Struktura atomske jezgre (proton, neutron, elektron). Poglavlje II. Struktura atoma i periodični zakon

NEUTRON(n) (od lat. neuter - ni jedno ni drugo) - elementarna čestica s nula elektriciteta. naboja i mase, nešto veće od mase protona. Uz proton pod općim imenom. Nukleon je dio atomskih jezgri. H. ima spin 1/2 i stoga se pokorava Fermi - Dirac statistika(je fermion). pripada obitelji adra-nov; ima barionski broj B= 1, tj. uključeni u grupu barioni.

Otkrio ga je 1932. J. Chadwick, koji je pokazao da se tvrdo prodorno zračenje koje proizlazi iz bombardiranja jezgri berilija a-česticama sastoji od električni neutralnih čestica mase približno jednake masi protona. 1932. D. D. Ivanenko i W. Heisenberg iznijeli su hipotezu da se atomske jezgre sastoje od protona i H. Za razliku od naboja. čestice, H. lako prodire u jezgre pri bilo kojoj energiji i s velikom vjerojatnošću uzrokuje nuklearne reakcije uhvatiti (n,g), (n,a), (n, p) ako je energetska bilanca u reakciji pozitivna. Vjerojatnost egzotermnosti raste s usporavanjem H. obrnuto proporcionalno. njegova brzina. Povećanje vjerojatnosti reakcija hvatanja H. kada su usporene u medijima koji sadrže vodik otkrili su E. Fermi (E. Fermi) i suradnici 1934. godine. Sposobnost H. da izazove fisiju teških jezgri, otkrivena je O. Gana (O. Hahn) i F. Strassmanna (F. . Strassman) 1938. (vidi nuklearna fizija), poslužio je kao osnova za stvaranje nuklearnog oružja i. Osobitost interakcije sporih neutrona s materijom, koji imaju de Broglieovu valnu duljinu reda atomskih udaljenosti (rezonancijski efekti, difrakcija, itd.), služi kao osnova za široku upotrebu neutronskih zraka u fizici čvrsto tijelo. (Klasifikacija H. prema energiji - brzo, sporo, toplinsko, hladno, ultrahladno - vidi čl. neutronska fizika.)

U slobodnom stanju H. je nestabilan – prolazi kroz B-raspad; n p + e - + v e; njegov životni vijek t n = 898 (14) s, granična energija spektra elektrona je 782 keV (vidi sl. beta raspad neutrona). NA vezano stanje u sastavu stabilnih jezgri H. je stabilan (prema eksperimentalnim procjenama životni vijek mu prelazi 10 32 godine). Prema asteri. Procjenjuje se da 15% vidljive materije svemira predstavlja H., koji su dio jezgri 4 He. H. je glavni. komponenta neutronske zvijezde. Slobodni H. u prirodi nastaju u nuklearne reakcije, uzrokovan a-česticama radioaktivnog raspada, kozmičke zrake a kao rezultat spontane ili prisilne fisije teških jezgri. umjetnosti. izvori H. su nuklearnih reaktora, nuklearne eksplozije, akceleratori protona (za usp. energiju) i elektrona s metama od teških elemenata. Izvori monokromatskih zraka H. s energijom od 14 MeV su niskoenergetski. deuteronski akceleratori s tritij ili litij metom, a u budućnosti bi se termonuklearne instalacije CTS mogle pokazati intenzivnim izvorima takvog H. (cm. .)

Ključne značajke H.

Težina h. t p = 939,5731(27) MeV/c 2 = = 1,008664967(34) at. jedinice mase 1.675. 10 -24 g. Razlika između masa H. i protona mjerena je od max. točnost od energičnog. ravnoteža reakcije H. hvatanja protonom: n + p d + g (g-kvantna energija = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Električni naboj H. P n = 0. Najtočnija izravna mjerenja P n izveden otklonom snopova hladnog ili ultrahladnog H. u elektrostatici. polje: P n<= 3·10 -21 nju je naboj elektrona). Cosv. električni podaci. makroskopska neutralnost. količina plina dati Qn<= 2 10 -22 e.

Vrti H. J= 1 / 2 utvrđeno je iz izravnih pokusa na cijepanju snopa H. u nehomogenom magnetskom polju. polje na dvije komponente [u općem slučaju, broj komponenti je (2 J + 1)].

Dosljedan opis strukture hadrona na temelju suvremenih. teorija jake interakcije - kvantna kromodinamika- dok zadovoljava teoretski. poteškoće, međutim, za mnoge zadaci su sasvim zadovoljavajući. rezultati daje opis interakcije nukleona, predstavljenih kao elementarni objekti, kroz razmjenu mezona. Eksperiment. istraživanje prostora. struktura H. provodi se pomoću raspršenja visokoenergetskih leptona (elektrona, miona, neutrina, koji se u modernoj teoriji smatraju točkastim česticama) na deuteronima. Doprinos raspršenja na protonu mjeri se u dep. eksperimenta i može se oduzeti pomoću def. izračunati. postupci.

Elastično i kvazielastično (s cijepanjem deuterona) raspršivanje elektrona na deuteronu omogućuje pronalaženje raspodjele električne gustoće. naboj i magnet. trenutak H. ( faktor oblika H.). Prema eksperimentu, raspodjela magnetske gustoće. moment H. s točnošću reda od nekoliko. posto se poklapa s raspodjelom električne gustoće. naboj protona i ima RMS polumjer od ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. faktor oblika H. dosta dobro opisuje tzv. dipol f-loy G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , gdje q 2 je kvadrat prenesenog impulsa u jedinicama (GeV/c) 2 .

Složenije je pitanje veličine električne energije. (naplata) faktor oblika H. G E n. Iz pokusa raspršenja deuteronom može se zaključiti da G E n ( q 2 ) <= 0,1 u intervalu kvadrata prenesenih impulsa (0-1) (GeV/c) 2 . Na q 2 0 zbog nulte električne energije. naboj H. G E n- > 0, ali eksperimentalno je moguće odrediti dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0 . Ova vrijednost je maks. točno utvrđeno mjerenjima duljina raspršenja H. na elektronskoj ljusci teških atoma. Glavni dio ove interakcije određen je magnetskim. moment H. Max. precizni eksperimenti daju duljinu ne raspršenja a ne = -1,378 (18) . 10 -16 cm, što se razlikuje od izračunatog, određenog magn. trenutak H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm Razlika između ovih vrijednosti daje srednji kvadratni korijen električne energije. polumjer H.<r 2 E n >= = 0,088 (12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Ove brojke se ne mogu smatrati konačnima zbog velikog raspršivanja podataka. eksperimenti koji premašuju zadane pogreške.

Značajka interakcije H. s većinom jezgri je pozitivna. duljina raspršenja, što dovodi do koeficijenta. lom< 1. Благодаря этому H., падающие из вакуума на границу вещества, могут испытывать полное внутр. отражение. При скорости u < (5-8) м/с (ультрахолодные H.) H. испытывают полное отражение от границы с углеродом, никелем, бериллием и др. при любом угле падения и могут удерживаться в замкнутых объёмах. Это свойство ультрахолодных H. широко используется в экспериментах (напр., для поиска ЭДМ H.) и позволяет реализовать нейтронооптич. устройства (см. neutronska optika).

H. i slaba (elektroslaba) interakcija. Važan izvor informacija o elektroslaboj interakciji je b-raspad slobodnog H. Na razini kvarka ovaj proces odgovara prijelazu. Obrnuti proces interakcije elektrona s protonom, tzv. inverzni b-raspad. Ova klasa procesa uključuje elektronsko hvatanje, odvija se u jezgrama, re - n v e.

Raspad slobodnog H., uzimajući u obzir kinematičku. parametara opisuju dvije konstante - vektor GV, što je zbog vektorsko očuvanje struje univerzalni slaba interakcijska konstanta i aksijalni vektor G A, čija je vrijednost određena dinamikom komponenti nukleona u jakoj interakciji - kvarkova i gluona. Valne funkcije početnog H. i konačnog protona i prijelaznog matričnog elementa n p zbog izotopa. invarijante su izračunate prilično točno. Kao rezultat toga, izračunavanje konstanti GV i G A od raspada slobodnog H. (za razliku od proračuna iz b-raspada jezgri) nije povezan s obračunom nuklearnih strukturnih čimbenika.

Životni vijek H. bez uzimanja u obzir nekih korekcija je: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , gdje k uključuje kinematičku. faktori i Coulombove korekcije ovisno o graničnoj energiji b-raspada i radijacijske korekcije.

Vjerojatnost raspada polarizatora. H. s spinom S , energije i impulsa elektrona i antineutrina i R e, općenito se opisuje izrazom:

Coef. korelacije a, A, B, D može se predstaviti kao funkcija parametra a = (G A/GV,)exp( i f). Faza f nije nula ili p ako T- invarijantnost je narušena. U tablici. dati su pokusi. vrijednosti za ove koeficijente. i rezultirajuće vrijednosti a i f.

Uočljiva je razlika između podataka eksperimenti za t n , dosežući nekoliko. posto.

Opis elektroslabe interakcije koja uključuje H. pri višim energijama puno je teži zbog potrebe da se uzme u obzir struktura nukleona. Na primjer, m - hvatanje, m - p n v m je opisan najmanje dvostrukim brojem konstanti. H. također doživljava elektroslabu interakciju s drugim hadronima bez sudjelovanja leptona. Ovi procesi uključuju sljedeće.

1) Raspadi hiperona L np 0 , S + np + , S - np - itd. Smanjena vjerojatnost ovih raspada u nekoliko puta manji nego za nečudne čestice, što je opisano uvođenjem Cabibbo kuta (vidi sl. cabibbo kutak).

2) Slaba interakcija n - n ili n - p, koja se očituje kao nuklearne sile koje ne čuvaju prostore. paritet.Uobičajena veličina učinaka uzrokovanih njima je reda 10 -6 -10 -7 .

Interakcija H. sa srednjim i teškim jezgrama ima niz značajki koje u nekim slučajevima dovode do značajnog pojačavanje učinaka neočuvanje pariteta u jezgrama. Jedan od tih učinaka je povezan. razlika između presjeka apsorpcije H. c u smjeru širenja i naspram njega, koja u slučaju jezgre 139 La iznosi 7% pri \u003d 1,33 eV, odgovara R-valna neutronska rezonancija. Razlog pojačanja je kombinacija niske energije. širina stanja složene jezgre i velika gustoća razina s suprotnim paritetom u ovoj složenoj jezgri, što osigurava 2-3 reda veličine veće miješanje komponenti s različitim paritetom nego u nižim stanjima jezgri. Kao rezultat toga, niz učinaka: asimetrija emisije g-kvanta u odnosu na spin uhvaćenih polarizatora. H. u reakciji (n, g), asimetrija emisije naboja. čestice tijekom raspada stanja spoja u reakciji (n, p) ili asimetrija emisije laganog (ili teškog) fisijskog fragmenta u reakciji (n, p) f). Asimetrije imaju vrijednost 10 -4 -10 -3 pri toplinskoj energiji H. In R-dodatno se realiziraju valne neutronske rezonancije. poboljšanje povezano sa suzbijanjem vjerojatnosti stvaranja komponente koja održava paritet ovog složenog stanja (zbog male širine neutrona R-rezonancija) u odnosu na komponentu nečistoće s suprotnim paritetom, koji je s-rezonanca-som. To je kombinacija nekoliko Faktor pojačanja omogućuje izrazito slab učinak da se manifestira vrijednošću karakterističnom za nuklearnu interakciju.

Interakcije koje krše barionski broj. Teorijski modeli veliko ujedinjenje i superunioni predvidjeti nestabilnost bariona – njihov raspad na leptone i mezone. Ti raspadi mogu biti uočljivi samo za najlakše barione - p i n, koji su dio atomskih jezgri. Za interakciju s promjenom barionskog broja za 1, D B= 1, očekivala bi se transformacija H. tipa: n e + p - , ili transformacija s emisijom čudnih mezona. Potraga za takvim procesima provedena je u eksperimentima pomoću podzemnih detektora s masom od nekoliko. tisuća tona. Na temelju ovih eksperimenata može se zaključiti da je vrijeme raspada H. s kršenjem barionskog broja više od 10 32 godine.

dr. mogući tip interakcije s D NA= 2 može dovesti do fenomena međukonverzije H. i antineutroni u vakuumu, tj. na oscilaciju . U nedostatku vanjskih polja ili uz njihovu malu vrijednost, stanja H. i antineutrona su degenerirana, budući da su im mase iste, pa ih čak i superslaba interakcija može miješati. Kriterij malenosti vanj. polja je malenost interakcijske energije magneta. moment H. s magn. polje (n i n ~ imaju magnetske momente suprotne po predznaku) u usporedbi s energijom određenom vremenom T opažanja H. (prema odnosu nesigurnosti), D<=hT-jedan . Pri promatranju proizvodnje antineutrona u H. snopu iz reaktora ili drugog izvora T je vrijeme leta H. do detektora. Broj antineutrona u snopu raste kvadratno s vremenom leta: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , gdje je t osc - vrijeme osciliranja.

Izravni eksperimenti za promatranje proizvodnje i u hladnim H. zrakama iz reaktora s visokim protokom daju granicu t osc > 10 7 s. U nadolazećim eksperimentima možemo očekivati povećanje osjetljivosti na razinu od t osc ~ 10 9 s. Granične okolnosti su max. intenzitet snopova H. te imitacija fenomena antineutrona u detektoru kosmich. zrake.

dr. metoda promatranja oscilacija je promatranje anihilacije antineutrona, koji mogu nastati u stabilnim jezgrama. U ovom slučaju, zbog velike razlike u energijama interakcije antineutrona koji se pojavljuje u jezgri od energije vezanja H. eff. vrijeme promatranja postaje ~ 10 -22 s, ali veliki broj promatranih jezgri (~10 32) djelomično kompenzira smanjenje osjetljivosti u usporedbi s pokusom H snopa. izvjesna nesigurnost, ovisno o nepoznavanju točne vrste interakcije antineutrona unutar jezgre, da je t osc > (1-3) . 10 7 str. Stvorenja. povećanje granice t osc u ovim eksperimentima ometa pozadina uzrokovana interakcijom prostora. neutrina s jezgrama u podzemnim detektorima.

Treba napomenuti da potraga za raspadom nukleona s D B= 1 i traženje -oscilacija neovisni su eksperimenti, budući da su uzrokovani bitno različitim. vrste interakcija.

Gravitacijska interakcija H. Neutron je jedan od rijetkih elementarne čestice, padajući na-roj u gravitaciji. Zemljino polje može se promatrati eksperimentalno. Izravno mjerenje za H. izvodi se s točnošću od 0,3% i ne razlikuje se od makroskopskog. Ostaje pitanje usklađenosti princip ekvivalencije(jednakosti inercijskih i gravitacijskih masa) za H. i protone.

Najtočniji pokusi provedeni su metodom Et-vesh za tijela s različitim usp. vrijednosti odnosa A/Z, gdje ALI- kod. soba, Z- naboj jezgri (u jedinicama elementarnog naboja e). Iz ovih pokusa slijedi isto ubrzanje slobodnog pada za H. i protone na razini 2·10 -9, te jednakost gravitacije. a inercijska masa na razini ~10 -12 .

Gravitacija ubrzanje i usporavanje naširoko se koriste u eksperimentima s ultrahladnim H. Korištenje gravitacijskih refraktometar za hladno i ultrahladno H. omogućuje vam mjerenje duljine koherentnog raspršenja H. na tvari s velikom točnošću.

H. u kozmologiji i astrofizici

Prema modernim reprezentacije, u modelu Vrućeg svemira (vidi. teorija vrućeg svemira) stvaranje bariona, uključujući protone i H., događa se u prvim minutama života Svemira. U budućnosti, određeni dio H., koji nije imao vremena da se raspadne, zarobljavaju protoni s formiranjem 4 He. Omjer vodika i 4 He u ovom slučaju iznosi 70% prema 30% težinski. Tijekom formiranja zvijezda i njihove evolucije, dalje nukleosinteza sve do jezgri željeza. Stvaranje težih jezgri događa se kao posljedica eksplozija supernove s rađanjem neutronskih zvijezda, stvarajući mogućnost sukcesije. H. hvatanje nuklidima. Istodobno, kombinacija tzv. s-proces - sporo hvatanje H. s b-raspadom između uzastopnih hvatanja i r-proces - brzo praćenje. hvatanje tijekom eksplozija zvijezda u glavnom. može objasniti uočeno obilje elemenata u svemiru predmeta.

U primarnoj komponenti kozmičkog H. zrake vjerojatno izostaju zbog njihove nestabilnosti. H., nastao blizu površine Zemlje, difundirajući u svemir. prostor i raspadanje tamo, po svemu sudeći, doprinose nastanku elektroničke i protonske komponente radijacijski pojasevi Zemlja.

Lit.: Gurevich I. S., Tarasov L. V., Fizika neutrona niske energije, M., 1965; Aleksandrov Yu. A.,. Temeljna svojstva neutrona, 2. izd., M., 1982.

→

Mnogima je iz škole dobro poznato da se sva materija sastoji od atoma. Atomi se pak sastoje od protona i neutrona koji tvore jezgru atoma i elektrona koji se nalaze na određenoj udaljenosti od jezgre. Mnogi su čuli i da se svjetlost sastoji i od čestica – fotona. Međutim, svijet čestica nije ograničen na to. Do danas je poznato više od 400 različitih elementarnih čestica. Pokušajmo razumjeti kako se elementarne čestice razlikuju jedna od druge.

Postoji mnogo parametara po kojima se elementarne čestice mogu razlikovati jedna od druge:

Težina.
Električno punjenje.
Doživotno. Gotovo sve elementarne čestice imaju konačan životni vijek nakon kojeg se raspadaju.
Spin. Može se, vrlo približno, smatrati rotacijskim momentom.

Još nekoliko parametara, ili kako ih obično nazivaju u znanosti o kvantnim brojevima. Ovi parametri nemaju uvijek jasno fizičko značenje, ali su potrebni kako bi se jedna čestica razlikovala od druge. Svi ovi dodatni parametri se uvode kao neke veličine koje se čuvaju u interakciji.

Gotovo sve čestice imaju masu, osim fotona i neutrina (prema najnovijim podacima, neutrini imaju masu, ali toliko malu da se često smatra nulom). Bez mase čestice mogu postojati samo u pokretu. Masa svih čestica je različita. Elektron ima minimalnu masu, osim neutrina. Čestice koje se nazivaju mezoni imaju masu 300-400 puta veću od mase elektrona, proton i neutron su gotovo 2000 puta teži od elektrona. Čestice koje su gotovo 100 puta teže od protona već su otkrivene. Masa, (ili njezin energetski ekvivalent prema Einsteinovoj formuli:

je očuvan u svim interakcijama elementarnih čestica.

Nemaju sve čestice električni naboj, što znači da nisu sve čestice sposobne sudjelovati u elektromagnetskoj interakciji. Sve slobodno postojeće čestice električno punjenje je višekratnik naboja elektrona. Osim slobodno postojećih čestica, postoje i čestice koje su samo u vezanom stanju, o njima ćemo nešto kasnije.

Spin, kao i drugi kvantni brojevi različitih čestica su različiti i karakteriziraju njihovu jedinstvenost. Neki kvantni brojevi su očuvani u nekim interakcijama, neki u drugima. Svi ti kvantni brojevi određuju koje čestice s kojima djeluju i kako.

Životni vijek je također vrlo važna karakteristika čestice, a mi ćemo je detaljnije razmotriti. Počnimo s napomenom. Kao što smo rekli na početku članka, sve što nas okružuje sastoji se od atoma (elektrona, protona i neutrona) i svjetlosti (fotona). A gdje su onda stotine različitih vrsta elementarnih čestica. Odgovor je jednostavan – svugdje oko nas, ali ne primjećujemo iz dva razloga.

Prvi od njih je da gotovo sve ostale čestice žive vrlo malo, oko 10 do minus 10 sekundi ili manje, te stoga ne tvore strukture kao što su atomi, kristalne rešetke itd. Drugi razlog se tiče neutrina, iako se te čestice ne raspadaju, podložne su samo slaboj i gravitacijskoj interakciji. To znači da te čestice toliko malo djeluju da ih je gotovo nemoguće detektirati.

Zamislimo što izražava koliko dobro čestica interagira. Na primjer, protok elektrona može se zaustaviti prilično tankim čeličnim limom, reda veličine nekoliko milimetara. To će se dogoditi jer će elektroni odmah početi komunicirati s česticama čeličnog lima, naglo će promijeniti smjer, emitirati fotone i tako brzo izgubiti energiju. S protokom neutrina nije sve tako, oni mogu proći kroz Zemlju bez gotovo nikakvih interakcija. Zato ih je vrlo teško pronaći.

Dakle, većina čestica živi vrlo kratko, nakon čega se raspadaju. Raspadi čestica su najčešće reakcije. Kao rezultat raspadanja, jedna čestica se raspada na nekoliko drugih manje mase, a one se dalje raspadaju. Svi raspadi pokoravaju se određenim pravilima – zakonima očuvanja. Tako, na primjer, kao rezultat raspada, električni naboj, masa, spin i određeni broj kvantnih brojeva moraju biti sačuvani. Neki se kvantni brojevi mogu mijenjati tijekom raspada, ali i podložni određenim pravilima. Pravila raspada nam govore da su elektron i proton stabilne čestice. Oni se više ne mogu raspasti poštujući pravila propadanja, i stoga s njima završavaju lanci propadanja.

Ovdje bih želio reći nekoliko riječi o neutronu. Slobodni neutron također se raspada na proton i elektron za oko 15 minuta. Međutim, kada je neutron u atomskoj jezgri, to se ne događa. Ova se činjenica može objasniti na razne načine. Na primjer, kada se u jezgri atoma pojave elektron i dodatni proton iz raspadnutog neutrona, odmah dolazi do obrnute reakcije – jedan od protona apsorbira elektron i pretvara se u neutron. Ova slika se zove dinamička ravnoteža. Uočeno je u svemiru u ranoj fazi njegovog razvoja ubrzo nakon velikog praska.

Osim reakcija raspadanja, postoje i reakcije raspršenja – kada dvije ili više čestica djeluju istovremeno, a rezultat je jedna ili više drugih čestica. Postoje i reakcije apsorpcije, kada se jedna dobije iz dvije ili više čestica. Sve reakcije nastaju kao rezultat jake slabe ili elektromagnetske interakcije. Reakcije zbog jake interakcije su najbrže, vrijeme takve reakcije može doseći 10 do minus 20 sekundi. Brzina reakcija uslijed elektromagnetske interakcije je manja, ovdje vrijeme može biti oko 10 do minus 8 sekundi. Za slabe interakcijske reakcije, vrijeme može doseći desetke sekundi, a ponekad čak i godine.

Na kraju priče o česticama, razgovarajmo o kvarkovima. Kvarkovi su elementarne čestice koje imaju električni naboj koji je višekratnik trećine naboja elektrona i koje ne mogu postojati u slobodnom stanju. Njihova interakcija je uređena na način da mogu živjeti samo kao dio nečega. Na primjer, kombinacija tri kvarka određene vrste tvori proton. Druga kombinacija daje neutron. Ukupno je poznato 6 kvarkova. Njihove različite kombinacije daju nam različite čestice, i iako nisu sve kombinacije kvarkova dopuštene fizičkim zakonima, postoji dosta čestica sastavljenih od kvarkova.

Ovdje se može postaviti pitanje kako se proton može nazvati elementarnim ako se sastoji od kvarkova. Vrlo jednostavno - proton je elementaran, budući da se ne može podijeliti na sastavne dijelove - kvarkove. Sve čestice koje sudjeluju u jakoj interakciji sastavljene su od kvarkova, a ujedno su i elementarne.

Razumijevanje interakcija elementarnih čestica vrlo je važno za razumijevanje strukture svemira. Sve što se događa s makro tijelima rezultat je međudjelovanja čestica. To je interakcija čestica koja opisuje rast drveća na zemlji, reakcije u dubinama zvijezda, zračenje neutronskih zvijezda i još mnogo toga.

Vjerojatnosti i kvantna mehanika

Što je neutron? Koje su njegove strukture, svojstva i funkcije? Neutroni su najveće čestice koje čine atome, a to su građevni blokovi sve je bitno.

Struktura atoma

Neutroni se nalaze u jezgri – gustom području atoma, također ispunjenom protonima (pozitivno nabijene čestice). Ova dva elementa zajedno drži sila koja se zove nuklearna. Neutroni imaju neutralni naboj. Pozitivni naboj protona usklađuje se s negativnim nabojem elektrona kako bi se stvorio neutralni atom. Iako neutroni u jezgri ne utječu na naboj atoma, oni imaju mnoga svojstva koja utječu na atom, uključujući razinu radioaktivnosti.

Neutroni, izotopi i radioaktivnost

Čestica koja se nalazi u jezgri atoma – neutron je 0,2% veća od protona. Zajedno čine 99,99% ukupne mase istog elementa i mogu imati različit broj neutrona. Kada znanstvenici govore o atomskoj masi, oni misle na prosječnu atomsku masu. Na primjer, ugljik obično ima 6 neutrona i 6 protona s atomskom masom 12, ali ponekad se javlja i s atomskom masom od 13 (6 protona i 7 neutrona). Ugljik s atomskim brojem 14 također postoji, ali je rijedak. Tako, atomska masa za ugljik je u prosjeku 12,011.

Kada atomi imaju različit broj neutrona, nazivaju se izotopi. Znanstvenici su pronašli načine za dodavanje ovih čestica u jezgru kako bi stvorili velike izotope. Sada dodavanje neutrona ne utječe na naboj atoma, budući da oni nemaju naboj. Međutim, oni povećavaju radioaktivnost atoma. To može dovesti do vrlo nestabilnih atoma koji se mogu isprazniti visoke razine energije.

Što je jezgra?

U kemiji, jezgra je pozitivno nabijeno središte atoma, koje se sastoji od protona i neutrona. Riječ "jezgra" dolazi od latinske jezgre, koja je oblik riječi koja znači "orah" ili "jezgra". Pojam je 1844. skovao Michael Faraday kako bi opisao središte atoma. Znanosti koje se bave proučavanjem jezgre, proučavanjem njezina sastava i karakteristika, nazivaju se nuklearna fizika i nuklearna kemija.

Jaka nuklearna sila drži zajedno protone i neutrone. Elektroni se privlače u jezgru, ali se kreću tako brzo da se njihova rotacija odvija na određenoj udaljenosti od središta atoma. Pozitivni nuklearni naboj dolazi od protona, ali što je neutron? To je čestica koja nema električni naboj. Gotovo sva težina atoma sadržana je u jezgri, budući da protoni i neutroni imaju mnogo veću masu od elektrona. Broj protona u atomskoj jezgri određuje njezin identitet kao elementa. Broj neutrona pokazuje koji je izotop elementa atom.

Veličina atomske jezgre

Jezgra je mnogo manja ukupni promjer atoma, jer se elektroni mogu odmaknuti od središta. Atom vodika je 145 000 puta veći od svoje jezgre, a atom urana 23 000 puta veći od svog središta. Jezgra vodika je najmanja jer se sastoji od jednog protona.

Položaj protona i neutrona u jezgri

Proton i neutroni se obično prikazuju kao zbijeni zajedno i jednoliko raspoređeni po sferama. Međutim, ovo je pojednostavljenje stvarne strukture. Svaki nukleon (proton ili neutron) može zauzeti određenu energetsku razinu i raspon lokacija. Iako jezgra može biti sferna, također može biti kruškolikog, globularnog ili diskastog oblika.

Jezgre protona i neutrona su barioni, koji se sastoje od najmanjih, zvanih kvarkovi. Privlačna sila ima vrlo kratak raspon, tako da protoni i neutroni moraju biti jako blizu jedan drugome da bi bili vezani. Ova snažna privlačnost nadvladava prirodnu odbojnost nabijenih protona.

Proton, neutron i elektron

Snažan poticaj u razvoju takve znanosti kao što je nuklearna fizika bilo je otkriće neutrona (1932.). Za ovo bi trebao biti zahvalan engleski fizičar koji je bio Rutherfordov učenik. Što je neutron? Riječ je o nestabilnoj čestici koja se u slobodnom stanju za samo 15 minuta može raspasti na proton, elektron i neutrino, takozvanu neutralnu česticu bez mase.

Čestica je dobila ime zbog činjenice da nema električni naboj, neutralna je. Neutroni su izuzetno gusti. U izoliranom stanju, jedan neutron će imati masu od samo 1,67·10 - 27, a ako uzmete žličicu gusto nabijenu neutronima, tada će rezultirajući komad materije težiti milijunima tona.

Broj protona u jezgri elementa naziva se atomski broj. Ovaj broj svakom elementu daje svoj jedinstveni identitet. U atomima nekih elemenata, poput ugljika, broj protona u jezgri je uvijek isti, ali broj neutrona može varirati. Atom zadanog elementa s određenim brojem neutrona u jezgri naziva se izotop.

Jesu li pojedinačni neutroni opasni?

Što je neutron? Ovo je čestica koja je, zajedno s protonom, uključena u Međutim, ponekad mogu postojati i same. Kada su neutroni izvan jezgri atoma, oni stječu potencijal opasna svojstva. Kad se kreću sa velika brzina, proizvode smrtonosno zračenje. Poznate po svojoj sposobnosti da ubijaju ljude i životinje, takozvane neutronske bombe imaju minimalan utjecaj na nežive fizičke strukture.

Neutroni su vrlo važan dio atoma. Velika gustoća ovih čestica, u kombinaciji s njihovom brzinom, daje im izvanrednu razornu moć i energiju. Kao posljedica toga, oni mogu promijeniti ili čak rastrgati jezgre atoma koji udare. Iako neutron ima neto neutralni električni naboj, sastoji se od nabijenih komponenti koje se međusobno poništavaju s obzirom na naboj.

Neutron u atomu je sićušna čestica. Poput protona, premali su da bi se vidjeli čak i elektronskim mikroskopom, ali su tu jer je to jedini način da se objasni ponašanje atoma. Neutroni su vrlo važni za stabilnost atoma, ali izvan njegovog atomskog središta ne mogu postojati dugo vremena i raspadaju se u prosjeku za samo 885 sekundi (oko 15 minuta).

Cijeli materijalnog svijeta, prema modernoj fizici, izgrađen je od tri elementarne čestice: protona, neutrona i elektrona. Osim toga, prema znanosti, postoje i druge "elementarne" čestice materije u svemiru, čija su imena očito više od norme. Istodobno, funkcija ovih drugih "elementarnih čestica" u postojanju i evoluciji svemira nije jasna.

Razmotrimo drugu interpretaciju elementarnih čestica:

Postoji samo jedna elementarna čestica materije – proton. Sve ostale "elementarne čestice", uključujući neutron i elektron, samo su derivati protona i igraju vrlo skromnu ulogu u evoluciji svemira. Razmotrimo kako nastaju takve "elementarne čestice".

Detaljno smo ispitali strukturu elementarne čestice materije u članku "". Ukratko o elementarnoj čestici:

Elementarna čestica materije ima oblik izdužene niti u prostoru.
Elementarna čestica je sposobna rastezati. U procesu rastezanja, gustoća materije unutar elementarne čestice opada.
Presjek elementarne čestice, gdje gustoća materije pada za polovicu, nazvali smo kvant materije .
U procesu gibanja, elementarna čestica kontinuirano apsorbira (preklapa, ) energiju.
Točka apsorpcije energije ( točka uništenja ) je na vrhu vektora gibanja elementarne čestice.
Točnije: na vrhu aktivnog kvanta materije.
Apsorbirajući energiju, elementarna čestica kontinuirano povećava brzinu svog kretanja naprijed.
Elementarna čestica materije je dipol. Kod kojih su privlačne sile koncentrirane u prednjem dijelu (u smjeru gibanja) čestice, a sile odbijanja koncentrirane u stražnjem dijelu.

Svojstvo elementarnosti u prostoru teoretski znači mogućnost smanjenja gustoće materije na nulu. A to, pak, znači mogućnost njezina mehaničkog puknuća: mjesto puknuća elementarne čestice materije može se predstaviti kao njezin presjek s nultom gustoćom materije.

U procesu anihilacije (apsorpcije energije), elementarna čestica, savijajući energiju, kontinuirano povećava brzinu svog translacijskog kretanja u prostoru.

Evolucija galaksije, na kraju, dovodi elementarne čestice materije do trenutka kada postanu sposobne vršiti razderavajući učinak jedna na drugu. Elementarne čestice se možda neće susresti na paralelnim kursevima, kada se jedna čestica približava drugoj polako i glatko, poput broda do mola. Mogu se susresti u svemiru i na suprotnim putanjama. Tada je jak sudar i, kao rezultat, slom elementarne čestice gotovo neizbježan. Mogu se naći pod vrlo snažnim valom poremećaja energije, što također dovodi do puknuća.

Što može biti "krhotina" nastala kao posljedica puknuća elementarne čestice materije?

Razmotrimo slučaj kada se, kao rezultat vanjskog utjecaja, iz elementarnih čestica materije - atoma deuterija - raspada na proton i neutron.

Puknuće parne strukture se ne događa na mjestu njihovog spajanja -. Jedna od dvije elementarne čestice strukture para se lomi.

Proton i neutron se međusobno razlikuju po svojoj strukturi.

Proton je malo skraćena (nakon loma) elementarna čestica,
neutron - struktura koja se sastoji od jedne punopravne elementarne čestice i "panja" - prednjeg, svjetlosnog vrha prve čestice.

Punopravna elementarna čestica u svom sastavu ima kompletan skup - kvante materije "N". Proton ima "N-n" kvante materije. Neutron ima "N + n" kvante.

Ponašanje protona je jasno. Čak i nakon što je izgubio završne kvante materije, on aktivno nastavlja energiju: gustoća materije njegovog novog konačnog kvanta uvijek odgovara uvjetima anihilacije. Ovaj novi konačni kvant materije postaje nova točka uništenja. Općenito, proton se ponaša prema očekivanjima. Svojstva protona dobro su opisana u bilo kojem udžbeniku fizike. Samo će postati malo lakši od svog "punopravnog" kolege - punopravne elementarne čestice materije.

Neutron se ponaša drugačije. Razmotrimo prvo strukturu neutrona. Njegova je struktura ono što objašnjava njegovu "čudnost".

U osnovi, neutron se sastoji od dva dijela. Prvi dio je potpuna elementarna čestica materije s točkom anihilacije na prednjem kraju. Drugi dio je jako skraćeni, lagani "panj" prve elementarne čestice, koji je ostao nakon puknuća dvostruke strukture, a također ima točku anihilacije. Ova dva dijela međusobno su povezana točkama anihilacije. Dakle, neutron ima točku dvostruke anihilacije.

Logika razmišljanja sugerira da će se ova dva ponderirana dijela neurona ponašati drugačije. Ako će prvi dio, koji je elementarna čestica pune težine, prema očekivanjima poništiti slobodnu energiju i postupno ubrzati u svemirskom prostoru, onda će drugi, lagani dio početi uništavati slobodnu energiju većom brzinom.

Kretanje elementarne čestice materije u prostoru vrši se zbog: difuzna energija vuče česticu koja je pala u njezine tokove. Jasno je da što je čestica materije manje masivna, to je tokovima energije lakše da vuku tu česticu zajedno sa sobom, to je veća brzina ove čestice. Jasno je da što velika količina energija se istovremeno savija aktivnim kvantom, što su snažniji tokovi difuzne energije, tim je tokovima lakše povući česticu zajedno sa sobom. Dobivamo ovisnost: Brzina translacijskog gibanja čestice tvari u prostoru proporcionalna je masi tvari njenog aktivnog kvanta i obrnuto je proporcionalna ukupnoj masi čestice tvari :

Drugi, lagani dio neutrona ima masu koja je mnogo puta manja od mase elementarne čestice materije pune težine. Ali mase njihovih aktivnih kvanta su jednake. To jest: oni uništavaju energiju istom brzinom. Dobivamo: brzina translacijskog gibanja drugog dijela neutrona će težiti brzom porastu i počet će brže uništavati energiju. (Da ne bismo unosili zabunu, drugi, lagani, dio neutrona nazvat ćemo elektronom).

crtež neutrona

Naglo rastuća količina energije koju istovremeno poništava elektron, dok je u sastavu neutrona, dovodi do inertnosti neutrona. Elektron počinje uništavati više energije od svog "susjeda" - punopravne elementarne čestice. Još se ne može odvojiti od zajedničke točke uništenja neutrona: snažne sile privlačenja ometaju. Kao rezultat toga, elektron počinje "jesti" iza zajedničke točke anihilacije.

Istodobno, elektron se počinje pomicati u odnosu na svog partnera i njegovu kondenzaciju slobodna energija spada u raspon točke anihilacije svog susjeda. Koja odmah počinje "jesti" ovo zadebljanje. Takvo prebacivanje elektrona i punopravne čestice na "unutarnje" resurse - kondenzaciju slobodne energije iza točke anihilacije - dovodi do brzog pada sila privlačenja i odbijanja neutrona.

Odvajanje elektrona od opće strukture neutrona događa se u trenutku kada pomak elektrona u odnosu na elementarnu česticu pune težine postane dovoljno velik, sila koja nastoji prekinuti veze privlačenja dviju točaka anihilacije počinje premašivati sila privlačenja ovih točaka anihilacije, a drugi, lagani dio neutrona (elektrona) brzo odleti.

Kao rezultat toga, neutron se raspada na dvije jedinice: punopravnu elementarnu česticu - proton i lagani, skraćeni dio elementarne čestice materije - elektron.

Prema suvremenim podacima, struktura jednog neutrona postoji oko petnaest minuta. Zatim se spontano raspada na proton i elektron. Ovih petnaest minuta je vrijeme pomaka elektrona u odnosu na zajedničku točku anihilacije neutrona i njegove borbe za njegovu "slobodu".

Sumirajmo neke rezultate:

PROTON je punopravna elementarna čestica materije, s jednom točkom anihilacije, ili teški dio elementarne čestice materije, koji ostaje nakon što se od nje odvoje svjetlosni kvanti.
NEUTRON je dvostruka struktura, koja ima dvije točke anihilacije, a sastoji se od elementarne čestice materije i svjetlosnog, prednjeg dijela druge elementarne čestice materije.
ELEKTRON - prednji dio elementarne čestice materije, koji ima jednu točku anihilacije, koju čine svjetlosni kvanti, nastali kao posljedica rupture elementarne čestice materije.
Struktura "proton-neutron" koju priznaje znanost je DEUTERIJ ATOM, struktura od dvije elementarne čestice koja ima točku dvostruke anihilacije.

Elektron nije nezavisna elementarna čestica koja se okreće oko jezgre atoma.

Elektron, kako to znanost smatra, nije u sastavu atoma.

A jezgra atoma, kao takva, ne postoji u prirodi, kao što ne postoji ni neutron u obliku samostalne elementarne čestice materije.

I elektron i neutron su derivati parne strukture dviju elementarnih čestica, nakon što se razbije na dva nejednaka dijela kao rezultat vanjskog utjecaja. U sastavu atoma bilo kojeg kemijskog elementa, proton i neutron su standardna struktura para - dvije osnovne čestice materije pune težine - dva protona ujedinjena točkama anihilacije.

U modernoj fizici postoji nepokolebljiv stav da proton i elektron imaju jednake, ali suprotne električne naboje. Navodno, kao rezultat interakcije ovih suprotnih naboja, oni se međusobno privlače. Prilično logično objašnjenje. Točno odražava mehanizam pojave, ali je potpuno krivo – njegovu bit.

Elementarne čestice nemaju ni pozitivne ni negativne "električne" naboje, kao što ne postoji poseban oblik materije u obliku "električnog polja". Takva "struja" je izum čovjeka, uzrokovan njegovom nesposobnošću da objasni postojeće stanje stvari.

"Elektrika" i elektron jedan prema drugom zapravo su stvoreni energetskim tokovima usmjerenim na njihove točke anihilacije, kao rezultat njihovog kretanja naprijed u prostoru svemira. Kada padnu u zonu djelovanja sila privlačenja jedne druge. Stvarno izgleda kao interakcija jednake veličine, ali suprotnih električnih naboja.

"slični električni naboji", na primjer: dva protona ili dva elektrona također imaju drugačije objašnjenje. Odbijanje nastaje kada jedna od čestica uđe u zonu djelovanja odbojnih sila druge čestice – odnosno u zonu kondenzacije energije iza njezine točke anihilacije. O tome smo govorili u prethodnom članku.

Interakcija "proton - antiproton", "elektron - pozitron" također ima drugačije objašnjenje. Pod takvom interakcijom shvaćamo interakciju duha protona ili elektrona kada se kreću na smjeru sudara. U tom slučaju, zbog njihove interakcije samo privlačenjem (nema odbijanja, budući da je zona odbijanja svakog od njih iza njih), dolazi do njihovog tvrdog kontakta. Kao rezultat, umjesto dva protona (elektrona), dobivamo potpuno različite “elementarne čestice”, koje su zapravo derivati krute interakcije ova dva protona (elektrona).

Atomska struktura tvari. Atomski model

Razmotrimo strukturu atoma.

Neutron i elektron – kao elementarne čestice materije – ne postoje. To je ono o čemu smo gore raspravljali. Prema tome: ne postoji jezgra atoma i njegova elektronska ljuska. Ova je pogreška snažna prepreka daljnjem istraživanju strukture materije.

Jedina elementarna čestica materije je samo proton. Atom bilo kojeg kemijskog elementa sastoji se od uparenih struktura dviju elementarnih čestica materije (s izuzetkom izotopa, gdje se uparenoj strukturi dodaje više elementarnih čestica).

Za naše daljnje razmišljanje potrebno je razmotriti koncept zajedničke točke anihilacije.

Elementarne čestice materije međusobno djeluju putem anihilacijskih točaka. Ova interakcija dovodi do stvaranja materijalnih struktura: atoma, molekula, fizičkih tijela... Koja imaju zajedničku točku anihilacije atoma, zajedničku točku anihilacije molekula...

OPĆA ANNIHILACIONA TOČKA - je spoj dviju pojedinačnih točaka anihilacije elementarnih čestica materije u zajedničku točku anihilacije parne strukture, ili zajedničke točke anihilacije parnih struktura u zajedničku točku anihilacije atoma kemijskog elementa, ili zajedničko poništenje točke atoma kemijski elementi– do zajedničke točke molekularne anihilacije .

Ovdje je glavna stvar da spoj čestica materije djeluje kao privlačenje i odbijanje kao jedan integralni objekt. Na kraju, čak se i svako fizičko tijelo može predstaviti kao zajednička točka poništenja ovog fizičkog tijela: ovo tijelo privlači druga fizička tijela k sebi kao jedan, cjeloviti fizički objekt, kao jedinstvena točka poništenja. U ovom slučaju dobivamo gravitacijske pojave – privlačenje između fizičkih tijela.

U fazi razvojnog ciklusa galaksije, kada sile privlačenja postanu dovoljno velike, počinje sjedinjavanje atoma deuterija u strukture drugih atoma. Atomi kemijskih elemenata nastaju uzastopno, kako se povećava brzina translacijskog gibanja elementarnih čestica materije (čitaj: povećava se brzina translacijskog gibanja galaksije u prostoru svemira) pričvršćivanjem novih parnih struktura elementarnih čestica. materije do atoma deuterija.

Ujedinjenje se događa uzastopno: u svakom novom atomu pojavljuje se jedna nova parna struktura elementarnih čestica materije (rjeđe, jedna elementarna čestica). Što nam daje kombinaciju atoma deuterija u strukturu drugih atoma:

Pojavljuje se zajednička točka anihilacije atoma. To znači da će naš atom interagirati privlačenjem i odbijanjem sa svim ostalim atomima i elementarnim česticama kao jedinstvena integralna struktura.
Pojavljuje se prostor atoma unutar kojeg će gustoća slobodne energije višestruko premašiti gustoću slobodne energije izvan njegovog prostora. Vrlo visoka gustoća energije iza jedne točke anihilacije unutar prostora atoma jednostavno neće imati vremena snažno pasti: udaljenosti između elementarnih čestica su premale. Prosječna gustoća slobodne energije u intraatomskom prostoru višestruko je veća od vrijednosti konstante gustoće slobodne energije prostora svemira.

U građenju atoma kemijskih elemenata, molekula kemijske tvari, fizička tijela, očituje se najvažniji zakon međudjelovanja materijalnih čestica i tijela:

Jačina intranuklearnih, kemijskih, električnih, gravitacijskih veza ovisi o udaljenostima između točaka anihilacije unutar atoma, između zajedničkih točaka anihilacije atoma unutar molekula, između zajedničkih točaka anihilacije molekula unutar fizičkih tijela, između fizičkih tijela. Što je manja udaljenost između zajedničkih točaka poništenja, među njima djeluju snažnije privlačne sile.

Jasno je da:

Pod intranuklearnim vezama podrazumijevamo interakcije između elementarnih čestica i između parnih struktura unutar atoma.
Pod kemijskim vezama podrazumijevamo interakcije između atoma u strukturi molekula.
Pod električnim vezama razumijemo interakcije između molekula u sastavu fizičkih tijela, tekućina, plinova.
Pod gravitacijskim vezama podrazumijevamo interakcije između fizičkih tijela.

Formiranje drugog kemijskog elementa - atoma helija - događa se kada se galaksija ubrzava u svemiru do dovoljno velike brzine. Kada privlačna sila dva atoma deuterija dosegne veliku vrijednost, oni se približavaju na udaljenost koja im omogućuje da se spoje u četverostruka struktura atoma helija.

Daljnje povećanje brzine progresivnog kretanja galaksije dovodi do stvaranja atoma sljedećih (prema periodnom sustavu) kemijskih elemenata. Istodobno: nastanak atoma svakog kemijskog elementa odgovara vlastitoj, strogo definiranoj brzini progresivnog kretanja galaksije u svemirskom prostoru. Nazovimo je standardna brzina formiranja atoma kemijskog elementa .

Atom helija je drugi atom nakon vodika koji nastaje u galaksiji. Zatim, kako se povećava brzina kretanja galaksije naprijed, sljedeći atom deuterija probija se do atoma helija. To znači da je brzina kretanja galaksije prema naprijed dosegla standardnu brzinu formiranja atoma litija. Tada će dostići standardnu brzinu formiranja atoma berilija, ugljika..., i tako dalje, prema periodnom sustavu.

model atoma

Na gornjem dijagramu možemo vidjeti da:

Svaki period u atomu je prsten uparenih struktura.
Središte atoma uvijek zauzima četverostruka struktura atoma helija.
Sve uparene strukture istog razdoblja nalaze se strogo u istoj ravnini.
Udaljenosti između razdoblja mnogo su veće od udaljenosti između parnih struktura unutar jednog razdoblja.

Naravno, ovo je vrlo pojednostavljena shema i ne odražava svu stvarnost konstrukcije atoma. Na primjer: svaka nova struktura para, spajajući se s atomom, istiskuje preostale parne strukture razdoblja na koje je vezana.

Dobivamo princip konstruiranja razdoblja u obliku prstena oko geometrijskog središta atoma:

struktura razdoblja izgrađena je u jednoj ravnini. To je olakšano općim vektorom translacijskog gibanja svih elementarnih čestica galaksije.
parne strukture istog razdoblja izgrađene su oko geometrijskog središta atoma na jednakoj udaljenosti.
atom oko kojeg se gradi novo razdoblje ponaša se prema tom novom razdoblju kao jedinstven kompletan sustav.

Tako dobivamo najvažniju pravilnost u konstrukciji atoma kemijskih elemenata:

REGULARNOST STROGO ODREĐENOG BROJA PARNIH STRUKTURA: istovremeno se na određenoj udaljenosti od geometrijskog središta zajedničke točke anihilacije atoma može smjestiti samo određeni broj parnih struktura elementarnih čestica materije.

To jest: u drugom, trećem razdoblju periodnog sustava - po osam elemenata, u četvrtom, petom - osamnaest, u šestom, sedmom - trideset i dva. Sve veći promjer atoma omogućuje povećanje broja uparenih struktura u svakom sljedećem razdoblju.

Jasno je da ovaj obrazac određuje princip periodičnosti u izgradnji atoma kemijskih elemenata, koji je otkrio D.I. Mendeljejev.

Svaki period unutar atoma kemijskog elementa ponaša se u odnosu na njega kao jedinstveni integralni sustav. To je određeno skokovima u udaljenostima između razdoblja: mnogo većim od udaljenosti između parnih struktura unutar razdoblja.

Atom s nepotpunim periodom pokazuje kemijsku aktivnost u skladu s gornjom pravilnošću. Budući da postoji neravnoteža sila privlačenja i odbijanja atoma u korist sila privlačenja. Ali s dodatkom zadnje strukture para, neravnoteža nestaje, novo razdoblje poprima oblik desni krug- postaje jedinstven, cjelovit, cjelovit sustav. I dobijemo atom inertnog plina.

Najvažniji obrazac izgradnje strukture atoma je: atom ima ravnu kaskadustruktura . Nešto kao luster.

parne strukture istog razdoblja trebale bi biti smještene u istoj ravnini okomitoj na vektor translacijskog gibanja atoma.
u isto vrijeme, periodi u atomu moraju kaskadirati.

To objašnjava zašto u drugom i trećem razdoblju (kao iu četvrtom - petom, šestom - sedmom) isti broj uparenih struktura (vidi sliku ispod). Takva struktura atoma posljedica je raspodjele sila privlačenja i odbijanja elementarne čestice: privlačne sile djeluju u prednjoj (u smjeru kretanja) hemisfere čestice, sile odbijanja - u stražnjoj hemisferi.

Inače, koncentracije slobodne energije iza točaka anihilacije nekih parnih struktura padaju u zonu privlačenja točaka anihilacije drugih parnih struktura, a atom će se neizbježno raspasti.

U nastavku vidimo shematsku volumetrijsku sliku atoma argona

model atoma argona

Na donjoj slici možemo vidjeti "presjek", "pogled sa strane" dva razdoblja atoma - drugog i trećeg:

Upravo na taj način trebaju biti orijentirane uparene strukture, u odnosu na središte atoma, u periodima s jednakim brojem uparenih struktura (druga - treća, četvrta - peta, šesta - sedma).

Količina energije u kondenzaciji iza točke anihilacije elementarne čestice kontinuirano raste. To postaje jasno iz formule:

E 1 ~m(C+W)/2

E 2 ~m(C–W)/2

ΔE \u003d E 1 -E 2 \u003d m (C + W) / 2 - m (C - W) / 2

∆E~W×m

gdje:

E 1 je količina slobodne energije koju smota (apsorbira) točka anihilacije s prednje hemisfere kretanja.

E 2 je količina slobodne energije presavijene (apsorbirane) točke anihilacije iz stražnje hemisfere gibanja.

ΔE je razlika između količine slobodne energije smotane (apsorbirane) iz prednje i stražnje hemisfere kretanja elementarne čestice.

W je brzina kretanja elementarne čestice.

Ovdje vidimo kontinuirano povećanje mase kondenzacije energije iza točke anihilacije čestice koja se kreće, kako se povećava brzina njenog kretanja naprijed.

U strukturi atoma to će se očitovati u činjenici da će se gustoća energije iza strukture svakog sljedećeg atoma povećati u geometrijska progresija. Točke poništenja drže jedna drugu svojom silom privlačenja "željeznim stiskom". Istodobno, rastuća odbojna sila će sve više odbijati parne strukture atoma jedna od druge. Tako dobivamo ravnu - kaskadnu konstrukciju atoma.

Atom bi po obliku trebao nalikovati obliku zdjele, gdje je "dno" struktura atoma helija. A "rubovi" zdjele su zadnja razdoblja. Mjesta "zavoja zdjele": drugo - treće, četvrto - peto, šesto - sedmo razdoblje. Ovi "zavoji" omogućuju formiranje različita razdoblja s jednakim brojem uparenih struktura

model atoma helija

Ravno-kaskadna struktura atoma i prstenasti raspored parnih struktura u njemu određuju periodičnost i konstrukciju reda. periodični sustav kemijski elementi Mendeljejeva, učestalost očitovanja sličnog kemijska svojstva atoma u jednom redu periodnog sustava.

Ravno - kaskadna struktura atoma daje izgled jedinstvenog prostora atoma s velikom gustoćom slobodne energije.

Sve parne strukture atoma orijentirane su u smjeru središta atoma (točnije: u smjeru točke koja se nalazi na geometrijskoj osi atoma, u smjeru kretanja atoma).
Sve pojedinačne točke anihilacije nalaze se duž prstenova razdoblja unutar atoma.
Svi pojedinačni klasteri slobodne energije nalaze se iza svojih točaka anihilacije.

Rezultat: jedna koncentracija slobodne energije visoke gustoće, čije su granice granice atoma. Te su granice, kako razumijemo, granice djelovanja sila poznatih u znanosti kao Yukawa sile.

Ravno-kaskadna struktura atoma daje preraspodjelu zona sila privlačenja i odbijanja na određeni način. Već promatramo preraspodjelu zona sila privlačenja i odbijanja u uparenoj strukturi:

Zona djelovanja odbojnih sila strukture para povećava se zbog zone djelovanja sila njezina privlačenja (u usporedbi s pojedinačnim elementarnim česticama). Zona djelovanja privlačnih sila se u skladu s tim smanjuje. (Smanjuje se zona djelovanja sile privlačenja, ali ne i sama sila). Ravnokaskadna struktura atoma daje nam još veći porast zone djelovanja odbojnih sila atoma.

Sa svakim novim periodom zona djelovanja odbojnih sila teži stvaranju pune lopte.
Zona djelovanja sila privlačenja bit će sve manji stožac promjera

U konstrukciji novog razdoblja atoma može se pratiti još jedna pravilnost: sve parne strukture jednog razdoblja smještene su strogo simetrično u odnosu na geometrijsko središte atoma, bez obzira na broj parnih struktura u razdoblju.

Svaka nova struktura para, spajajući se, mijenja položaj svih ostalih parnih struktura razdoblja tako da su udaljenosti između njih u razdoblju uvijek međusobno jednake. Te se udaljenosti smanjuju dodavanjem sljedeće strukture para. Nepotpun vanjsko razdoblje atom kemijskog elementa čini ga kemijski aktivnim.

Udaljenosti između razdoblja, koje su mnogo veće od udaljenosti između parnih čestica unutar razdoblja, čine razdoblja relativno neovisnima jedna o drugoj.

Svaki period atoma povezan je sa svim ostalim periodima i s cijelim atomom kao neovisnom cjelinom strukturom.

To određuje da je kemijska aktivnost atoma gotovo 100% određena samo zadnjim razdobljem atoma. Potpuno ispunjeno posljednje razdoblje daje nam maksimalno ispunjenu zonu odbojnih sila atoma. Kemijska aktivnost atoma je gotovo nula. Atom, poput lopte, tjera druge atome od sebe. Ovdje vidimo plin. I ne samo plin, već inertni plin.

Dodavanje prve parne strukture novog razdoblja mijenja ovu idiličnu sliku. Raspodjela zona djelovanja sila odbijanja i privlačenja mijenja se u korist sila privlačenja. Atom postaje kemijski aktivan. Ovo je atom alkalni metal.

Dodavanjem svake sljedeće parne strukture mijenja se ravnoteža zona raspodjele sila privlačenja i odbijanja atoma: zona odbojnih sila se povećava, zona sila privlačenja smanjuje. I svaki sljedeći atom postaje malo manje metala i malo više nemetala.

Ravno-kaskadni oblik atoma, preraspodjela zona djelovanja sila privlačenja i odbijanja daje nam sljedeće: Atom kemijskog elementa, koji se susreće s drugim atomom čak i na putu sudara, bez greške pada u zonu djelovanja sila odbijanja ovog atoma. I ne uništava sebe i ne uništava ovaj drugi atom.

Sve nas to dovodi do izvanrednog rezultata: atomi kemijskih elemenata, ulazeći jedan s drugim u spojeve, tvore trodimenzionalne strukture molekula. Za razliku od ravne - kaskadne strukture atoma. Molekula je stabilna trodimenzionalna struktura atoma.

Razmislite o protoku energije unutar atoma i molekula.

Prije svega, napominjemo da će elementarna čestica apsorbirati energiju u ciklusima. To jest: u prvoj polovici ciklusa, elementarna čestica apsorbira energiju iz najbližeg prostora. Ovdje nastaje praznina – prostor bez slobodne energije.

U drugoj polovici ciklusa: energije iz udaljenijeg okruženja odmah će početi ispunjavati nastalu prazninu. Odnosno, u svemiru će biti tokovi energije usmjereni do točke uništenja. Čestica dobiva pozitivan zamah translacijskog gibanja. ALI vezana energija unutar čestice će početi preraspodijeliti svoju gustoću.

Što nas ovdje zanima?

Kako je ciklus anihilacije podijeljen u dvije faze: fazu apsorpcije energije i fazu kretanja energije (ispunjavanje praznine), tada Prosječna brzina energetski tokovi u području točke anihilacije smanjit će se, grubo govoreći, za faktor dva.

I ono što je iznimno važno:

U konstrukciji atoma, molekula, fizičkih tijela očituje se vrlo važna pravilnost: Stabilnost svih materijalnih struktura, kao što su: uparene strukture - atomi deuterija, pojedinačni periodi oko atoma, atoma, molekula, fizičkih tijela osigurana je strogom urednošću njihovih procesa anihilacije.

Razmotrite ovo.

Tokovi energije generirani strukturom u paru. U strukturi para, elementarne čestice sinkrono anihiliraju energiju. Inače bi elementarne čestice "pojele" koncentraciju energije jedna za drugom iza točke anihilacije. Dobivamo jasne valne karakteristike strukture para. Osim toga, podsjećamo da zbog cikličke prirode procesa anihilacije, prosječna brzina protoka energije ovdje pada za polovicu.
Energija teče unutar atoma. Princip je isti: sve uparene strukture istog razdoblja moraju anihilirati energiju sinkrono - u sinkronim ciklusima. Slično: procesi anihilacije unutar atoma moraju biti sinkronizirani između razdoblja. Svaka asinkronija dovodi do uništenja atoma. Ovdje se sinkronicitet može neznatno razlikovati. Može se pretpostaviti da periodi u atomu anihiliraju energiju sekvencijalno, jedno za drugim, u valu.
Energija teče unutar molekule, fizičkog tijela. Udaljenosti između atoma u strukturi molekule mnogo su puta veće od udaljenosti između razdoblja unutar atoma. Osim toga, molekula ima masivnu strukturu. Kao i svako fizičko tijelo, ono ima trodimenzionalnu strukturu. Jasno je da sinkronizam procesa anihilacije ovdje mora biti dosljedan. Usmjereno od periferije prema centru, ili obrnuto: od središta prema periferiji - brojite kako želite.

Načelo sinkroniciteta daje nam još dvije pravilnosti:

Brzina protoka energije unutar atoma, molekula, fizičkih tijela mnogo je manja od konstante brzine kretanja energije u prostoru svemira. Ovaj obrazac će nam pomoći razumjeti (u članku #7) procese električne energije.
Što je veća struktura koju vidimo (sukcesivno: elementarna čestica, atom, molekula, fizičko tijelo), to ćemo promatrati veću valnu duljinu u njenim valnim karakteristikama. To vrijedi i za fizička tijela: što je veća masa fizičkog tijela, to ima veću valnu duljinu.

Stranica 1

Naboj neutrona je nula. Posljedično, neutroni ne igraju ulogu u veličini naboja jezgre atoma. Serijski broj kroma jednak je istoj vrijednosti.

Naboj protona qp e Naboj neutrona jednak je nuli.

Lako je vidjeti da je u ovom slučaju naboj neutrona jednak nuli, a naboj protona 1, kako se i očekivalo. Dobivaju se svi barioni uključeni u dvije obitelji - osmorica i desetica. Mezoni se sastoje od kvarka i antikvarka. Traka označava antikvarke; njihov se električni naboj razlikuje po predznaku od naboja odgovarajućeg kvarka. Čudan kvark ne ulazi u pi-mezon, pi-mezoni, kao što smo već rekli, su čestice sa čudnošću i spinom jednakim nuli.

Budući da je naboj protona jednak naboju elektrona, a naboj neutrona jednak metku, onda ako je jaka interakcija isključena, interakcija protona s elektromagnetsko polje I to će biti uobičajena interakcija Diracove čestice - Yp / V. Neutron ne bi imao elektromagnetsku interakciju.

Oznake: 67 - razlika naboja između elektrona i protona; q je naboj neutrona; qg je apsolutna vrijednost naboja elektrona.

Jezgra se sastoji od pozitivno nabijenih elementarnih čestica – protona i neutrona koji ne nose naboj.

Temelj suvremenih ideja o strukturi materije je tvrdnja o postojanju atoma tvari, koji se sastoje od pozitivno nabijenih protona i neutrona bez naboja, koji tvore pozitivno nabijenu jezgru, i negativno nabijenih elektrona koji rotiraju oko jezgre. Energetske razine elektrona, prema ovoj teoriji, su diskretne prirode, a njihov gubitak ili stjecanje neke dodatne energije smatra se prijelazom s jedne dopuštene energetske razine na drugu. U isto vrijeme, diskretna priroda energije elektroničke razine postaje uzrok iste diskretne apsorpcije ili emisije energije od strane elektrona tijekom prijelaza s jedne energetske razine na drugu.

Pretpostavili smo da je naboj atoma ili molekule u potpunosti određen skalarnim zbrojem q Z (q Nqn, gdje je Z broj parova elektron-proton, (q qp - qe je razlika u nabojima elektrona i protona , N je broj neutrona, a qn je naboj neutrona.

Nuklearni naboj određen je samo brojem protona Z, i njegovim maseni broj A se poklapa s ukupnim brojem protona i neutrona. Budući da je naboj neutrona jednak nuli, ne postoji električna interakcija prema Coulombovom zakonu između dva neutrona, kao ni između protona i neutrona. U isto vrijeme između dva protona djeluje električna odbojna sila.

Nadalje, u granicama točnosti mjerenja, nikada nije registriran niti jedan proces sudara u kojem se ne bi poštovao zakon održanja naboja. Na primjer, nefleksibilnost neutrona u homogenim električna polja omogućuje nam da naboj neutrona smatramo kao nula točno do 1 (naboj elektrona H7.

Već smo rekli da je razlika između magnetskog momenta protona i jednog nuklearnog magnetona nevjerojatan rezultat. Još više iznenađujuće (Čini se da postoji magnetski moment za neutron bez naboja.

Lako je vidjeti da se te sile ne svode ni na jednu od vrsta sila koje su razmatrane u prethodnim dijelovima kolegija fizike. Doista, ako pretpostavimo, na primjer, da između nukleona u jezgrama postoje gravitacijske sile, onda je iz poznatih masa protona i neutrona lako izračunati da će energija vezanja po čestici biti zanemariva – bit će 1036 puta manja od eksperimentalno promatrane. Nestaje i pretpostavka o električnoj prirodi nuklearnih sila. Doista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilnu jezgru koja se sastoji od jednog nabijenog protona i bez naboja neutrona.

Jaka veza koja postoji između nukleona u jezgri ukazuje na prisutnost u atomskim jezgrama posebnih, tzv. nuklearnih sila. Lako je vidjeti da se te sile ne svode ni na jednu od vrsta sila koje su razmatrane u prethodnim dijelovima kolegija fizike. Doista, ako pretpostavimo, na primjer, da gravitacijske sile djeluju između nukleona u jezgrama, onda je lako izračunati iz poznatih masa protona i neutrona da će energija vezanja po čestici biti zanemariva - bit će 1038 puta manja od to promatrano eksperimentalno. Nestaje i pretpostavka o električnoj prirodi nuklearnih sila. Doista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilnu jezgru koja se sastoji od jednog nabijenog protona i bez naboja neutrona.