadə edilə bilər. Bu halda kobud hesablama və əhəmiyyətli səhvlərlə kütlə elektron kütləsinə nisbətən 1836.152672 olacaqdır.

Bu məqalə Vladimir Qorunoviç tərəfindən Wikiknowledge veb-saytında reallığı təhrif edən oxşar məqalə redaktə edilməmişdən əvvəl yazılmışdır. İndi mən yalnız öz saytlarımda, həm də buna icazə verən saytlarda həqiqəti sərbəst yaza bilirəm.

2 Fizikada proton

2.1 Proton radiusu
2.2 Protonun maqnit momenti
2.4 Protonun istirahət kütləsi
2.5 Protonun ömrü

Standart Modeldə 3 Proton
4 Proton elementar hissəcikdir
6 Proton - xülasə

1 Proton (elementar hissəcik)

Proton- elementar zərrəciklərin kvant nömrəsi L=3/2 (spin = 1/2) - barion qrupu, proton yarımqrupu, elektrik yükü +e (elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə əsasən sistemləşdirmə).

Proton alt qrupu (yer və həyəcanlı vəziyyətlər)

2 Fizikada proton

Proton - elementar hissəciklərin kvant nömrəsi L=3/2 (spin = 1/2) - barionlar qrupu, proton yarımqrupu, elektrik yükü +e (elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə görə sistemləşdirmə).
Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə (elmi əsas üzərində qurulmuş və bütün elementar hissəciklərin düzgün spektrini alan yeganə nəzəriyyə) görə, proton sabit komponentli fırlanan qütbləşmiş alternativ elektromaqnit sahəsindən ibarətdir. Standart Modelin protonun guya kvarklardan ibarət olduğuna dair bütün əsassız ifadələrinin reallıqla heç bir əlaqəsi yoxdur. - Fizika eksperimental olaraq sübut etdi ki, protonun elektromaqnit sahələri, həmçinin qravitasiya sahəsi var. Fizika 100 il əvvəl elementar hissəciklərin nəinki elektromaqnit sahələrinə malik olduğunu, həm də onlardan ibarət olduğunu parlaq şəkildə təxmin edirdi, lakin 2010-cu ilə qədər bir nəzəriyyə qurmaq mümkün deyildi. İndi, 2015-ci ildə cazibə qüvvəsinin elektromaqnit təbiətini təyin edən və cazibə tənliklərindən fərqli elementar hissəciklərin cazibə sahəsinin tənliklərini əldə edən elementar hissəciklərin cazibə nəzəriyyəsi də ortaya çıxdı, bunun əsasında birdən çox riyazi fizikada nağıl quruldu.

Protonun elektromaqnit sahəsinin strukturu (E-sabit elektrik sahəsi, H-sabit maqnit sahəsi, dəyişən elektromaqnit sahəsi sarı rənglə qeyd olunur)

Enerji balansı (ümumi daxili enerjinin faizi):

sabit elektrik sahəsi (E) - 0,346%,
sabit maqnit sahəsi (H) - 7,44%,
dəyişən elektromaqnit sahəsi - 92,21%.

Protonun sabit maqnit sahəsində cəmlənmiş enerji ilə sabit elektrik sahəsində cəmlənmiş enerji arasındakı nisbət 21,48-dir. Bu, protonda nüvə qüvvələrinin mövcudluğunu izah edir. Protonun quruluşu şəkildə göstərilmişdir.

Protonun elektrik sahəsi iki bölgədən ibarətdir: müsbət yüklü xarici bölgə və mənfi yüklü daxili bölgə. Xarici və daxili bölgələrin yüklərinin fərqi protonun ümumi elektrik yükünü təyin edir +e. Onun kvantlaşdırılması elementar hissəciklərin həndəsəsinə və quruluşuna əsaslanır.

Və əslində təbiətdə mövcud olan elementar hissəciklərin əsas qarşılıqlı təsirləri belə görünür:

2.1 Proton radiusu

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi hissəciyin radiusunu (r) mərkəzdən maksimum kütlə sıxlığının əldə olunduğu nöqtəyə qədər olan məsafə kimi müəyyən edir.

Bir proton üçün 3,4212 10 -16 m olacaq.Bunun üçün elektromaqnit sahəsinin təbəqəsinin qalınlığını əlavə etmək lazımdır, nəticə:

olan 4,5616 10 -16 m-ə bərabərdir.Beləliklə, protonun xarici sərhədi mərkəzdən 4,5616 10 -16 m məsafədə yerləşir.Lakin yadda saxlamaq lazımdır ki, qalan hissənin kiçik (təxminən 1%) hissəsi klassik elektrodinamikaya uyğun olaraq sabit elektrik və sabit maqnit sahələrində olan kütlə bu radiusdan kənardadır.

2.2 Protonun maqnit momenti

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi protonun maqnit momentini anomal hesab etmir - onun dəyəri kvant mexanikasının elementar hissəcikdə işlədiyi dərəcədə kvant ədədləri toplusu ilə müəyyən edilir.

Beləliklə, bir protonun əsas maqnit momenti iki cərəyan tərəfindən yaradılır:

(+) maqnit momenti ilə +2 eħ/m 0p c
(-) maqnit momenti ilə -0,5 eħ/m 0p s

Protonun yaranan maqnit momentini əldə etmək üçün hər iki momenti əlavə etməli, dəyişən elektromaqnit sahəsinin enerji faizini 100 faizə bölmək və spin komponentini əlavə etmək lazımdır, nəticədə 1,3964237 eh/m 0p c. Adi nüvə maqnitonlarına çevrilmək üçün ortaya çıxan ədədi ikiyə vurmaq lazımdır - sonda bizdə 2,7928474 var.

2.3 Protonun elektrik sahəsi

2.3.1 Protonun uzaq sahə elektrik sahəsi

Fizikanın protonun elektrik sahəsinin quruluşu haqqında bilikləri fizikanın inkişafı ilə dəyişdi. Əvvəlcə bir protonun elektrik sahəsinin nöqtə elektrik yükünün sahəsi olduğuna inanılırdı +e. Bu sahə üçün olacaq:
Uzaq zonada (r >> r p) (A) nöqtəsində protonun elektrik sahəsi potensialı SI sistemində tam bərabərdir:

Uzaq zonada (r >> r p) protonun elektrik sahəsinin gücü E SI sistemində tam bərabərdir:

Harada n = r/|r| - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində proton mərkəzindən vahid vektor, r - proton mərkəzindən müşahidə nöqtəsinə qədər olan məsafə, e - elementar elektrik yükü, vektorlar qalın hərflərlə, ε 0 - elektrik sabiti, r p = Lh. /(m 0~ c ) sahə nəzəriyyəsində protonun radiusu, L sahə nəzəriyyəsində protonun əsas kvant nömrəsi, h Plank sabiti, m 0~ dəyişən elektromaqnit sahəsindəki kütlənin miqdarıdır. istirahətdə olan proton, c işıq sürətidir. (GHS sistemində çarpan yoxdur. SI Multiplier.)

Bu riyazi ifadələr protonun elektrik sahəsinin uzaq zonası üçün düzgündür: r >> r p, lakin sonra fizika fərz etdi ki, onların etibarlılığı yaxın zonaya da, 10-14 sm məsafələrə qədər uzanır.

2.3.2 Protonun elektrik yükləri

20-ci əsrin birinci yarısında fizika bir protonun yalnız bir elektrik yükünün olduğunu və bunun +e-yə bərabər olduğuna inanırdı.

Kvark fərziyyəsinin ortaya çıxmasından sonra fizika protonun daxilində bir deyil, üç elektrik yükünün olduğunu irəli sürdü: iki elektrik yükü +2e/3 və bir elektrik yükü -e/3. Ümumilikdə, bu ödənişlər +e verir. Bu, fizikanın protonun mürəkkəb quruluşa malik olduğunu və +2e/3 yüklü iki yuxarı kvarkdan və -e/3 yüklü bir d kvarkdan ibarət olduğunu irəli sürdüyü üçün edilib. Lakin kvarklar nə təbiətdə, nə də sürətləndiricilərdə hər hansı bir enerjidə tapılmadı və ya onların mövcudluğunu iman əsasında qəbul etmək (Standart Modelin tərəfdarları belə idi) və ya elementar hissəciklərin başqa strukturunu axtarmaq qaldı. Lakin eyni zamanda fizikada elementar zərrəciklər haqqında eksperimental məlumatlar davamlı olaraq toplanırdı və edilənləri yenidən düşünmək üçün kifayət qədər toplananda elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi yarandı.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə görə, həm yüklü, həm də neytral kvant sayı L>0 olan elementar hissəciklərin sabit elektrik sahəsi müvafiq elementar hissəciyin elektromaqnit sahəsinin sabit komponenti tərəfindən yaradılır (bu elektrik deyil. 19-cu əsrdə fizikanın inandığı kimi elektrik sahəsinin əsas səbəbi olan yük, lakin elementar hissəciklərin elektrik sahələri elektrik yüklərinin sahələrinə uyğundur). Elektrik yükü sahəsi isə əks işarələrin elektrik sahələrini yaradan xarici və daxili yarımkürələr arasında asimmetriyanın olması nəticəsində yaranır. Yüklənmiş elementar hissəciklər üçün uzaq zonada elementar elektrik yükünün sahəsi yaranır və elektrik yükünün işarəsi xarici yarımkürənin yaratdığı elektrik sahəsinin işarəsi ilə müəyyən edilir. Yaxın zonada bu sahə mürəkkəb quruluşa malikdir və dipoldur, lakin onun dipol momenti yoxdur. Bu sahənin nöqtə yükləri sistemi kimi təxmini təsviri üçün protonun içərisində ən azı 6 "kvark" tələb olunacaq - 8 "kvark" götürsək daha yaxşı olar. Aydındır ki, belə “kvarkların” elektrik yükləri standart modelin (kvarkları ilə) hesab etdiyindən tamamilə fərqli olacaq.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi müəyyən etdi ki, proton, hər hansı digər müsbət yüklü elementar hissəcik kimi, iki elektrik yükü və müvafiq olaraq iki elektrik radiusu ola bilər:

xarici sabit elektrik sahəsinin elektrik radiusu (yük q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 sm,
daxili sabit elektrik sahəsinin elektrik radiusu (yük q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 sm.

Proton elektrik sahəsinin bu xüsusiyyətləri elementar hissəciklərin 1-ci sahə nəzəriyyəsinin paylanmasına uyğundur. Fizika bu paylanmanın dəqiqliyini hələ eksperimental olaraq müəyyən etməmişdir və hansı paylanma yaxın zonada protonun sabit elektrik sahəsinin real strukturuna, eləcə də yaxınlıqdakı protonun elektrik sahəsinin strukturuna ən dəqiq uyğun gəlir. zona (rp sıra məsafələrində). Gördüyünüz kimi, elektrik yükləri protonda ehtimal edilən kvarkların (+4/3e=+1,333e və -1/3e=-0,333e) yüklərinə yaxındır, lakin kvarklardan fərqli olaraq, elektromaqnit sahələri var. təbiətə malikdir və sabitin oxşar quruluşuna malikdir Hər hansı müsbət yüklü elementar hissəcik spinin böyüklüyündən və... . asılı olmayaraq elektrik sahəsinə malikdir.

Hər bir elementar hissəcik üçün elektrik radiuslarının dəyərləri unikaldır və L sahə nəzəriyyəsindəki əsas kvant nömrəsi, istirahət kütləsinin dəyəri, dəyişən elektromaqnit sahəsindəki enerjinin faizi (kvant mexanikasının işlədiyi yerdə) ilə müəyyən edilir. ) və xarici sabit elektrik sahəsi yaradan elementar hissəciyin elektromaqnit sahəsinin sabit komponentinin strukturu (əsas kvant nömrəsi ilə verilən bütün elementar hissəciklər üçün eynidir). Elektrik radiusu, oxşar elektrik sahəsini yaradan, çevrə ətrafında bərabər paylanmış elektrik yükünün orta yerini göstərir. Hər iki elektrik yükü eyni müstəvidə (elementar hissəciyin dəyişən elektromaqnit sahəsinin fırlanma müstəvisi) yerləşir və elementar hissəciyin dəyişən elektromaqnit sahəsinin fırlanma mərkəzi ilə üst-üstə düşən ümumi mərkəzə malikdir.

2.3.3 Yaxın zonada protonun elektrik sahəsi

Elementar hissəcik daxilində elektrik yüklərinin böyüklüyünü və onların yerini bilməklə onların yaratdığı elektrik sahəsini təyin etmək olar.

SI sistemində yaxın zonada (r~r p) protonun elektrik sahəsinin gücü E vektor cəmi olaraq təxminən bərabərdir:

Harada n+ = r +/|r+ | - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində proton yükünün q + yaxın (1) və ya uzaq (2) nöqtəsindən vahid vektor, n- = r-/|r- | - proton yükünün yaxın (1) və ya uzaq (2) nöqtəsindən vahid vektor q - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində, r - protonun mərkəzindən müşahidə nöqtəsinin proyeksiyasına qədər olan məsafə. proton müstəvisi, q + - xarici elektrik yükü +1.25e, q - - daxili elektrik yükü -0.25e, vektorlar qalın hərflərlə vurğulanır, ε 0 - elektrik sabiti, z - müşahidə nöqtəsinin hündürlüyü (A) (məsafədən məsafə proton müstəvisinə müşahidə nöqtəsi), r 0 - normallaşma parametri. (GHS sistemində çarpan yoxdur. SI Multiplier.)

Bu riyazi ifadə vektorların cəmidir və vektor əlavə etmə qaydalarına əsasən hesablanmalıdır, çünki bu, iki paylanmış elektrik yükünün (+1,25e və -0,25e) sahəsidir. Birinci və üçüncü şərtlər ittihamların yaxın nöqtələrinə, ikinci və dördüncü - uzaq olanlara uyğun gəlir. Bu riyazi ifadə protonun daxili (halqa) bölgəsində işləmir, onun sabit sahələrini yaradır (əgər iki şərt eyni vaxtda yerinə yetirilirsə: h/m 0~ c

SI sistemində yaxın zonada (r~r p) (A) nöqtəsində protonun elektrik sahəsi potensialı təxminən bərabərdir:

burada r 0 normallaşdırıcı parametrdir, dəyəri E düsturunda r 0-dan fərqli ola bilər. (SGS sistemində heç bir amil yoxdur.) Bu riyazi ifadə protonun daxili (halqa) bölgəsində işləmir, onun sabit sahələri (əgər iki şərt eyni vaxtda yerinə yetirilirsə: h/m 0~ c

Hər iki yaxın sahə ifadəsi üçün r 0-ın kalibrlənməsi sabit proton sahələri yaradan bölgənin sərhəddində aparılmalıdır.

2.4 Protonun istirahət kütləsi

burada müəyyən inteqral elementar hissəciyin bütün elektromaqnit sahəsi üzərində alınır, E elektrik sahəsinin gücü, H maqnit sahəsinin gücüdür. Burada elektromaqnit sahəsinin bütün komponentləri nəzərə alınır: sabit elektrik sahəsi, sabit maqnit sahəsi, dəyişən elektromaqnit sahəsi. Elementar hissəciklərin cazibə sahəsi üçün tənliklərin əldə edildiyi bu kiçik, lakin çox fizika tutumlu düstur, qırıntı yığınına birdən çox nağıl "nəzəriyyəsi" göndərəcək - buna görə də onların bəzi müəllifləri buna nifrət edirəm.

Yuxarıdakı düsturdan göründüyü kimi, protonun istirahət kütləsinin qiyməti protonun yerləşdiyi şəraitdən asılıdır. Beləliklə, bir protonu sabit xarici elektrik sahəsinə (məsələn, atom nüvəsi) yerləşdirməklə biz E 2-yə təsir edəcəyik ki, bu da protonun kütləsinə və onun sabitliyinə təsir edəcək. Bir proton sabit bir maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə oxşar vəziyyət yaranacaq. Buna görə də, atom nüvəsinin daxilindəki protonun bəzi xassələri, boşluqda, sahələrdən uzaqda olan sərbəst protonun eyni xassələrindən fərqlənir.

2.5 Protonun ömrü

Cədvəldə göstərilən ömür pulsuz protona uyğundur.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi bildirir ki, elementar zərrəciyin ömrü onun yerləşdiyi şəraitdən asılıdır. Protonu xarici sahəyə (məsələn, elektrik sahəsinə) yerləşdirməklə biz onun elektromaqnit sahəsindəki enerjini dəyişdiririk. Xarici sahənin işarəsini seçə bilərsiniz ki, protonun daxili enerjisi artsın. Xarici sahə gücünün elə bir qiymətini seçmək mümkündür ki, protonun neytron, pozitron və elektron neytrinoya parçalanması mümkün olsun və buna görə də proton qeyri-sabit olur. Bu, qonşu protonların elektrik sahəsinin nüvənin protonunun çürüməsinə səbəb olduğu atom nüvələrində müşahidə olunan şeydir. Nüvəyə əlavə enerji daxil edildikdə, proton parçalanmaları daha aşağı xarici sahə gücündə başlaya bilər.

Standart Modeldə 3 Proton

Bildirilir ki, proton üç kvarkın bağlı vəziyyətidir: iki “yuxarı” (u) və bir “aşağı” (d) kvark (protonun təklif olunan kvark quruluşu: uud), neytron isə (kvark quruluşu udd) malikdir. . Proton və neytron kütlələrinin yaxınlığı hipotetik kvarkların (u və d) kütlələrinin yaxınlığı ilə izah olunur.

Təbiətdə kvarkların olması eksperimental olaraq sübut olunmadığından və yalnız dolayı sübutlar mövcud olduğundan, elementar hissəciklərin bəzi qarşılıqlı təsirlərində kvark izlərinin olması kimi şərh oluna bilən, həm də fərqli şəkildə şərh edilə bilən standart modelin ifadəsi. protonun kvark quruluşuna malik olması yalnız sübut edilməmiş bir fərziyyə olaraq qalır.

İstənilən model, o cümlədən Standart model, proton da daxil olmaqla elementar hissəciklərin istənilən strukturunu qəbul etmək hüququna malikdir, lakin sürətləndiricilərdə protonun ibarət olduğu güman edilən müvafiq hissəciklər aşkarlanana qədər modelin ifadəsi sübut olunmamış hesab edilməlidir.

Leptonlar sonradan Standart Modelə çevrilən bu Kvark modelinə sığmadı və buna görə də həqiqətən elementar hissəciklər kimi tanındı.

Hadronda kvarkların əlaqəsini izah etmək üçün təbiətdə güclü qarşılıqlı təsirin və onun daşıyıcıları olan qlüonların mövcudluğu fərz edilirdi. Kvant nəzəriyyəsində gözlənildiyi kimi, qluonlara foton kimi vahid spin, hissəcik və antihissəciklərin eyniliyi və sıfır istirahət kütləsi verilmişdir.

Əslində, təbiətdə hipotetik kvarkların güclü qarşılıqlı təsiri deyil, nuklonların nüvə qüvvələri var - və bu eyni şey deyil.

50 il keçdi. Təbiətdə kvarklara rast gəlinmədi və bizim üçün “Həbs” adlı yeni bir riyazi nağıl icad edildi. Düşünən insan burada təbiətin əsas qanununa - enerjinin saxlanması qanununa açıq-aşkar etinasızlığı asanlıqla görə bilər. Amma bunu düşünən insan edəcək və nağılçılar təbiətdə niyə sərbəst kvarkların olmadığı ilə bağlı onlara uyğun bir bəhanə tapdılar.

Təbiətdə qluonlara da rast gəlinməmişdir. Fakt budur ki, yalnız vektor mezonları (və mezonların daha bir həyəcanlı vəziyyətləri) təbiətdə vahid spinə sahib ola bilər, lakin hər bir vektor mezonunun bir antihissəsi var. - Buna görə vektor mezonları "qluonlar" üçün uyğun namizəd deyil. Mezonların ilk doqquz həyəcanlı vəziyyəti qalır, lakin onlardan 2-si Standart Modelin özünə ziddir və Standart Model onların təbiətdə mövcudluğunu tanımır, qalanları isə fizika tərəfindən yaxşı öyrənilib və onları ötürmək mümkün olmayacaq. inanılmaz gluonlar kimi. Son bir seçim var: bir cüt leptonun (myuon və ya tau leptonun) bağlı vəziyyətini qluon kimi ötürmək - lakin hətta bu parçalanma zamanı hesablana bilər.

Deməli, təbiətdə kvarklar və uydurma güclü qarşılıqlı təsir olmadığı kimi, təbiətdə də qluonlar yoxdur.
Siz düşünürsünüz ki, Standart Modelin tərəfdarları bunu başa düşmürlər - onlar hələ də başa düşürlər, lakin onilliklər ərzində etdiklərinin səhv olduğunu etiraf etmək iyrəncdir. Və buna görə də biz yeni riyazi nağıllar görürük...

4 Proton elementar hissəcikdir

Fizika inkişaf etdikcə protonun quruluşu haqqında fizikanın fikirləri dəyişdi.
Fizika əvvəlcə 1964-cü ilə qədər, GellMann və Zweig müstəqil olaraq kvark fərziyyəsini irəli sürənədək protonu elementar hissəcik hesab edirdi.

Əvvəlcə adronların kvark modeli yalnız üç hipotetik kvark və onların antihissəcikləri ilə məhdudlaşırdı. Bu, təklif olunan modelə uyğun gəlməyən və buna görə də kvarklarla yanaşı elementar kimi tanınan leptonları nəzərə almadan o dövrdə məlum olan elementar hissəciklərin spektrini düzgün təsvir etməyə imkan verdi. Bunun qiyməti təbiətdə mövcud olmayan fraksiya elektrik yüklərinin tətbiqi idi. Sonra, fizika inkişaf etdikcə və yeni eksperimental məlumatlar əldə olunduqca, kvark modeli tədricən böyüdü və çevrildi və nəticədə Standart Modelə çevrildi.

Onilliklər keçdi, sürətləndiricilərin gücü artdı və hipotetik kvarkların axtarışının nəticəsi həmişə eyni idi: təbiətdə kvarklar TAPILMADI.

Kvark (və sonra Standart) modelinin ölüm ehtimalını görən onun tərəfdarları bəzi təcrübələrdə kvarkların izlərinin müşahidə olunduğu bir nağıl düzəldib bəşəriyyətə ötürdülər. - Bu məlumatı yoxlamaq qeyri-mümkündür - eksperimental məlumatlar Standart Modeldən istifadə etməklə işlənir və o, həmişə ehtiyac duyduğu kimi bir şey verəcəkdir. Fizika tarixi nümunələri bilir ki, bir hissəciyin əvəzinə başqa zərrəcik içəri keçib - eksperimental məlumatların sonuncu belə manipulyasiyası vektor mezonunun guya hissəciklərin kütləsindən məsul olan inanılmaz Higgs bozonu kimi sürüşməsi olub, lakin eyni zamanda vaxt onların qravitasiya sahəsini yaratmır. Bu yalana görə hətta fizika üzrə Nobel mükafatı da verdilər. Bizim vəziyyətimizdə elementar hissəciklərin dalğa nəzəriyyələrinin yazıldığı alternativ elektromaqnit sahəsinin dayanıqlı dalğaları nağıl kvarkları kimi sürüşdü və 21-ci əsrin fizikası (Elementar Hissəciklərin Cazibə Nəzəriyyəsi ilə təmsil olunur) təbii bir quruluş qurdu. Hiqqs bozonu haqqında riyazi nağıl ilə əlaqəli olmayan Kainatın maddəsinin elementar hissəciklərinin ətalət xassələrinin mexanizmi.

Standart modelin altındakı taxt yenidən silkələməyə başlayanda onun tərəfdarları kiçiklər üçün “Həbs” adlı yeni bir nağıl tərtib edib bəşəriyyətə sırıdılar. İstənilən düşünən insan onda dərhal təbiətin əsas qanunu olan enerjinin saxlanması qanununun istehzasını görəcək. Amma Standart Modelin tərəfdarları HƏQİQƏTİ görmək istəmirlər.

5 Fizika bir elm olaraq qaldıqda

Fizika hələ elm olaraq qalanda həqiqət çoxluğun rəyi ilə deyil - təcrübə ilə müəyyən edilirdi. FİZİKA-ELM ilə fizika kimi keçmiş riyazi nağılların əsas fərqi də budur.
Hipotetik kvarkların axtarışı üçün aparılan bütün təcrübələr (əlbəttə, na-du-va-tel-stvo istisna olmaqla) açıq şəkildə göstərdi: təbiətdə kvarklar YOXDUR.

Standart Modelin protonun guya kvarklardan ibarət olduğuna dair bütün əsassız ifadələrinin reallıqla heç bir əlaqəsi yoxdur. - Fizika eksperimental olaraq sübut etdi ki, protonun elektromaqnit sahələri, həmçinin qravitasiya sahəsi var. Fizika 100 il əvvəl elementar hissəciklərin nəinki elektromaqnit sahələrinə malik olduğunu, həm də onlardan ibarət olduğunu parlaq şəkildə təxmin edirdi, lakin 2010-cu ilə qədər bir nəzəriyyə qurmaq mümkün deyildi. İndi, 2015-ci ildə cazibə qüvvəsinin elektromaqnit təbiətini təyin edən və cazibə tənliklərindən fərqli elementar hissəciklərin cazibə sahəsinin tənliklərini əldə edən elementar hissəciklərin cazibə nəzəriyyəsi də ortaya çıxdı, bunun əsasında birdən çox riyazi fizikada nağıl quruldu.

6 Proton - xülasə

Məqalənin əsas hissəsində mən nağıl kvarkları (nağıl gluonları ilə) haqqında ətraflı danışmadım, çünki onlar təbiətdə DEYİL və başınızı nağıllarla (lazımsız olaraq) doldurmağın mənası yoxdur - və əsas elementlər olmadan. təməl: qluonlu kvarklar, standart model çökdü - fizikada dominantlıq vaxtı TAMAMLANDI (Standart Modelə baxın).

Təbiətdəki elektromaqnetizmin yerini istədiyiniz qədər görməzlikdən gələ bilərsiniz (onu hər addımda qarşılamaq: işıq, istilik radiasiyası, elektrik, televiziya, radio, telefon rabitəsi, o cümlədən mobil rabitə, İnternet, onsuz bəşəriyyət bu barədə bilməyəcəkdi. Sahə Nəzəriyyəsinin elementar hissəciklərinin mövcudluğu, ...) və müflis olanları əvəz etmək üçün yeni nağıllar icad etməyə davam edir, onları elm kimi təqdim edir; daha yaxşı istifadə etməyə layiq olan əzmkarlıqla Standart Modelin və Kvant Nəzəriyyəsinin əzbərlənmiş Nağıllarını təkrarlamağa davam edə bilərsiniz; lakin təbiətdəki elektromaqnit sahələri nağıldakı virtual hissəciklər, eləcə də elektromaqnit sahələrinin yaratdığı cazibə qüvvəsi olmadan çox gözəl olub, var, olacaq və edə bilər, lakin nağılların doğulduğu və insanlara təsirini dayandırdığı vaxt var. Təbiətə gəlincə, nağıllara və ya insanın hər hansı digər ədəbi fəaliyyətinə, hətta onlara görə fizika üzrə Nobel mükafatı verilsə belə, O, NƏZƏRİNƏ DEYİL. Təbiət quruluşlandığı kimi qurulur və FİZİKA-ELMİN vəzifəsi onu anlamaq və təsvir etməkdir.

İndi qarşınızda yeni bir dünya açıldı - 20-ci əsr fizikasının mövcudluğundan şübhələnmədiyi dipol sahələri dünyası. Gördünüz ki, protonun bir deyil, iki elektrik yükü (xarici və daxili) və iki müvafiq elektrik radiusu var. Bir protonun qalan kütləsinin nədən ibarət olduğunu və xəyali Hiqqs bozonunun işlək olmadığını gördünüz (Nobel Komitəsinin qərarları hələ təbiət qanunları deyil...). Üstəlik, kütlənin böyüklüyü və ömrü protonun yerləşdiyi sahələrdən asılıdır. Sərbəst protonun sabit olması onun həmişə və hər yerdə sabit qalacağı anlamına gəlmir (protonun parçalanması atom nüvələrində müşahidə olunur). Bütün bunlar iyirminci əsrin ikinci yarısında fizikada üstünlük təşkil edən anlayışlardan kənara çıxır. - 21-ci əsrin fizikası - Yeni fizika maddə haqqında biliklərin yeni səviyyəsinə keçir və bizi yeni maraqlı kəşflər gözləyir.

Proton (elementar hissəcik)

ELM çərçivəsində fəaliyyət göstərən elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi FİZİKA tərəfindən sübut edilmiş bir təməl üzərində qurulur:

Klassik elektrodinamika,
Kvant mexanikası (enerjinin saxlanması qanununa zidd olan virtual hissəciklər olmadan),
Saxlanma qanunları fizikanın əsas qanunlarıdır.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi tərəfindən istifadə edilən elmi yanaşma arasındakı əsas fərq budur - həqiqi nəzəriyyə ciddi şəkildə təbiət qanunları çərçivəsində fəaliyyət göstərməlidir: bu, ELİMdir.

Təbiətdə olmayan elementar zərrəciklərdən istifadə etmək, təbiətdə mövcud olmayan fundamental qarşılıqlı təsirləri icad etmək və ya təbiətdə mövcud olan qarşılıqlı təsirləri inanılmaz olanlarla əvəz etmək, təbiət qanunlarına məhəl qoymamaq, onlarla riyazi manipulyasiyalar etmək (elmin görünüşünü yaratmaq) - elm kimi keçib gedən Nağılların çoxluğu budur. Nəticədə fizika riyazi nağıllar aləminə sürüşdü. Standart Modelin nağıl personajları (qlyonlu kvarklar), nağıl qravitonları və “Kvant nəzəriyyəsi”nin nağılları ilə birlikdə artıq fizika dərsliklərinə nüfuz etmişlər və uşaqları aldadırlar, riyazi nağılları reallıq kimi ötürürlər. Dürüst New Physics tərəfdarları buna müqavimət göstərməyə çalışdılar, lakin qüvvələr bərabər deyildi. Beləliklə, 2010-cu ilə qədər, elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi meydana çıxana qədər, FİZİKA-ELMİN dirçəlişi uğrunda mübarizə həqiqi elmi nəzəriyyə ilə fizikada hakimiyyəti ələ keçirən riyazi nağıllar arasında açıq qarşıdurma səviyyəsinə keçdi. mikro dünya (və təkcə deyil).

Ancaq internet, axtarış sistemləri və saytın səhifələrində həqiqəti sərbəst şəkildə söyləmək bacarığı olmasaydı, bəşəriyyət New Physics-in nailiyyətlərindən xəbərsiz olardı. Elmdən pul qazanan nəşrlərə gəlincə, bu gün internetdə lazım olan məlumatları tez və sərbəst əldə etmək mümkün olanda onları pul üçün kim oxuyur.

1 Proton elementar hissəcikdir
2 Fizika bir elm olaraq qalanda
3 Fizikada proton
4 proton radiusu
5 Protonun maqnit momenti
6 Protonun elektrik sahəsi

Ernest Ruterford 1919-cu ildə azot nüvələrini alfa hissəcikləri ilə şüalandıraraq hidrogen nüvələrinin əmələ gəlməsini müşahidə etdi. Rezerford toqquşma nəticəsində yaranan hissəciyi proton adlandırdı. Bulud kamerasındakı proton izlərinin ilk fotoşəkilləri 1925-ci ildə Patrick Blackett tərəfindən çəkilmişdir. Lakin hidrogen ionlarının özləri (protonlardır) Ruterfordun təcrübələrindən çox əvvəl məlum idi.
Bu gün, 21-ci əsrdə fizika protonlar haqqında daha çox şey deyə bilər.

1 Proton elementar hissəcikdir

Fiziklər səylə yeni hipotetik hissəciklər axtarırdılar. Kvarkların axtarışı kosmik şüalarda, təbiətdə (çünki onların fraksiya elektrik yükü kompensasiya edilə bilməz) və sürətləndiricilərdə aparılmışdır.
Onilliklər keçdi, sürətləndiricilərin gücü artdı və hipotetik kvarkların axtarışının nəticəsi həmişə eyni idi: Kvarklara təbiətdə rast gəlinmir.

Kvark (və sonra Standart) modelinin ölüm ehtimalını görən onun tərəfdarları bəzi təcrübələrdə kvarkların izlərinin müşahidə olunduğu bir nağıl düzəldib bəşəriyyətə ötürdülər. - Bu məlumatı yoxlamaq qeyri-mümkündür - eksperimental məlumatlar Standart Modeldən istifadə etməklə işlənir və o, həmişə ehtiyac duyduğu kimi bir şey verəcəkdir. Fizika tarixi nümunələri bilir ki, bir hissəciyin əvəzinə başqa zərrəcik içəri keçib - eksperimental məlumatların sonuncu belə manipulyasiyası vektor mezonunun guya hissəciklərin kütləsindən məsul olan inanılmaz Higgs bozonu kimi sürüşməsi olub, lakin eyni zamanda vaxt onların qravitasiya sahəsini yaratmır. Bu riyazi nağıl hətta fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb. Bizim vəziyyətimizdə, elementar hissəciklərin dalğa nəzəriyyələrinin yazıldığı alternativ elektromaqnit sahəsinin dayanıqlı dalğaları peri kvarkları kimi sürüşdü.

2 Fizika bir elm olaraq qalanda

Fizika hələ elm olaraq qalanda həqiqət çoxluğun rəyi ilə deyil - təcrübə ilə müəyyən edilirdi. FİZİKA-ELM ilə fizika kimi keçmiş riyazi nağılların əsas fərqi də budur.
Hipotetik kvarkları axtaran bütün təcrübələr(əlbəttə ki, eksperimental məlumatlar adı altında öz inanclarınızdan yayınmaq istisna olmaqla) aydın göstərdilər: təbiətdə kvark yoxdur.

İndi Standart Modelin tərəfdarları Standart Model üçün ölüm hökmünə çevrilmiş bütün təcrübələrin nəticəsini öz kollektiv rəyi ilə əvəzləməyə, reallıq kimi təqdim etməyə çalışırlar. Amma nağıl nə qədər davam etsə də, yenə də bir son olacaq. Yeganə sual, bunun nə cür son olacağıdır: Standart Model tərəfdarları təcrübələrin yekdil hökmündən (daha doğrusu: TƏBİƏTİN hökmündən) sonra ağıl, cəsarət nümayiş etdirəcək və mövqelərini dəyişəcəklər, yoxsa onlar tarixə qovuşacaqlar. universal gülüş Yeni fizika - 21-ci əsrin fizikası, bütün bəşəriyyəti aldatmağa çalışan nağılçılar kimi. Seçim onlarındır.

İndi protonun özü haqqında.

3 Fizikada proton

Proton - elementar hissəcik kvant sayı L=3/2 (spin = 1/2) - barion qrupu, proton altqrupu, elektrik yükü +e (elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə görə sistemləşdirmə).
Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə (elmi əsas üzərində qurulmuş və bütün elementar hissəciklərin düzgün spektrini alan yeganə nəzəriyyə) görə, proton sabit komponentli fırlanan qütbləşmiş alternativ elektromaqnit sahəsindən ibarətdir. Standart Modelin protonun guya kvarklardan ibarət olduğuna dair bütün əsassız ifadələrinin reallıqla heç bir əlaqəsi yoxdur. - Fizika eksperimental olaraq sübut etdi ki, protonun elektromaqnit sahələri, həmçinin qravitasiya sahəsi var. Fizika 100 il əvvəl elementar hissəciklərin nəinki elektromaqnit sahələrinə malik olduğunu, həm də onlardan ibarət olduğunu parlaq şəkildə təxmin edirdi, lakin 2010-cu ilə qədər bir nəzəriyyə qurmaq mümkün deyildi. İndi, 2015-ci ildə cazibə qüvvəsinin elektromaqnit təbiətini təyin edən və cazibə tənliklərindən fərqli elementar hissəciklərin cazibə sahəsinin tənliklərini əldə edən elementar hissəciklərin cazibə nəzəriyyəsi də ortaya çıxdı, bunun əsasında birdən çox riyazi fizikada nağıl quruldu.

Hal-hazırda elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi (Standart Modeldən fərqli olaraq) elementar hissəciklərin quruluşu və spektri haqqında eksperimental məlumatlarla ziddiyyət təşkil etmir və buna görə də fizika tərəfindən təbiətdə işləyən bir nəzəriyyə kimi qəbul edilə bilər.

Protonun elektromaqnit sahəsinin quruluşu(E-sabit elektrik sahəsi, H-sabit maqnit sahəsi, dəyişən elektromaqnit sahəsi sarı rənglə qeyd olunur)
Enerji balansı (ümumi daxili enerjinin faizi):

sabit elektrik sahəsi (E) - 0,346%,
sabit maqnit sahəsi (H) - 7,44%,
dəyişən elektromaqnit sahəsi - 92,21%.

Buradan belə nəticə çıxır ki, proton üçün m 0~ =0,9221m 0 və onun kütləsinin təxminən 8 faizi daimi elektrik və maqnit sahələrində cəmləşmişdir. Protonun sabit maqnit sahəsində cəmlənmiş enerji ilə sabit elektrik sahəsində cəmlənmiş enerji arasındakı nisbət 21,48-dir. Bu, protonda nüvə qüvvələrinin mövcudluğunu izah edir.

Və əslində təbiətdə mövcud olan elementar hissəciklərin əsas qarşılıqlı təsirləri belə görünür:

4 proton radiusu

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi hissəciyin radiusunu (r) mərkəzdən maksimum kütlə sıxlığının əldə olunduğu nöqtəyə qədər olan məsafə kimi müəyyən edir.

Bir proton üçün bu 3,4212 ∙10 -16 m olacaq.Bunun üzərinə elektromaqnit sahəsinin qatının qalınlığını əlavə etməliyik və protonun tutduğu fəza bölgəsinin radiusu alınacaq:

Proton üçün bu 4,5616 ∙10 -16 m olacaq.Beləliklə, protonun xarici sərhədi hissəciyin mərkəzindən 4,5616 ∙10 -16 m məsafədə yerləşir.Kütlənin kiçik bir hissəsi sabitdə cəmləşmişdir. elektrodinamika qanunlarına görə protonun elektrik və sabit maqnit sahəsi bu radiusdan kənardadır.

5 Protonun maqnit momenti

Kvant nəzəriyyəsindən fərqli olaraq elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi bildirir ki, elementar hissəciklərin maqnit sahələri elektrik yüklərinin spin fırlanması ilə yaranmır, elektromaqnit sahəsinin daimi komponenti kimi sabit elektrik sahəsi ilə eyni vaxtda mövcuddur. Buna görə də Kvant sayı L>0 olan bütün elementar hissəciklər sabit maqnit sahələrinə malikdir.
Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi protonun maqnit momentini anomal hesab etmir - onun dəyəri kvant mexanikasının elementar hissəcikdə işlədiyi dərəcədə kvant ədədləri toplusu ilə müəyyən edilir.
Beləliklə, bir protonun əsas maqnit momenti iki cərəyan tərəfindən yaradılır:

(+) maqnit momenti ilə +2 (eħ/m 0 s)
(-) maqnit momenti ilə -0,5 (eħ/m 0 s)

Protonun yaranan maqnit momentini əldə etmək üçün hər iki anı əlavə etmək, protonun dalğa dəyişən elektromaqnit sahəsindəki enerjinin faizinə (100%-ə bölünmüş) vurmaq və spin komponentini əlavə etmək lazımdır (bax: Sahə nəzəriyyəsi). elementar hissəciklər.2-ci hissə, bölmə 3.2), nəticədə 1,3964237 eh/m 0p c alırıq. Adi nüvə maqnitonlarına çevrilmək üçün ortaya çıxan ədədi ikiyə vurmaq lazımdır - sonda bizdə 2,7928474 var.

Fizika elementar hissəciklərin maqnit momentlərinin onların elektrik yükünün spin fırlanması ilə yarandığını fərz etdikdə, onları ölçmək üçün müvafiq vahidlər təklif edildi: proton üçün bu eh/2m 0p c (proton spininin dəyərinin 1 olduğunu unutmayın). /2) nüvə maqnitonu adlanır. İndi 1/2 semantik yük daşımadığı üçün buraxıla bilər və sadəcə olaraq eh/m 0p c buraxıla bilər.

Ancaq ciddi şəkildə, elementar hissəciklərin içərisində elektrik cərəyanları yoxdur, lakin maqnit sahələri var (və elektrik yükləri yoxdur, lakin elektrik sahələri var). Elementar hissəciklərin həqiqi maqnit sahələrini cərəyanların maqnit sahələri ilə (eləcə də elementar hissəciklərin həqiqi elektrik sahələrini elektrik yüklərinin sahələri ilə) əvəz etmək, dəqiqliyi itirmədən mümkün deyil - bu sahələr fərqli bir təbiətə malikdir. Burada başqa bir elektrodinamika da var - Sahə fizikasının özü kimi hələ yaradılmamış Sahə Fizikasının Elektrodinamiği.

6 Protonun elektrik sahəsi

6.1 Uzaq zonada proton elektrik sahəsi

Fizikanın protonun elektrik sahəsinin quruluşu haqqında bilikləri fizikanın inkişafı ilə dəyişdi. Əvvəlcə bir protonun elektrik sahəsinin nöqtə elektrik yükünün sahəsi olduğuna inanılırdı +e. Bu sahə üçün olacaq:
potensial SI sistemində uzaq zonada (r > > r p) (A) nöqtəsində protonun elektrik sahəsi tam olaraq bərabərdir:

gərginlik Uzaq zonada proton elektrik sahəsinin E (r > > r p) tam olaraq SI sistemində bərabərdir:

Harada n = r/|r| - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində proton mərkəzindən vahid vektor, r - proton mərkəzindən müşahidə nöqtəsinə qədər olan məsafə, e - elementar elektrik yükü, vektorlar qalın hərflə, ε 0 - elektrik sabiti, r p =Lħ /(m 0~ c ) sahə nəzəriyyəsində protonun radiusu, L sahə nəzəriyyəsində protonun əsas kvant nömrəsi, ħ Plank sabiti, m 0~ dəyişən elektromaqnit sahəsindəki kütlənin miqdarıdır. istirahətdə olan proton, C işığın sürətidir. (GHS sistemində çarpan yoxdur. SI Multiplier.)

Bu riyazi ifadələr protonun elektrik sahəsinin uzaq zonası üçün düzgündür: rp, lakin sonra fizika onların etibarlılığının yaxın zonaya da, 10-14 sm məsafələrə qədər uzandığını güman edirdi.

6.2 Protonun elektrik yükləri

20-ci əsrin birinci yarısında fizika bir protonun yalnız bir elektrik yükünün olduğunu və bunun +e-yə bərabər olduğuna inanırdı.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsinə görə, həm yüklü, həm də neytral kvant sayı L>0 olan elementar hissəciklərin sabit elektrik sahəsi müvafiq elementar hissəciyin elektromaqnit sahəsinin sabit komponenti tərəfindən yaradılır.(19-cu əsrdə fizikanın inandığı kimi, elektrik sahəsinin əsas səbəbi elektrik yükü deyil, elementar hissəciklərin elektrik sahələri elektrik yüklərinin sahələrinə uyğundur). Elektrik yükü sahəsi isə əks işarələrin elektrik sahələrini yaradan xarici və daxili yarımkürələr arasında asimmetriyanın olması nəticəsində yaranır. Yüklənmiş elementar hissəciklər üçün uzaq zonada elementar elektrik yükünün sahəsi yaranır və elektrik yükünün işarəsi xarici yarımkürənin yaratdığı elektrik sahəsinin işarəsi ilə müəyyən edilir. Yaxın zonada bu sahə mürəkkəb quruluşa malikdir və dipoldur, lakin onun dipol momenti yoxdur. Bu sahənin nöqtə yükləri sistemi kimi təxmini təsviri üçün protonun içərisində ən azı 6 "kvark" tələb olunacaq - 8 "kvark" götürsək daha dəqiq olar. Aydındır ki, belə “kvarkların” elektrik yükləri standart modelin (kvarkları ilə) hesab etdiyindən tamamilə fərqli olacaq.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi müəyyən etdi ki, proton, hər hansı digər müsbət yüklü elementar hissəciklər kimi, fərqlənə bilər. iki elektrik yükü və müvafiq olaraq iki elektrik radiusu:

xarici sabit elektrik sahəsinin elektrik radiusu (yük q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 sm,
daxili sabit elektrik sahəsinin elektrik radiusu (yük q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 sm.

Proton elektrik sahəsinin bu xüsusiyyətləri elementar hissəciklərin 1-ci sahə nəzəriyyəsinin paylanmasına uyğundur. Fizika bu paylanmanın dəqiqliyini və hansı paylanmanın yaxın zonada protonun sabit elektrik sahəsinin real strukturuna, eləcə də yaxın zonada protonun elektrik sahəsinin strukturuna ən dəqiq uyğun olduğunu hələ eksperimental olaraq müəyyən etməyib. (r p sırasının məsafələrində). Gördüyünüz kimi, elektrik yükləri protonda ehtimal edilən kvarkların (+4/3e=+1,333e və -1/3e=-0,333e) yüklərinə yaxındır, lakin kvarklardan fərqli olaraq, elektromaqnit sahələri var. təbiətə malikdir və sabitin oxşar quruluşuna malikdir Hər hansı müsbət yüklü elementar hissəcik spinin böyüklüyündən və... . asılı olmayaraq elektrik sahəsinə malikdir.

6.3 Yaxın zonada protonun elektrik sahəsi

Elementar hissəcik daxilində elektrik yüklərinin böyüklüyünü və onların yerini bilməklə onların yaratdığı elektrik sahəsini təyin etmək olar.

SI sistemində yaxın zonada (r~r p) protonun elektrik sahəsi vektor cəmi olaraq təxminən bərabərdir:

Harada n+ = r +/|r + | - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində proton yükünün q + yaxın (1) və ya uzaq (2) nöqtəsindən vahid vektor, n- = r-/|r - | - proton yükünün yaxın (1) və ya uzaq (2) nöqtəsindən vahid vektor q - müşahidə nöqtəsi (A) istiqamətində, r - protonun mərkəzindən müşahidə nöqtəsinin proyeksiyasına qədər olan məsafə. proton müstəvisi, q + - xarici elektrik yükü +1.25e, q - - daxili elektrik yükü -0.25e, vektorlar qalın hərflərlə vurğulanır, ε 0 - elektrik sabiti, z - müşahidə nöqtəsinin hündürlüyü (A) (məsafədən məsafə proton müstəvisinə müşahidə nöqtəsi), r 0 - normallaşma parametri. (GHS sistemində çarpan yoxdur. SI Multiplier.)

Bu riyazi ifadə vektorların cəmidir və vektor əlavə etmə qaydalarına əsasən hesablanmalıdır, çünki bu, iki paylanmış elektrik yükünün (+1,25e və -0,25e) sahəsidir. Birinci və üçüncü şərtlər ittihamların yaxın nöqtələrinə, ikinci və dördüncü - uzaq olanlara uyğun gəlir. Bu riyazi ifadə protonun daxili (halqa) bölgəsində işləmir və onun sabit sahələrini yaradır (əgər iki şərt eyni vaxtda yerinə yetirilirsə: ħ/m 0~ c
Elektrik sahəsinin potensialı SI sistemində yaxın zonada (r~r p) (A) nöqtəsində proton təxminən bərabərdir:

Burada r 0 normallaşdırıcı parametrdir, dəyəri E düsturunda r 0-dan fərqli ola bilər. (SGS sistemində SI Multiplikator amili yoxdur.) Bu riyazi ifadə protonun daxili (halqa) bölgəsində işləmir. , onun sabit sahələrini yaradan (iki şərtin eyni vaxtda yerinə yetirilməsi ilə: ħ/m 0~ c
Hər iki yaxın sahə ifadəsi üçün r 0-ın kalibrlənməsi sabit proton sahələri yaradan bölgənin sərhəddində aparılmalıdır.

7 Protonun istirahət kütləsi

Klassik elektrodinamika və Eynşteyn düsturuna uyğun olaraq, proton da daxil olmaqla kvant nömrəsi L>0 olan elementar hissəciklərin qalan kütləsi onların elektromaqnit sahələrinin enerjisinin ekvivalenti kimi müəyyən edilir:

burada müəyyən inteqral elementar hissəciyin bütün elektromaqnit sahəsi üzərində alınır, E elektrik sahəsinin gücü, H maqnit sahəsinin gücüdür. Burada elektromaqnit sahəsinin bütün komponentləri nəzərə alınır: sabit elektrik sahəsi, sabit maqnit sahəsi, dəyişən elektromaqnit sahəsi. Elementar hissəciklərin cazibə sahəsi üçün tənliklərin əldə edildiyi bu kiçik, lakin çox fizika tutumlu düstur, qırıntı yığınına birdən çox nağıl "nəzəriyyəsi" göndərəcək - buna görə də onların bəzi müəllifləri buna nifrət edirəm.

Yuxarıdakı düsturdan aşağıdakı kimi, protonun istirahət kütləsinin qiyməti protonun yerləşdiyi şəraitdən asılıdır. Beləliklə, bir protonu sabit xarici elektrik sahəsinə (məsələn, atom nüvəsi) yerləşdirməklə biz E 2-yə təsir edəcəyik ki, bu da protonun kütləsinə və onun sabitliyinə təsir edəcək. Bir proton sabit bir maqnit sahəsinə yerləşdirildikdə oxşar vəziyyət yaranacaq. Buna görə də, atom nüvəsinin daxilindəki protonun bəzi xassələri, boşluqda, sahələrdən uzaqda olan sərbəst protonun eyni xassələrindən fərqlənir.

8 Protonun ömrü

Fizikanın müəyyən etdiyi protonun ömrü sərbəst protona uyğundur.

Elementar hissəciklərin sahə nəzəriyyəsi bildirir ki elementar hissəciyin ömrü onun yerləşdiyi şəraitdən asılıdır. Protonu xarici sahəyə (məsələn, elektrik sahəsinə) yerləşdirməklə biz onun elektromaqnit sahəsindəki enerjini dəyişdiririk. Xarici sahənin işarəsini seçə bilərsiniz ki, protonun daxili enerjisi artsın. Xarici sahə gücünün elə bir qiymətini seçmək mümkündür ki, protonun neytron, pozitron və elektron neytrinoya parçalanması mümkün olsun və buna görə də proton qeyri-sabit olur. Bu, qonşu protonların elektrik sahəsinin nüvənin protonunun çürüməsinə səbəb olduğu atom nüvələrində müşahidə olunan şeydir. Nüvəyə əlavə enerji daxil edildikdə, proton parçalanmaları daha aşağı xarici sahə gücündə başlaya bilər.

Bir maraqlı xüsusiyyət: atom nüvəsində protonun parçalanması zamanı nüvənin elektromaqnit sahəsində elektromaqnit sahəsinin enerjisindən pozitron yaranır - “maddədən” (protondan) “antimaddə” (pozitron) yaranır. !!! və bu heç kəsi təəccübləndirmir.

9 Standart Model haqqında həqiqət

İndi gəlin Standart Model tərəfdarlarının Yeni Fizikanın əleyhdarlarının tərəfdarlarının məlumatlarını amansızcasına silə (və ya təhrif edə biləcəyi) “siyasi cəhətdən düzgün” saytlarda (məsələn, dünya Vikipediyası) dərc etməyə icazə verməyəcəkləri ilə tanış olaq. Yeni Fizika, bunun nəticəsində HƏQİQƏT siyasətin qurbanı oldu:

1964-cü ildə Gellmann və Zweig müstəqil olaraq kvarkların mövcudluğu ilə bağlı fərziyyə irəli sürdülər, onların fikrincə, adronlar onlardan ibarətdir. Yeni hissəciklər təbiətdə mövcud olmayan fraksiya elektrik yükü ilə təchiz edilmişdir.
Leptonlar sonradan Standart Modelə çevrilən bu Kvark modelinə sığmadı və buna görə də həqiqətən elementar hissəciklər kimi tanındı.
Hadronda kvarkların əlaqəsini izah etmək üçün təbiətdə güclü qarşılıqlı təsirin və onun daşıyıcıları olan qlüonların mövcudluğu fərz edilirdi. Kvant nəzəriyyəsində gözlənildiyi kimi, qluonlara foton kimi vahid spin, hissəcik və antihissəciklərin eyniliyi və sıfır istirahət kütləsi verilmişdir.
Əslində, təbiətdə hipotetik kvarkların güclü qarşılıqlı təsiri deyil, nuklonların nüvə qüvvələri var - və bunlar fərqli anlayışlardır.

50 il keçdi. Təbiətdə kvarklara rast gəlinmədi və bizim üçün “Həbs” adlı yeni bir riyazi nağıl icad edildi. Düşünən insan burada təbiətin əsas qanununa - enerjinin saxlanması qanununa açıq-aşkar etinasızlığı asanlıqla görə bilər. Amma düşünən insan bunu edər və nağılçılar özlərinə uyğun bir bəhanə alırlar.

Təbiətdə qluonlara da rast gəlinməmişdir. Fakt budur ki, yalnız vektor mezonları (və mezonların daha bir həyəcanlı vəziyyətləri) təbiətdə vahid spinə sahib ola bilər, lakin hər bir vektor mezonunun bir antihissəsi var. - Buna görə də vektor mezonları "qluonlar" üçün uyğun namizəd deyildir.. Mezonların ilk doqquz həyəcanlı vəziyyəti qalır, lakin onlardan 2-si Standart Modelin özünə ziddir və Standart Model onların təbiətdə mövcudluğunu tanımır, qalanları isə fizika tərəfindən yaxşı öyrənilib və onları ötürmək mümkün olmayacaq. inanılmaz gluonlar kimi. Son bir seçim var: bir cüt leptonun (myuon və ya tau leptonun) bağlı vəziyyətini qluon kimi ötürmək - lakin hətta bu parçalanma zamanı hesablana bilər.

Belə ki, Təbiətdə kvarklar və uydurma güclü qarşılıqlı təsir olmadığı kimi, təbiətdə də qlüonlar yoxdur..
Siz düşünürsünüz ki, Standart Modelin tərəfdarları bunu başa düşmürlər - onlar hələ də başa düşürlər, lakin onilliklər ərzində etdiklərinin səhv olduğunu etiraf etmək iyrəncdir. Buna görə də biz yeni riyazi nağıllarla qarşılaşırıq (simli “nəzəriyyə” və s.).

10 Yeni fizika: Proton - xülasə

İndi qarşınızda yeni bir dünya açıldı - 20-ci əsr fizikasının mövcudluğundan şübhələnmədiyi dipol sahələri dünyası. Gördünüz ki, protonun bir deyil, iki elektrik yükü (xarici və daxili) və iki müvafiq elektrik radiusu var. Bir protonun qalan kütləsinin nədən ibarət olduğunu və xəyali Hiqqs bozonunun işlək olmadığını gördünüz (Nobel Komitəsinin qərarları hələ təbiət qanunları deyil...). Üstəlik, kütlənin böyüklüyü və ömrü protonun yerləşdiyi sahələrdən asılıdır. Sərbəst protonun sabit olması onun həmişə və hər yerdə sabit qalacağı anlamına gəlmir (protonun parçalanması atom nüvələrində müşahidə olunur). Bütün bunlar iyirminci əsrin ikinci yarısında fizikada üstünlük təşkil edən anlayışlardan kənara çıxır. - 21-ci əsrin fizikası - Yeni fizika maddənin yeni bilik səviyyəsinə keçir, və bizi yeni maraqlı kəşflər gözləyir.

Vladimir Qorunoviç

Hidrogen, ən sadə quruluşa malik bir element. Onun müsbət yükü və demək olar ki, qeyri-məhdud ömrü var. Kainatdakı ən sabit hissəcikdir. Böyük Partlayışın əmələ gətirdiyi protonlar hələ də çürüməyib. Proton kütləsi 1,627*10-27 kq və ya 938,272 eV-dir. Daha tez-tez bu dəyər elektronvoltlarda ifadə edilir.

Proton nüvə fizikasının “atası” Ernest Ruterford tərəfindən kəşf edilmişdir. O, belə bir fərziyyə irəli sürdü ki, bütün kimyəvi elementlərin atomlarının nüvələri protonlardan ibarətdir, çünki onların kütləsi hidrogen atomunun nüvəsini tam sayda dəfə üstələyir. Ruterford maraqlı bir təcrübə həyata keçirdi. O zaman bəzi elementlərin təbii radioaktivliyi artıq kəşf edilmişdi. Alim alfa şüalanmasından (alfa hissəcikləri yüksək enerjili helium nüvələridir) istifadə edərək azot atomlarını şüalandırırdı. Bu qarşılıqlı təsir nəticəsində bir hissəcik uçdu. Ruterford onun proton olduğunu irəli sürdü. Wilson qabarcıq kamerasında sonrakı təcrübələr onun fərziyyəsini təsdiqlədi. Beləliklə, 1913-cü ildə yeni bir hissəcik kəşf edildi, lakin Ruterfordun nüvənin tərkibi ilə bağlı fərziyyəsi əsassız oldu.

Neytronun kəşfi

Böyük alim hesablamalarında səhv tapdı və nüvənin bir hissəsi olan və protonla demək olar ki, eyni kütləyə malik başqa bir zərrəciyin mövcudluğu haqqında fərziyyə irəli sürdü. Eksperimental olaraq, o, bunu aşkar edə bilmədi.

Bunu 1932-ci ildə ingilis alimi Ceyms Çadvik etmişdir. O, yüksək enerjili alfa hissəcikləri ilə berilyum atomlarını bombaladığı bir təcrübə keçirdi. Nüvə reaksiyası nəticəsində berilyum nüvəsindən sonradan neytron adlandırılan hissəcik buraxıldı. Çadvik kəşfinə görə üç il sonra Nobel mükafatını aldı.

Neytronun kütləsi həqiqətən protonun kütləsindən (1,622 * 10-27 kq) az fərqlənir, lakin bu hissəciyin yükü yoxdur. Bu mənada neytraldır və eyni zamanda ağır nüvələrin parçalanmasına səbəb ola bilir. Yükün olmaması səbəbindən bir neytron asanlıqla yüksək Coulomb potensial maneəsindən keçə və nüvənin quruluşuna nüfuz edə bilər.

Proton və neytron kvant xüsusiyyətlərinə malikdir (onlar hissəciklərin və dalğaların xüsusiyyətlərini nümayiş etdirə bilərlər). Neytron şüalanması tibbi məqsədlər üçün istifadə olunur. Yüksək nüfuzetmə qabiliyyəti bu şüalanmaya dərin yerləşmiş şişləri və digər bədxassəli formasiyaları ionlaşdırmağa və onları aşkar etməyə imkan verir. Bu halda hissəcik enerjisi nisbətən aşağı olur.

Neytron protondan fərqli olaraq qeyri-sabit hissəcikdir. Onun ömrü təxminən 900 saniyədir. Bir protona, bir elektrona və bir elektron neytrinoya parçalanır.

Bu yazıda siz digər elementləri ilə birlikdə kainatın əsasını təşkil edən elementar hissəcik kimi kimya və fizikada istifadə edilən proton haqqında məlumat tapa bilərsiniz. Protonun xassələri, kimyadakı xüsusiyyətləri və sabitliyi müəyyən ediləcək.

Proton nədir

Proton elementar hissəciklərin nümayəndələrindən biridir, barion kimi təsnif edilir, məs. burada fermionlar güclü qarşılıqlı təsir göstərir və hissəcik özü 3 kvarkdan ibarətdir. Proton sabit hissəcikdir və şəxsi impulsuna malikdir - spin ½. Proton üçün fiziki təyinatdır səh(və ya səh +)

Proton termonüvə tipli proseslərdə iştirak edən elementar hissəcikdir. Məhz bu reaksiya növü bütün kainatda ulduzların yaratdığı əsas enerji mənbəyidir. Günəşin buraxdığı enerjinin demək olar ki, bütün miqdarı yalnız 4 protonun bir helium nüvəsində birləşməsi və iki protondan bir neytron meydana gəlməsi səbəbindən mövcuddur.

Protona xas olan xüsusiyyətlər

Proton barionların nümayəndələrindən biridir. Bu bir faktdır. Protonun yükü və kütləsi sabit kəmiyyətlərdir. Proton +1 elektrik yüklüdür və onun kütləsi müxtəlif ölçü vahidlərində müəyyən edilir və MeV 938,272 0813(58), protonun kiloqramında çəkisi 1,672 621 898(21) 10 −27 kq rəqəmlərindədir, atom kütlələrinin vahidlərində protonun çəkisi 1,007 276 466 879(91) a. e.m. və elektronun kütləsinə nisbətdə protonun çəkisi elektrona nisbətdə 1836,152 673 89 (17) təşkil edir.

Fizika baxımından yuxarıda tərifi verilmiş bir proton izospin +½ proyeksiyasına malik elementar hissəcikdir və nüvə fizikası bu hissəciyi əks işarə ilə qəbul edir. Protonun özü nuklondur və 3 kvarkdan (iki u kvark və bir d kvark) ibarətdir.

Protonun quruluşu eksperimental olaraq Amerika Birləşmiş Ştatlarından olan nüvə fiziki Robert Hofstadter tərəfindən tədqiq edilmişdir. Bu məqsədə çatmaq üçün fizik protonları yüksək enerjili elektronlarla toqquşdurdu və təsvirinə görə fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görüldü.

Protonda protonun elektrik yükünün enerjisinin təxminən otuz beş faizini ehtiva edən və kifayət qədər yüksək sıxlığa malik nüvə (ağır nüvə) var. Nüvəni əhatə edən qabıq nisbətən boşaldılır. Qabıq əsasən və p tipli virtual mezonlardan ibarətdir və protonun elektrik potensialının təxminən əlli faizini daşıyır və təxminən 0,25 * 10 13 ilə 1,4 * 10 13 məsafədə yerləşir. Daha da irəlidə, təxminən 2,5 * 10 13 santimetr məsafədə, qabıq və w virtual mezonlardan ibarətdir və protonun elektrik yükünün təxminən qalan on beş faizini ehtiva edir.

Proton Sabitliyi və Sabitliyi

Sərbəst vəziyyətdə proton heç bir çürümə əlaməti göstərmir, bu da onun sabitliyini göstərir. Barionların ən yüngül nümayəndəsi kimi protonun sabit vəziyyəti barionların sayının qorunma qanunu ilə müəyyən edilir. SBC qanununu pozmadan protonlar neytrinolara, pozitronlara və digər daha yüngül elementar hissəciklərə parçalanmağa qadirdir.

Atom nüvəsinin protonu K, L, M atom qabıqlarına malik olan müəyyən növ elektronları tutmaq qabiliyyətinə malikdir. Elektron tutulmasını tamamlayan proton neytrona çevrilir və nəticədə neytrino buraxır və elektron tutma nəticəsində əmələ gələn “deşik” atom təbəqələrinin üstündəki elektronlarla doldurulur.

Qeyri-inertial istinad sistemlərində, protonlar hesablana bilən məhdud bir ömür əldə etməlidirlər; bu, kvant sahəsi nəzəriyyəsində istilik şüalanmasının sürətləndirilmiş bir istinad sistemində mümkün təfəkkürünü proqnozlaşdıran Unruh effekti (radiasiya) ilə bağlıdır. bu növ radiasiyanın olmaması. Beləliklə, bir proton, əgər məhdud bir ömrü varsa, belə parçalanma prosesinin özünün ZSE tərəfindən qadağan edilməsinə baxmayaraq, pozitron, neytron və ya neytrinoya beta parçalanmasına məruz qala bilər.

Protonların kimyada istifadəsi

Proton tək protondan qurulmuş H atomudur və elektronu yoxdur, ona görə də kimyəvi mənada proton H atomunun bir nüvəsidir.Protonla qoşalaşmış neytron atomun nüvəsini yaradır. Dmitri İvanoviç Mendeleyevin PTCE-də element nömrəsi müəyyən bir elementin atomundaki protonların sayını göstərir və element nömrəsi atom yükü ilə müəyyən edilir.

Hidrogen kationları çox güclü elektron qəbulediciləridir. Kimyada protonlar əsasən üzvi və mineral turşulardan alınır. İonlaşma qaz fazalarında proton istehsal etmək üsuludur.