Beszéljünk arról, hogyan találhatunk protonokat, neutronokat és elektronokat. Elemi részecskék

Fordítás

Minden atom középpontjában az atommag található, a protonoknak és neutronoknak nevezett részecskék apró halmaza. Ebben a cikkben a protonok és neutronok természetét fogjuk tanulmányozni, amelyek még kisebb részecskékből állnak - kvarkokból, gluonokból és antikvarkokból. (A gluonok, akárcsak a fotonok, saját antirészecskék.) A kvarkok és a gluonok, amennyire tudjuk, valóban elemiek lehetnek (oszthatatlanok és nem valami kisebbből állnak). De nekik később.

Meglepő módon a protonok és a neutronok tömege majdnem azonos - akár egy százalékig:

0,93827 GeV/c 2 egy protonnál,
0,93957 GeV/c 2 egy neutronnál.

Ez a kulcsa a természetüknek – valójában nagyon hasonlóak. Igen, van köztük egy nyilvánvaló különbség: a protonnak pozitív elektromos töltése van, míg a neutronnak nincs töltése (semleges, innen a neve). Ennek megfelelően elektromos erők hatnak az elsőre, de nem a másodikra. Első pillantásra ez a megkülönböztetés nagyon fontosnak tűnik! De valójában nem az. Minden más értelemben a proton és a neutron szinte ikrek. Nemcsak tömegük, hanem belső szerkezetük is azonos.

Mivel nagyon hasonlóak, és mivel ezek a részecskék atommagot alkotnak, a protonokat és a neutronokat gyakran nukleonoknak nevezik.

A protonokat 1920 körül azonosították és leírták (bár korábban fedezték fel őket; a hidrogénatom magja csak egyetlen proton), neutronokat pedig valahol 1933-ban találtak. Azt, hogy a protonok és a neutronok annyira hasonlítanak egymásra, szinte azonnal megértették. De azt a tényt, hogy a mag méretéhez mérhető méretük van (körülbelül 100 000-szer kisebb, mint egy atom sugara), 1954-ig nem tudták. Az 1960-as évek közepétől a hetvenes évek közepéig fokozatosan megértették, hogy kvarkokból, antikvarkokból és gluonokból állnak. A 70-es évek végére és a 80-as évek elejére a protonokról, neutronokról és azok összetételéről alkotott ismereteink nagyrészt megnyugodtak, és azóta is változatlanok.

A nukleonokat sokkal nehezebb leírni, mint az atomokat vagy az atommagokat. Ez nem azt jelenti, hogy az atomok elvileg egyszerűek, de legalább habozás nélkül kijelenthetjük, hogy egy héliumatom két elektronból áll, amelyek egy apró héliummag körül keringenek; a hélium atommag pedig két neutronból és két protonból álló meglehetősen egyszerű csoport. De a nukleonokkal nem minden olyan egyszerű. A "Mi a proton és mi van benne?" cikkben már írtam, hogy az atom olyan, mint egy elegáns menüett, a nukleon pedig egy vad parti.

A proton és a neutron összetettsége valósnak tűnik, és nem a hiányos fizikai ismeretekből fakad. Egyenleteink vannak a kvarkok, antikvarkok és gluonok, valamint a köztük fellépő erős nukleáris erők leírására. Ezeket az egyenleteket QCD-nek nevezik, a „kvantumkromodinamika” szóból. Az egyenletek pontossága többféleképpen tesztelhető, többek között a Nagy Hadronütköztetőben megjelenő részecskék számának mérésével. A QCD-egyenletek számítógéphez való csatlakoztatásával és a protonok, neutronok és más hasonló részecskék (együttesen "hadronok") tulajdonságaira vonatkozó számítások elvégzésével olyan előrejelzéseket kapunk e részecskék tulajdonságairól, amelyek jól megközelítik a való világban végzett megfigyeléseket. . Ezért van okunk azt hinni, hogy a QCD-egyenletek nem hazudnak, és a protonról és a neutronról szóló ismereteink a helyes egyenleten alapulnak. De nem elég a megfelelő egyenletekkel rendelkezni, mert:

Az egyszerű egyenleteknek nagyon összetett megoldásai lehetnek,
Az összetett megoldásokat néha nem lehet egyszerűen leírni.

A nukleonokkal, amennyire megtudjuk, pontosan ez a helyzet: viszonylag egyszerű QCD-egyenletek összetett megoldásai, amelyeket nem lehet pár szóban vagy képben leírni.

A nukleonok eredendő összetettsége miatt Önnek, az olvasónak, döntenie kell: mennyit szeretne tudni a leírt komplexitásról? Nem számít, milyen messzire mész, valószínűleg nem leszel elégedett: minél többet tanulsz, annál érthetőbb lesz a téma, de a végső válasz ugyanaz marad - a proton és a neutron nagyon összetett. A megértés három szintjét tudom ajánlani, növekvő részletességgel; bármelyik szint után megállhatsz és áttérhetsz más témákra, vagy az utolsóig merülhetsz. Minden szint olyan kérdéseket vet fel, amelyekre részben válaszolni tudok a következőben, de az új válaszok új kérdéseket vetnek fel. Összefoglalva - ahogy a kollégákkal és haladó hallgatókkal folytatott szakmai megbeszélések során is - csak valós kísérletek adataira, különböző befolyásos elméleti érvekre, számítógépes szimulációkra tudok hivatkozni.

A megértés első szintje

Miből állnak a protonok és a neutronok?

Rizs. 1: A protonok túlzottan leegyszerűsített változata, amely csak két felfelé és egy lefelé kvarkból áll, valamint a neutronokból, amelyek csak két le kvarkból és egy fel kvarkból állnak

A dolgok leegyszerűsítése érdekében sok könyv, cikk és webhely azt állítja, hogy a protonok három kvarkból állnak (kettő felfelé és egy lefelé), és valami alakot rajzolnak. 1. A neutron ugyanaz, csak egy fel és két le kvarkból áll. Ez az egyszerű kép azt illusztrálja, amit egyes tudósok hittek, többnyire az 1960-as években. Ám hamarosan világossá vált, hogy ezt a nézőpontot annyira leegyszerűsítették, hogy már nem volt helyes.

Kifinomultabb információforrásokból megtudhatja, hogy a protonok három kvarkból állnak (kettő felfelé és egy lefelé), amelyeket gluonok tartanak össze – és a képhez hasonló kép jelenhet meg. 2, ahol a gluonokat rugókként vagy húrokként húzzák, amelyek kvarkokat tartanak. A neutronok ugyanazok, csak egy up kvarkkal és két le kvarkkal.

Rizs. 2: javítás 2. ábra. 1 az erős nukleáris erő fontos szerepének hangsúlyozása miatt, amely a kvarkokat a protonban tartja

Nem is olyan rossz a nukleonok leírása, mivel az erős magerő fontos szerepét hangsúlyozza, amely a kvarkokat a protonban tartja a gluonok rovására (ugyanúgy, mint a foton, a fényt alkotó részecske, az elektromágneses erővel függ össze). De ez is zavaró, mert nem igazán magyarázza meg, mik azok a gluonok, vagy mit csinálnak.

Megvan az oka annak, hogy úgy írjam le a dolgokat, ahogy én tettem: a proton három kvarkból (kettő fent és egy lent), egy csomó gluonból és egy hegy kvark-antikvark párból áll (főleg fel és le kvarkokból). , de van néhány furcsa is) . Mindannyian nagyon nagy sebességgel repülnek oda-vissza (a fénysebességet megközelítve); ezt az egész halmazt az erős nukleáris erő tartja össze. Ezt az ábrán mutattam be. 3. A neutronok ismét ugyanazok, de egy felfelé és két lefelé kvarkkal; a tulajdonost váltott kvarkot nyíl jelzi.

Rizs. 3: a protonok és neutronok valósághűbb, bár még mindig nem ideális ábrázolása

Ezek a kvarkok, antikvarkok és gluonok nemcsak össze-vissza száguldoznak, hanem egymásnak is ütköznek és egymásba alakulnak olyan folyamatok során, mint például a részecskesemmisülés (amely során egy kvark és egy azonos típusú antikvark két gluonná vagy satuvá alakul fordítva) vagy egy gluon abszorpciója és kibocsátása (amelyben egy kvark és egy gluon ütközhet, és egy kvark és két gluon képződhet, vagy fordítva).

Mi a közös ebben a három leírásban:

Két up kvark és egy down kvark (plusz valami más) egy protonhoz.
Egy felfelé kvark és két lefelé kvark (plusz valami más) egy neutronhoz.
A "valami más" a neutronoknál ugyanaz, mint a "valami más" a protonoknál. Vagyis a nukleonoknak van „valami más” ugyanaz.
A proton és a neutron közötti kis tömegkülönbség a down kvark és a fel kvark tömegének különbségéből adódik.

És azóta:

up kvarkoknál az elektromos töltés 2/3 e (ahol e a proton töltése, -e az elektron töltése),
A pehelykvarkok töltése -1/3e,
a gluonok töltése 0,
bármely kvark és a hozzá tartozó antikvark teljes töltése 0 (például az anti-down kvark töltése +1/3e, tehát a down kvark és a down antikvark töltése -1/3 e +1/ 3 e = 0),

Minden ábra két felfelé és egy lefelé kvarkhoz rendeli a proton elektromos töltését, a „valami más” pedig 0-t ad a töltéshez. Hasonlóképpen a neutron nulla töltése van egy felfelé és két lefelé kvark miatt:

a proton teljes elektromos töltése 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
a neutron teljes elektromos töltése 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0.

Ezek a leírások a következőkben különböznek:

mennyi "valami más" van a nukleonban,
mit keres ott
honnan származik a nukleon tömege és tömegenergiája (E = mc 2, a részecske nyugalmi állapotában is jelen lévő energia).

Mivel az atom tömegének, és így az összes közönséges anyag tömegének nagy részét protonok és neutronok tartalmazzák, az utolsó pont rendkívül fontos természetünk helyes megértéséhez.

Rizs. Az 1 szerint a kvarkok valójában a nukleon egyharmadát képviselik – hasonlóan a protonokhoz vagy a neutronokhoz, a héliummag egynegyedét vagy a szénatommag 1/12-ét képviselik. Ha ez a kép igaz lenne, akkor a nukleonban lévő kvarkok viszonylag lassan mozognának (a fénysebességnél jóval kisebb sebességgel), és viszonylag gyenge erők hatnának köztük (noha valami erős erővel tartják őket a helyükön). A kvark tömege felfelé és lefelé 0,3 GeV/c 2 nagyságrendű lenne, ami körülbelül egyharmada a proton tömegének. De ez egy egyszerű kép, és az általa előállított ötletek egyszerűen tévesek.

Rizs. 3. egészen más képet ad a protonról, mint a fénysebességhez közeli sebességgel átsuhanó részecskék üstjéről. Ezek a részecskék ütköznek egymással, és ezekben az ütközésekben egy részük megsemmisül, mások pedig helyükre jönnek létre. A gluonoknak nincs tömegük, a felső kvarkok tömege körülbelül 0,004 GeV/c 2 , az alsó kvarkok tömege pedig körülbelül 0,008 GeV/c 2 - több százszor kisebb, mint egy proton. Honnan származik a proton tömegenergiája, a kérdés összetett: egy része a kvarkok és antikvarkok tömegének energiájából, egy része a kvarkok, antikvarkok és gluonok mozgási energiájából, egy része (esetleg pozitív) , esetleg negatív) az erős magkölcsönhatás során raktározott energiából, összetartva a kvarkokat, antikvarkokat és gluonokat.

Bizonyos értelemben az ábra. A 2. ábra megpróbálja kiküszöbölni a különbséget a 2. ábra között. 1. és 1. ábra. 3. Leegyszerűsíti a rizst. 3, sok kvark-antikvark pár eltávolítása, amelyek elvileg efemernek nevezhetők, mivel folyamatosan keletkeznek és eltűnnek, és nem szükségesek. De azt a benyomást kelti, hogy a nukleonokban lévő gluonok közvetlen részei annak az erős nukleáris erőnek, amely a protonokat tartja. És nem magyarázza meg, honnan származik a proton tömege.

ábrán Az 1. ábrának a proton és a neutron szűk kerete mellett van egy másik hátránya is. Nem magyarázza meg más hadronok, például a pion és a rho mezon egyes tulajdonságait. ábrán ugyanezek a problémák vannak. 2.

Ezek a korlátozások oda vezettek, hogy tanítványaimnak és a weboldalamon adok egy képet az 1. ábrából. 3. De szeretném figyelmeztetni, hogy számos korlátja is van, amelyeket később figyelembe veszek.

Meg kell jegyezni, hogy a szerkezet rendkívül összetettsége, amit az ábra mutat. 3 várható egy olyan objektumtól, amelyet olyan erős erő tart össze, mint az erős nukleáris erő. És még valami: három kvarkot (két felfelé és egy lefelé egy protonnál), amelyek nem tartoznak a kvark-antikvark párok csoportjába, gyakran "valencia kvarknak" nevezik, a kvark-antikvark párokat pedig "tengernek" nevezik. kvark párok." Egy ilyen nyelv sok esetben technikailag kényelmes. De azt a hamis benyomást kelti, hogy ha belenézünk a protonba, és ránézünk egy adott kvarkra, azonnal megállapíthatjuk, hogy az a tenger része-e vagy vegyérték. Ezt nem lehet megtenni, egyszerűen nincs ilyen mód.

Protontömeg és neutrontömeg

Mivel a proton és a neutron tömege annyira hasonló, és mivel a proton és a neutron csak abban különbözik, hogy egy up-kvarkot lecseréljük, valószínűnek tűnik, hogy tömegüket azonos módon biztosítják, ugyanabból a forrásból származnak. , és különbségük az up és down kvarkok közötti csekély különbségben rejlik. De a fenti három ábra azt mutatja, hogy három nagyon eltérő nézet létezik a protontömeg eredetéről.

Rizs. Az 1 szerint a fel és le kvarkok egyszerűen a proton és a neutron tömegének 1/3-át teszik ki: körülbelül 0,313 GeV/c 2 , vagy a kvarkok protonban tartásához szükséges energia miatt. És mivel a proton és a neutron tömege közötti különbség a százalék töredéke, a felfelé és lefelé irányuló kvark tömege közötti különbségnek is egy százalék töredékének kell lennie.

Rizs. 2 kevésbé egyértelmű. A proton tömegének mekkora része létezik a gluonoknak köszönhetően? Ám elvileg az ábrából az következik, hogy a proton tömegének nagy része még mindig a kvarkok tömegéből származik, mint az ábra. egy.

Rizs. A 3. ábra egy finomabb megközelítést tükröz a proton tömegének tényleges létrejöttére vonatkozóan (amint azt közvetlenül a proton számítógépes számításaival ellenőrizhetjük, és nem közvetlenül más matematikai módszerekkel). Ez nagyon eltér az ábrán bemutatott elképzelésektől. 1 és 2, és kiderül, hogy nem is olyan egyszerű.

Ahhoz, hogy megértsük ennek működését, nem a proton m tömegében kell gondolkodni, hanem a tömegenergiájában E = mc 2 , a tömeghez kapcsolódó energiában. A fogalmilag helyes kérdés nem az, hogy „honnan származik az m protontömeg”, ami után ki lehet számítani E-t m-t c 2-vel megszorozva, hanem az ellenkezője: „honnan származik az E protontömeg energiája”, ami után az m tömeget úgy számíthatod ki, hogy elosztod E-t c 2-vel.

Célszerű a protontömeg-energiához való hozzájárulást három csoportba sorolni:

A) A benne található kvarkok és antikvarkok tömegenergiája (nyugalmi energiája) (gluonok, tömeg nélküli részecskék nem járulnak hozzá).
B) Kvarkok, antikvarkok és gluonok mozgási energiája (kinetikai energiája).
C) A protont tartó erős magkölcsönhatásban (pontosabban a gluonmezőkben) tárolt kölcsönhatási energia (kötési energia vagy potenciális energia).

Rizs. A 3. ábra azt mondja, hogy a proton belsejében lévő részecskék nagy sebességgel mozognak, és tele van tömeg nélküli gluonokkal, így B) hozzájárulása nagyobb, mint A). Általában a legtöbb fizikai rendszerben a B) és a C) összehasonlítható, míg a C) gyakran negatív. Tehát a proton (és a neutron) tömegenergiája nagyrészt B) és C kombinációjából származik, és A) kis hányadával járul hozzá. Ezért a proton és a neutron tömege elsősorban nem a bennük lévő részecskék tömege miatt jelenik meg, hanem e részecskék mozgási energiái és kölcsönhatásuk energiája miatt, amelyek a visszatartó erőket generáló gluonmezőkkel kapcsolatosak. a protont. A legtöbb, általunk ismert rendszerben az energiák egyensúlya másként oszlik el. Például az atomokban és a Naprendszerben az A) dominál, míg a B) és C) sokkal kevesebbet kapnak, és méretükben összehasonlíthatóak.

Összegezve kiemeljük, hogy:

Rizs. Az 1. ábra azt sugallja, hogy a proton tömegenergiája az A) hozzájárulásból származik.
Rizs. A 2. ábra azt sugallja, hogy az A) és a C) egyaránt fontos, a B) pedig kis mértékben járul hozzá.
Rizs. A 3. ábra azt sugallja, hogy B) és C) fontosak, míg A) hozzájárulása elhanyagolható.

Tudjuk, hogy a rizs helyes. 3. A teszteléshez számítógépes szimulációkat futtathatunk, és ami még fontosabb, különféle meggyőző elméleti érveknek köszönhetően tudjuk, hogy ha a fel és le kvarkok tömege nulla lenne (és minden más változatlan maradna), a proton gyakorlatilag megváltozna. Tehát úgy tűnik, a kvarkok tömegei nem tudnak jelentős mértékben hozzájárulni a proton tömegéhez.

Ha az ábra. A 3 nem hazudik, a kvark és az antikvark tömege nagyon kicsi. Milyenek valójában? A felső kvark (valamint az antikvark) tömege nem haladja meg a 0,005 GeV/c 2 értéket, ami jóval kevesebb, mint 0,313 GeV/c 2, ami az 1. ábrából következik. 1. (Az up kvark tömege nehezen mérhető, és ez az érték finom hatások miatt változik, így jóval kisebb lehet, mint 0,005 GeV/c2). Az alsó kvark tömege körülbelül 0,004 GeV/c 2 -vel nagyobb, mint a felső kvark tömege. Ez azt jelenti, hogy egyetlen kvark vagy antikvark tömege sem haladja meg a proton tömegének egy százalékát.

Figyeljük meg, hogy ez azt jelenti (ellentétben az 1. ábrával), hogy a down kvark és az up kvark tömegének aránya nem közelíti meg az egységet! A down kvark tömege legalább kétszerese az up kvark tömegének. A neutron és a proton tömegének ilyen hasonlóságának oka nem az, hogy a fel és le kvarkok tömegei hasonlóak, hanem az, hogy a fel és le kvarkok tömege nagyon kicsi - és kicsi a különbség közöttük. a proton és a neutron tömegéhez viszonyítva. Emlékezzünk vissza, hogy egy proton neutronná alakításához egyszerűen le kell cserélni az egyik up kvarkot egy down kvarkkal (3. ábra). Ez a változás elegendő ahhoz, hogy a neutron kissé nehezebb legyen a protonnál, és a töltése +e-ről 0-ra változzon.

Egyébként az a tény, hogy egy proton belsejében különböző részecskék ütköznek egymással, folyamatosan jelennek meg és tűnnek el, nem befolyásolja a tárgyalt dolgokat - az energia minden ütközésnél megmarad. A kvarkok és gluonok tömegenergiája, mozgási energiája, valamint kölcsönhatásuk energiája változhat, de a proton összenergiája nem változik, pedig benne minden folyamatosan változik. Tehát a proton tömege a belső örvénye ellenére állandó marad.

Ezen a ponton megállíthatja és befogadhatja a kapott információkat. Elképesztő! Gyakorlatilag a közönséges anyagok teljes tömege az atomokban lévő nukleonok tömegéből származik. És ennek a tömegnek a nagy része a protonban és a neutronban rejlő káoszból származik - a kvarkok, gluonok és antikvarkok nukleonokban való mozgási energiájából, valamint az erős nukleáris kölcsönhatások energiájából, amelyek a nukleont teljes állapotában tartják. Igen: bolygónk, testünk, leheletünk egy ilyen csendes és egészen a közelmúltig elképzelhetetlen lázadás eredménye.

NEUTRON(n) (a lat. semleges - sem az egyik, sem a másik) - elemi részecske nulla elektromos. töltés és tömeg, valamivel nagyobb, mint a proton tömege. Általános néven a protonnal együtt. A nukleon az atommagok része. H.-nak 1/2 pörgése van, ezért engedelmeskedik Fermi - Dirac statisztika(egy fermion). családhoz tartozik adra-nov; van barionszám B= 1, azaz bekerült a csoportba barionok.

1932-ben fedezte fel J. Chadwick, aki kimutatta, hogy a berilliummagok a-részecskék általi bombázásából származó kemény áthatoló sugárzás elektromosan semleges részecskékből áll, amelyek tömege megközelítőleg a proton tömegével egyenlő. 1932-ben D. D. Ivanenko és W. Heisenberg azt a hipotézist terjesztette elő, hogy az atommagok protonokból és H. A töltéssel ellentétben. részecskék, a H. bármilyen energiánál könnyen behatol a magokba és nagy valószínűséggel okoz nukleáris reakciók befogás (n,g), (n,a), (n, p), ha a reakcióban az energiamérleg pozitív. Az exoterm valószínűsége lassítással nő H. fordítottan arányos. a sebességét. E. Fermi (E. Fermi) és munkatársai 1934-ben fedezték fel a H.-befogási reakciók valószínűségének növekedését, ha lelassulnak hidrogéntartalmú közegben. O. Gan (O. Hahn) és F. Strassmann (F. . Strassman) 1938-ban (lásd nukleáris maghasadás), alapjául szolgált az atomfegyverek létrehozásához és. A lassú neutronok anyaggal való kölcsönhatásának sajátossága, amelyek de Broglie-hullámhossza az atomi távolságok nagyságrendje (rezonanciahatások, diffrakció stb.), a neutronnyalábok szilárdtestfizikában való széles körű alkalmazásának alapja. (A H. energia szerinti besorolása - gyors, lassú, termikus, hideg, ultrahideg - lásd a cikk. neutronfizika.)

Szabad állapotban a H. instabil - B-bomláson megy keresztül; n p + e - + v e; élettartama t n = 898(14) s, az elektronspektrum határenergiája 782 keV (lásd az ábrát). béta neutron bomlás). Kötött állapotban, stabil magok részeként a H. stabil (kísérleti becslések szerint élettartama meghaladja a 10 32 évet). Aster szerint. Becslések szerint az Univerzum látható anyagának 15%-át H. képviseli, amelyek a 4 He mag részét képezik. H. a fő. összetevő neutroncsillagok. A természetben a szabad H. radioaktív bomlás a-részecskéi által kiváltott magreakciók során keletkeznek, kozmikus sugarakés nehéz magok spontán vagy kényszerű hasadása következtében. Arts. a H. forrásai vannak atomreaktorok, nukleáris robbanások, protonok gyorsítói (vö. energiához) és elektronok nehéz elemekből készült célokkal. A 14 MeV energiájú monokromatikus nyalábok H. forrásai alacsony energiájúak. trícium vagy lítium célponttal rendelkező deuteron gyorsítók, és a jövőben a CTS termonukleáris létesítményei az ilyen H intenzív forrásaivá válhatnak. (Cm. .)

Főbb jellemzők H.

Súly h. t p = 939,5731(27) MeV/c 2 = = 1,008664967(34) at. egységek tömegek 1,675. 10 -24 g A H. és a proton tömege közötti különbséget a max. pontosság energikustól. a H. befogási reakció egyensúlya protonnal: n + p d + g (g-kvantumenergia = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c2.

Elektromos töltés H. K n = 0. A legpontosabb közvetlen mérések K n hideg vagy ultrahideg H. nyalábainak elektrosztatikusban történő eltérítésével hajtják végre. terület: K n<= 3·10 -21 neki az elektrontöltés). Cosv. elektromos adatok. makroszkopikus semlegesség. gáz mennyiségét adja Qn<= 2 10 -22 e.

Spin H. J= 1/2-t inhomogén mágneses térben végzett H. nyalábhasítási direkt kísérletekből határoztuk meg. mező két komponensre oszlik [általános esetben a komponensek száma (2 J + 1)].

Következetes hadronok szerkezetének leírása a modern. erős kölcsönhatás elmélet - kvantumkromodinamika- míg találkozik az elméleti. nehézségek azonban sokak számára feladatok elég kielégítőek. Az eredmények az elemi objektumként ábrázolt nukleonok kölcsönhatásának leírását adják a mezonok cseréjén keresztül. Kísérlet. terek feltárása. A H. szerkezet nagyenergiájú leptonok (elektronok, müonok, neutrínók, a modern elméletben pontrészecskéknek tekintett) deuteronokon történő szórásával valósul meg. A proton szórásának hozzájárulását mélységben mérjük. kísérlet és kivonható a def használatával. kiszámítja. eljárások.

Az elektronok elasztikus és kvázi elasztikus (a deuteron felhasadásával) szóródása a deuteronon lehetővé teszi az elektromos sűrűség eloszlásának meghatározását. töltés és mágnes. pillanat H. ( formai tényező H.). A kísérlet szerint a mágneses sűrűség eloszlása. pillanat H. több nagyságrendű pontossággal. százaléka egybeesik az elektromos sűrűség eloszlásával. protontöltés, és RMS sugara ~0,8·10-13 cm (0,8 F). Magn. A H. formatényezőt elég jól leírja az ún. dipólus f-loy G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , ahol q 2 az átvitt impulzus négyzete egységekben (GeV/c) 2 .

Bonyolultabb az elektromosság nagyságának kérdése. (töltés) alaktényező H. G E n. A deuteron általi szórással kapcsolatos kísérletekből arra lehet következtetni, hogy G E n ( q 2 ) <= 0,1 az átvitt impulzusok négyzeteinek intervallumában (0-1) (GeV/c) 2 . Nál nél q 2 0 nulla elektromosság miatt. vád H. G E n- > 0, de kísérletileg meg lehet határozni dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0. Ez az érték max. pontosan a mérésekből kiderül szórási hossz H. a nehéz atomok elektronhéján. Fő ennek a kölcsönhatásnak egy részét a mágneses határozza meg. pillanat H. Max. pontos kísérletek adják meg a ne-szórási hosszt a ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, ami eltér a számítotttól, a magn. H pillanat: a ne \u003d -1,468. 10-16 cm. Ezen értékek különbsége adja az elektromos négyzetes átlagot. sugár H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 = -0,02 F 2. Ezek a számok nem tekinthetők véglegesnek az adatbontás nagy szóródása miatt. a megadott hibákat meghaladó kísérletek.

A H. legtöbb sejtmaggal való kölcsönhatásának egyik jellemzője pozitív. szórási hossz, ami az együtthatóhoz vezet. fénytörés< 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. neutronoptika).

H. és gyenge (electroweak) kölcsönhatás. Az elektrogyenge kölcsönhatásról fontos információforrás a szabad H b-bomlása. Kvark szinten ez a folyamat megfelel az átmenetnek. Az elektron és a proton kölcsönhatásának fordított folyamata, ún. inverz b-bomlás. A folyamatok ebbe az osztályába tartozik elektronikus rögzítés, magokban játszódik, re - n v e.

A szabad H. bomlása, figyelembe véve a kinematikát. paramétereket két állandó - vektor írja le GV, ami annak köszönhető vektoráram megőrzése egyetemes gyenge kölcsönhatási állandó és axiális vektor G A, melynek értékét a nukleonok erősen kölcsönható komponenseinek - kvarkok és gluonok - dinamikája határozza meg. A kezdeti H. és a végső proton és az n p átmeneti mátrixelem hullámfüggvényei az izotóp miatt. az invarianciákat egészen pontosan kiszámítják. Ennek eredményeként az állandók kiszámítása GVés G A a szabad H. bomlásából (ellentétben az atommagok b-bomlásából származó számításokkal) nincs összefüggésben a magszerkezeti tényezők figyelembevételével.

A H. élettartama néhány korrekció figyelembevétele nélkül: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , hol k magában foglalja a kinematikát is. tényezők és a b-bomlás határenergiájától függő Coulomb-korrekciók és sugárzási korrekciók.

A polarizátorok bomlásának valószínűsége. H. pörgetéssel S , az elektron energiái és momentumai és az antineutrínó és R e, általában a következő kifejezéssel írják le:

Coef. összefüggések a, A, B, D a paraméter függvényeként ábrázolható a = (G A/GV,)exp( én f). Az f fázis nem nulla vagy p ha T- megtört a változatlanság. táblázatban. kísérleteket adnak. ezeknek az együtthatóknak az értékeit. és a kapott értékeket aés f.

Érezhető különbség van az adatok között kísérletek t n -re, elérve több. százalék.

A H.-t érintő elektrogyenge kölcsönhatás leírása nagyobb energiákon sokkal nehezebb, mert figyelembe kell venni a nukleonok szerkezetét. Például m - rögzítés, m - p n v m-et legalább kétszer annyi konstans írja le. H. elektrogyenge kölcsönhatást tapasztal más hadronokkal leptonok részvétele nélkül. Ezek a folyamatok a következőket foglalják magukban.

1) Az L np 0, S + np +, S - np - stb. hiperonok bomlásai. szor kisebb, mint a nem idegen részecskéké, amit a Cabibbo-szög bevezetésével írunk le (lásd az 1. ábrát). cabibbo sarok).

2) Gyenge n - n vagy n - p kölcsönhatás, amely nukleáris erőkként nyilvánul meg, amelyek nem őrzik meg a tereket. paritás.Az általuk okozott hatások szokásos nagysága 10 -6 -10 -7 nagyságrendű.

A H. közepes és nehéz magokkal való kölcsönhatása számos tulajdonsággal rendelkezik, ami bizonyos esetekben jelentős a hatások fokozása paritás meg nem konzerválása az atommagokban. Ezen hatások egyike összefügg. a H. c terjedési irányú és vele szembeni abszorpciós keresztmetszete közötti különbség, amely a 139 La atommag esetében 7% \u003d 1,33 eV mellett, megfelel R-hullám neutron rezonancia. Az erősítés oka az alacsony energia kombinációja. az összetett mag halmazállapotainak szélessége és az ellentétes paritású szintek nagy sűrűsége ebben az összetett magban, ami 2-3 nagyságrenddel nagyobb, eltérő paritású komponensek keveredését biztosítja, mint az atommagok mélyen fekvő állapotaiban. Ennek eredményeként számos hatás: a g-kvantumok kibocsátásának aszimmetriája a befogott polarizátorok spinéhez képest. H. a reakcióban (n, g), töltésemissziós aszimmetria. részecskék a reakcióban lévő vegyületállapotok bomlása során (n, p) vagy a reakcióban egy könnyű (vagy nehéz) hasadási fragmentum kibocsátásának aszimmetriája (n, p) f). Az aszimmetriák értéke 10 -4 -10 -3 H. In hőenergiánál R-hullám-neutronrezonanciák is megvalósulnak. ennek az összetett állapotnak a paritásmegőrző komponense kialakulásának valószínűségének elnyomásával összefüggő fokozás (a kis neutronszélesség miatt R-rezonancia) az ellentétes paritású szennyezőkomponens tekintetében, amely az s-rezonancia-harcsa. Ez több kombinációja Az amplifikációs tényező lehetővé teszi egy rendkívül gyenge hatás megnyilvánulását a magkölcsönhatásra jellemző értékkel.

Baryonszámot sértő kölcsönhatások. Elméleti modellek nagy egyesülésés szuperunions megjósolni a barionok instabilitását – leptonokká és mezonokká bomlásukat. Ezek a bomlások csak a legkönnyebb barionok - p és n - esetében észlelhetők, amelyek az atommagok részét képezik. Ha a barionszám 1-gyel változik, akkor D B= 1, akkor H. típusú transzformációra számíthatunk: n e + p - , vagy furcsa mezonok kibocsátásával. Az ilyen folyamatok felkutatását több tömegű földalatti detektorokkal végzett kísérletekben végezték. ezer tonna. A kísérletek alapján megállapítható, hogy a H. bomlási ideje a barionszám megsértésével több mint 10 32 év.

Dr. lehetséges típusú interakció D-vel NÁL NÉL= 2 az interkonverzió jelenségéhez vezethet H. és antineutronok vákuumban, azaz oszcillációra . Külső hiányában mezőkben vagy kis értékükkel a H. és az antineutron állapota degenerált, mivel tömegük azonos, így akár szupergyenge kölcsönhatás is keveredhet. Az ext kicsinységének kritériuma. mezők a mágnes kölcsönhatási energiájának kicsinysége. pillanat H. magn. mező (n és n ~ mágneses momentuma ellentétes előjelű) az idő által meghatározott energiához képest T megfigyelések H. (a bizonytalansági reláció szerint), D<=hT-egy. Ha megfigyeljük az antineutronok termelését a H. nyalábban reaktorból vagy más forrásból T a repülés ideje H. a detektorhoz. Az antineutronok száma a nyalábban négyzetesen növekszik a repülési idővel: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , ahol t osc - lengési idő.

A nagy fluxusú reaktorból származó hideg H.-nyalábok előállításának megfigyelésére irányuló közvetlen kísérletek t osc > 10 7 s határértéket adnak. A következő kísérletekben az érzékenység növekedésére számíthatunk t osc ~ 10 9 s szintig. Korlátozó körülmények max. nyalábok intenzitása H. és az antineutronok jelenségeinek utánzása a detektorban kosmich. sugarak.

Dr. az oszcillációk megfigyelésének módszere a stabil atommagokban kialakuló antineutronok megsemmisülésének megfigyelése. Ebben az esetben a magban feltörekvő antineutron kötési energiától való nagy különbsége miatt H. eff. a megfigyelési idő ~ 10 -22 s lesz, de a megfigyelt magok nagy száma (~10 32) részben kompenzálja az érzékenység csökkenését a H-nyaláb kísérlethez képest némi bizonytalanság, attól függően, hogy nem ismerik a kölcsönhatás pontos típusát az antineutron az atommag belsejében, hogy t osc > (1-3) . 10 7 p. Lények. a t osc határának növelését ezekben a kísérletekben a tér kölcsönhatása okozta háttér akadályozza. a földalatti detektorokban magokkal rendelkező neutrínók.

Meg kell jegyezni, hogy a nukleonbomlás keresése D-vel B Az = 1 és a -oszcillációk keresése független kísérletek, mivel azokat alapvetően különbözőek okozzák. interakciók típusai.

Gravitációs kölcsönhatás H. A neutron azon kevés elemi részecskék egyike, amelyek a gravitációs mezőbe esnek. A Föld mezője kísérletileg megfigyelhető. A H. közvetlen mérését 0,3%-os pontossággal végezzük, és nem különbözik a makroszkopikustól. A megfelelés kérdése továbbra is fennáll egyenértékűségi elv(tehetetlenségi és gravitációs tömegegyenlőség) H.-ra és protonokra.

A legpontosabb kísérleteket Et-vesh módszerrel végeztük különböző testekkel, vö. kapcsolati értékek A/Z, ahol DE- nál nél. szoba, Z- az atommagok töltése (elemi töltés egységeiben e). Ezekből a kísérletekből következik a H. és a protonok szabadesésének azonos gyorsulása 2·10 -9 szinten, valamint a gravitáció egyenlősége. és a tehetetlenségi tömeg ~10 -12 szinten.

Gravitáció a gyorsulást és a lassítást széles körben használják ultrahideg H-vel végzett kísérletekben. A gravitációs refraktométer hideg és ultrahideg H. segítségével nagy pontossággal mérheti a koherens szórás H. hosszát egy anyagon.

H. a kozmológiában és az asztrofizikában

A modern szerint reprezentációk a Forró Univerzum modelljében (lásd. forró univerzum elmélet) a barionok, köztük a protonok és a H. képződése az Univerzum életének első perceiben megy végbe. A jövőben a H. egy bizonyos részét, amelynek nem volt ideje lebomlani, protonok fogják be a 4 He képződésével. A hidrogén és a 4 He aránya ebben az esetben 70-30 tömeg%. A csillagok kialakulása és evolúciója során tovább nukleoszintézis vasmagokig. A nehezebb atommagok kialakulása a neutroncsillagok születésével járó szupernóva-robbanások eredményeként jön létre, megteremtve az egymásutániság lehetőségét. H. befogás nuklidok által. Ugyanakkor a kombináció az ún. s-folyamat - a H. lassú befogása az egymást követő rögzítések közötti b-csökkentéssel és r-folyamat - gyors követés. rögzítés a fő csillagok robbanása során. megmagyarázhatja a megfigyelt elemek bőségeűrben tárgyakat.

A kozmikus elsődleges összetevőjében A H. sugarak valószínűleg instabilitásuk miatt hiányoznak. H., a Föld felszíne közelében keletkezett, az űrbe diffundálva. A tér és az ottani bomlás nyilvánvalóan hozzájárul az elektronikus és protonkomponensek kialakulásához sugárzó övek Föld.

Megvilágított.: Gurevich I. S., Tarasov L. V., Physics of low energy neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu. A.,. A neutron alapvető tulajdonságai, 2. kiadás, M., 1982.

Beszéljünk arról, hogyan találhatunk protonokat, neutronokat és elektronokat. Háromféle elemi részecskék találhatók egy atomban, és mindegyiknek megvan a maga elemi töltése, tömege.

A mag felépítése

A protonok, neutronok és elektronok megtalálásának megértéséhez képzelje el, hogy ez az atom fő része. Az atommag belsejében protonok és neutronok találhatók, amelyeket nukleonoknak nevezünk. A magon belül ezek a részecskék átjuthatnak egymásba.

Például ahhoz, hogy protonokat, neutronokat és elektronokat találjunk benne, ismerni kell a sorozatszámát. Ha figyelembe vesszük, hogy ez az elem vezeti a periódusos rendszert, akkor az atommagja egy protont tartalmaz.

Az atommag átmérője az atom teljes méretének tízezrede. Ez tartalmazza a teljes atom nagy részét. Az atommag tömege ezerszer nagyobb, mint az atomban jelenlévő összes elektron összege.

Részecske jellemzése

Fontolja meg, hogyan találhat protonokat, neutronokat és elektronokat egy atomban, és ismerje meg tulajdonságaikat. A proton az, amely megfelel a hidrogénatom magjának. Tömege 1836-szor haladja meg az elektront. Egy adott keresztmetszetű vezetőn áthaladó elektromosság mértékegységének meghatározásához használjunk elektromos töltést.

Minden atomnak bizonyos számú protonja van a magjában. Ez egy állandó érték, amely egy adott elem kémiai és fizikai tulajdonságait jellemzi.

Hogyan találhatunk protonokat, neutronokat és elektronokat egy szénatomban? Ennek a kémiai elemnek a rendszáma 6, ezért az atommag hat protont tartalmaz. A bolygórendszer szerint hat elektron kering az atommag körül. A neutronok számának meghatározásához a szén értékéből (12) vonjuk le a protonok számát (6), így hat neutront kapunk.

Egy vasatom esetében a protonok száma 26-nak felel meg, vagyis ennek az elemnek a 26. sorszáma van a periódusos rendszerben.

A neutron egy elektromosan semleges részecske, szabad állapotban instabil. A neutron képes spontán átalakulni pozitív töltésű protonná, miközben antineutrínót és elektront bocsát ki. Átlagos felezési ideje 12 perc. A tömegszám az atommagban lévő protonok és neutronok számának összege. Próbáljuk kitalálni, hogyan találhatunk protonokat, neutronokat és elektronokat egy ionban? Ha egy atom egy másik elemmel való kémiai kölcsönhatás során pozitív oxidációs állapotot vesz fel, akkor a benne lévő protonok és neutronok száma nem változik, csak az elektronok csökkennek.

Következtetés

Számos elmélet született az atom szerkezetével kapcsolatban, de egyik sem volt életképes. A Rutherford által megalkotott változat előtt nem volt részletes magyarázat a protonok és neutronok magon belüli elhelyezkedéséről, valamint az elektronok körpályáján való forgásról. Az atom bolygószerkezetére vonatkozó elmélet megjelenése után a kutatóknak lehetőségük nyílt nemcsak az elemi részecskék számának meghatározására egy atomban, hanem egy adott kémiai elem fizikai és kémiai tulajdonságainak előrejelzésére is.

Az egész anyagi világ a modern fizika szerint három elemi részecskéből épül fel: protonból, neutronból és elektronból. Ezenkívül a tudomány szerint az univerzumban vannak más "elemi" anyagrészecskék is, amelyek némelyike elnevezése egyértelműen több a megszokottnál. Ugyanakkor ezeknek az "elemi részecskéknek" az univerzum létezésében és fejlődésében betöltött szerepe nem világos.

Tekintsük az elemi részecskék másik értelmezését:

Csak egy elemi anyagrészecske létezik - a proton. Az összes többi "elemi részecske", beleértve a neutront és az elektront is, csak a proton származékai, és nagyon szerény szerepet játszanak az univerzum evolúciójában. Nézzük meg, hogyan keletkeznek az ilyen „elemi részecskék”.

Részletesen megvizsgáltuk egy elemi anyagrészecske szerkezetét a "" cikkben. Röviden az elemi részecskékről:

Az anyag elemi részecskéje a térben egy hosszúkás fonal alakú.
Egy elemi részecske képes nyújtani. A nyújtás során az elemi részecske belsejében lévő anyag sűrűsége csökken.
Az elemi részecske azon szakaszát, ahol az anyag sűrűsége felére esik, neveztük anyagkvantum .
A mozgás során az elemi részecske folyamatosan energiát vesz fel (hajt, ).
energiaelnyelési pont ( megsemmisülési pont ) egy elemi részecske mozgásvektorának csúcsán található.
Pontosabban: az anyag aktív kvantumának csúcsán.
Az energiát elnyelő elemi részecske folyamatosan növeli előrehaladásának sebességét.
Az anyag elemi részecskéje a dipólus. Amelyben a vonzó erők a részecske elülső részében (a mozgás irányában), a taszító erők pedig a hátsó részében koncentrálódnak.

Az a tulajdonság, hogy elemi a térben, elméletileg az anyagsűrűség nullára való csökkentésének lehetőségét jelenti. Ez pedig mechanikai felszakításának lehetőségét jelenti: egy elemi anyagrészecske szakadási helye ábrázolható nulla anyagsűrűségű metszetként.

A megsemmisülés (energia-elnyelés) folyamatában egy elemi részecske, a hajtogatási energia folyamatosan növeli transzlációs mozgásának sebességét a térben.

A galaxis evolúciója végül eljuttatja az anyag elemi részecskéit arra a pillanatra, amikor képesek lesznek egymásra szakító hatást kifejteni. Előfordulhat, hogy az elemi részecskék nem találkoznak párhuzamos pályákon, amikor az egyik részecske lassan és simán közeledik a másikhoz, mint egy hajó a mólóhoz. Találkozhatnak térben és ellentétes pályákon. Ekkor szinte elkerülhetetlen a kemény ütközés és ennek következtében egy elemi részecske törés. Egy nagyon erős energia-perturbációs hullám alá kerülhetnek, ami szintén szakadáshoz vezet.

Mi lehet az a "törmelék", amely egy elemi anyagrészecske felszakadása következtében keletkezett?

Tekintsük azt az esetet, amikor külső hatás hatására az anyag elemi részecskéiből - egy deutérium atom - protonná és neutronná bomlott.

A páros szerkezet szakadása nem a kapcsolódásuk helyén következik be -. A párszerkezet két elemi részecskéjének egyike eltörik.

A proton és a neutron szerkezetében különbözik egymástól.

A proton egy enyhén lerövidített (törés után) elemi részecske,
neutron - egy teljes értékű elemi részecskéből és egy "csonkból" álló szerkezet - az első részecske elülső, könnyű csúcsa.

Egy teljes értékű elemi részecske összetételében teljes készlettel rendelkezik - "N" anyagkvantumok. A proton "N-n" anyagkvantumokkal rendelkezik. A neutronnak "N + n" kvantuma van.

A proton viselkedése egyértelmű. Még az anyag végső kvantumát elvesztve is aktívan folytatja az energiát: új végső kvantumának anyagsűrűsége mindig megfelel a megsemmisülés feltételeinek. Ez az új végső anyagkvantum a megsemmisülés új pontjává válik. Általában a proton a várt módon viselkedik. A protonok tulajdonságait minden fizika tankönyv jól leírja. Csak egy kicsit könnyebb lesz, mint "teljes értékű" megfelelője - egy teljes értékű elemi anyagrészecske.

A neutron másként viselkedik. Tekintsük először a neutron szerkezetét. A szerkezete magyarázza "furcsaságát".

Lényegében a neutron két részből áll. Az első rész egy teljes értékű elemi anyagrészecske, amelynek elülső végén egy megsemmisülési pont található. A második rész az első elemi részecske erősen lerövidített, könnyű "csonkja", amely a kettős szerkezet felszakadása után maradt meg, és egy megsemmisülési ponttal is rendelkezik. Ezt a két részt megsemmisülési pontok kapcsolják össze. Így a neutronnak kettős annihilációs pontja van.

A gondolkodás logikája azt sugallja, hogy a neuron e két súlyozott része eltérően fog viselkedni. Ha az első rész, amely egy teljes tömegű elemi részecske, a várakozásoknak megfelelően megsemmisíti a szabad energiát, és fokozatosan felgyorsul az univerzum terében, akkor a második, könnyű rész nagyobb sebességgel kezdi meg semmisíteni a szabad energiát.

Egy elemi anyagrészecske mozgása a térben a következők miatt valósul meg: a diffundáló energia magával rántja az áramlásaiba esett részecskét. Nyilvánvaló, hogy minél kisebb tömegű egy anyagrészecske, annál könnyebben vonják magukkal az energiaáramlások ezt a részecskét, annál nagyobb a részecske sebessége. Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb energiamennyiség hajtogatja egyidejűleg egy aktív kvantumot, minél erősebben áramlik a szórt energia, annál könnyebben rángatják magukkal ezek az áramlások egy részecskét. Megkapjuk a függőséget: Egy anyagrészecske térbeli transzlációs mozgásának sebessége arányos az aktív kvantum anyagának tömegével és fordítottan arányos az anyagrészecske teljes tömegével :

A neutron második, könnyű része tömege sokszor kisebb, mint egy teljes tömegű elemi anyagrészecske tömege. De aktív kvantumaik tömege egyenlő. Vagyis: ugyanolyan ütemben semmisítik meg az energiát. Azt kapjuk, hogy a neutron második részének transzlációs mozgásának sebessége gyorsan növekszik, és gyorsabban kezdi megsemmisíteni az energiát. (A félreértés elkerülése érdekében a neutron második, könnyű részét elektronnak nevezzük).

neutron rajza

Egy elektron által egyidejűleg megsemmisített, ugrásszerűen növekvő energiamennyiség, miközben neutron összetételű, a neutron tehetetlenségéhez vezet. Az elektron több energiát kezd megsemmisíteni, mint "szomszédja" - egy teljes értékű elemi részecske. Még nem tud elszakadni a közös neutronok megsemmisülési pontjától: erőteljes vonzási erők zavarják meg. Ennek eredményeként az elektron a közös megsemmisülési pont mögött kezd "enni".

Ezzel egy időben az elektron elmozdulni kezd partneréhez képest, és szabadenergia-koncentrációja szomszédja megsemmisülési pontjának hatászónájába esik. Ami azonnal elkezdi "enni" ezt a sűrűsödést. Az elektron és egy teljes értékű részecske ilyen átkapcsolása "belső" erőforrásokra - a szabad energia kondenzációja a megsemmisülési pont mögött - a neutron vonzási és taszító erejének gyors csökkenéséhez vezet.

Az elektron leválása a neutron általános szerkezetéről abban a pillanatban következik be, amikor az elektron elmozdulása egy teljes tömegű elemi részecskéhez képest elég nagy lesz, és a két megsemmisülési pont vonzási kötéseit megszakító erő kezd túllépni. ezeknek az annihilációs pontoknak a vonzási ereje, és a neutron második, könnyű része (elektron) gyorsan elszáll.

Ennek eredményeként a neutron két egységre bomlik: egy teljes értékű elemi részecske - egy proton és egy könnyű, rövidített anyagrészecske - egy elektron.

A modern adatok szerint egyetlen neutron szerkezete körülbelül tizenöt percig létezik. Ezután spontán bomlik protonra és elektronra. Ez a tizenöt perc az elektron elmozdulásának ideje a neutron közös megsemmisülési pontjához képest, és küzd a „szabadságáért”.

Összefoglalunk néhány eredményt:

A PROTON egy teljes értékű elemi anyagrészecske, egy megsemmisülési ponttal, vagy egy elemi anyagrészecske nehéz része, amely a fénykvantumok leválasztása után marad meg.
A NEUTRON egy kettős szerkezet, amelynek két megsemmisülési pontja van, és amely egy elemi anyagrészecskéből, valamint egy másik elemi anyagrészecske könnyű elülső részéből áll.
ELEKTRON - az elemi anyagrészecske elülső része, amelynek egy megsemmisülési pontja van, és fénykvantumokból áll, amelyek az elemi anyagrészecske felszakadása következtében keletkeznek.
A tudomány által elismert „proton-neutron” szerkezet a DEUTÉRIUM ATOM, két elemi részecske szerkezete, amelynek kettős megsemmisülési pontja van.

Az elektron nem független elemi részecske, amely az atommag körül kering.

Az elektron, ahogyan azt a tudomány tekinti, nincs benne az atom összetételében.

Az atommag pedig, mint olyan, nem létezik a természetben, mint ahogy nincs neutron sem független elemi anyagrészecske formájában.

Az elektron és a neutron is két elemi részecske páros szerkezetének származéka, miután külső hatás hatására két egyenlőtlen részre törik. Bármely kémiai elem atomjának összetételében a proton és a neutron egy szabványos párszerkezet - két teljes tömegű elemi anyagrészecske - két proton, amelyeket megsemmisülési pontok egyesítenek..

A modern fizikában van egy megingathatatlan álláspont, miszerint a proton és az elektron azonos, de ellentétes elektromos töltésekkel rendelkezik. Állítólag ezen ellentétes töltések kölcsönhatása következtében vonzódnak egymáshoz. Elég logikus magyarázat. Helyesen tükrözi a jelenség mechanizmusát, de teljesen téves - a lényege.

Az elemi részecskéknek nincs sem pozitív, sem negatív "elektromos" töltése, mint ahogy az anyagnak sem létezik speciális formája "elektromos mező" formájában. Az ilyen „elektromosság” az ember találmánya, amelyet az okoz, hogy képtelen megmagyarázni a jelenlegi állapotokat.

Az "elektromos" és az elektron egymáshoz való viszonyát valójában a megsemmisülési pontjaikra irányított energiaáramlás hozza létre, az univerzum terében való előre mozgásuk eredményeként. Amikor az egymás vonzási erőinek hatászónájába esnek. Valójában egyenlő nagyságú, de ellentétes elektromos töltésű kölcsönhatásnak tűnik.

"hasonló elektromos töltések", például: két protonnak vagy két elektronnak is más a magyarázata. A taszítás akkor következik be, amikor az egyik részecske belép egy másik részecske taszító erőinek hatászónájába - vagyis a megsemmisülési pontja mögötti energiakondenzációs zónába. Ezzel egy korábbi cikkünkben foglalkoztunk.

A "proton - antiproton", "elektron - pozitron" kölcsönhatásnak is más magyarázata van. Ilyen kölcsönhatáson a protonok vagy elektronok szellemének kölcsönhatását értjük, amikor ütközési úton haladnak. Ilyenkor a csak vonzás általi interakciójuk miatt (nincs taszítás, hiszen mindegyik taszítási zónája mögöttük van), kemény érintkezésük következik be. Ennek eredményeként két proton (elektron) helyett teljesen más „elemi részecskéket” kapunk, amelyek tulajdonképpen e két proton (elektron) merev kölcsönhatásának származékai.

Az anyagok atomi szerkezete. Atom modell

Tekintsük az atom szerkezetét.

Neutron és elektron - mint az anyag elemi részecskéi - nem léteznek. Ez az, amit fentebb tárgyaltunk. Ennek megfelelően: nincs atommag és annak elektronhéja. Ez a hiba erőteljes akadálya az anyag szerkezetének további kutatásának.

Az anyag egyetlen elemi részecskéje csak a proton. Bármely kémiai elem atomja két elemi anyagrészecske páros szerkezeteiből áll (kivéve az izotópokat, ahol több elemi részecske is hozzáadódik a páros szerkezethez).

További érvelésünkhöz szükséges figyelembe venni a közös megsemmisülési pont fogalmát.

Az anyag elemi részecskéi megsemmisülési pontokon keresztül lépnek kölcsönhatásba egymással. Ez a kölcsönhatás anyagi struktúrák kialakulásához vezet: atomok, molekulák, fizikai testek... Amelyeknek közös atom-megsemmisülési pontjuk, közös molekula-megsemmisülési pontjuk...

ÁLTALÁNOS MEGSEMMISÍTÉSI PONT - az anyag elemi részecskéinek két egyetlen megsemmisülési pontjának egyesülése egy párszerkezet közös megsemmisülési pontjává, vagy páros szerkezetek közös megsemmisülési pontja egy kémiai elem atomjának közös megsemmisülési pontjává, vagy közös megsemmisülési pontja. kémiai elemek atomjainak pontjai - egy molekula közös megsemmisülési pontjába.

A lényeg itt az, hogy az anyagrészecskék egyesülése vonzásként és taszításként működik, mint egyetlen integrált tárgy. Végső soron még bármely fizikai test is ábrázolható e fizikai test közös megsemmisülési pontjaként: ez a test egyetlen, integrált fizikai objektumként, egyetlen megsemmisülési pontként vonz magához más fizikai testeket. Ebben az esetben gravitációs jelenségeket kapunk - a fizikai testek közötti vonzást.

A galaxis fejlődési ciklusának fázisában, amikor a vonzási erők kellően nagyok lesznek, megkezdődik a deutérium atomok egyesülése más atomok szerkezetébe. A kémiai elemek atomjai szekvenciálisan jönnek létre, ahogy az elemi anyagrészecskék transzlációs mozgásának sebessége növekszik (értsd: növekszik a galaxis transzlációs mozgásának sebessége az univerzum terében) új elemi részecskék páros szerkezetek összekapcsolásával. az anyagtól a deutérium atomig.

Az egyesülés szekvenciálisan történik: minden új atomban az anyag elemi részecskéinek egy új párszerkezete jelenik meg (ritkábban egyetlen elemi részecske). Mi adja a deutérium atomok kombinációját más atomok szerkezetével:

Megjelenik az atom közös megsemmisülési pontja. Ez azt jelenti, hogy atomunk vonzás és taszítás révén fog kölcsönhatásba lépni az összes többi atommal és elemi részecskével, egyetlen integrált szerkezetként.
Megjelenik az atom tere, amelyben a szabad energia sűrűsége sokszorosan meghaladja a terén kívüli szabad energia sűrűségét. Egy atom terében egyetlen megsemmisülési pont mögötti nagyon nagy energiasűrűségnek egyszerűen nem lesz ideje erősen leesni: az elemi részecskék közötti távolságok túl kicsik. Az atomon belüli térben az átlagos szabadenergia-sűrűség sokszorosa az univerzum tere szabadenergia-sűrűségi állandójának értékének.

A kémiai elemek atomjainak, kémiai anyagok molekuláinak, fizikai testeinek felépítésében az anyagi részecskék és testek közötti kölcsönhatás legfontosabb törvénye nyilvánul meg:

Az intranukleáris, kémiai, elektromos, gravitációs kötések erőssége az atomon belüli megsemmisülési pontok, a molekulákon belüli atomok közös megsemmisülési pontjai, a fizikai testeken belüli molekulák közös megsemmisülési pontjai, a fizikai testek közötti távolságoktól függ. Minél kisebb a távolság a közös megsemmisülési pontok között, annál erősebb vonzóerők hatnak közöttük.

Egyértelmű, hogy:

Az intranukleáris kötések alatt az elemi részecskék és az atomokon belüli párszerkezetek közötti kölcsönhatásokat értjük.
Kémiai kötéseken a molekulák szerkezetében lévő atomok közötti kölcsönhatásokat értjük.
Az elektromos kapcsolatokon a fizikai testek, folyadékok, gázok összetételében lévő molekulák közötti kölcsönhatásokat értjük.
Gravitációs kötéseken a fizikai testek közötti kölcsönhatásokat értjük.

A második kémiai elem - a hélium atom - képződése akkor következik be, amikor a galaxis az űrben kellően nagy sebességre gyorsul, amikor két deutérium atom vonzóereje eléri a nagy értéket, olyan távolságra közelednek, amely lehetővé teszi számukra, hogy egy a hélium atom négyszeres szerkezete.

A galaxis progresszív mozgási sebességének további növekedése a következő (a periódusos rendszer szerint) kémiai elemek atomjainak kialakulásához vezet. Ugyanakkor: az egyes kémiai elemek atomjainak keletkezése megfelel a galaxis progresszív mozgásának saját, szigorúan meghatározott sebességének a világegyetem terében. Hívjuk fel egy kémiai elem atomjának képződési sebessége .

A hélium atom a hidrogén után a második atom a galaxisban. Aztán, ahogy a galaxis előrehaladásának sebessége növekszik, a következő deutérium atom áthatol a hélium atomig. Ez azt jelenti, hogy a galaxis előrefelé irányuló mozgásának sebessége elérte a lítiumatom szokásos képződési sebességét. Ekkor a periódusos rendszer szerint eléri a berillium, szén… stb. atomok normál képződési sebességét.

atommodell

A fenti diagramon láthatjuk, hogy:

Az atomban minden periódus páros szerkezetek gyűrűje.
Az atom középpontját mindig a héliumatom négyszeres szerkezete foglalja el.
Az azonos időszak összes párosított szerkezete szigorúan ugyanabban a síkban helyezkedik el.
A periódusok közötti távolságok sokkal nagyobbak, mint az egy perióduson belüli párszerkezetek közötti távolságok.

Természetesen ez egy nagyon leegyszerűsített séma, és nem tükrözi az atomok felépítésének minden valóságát. Például: minden új párszerkezet, amely egy atomhoz csatlakozik, kiszorítja annak az időszaknak a többi párszerkezetét, amelyhez kapcsolódik.

Megkapjuk azt az elvet, hogy az atom geometriai középpontja körül gyűrű formájában periódus épüljön fel:

a korabeli szerkezet egy síkban épül fel. Ezt elősegíti a galaxis összes elemi részecskéjének transzlációs mozgásának általános vektora.
azonos periódusú párszerkezetek épülnek az atom geometriai középpontja köré egyenlő távolságra.
az atom, amely köré egy új periódus épül, egyetlen integrált rendszerként viselkedik ezzel az új periódussal.

Tehát megkapjuk a legfontosabb szabályszerűséget a kémiai elemek atomjainak felépítésében:

SZIGORÚAN MEGHATÁROZOTT SZÁMÚ PÁRSZERKEZET SZABÁLYOSSÁGA: egyidejűleg, egy atom közös megsemmisülési pontjának geometriai középpontjától bizonyos távolságra, csak bizonyos számú elemi anyagrészecskék párszerkezete helyezhető el.

Vagyis: a periódusos rendszer második, harmadik periódusában - egyenként nyolc elem, a negyedik, ötödik - tizennyolc, a hatodik, hetedik - harminckettő. Az atom növekvő átmérője lehetővé teszi a párosított struktúrák számának növekedését minden következő periódusban.

Nyilvánvaló, hogy ez a minta határozza meg a periodicitás elvét a kémiai elemek atomjainak felépítésében, amelyet D. I. fedezett fel. Mengyelejev.

Egy kémiai elem atomján belül minden periódus egyetlen integrál rendszerként viselkedik vele kapcsolatban. Ezt a periódusok közötti távolságok ugrásai határozzák meg: sokkal nagyobbak, mint az egy perióduson belüli párszerkezetek közötti távolságok.

A nem teljes periódusú atom a fenti szabályszerűségnek megfelelően kémiai aktivitást mutat. Mivel az atom vonzási és taszító erői kiegyensúlyozatlanok a vonzási erők javára. De az utolsó párszerkezet hozzáadásával az egyensúlyhiány megszűnik, az új időszak szabályos kör alakját ölti - egyetlen, integrált, teljes rendszerré válik. És kapunk egy inert gáz atomját.

Az atom szerkezetének felépítésének legfontosabb mintája: az atomnak sík-kaszkádja vanszerkezet . Valami csillárszerű.

Az azonos periódusú páros szerkezetek ugyanabban a síkban, az atom transzlációs mozgásának vektorára merőlegesen helyezkedjenek el.
ugyanakkor az atomban a periódusoknak kaszkádnak kell lenniük.

Ez megmagyarázza, hogy a második és harmadik periódusban (valamint a negyedik - ötödik, hatodik - hetedik periódusban) ugyanannyi páros szerkezet (lásd az alábbi ábrát). Az atom ilyen szerkezete az elemi részecske vonzási és taszítási erőinek eloszlásának következménye: a vonzó erők a részecske elülső (a mozgás irányában) féltekén, a taszító erők a hátsó féltekén hatnak.

Ellenkező esetben az egyes párszerkezetek megsemmisülési pontjai mögötti szabadenergia-koncentrációk más párszerkezetek megsemmisülési pontjainak vonzási zónájába esnek, és az atom elkerülhetetlenül szétesik.

Az alábbiakban az argonatom sematikus térfogati képét látjuk

argon atom modell

Az alábbi ábrán egy „metszet”, egy atom két periódusának „oldalnézete” látható - a második és a harmadik:

Pontosan így kell a párosított szerkezeteket az atom középpontjához viszonyítva orientálni, egyenlő számú páros szerkezetű periódusokban (a második - a harmadik, a negyedik - az ötödik, a hatodik - a hetedik).

Az elemi részecske megsemmisülési pontja mögötti kondenzációban lévő energia mennyisége folyamatosan növekszik. Ez a képletből kiderül:

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

ahol:

E 1 a megsemmisülési pont által a mozgás elülső féltekéjéből felgöngyölített (elnyelt) szabad energia mennyisége.

E 2 az összehajtott (elnyelt) megsemmisülési pont szabad energiájának mennyisége a mozgás hátsó féltekéjéből.

ΔЕ az elemi részecske mozgásának elülső és hátsó féltekéjéből felgöngyölt (elnyelt) szabadenergia mennyisége közötti különbség.

W egy elemi részecske mozgási sebessége.

Itt azt látjuk, hogy egy mozgó részecske megsemmisülési pontja mögött folyamatosan nő az energiakondenzáció tömege, ahogy előrefelé irányuló mozgásának sebessége nő.

Az atom szerkezetében ez abban fog megnyilvánulni, hogy az egyes következő atomok szerkezete mögötti energiasűrűség exponenciálisan nő. A megsemmisülési pontok vonzási erejükkel „vasmarkolással” tartják egymást. Ugyanakkor a növekvő taszító erő egyre jobban eltéríti egymástól az atom páros szerkezeteit. Így egy atom lapos kaszkádszerkezetét kapjuk.

Az atomnak alakját tekintve egy tál alakjára kell hasonlítania, ahol az "alul" a hélium atom szerkezete. A tál "szélei" pedig az utolsó időszak. A "tálkanyar" helyei: a második - a harmadik, a negyedik - az ötödik, a hatodik - a hetedik periódus. Ezek a "hajlítások" lehetővé teszik különböző periódusok kialakulását azonos számú páros szerkezettel.

hélium atom modell

Az atom lapos kaszkád szerkezete és a benne lévő páros szerkezetek gyűrűs elrendezése határozza meg Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszerének periodikusságát és felépítési sorát, az atomok hasonló kémiai tulajdonságainak megnyilvánulásának periodicitását. a periódusos rendszer sora.

Az atom síkbeli kaszkádszerkezete az atom egyetlen terének megjelenését kelti, nagy sűrűségű szabad energiával.

Egy atom összes páros szerkezete az atom középpontja irányába orientálódik (pontosabban: az atom geometriai tengelyén elhelyezkedő pont irányába, az atom mozgásának irányába).
Minden egyedi megsemmisülési pont az atomon belüli periódusgyűrűk mentén helyezkedik el.
Minden egyes szabadenergia-klaszter a megsemmisülési pontja mögött helyezkedik el.

Az eredmény: egyetlen nagy sűrűségű szabadenergia-koncentráció, melynek határai az atom határai. Ezek a határok, mint tudjuk, a tudományban Yukawa-erőkként ismert erők hatásának határai.

Az atom sík-kaszkád szerkezete a vonzó és taszító erők zónáit bizonyos módon újraelosztja. Már megfigyeljük a vonzási és taszító erők zónáinak újraeloszlását a páros struktúrában:

A páros szerkezet taszító erőinek hatászónája a vonzási erők hatászónája miatt növekszik (az egyes elemi részecskékkel összehasonlítva). A vonzóerők hatászónája ennek megfelelően csökken. (A vonzási erő hatászónája csökken, de maga az erő nem). Az atom lapos kaszkádszerkezete még nagyobb növekedést biztosít számunkra az atom taszító erőinek hatászónájában.

Minden új periódussal a taszító erők hatászónája hajlamos egy teljes labdát alkotni.
A vonzási erők hatászónája egy folyamatosan csökkenő átmérőjű kúp lesz

Az atom új periódusának felépítésében még egy szabályszerűség követhető nyomon: egy periódus összes párszerkezete szigorúan szimmetrikusan helyezkedik el az atom geometriai középpontjához képest, függetlenül a párszerkezetek számától a periódusban.

Minden egyes új párszerkezet, az összekapcsolás, megváltoztatja a periódus összes többi párszerkezetének helyét úgy, hogy a köztük lévő távolságok a periódusban mindig egyenlőek legyenek egymással. Ezek a távolságok csökkennek a következő párszerkezet hozzáadásával. Egy kémiai elem atomjának nem teljes külső periódusa teszi kémiailag aktívvá.

A periódusok közötti távolságok, amelyek sokkal nagyobbak, mint az egy perióduson belüli páros részecskék közötti távolságok, az időszakokat viszonylag függetlenné teszik egymástól.

Az atom minden periódusa összefügg az összes többi periódussal és az egész atommal, mint önálló egész szerkezettel.

Ez meghatározza, hogy az atom kémiai aktivitását csaknem 100%-ban csak az atom utolsó periódusa határozza meg. A teljesen kitöltött utolsó periódus megadja az atom taszító erőinek maximális kitöltött zónáját. Egy atom kémiai aktivitása majdnem nulla. Az atom, mint egy labda, eltolja magától a többi atomot. Itt gázt látunk. És nem csak gáz, hanem inert gáz.

Az új korszak első páros szerkezetének hozzáadása megváltoztatja ezt az idilli képet. A taszító és vonzó erők hatászónáinak eloszlása a vonzási erők javára változik. Az atom kémiailag aktívvá válik. Ez egy alkálifém atom.

Minden következő páros szerkezet hozzáadásával megváltozik az atom vonzási és taszító erőinek eloszlási zónáinak egyensúlya: a taszító erők zónája nő, a vonzási erők zónája csökken. És minden következő atom egy kicsit kevesebb fém lesz, és egy kicsit több nemfém.

Az atomok lapos kaszkád alakja, a vonzási és taszító erők hatászónáinak újraelosztása a következőket adja: Egy kémiai elem atomja, amely ütközés közben is találkozik egy másik atommal, hiba nélkül beleesik a zónába. ennek az atomnak a taszító erőinek hatásáról. És nem pusztítja el magát, és nem pusztítja el ezt a másik atomot sem.

Mindez figyelemre méltó eredményre vezet: a kémiai elemek atomjai egymással vegyületté lépve háromdimenziós molekulaszerkezeteket alkotnak. Ellentétben az atomok lapos - kaszkádszerkezetével. A molekula atomok stabil, háromdimenziós szerkezete.

Tekintsük az atomok és molekulák belsejében folyó energiaáramlást.

Mindenekelőtt megjegyezzük, hogy egy elemi részecske ciklusokban veszi fel az energiát. Azaz: a ciklus első felében az elemi részecske energiát vesz fel a legközelebbi térből. Itt űr keletkezik - szabad energia nélküli tér.

A ciklus második felében: a távolabbi környezetből érkező energiák azonnal elkezdik kitölteni a keletkező űrt. Vagyis a térben energiaáramlások lesznek, amelyek a megsemmisülés pontjára irányulnak. A részecske a transzlációs mozgás pozitív lendületét kapja. És a részecske belsejében lévő kötött energia elkezdi újraosztani a sűrűségét.

Mire vagyunk itt kíváncsiak?

Mivel a megsemmisítési ciklus két fázisra oszlik: az energiaelnyelés fázisára és az energiamozgás fázisára (az üreg kitöltésére), az energiaáramlás átlagos sebessége a megsemmisülési pont tartományában durván szólva egy faktorral csökken. kettő.

És ami rendkívül fontos:

Az atomok, molekulák, fizikai testek felépítésében egy nagyon fontos szabályszerűség nyilvánul meg: minden anyagi struktúra, mint pl.: páros szerkezetek - deutérium atomok, egyes atomok körüli periódusok, atomok, molekulák, fizikai testek stabilitását a megsemmisülési folyamataik szigorú rendezettsége biztosítja.

Ezt fontold meg.

Páros szerkezet által generált energiaáramlások. A páros szerkezetben az elemi részecskék szinkron módon semmisítik meg az energiát. Ellenkező esetben az elemi részecskék "felfalnák" az egymás megsemmisülési pontja mögötti energiakoncentrációt. A párszerkezet egyértelmű hullámkarakterisztikáját kapjuk. Ezenkívül emlékeztetünk arra, hogy a megsemmisülési folyamatok ciklikussága miatt az energiaáramlás átlagos sebessége itt a felére csökken.
Energia áramlik az atomon belül. Az elv ugyanaz: minden párosított, azonos periódusú struktúrának szinkron módon - szinkron ciklusokban - kell megsemmisítenie az energiát. Hasonlóképpen: az atomon belüli megsemmisülési folyamatokat szinkronizálni kell a periódusok között. Bármilyen aszinkrónia az atom pusztulásához vezet. Itt a szinkronitás kissé eltérhet. Feltételezhető, hogy egy atomban az időszakok egymás után, egymás után, egy hullámban semmisítik meg az energiát.
Az energia egy molekulában, egy fizikai testben áramlik. Egy molekula szerkezetében az atomok közötti távolságok sokszor nagyobbak, mint az atomon belüli periódusok közötti távolságok. Ezenkívül a molekulának ömlesztett szerkezete van. Mint minden fizikai testnek, ennek is háromdimenziós szerkezete van. Nyilvánvaló, hogy a megsemmisítési folyamatok szinkronizálásának itt következetesnek kell lennie. A perifériáról a központba irányítva, vagy fordítva: a központból a perifériába - számoljon, ahogy tetszik.

A szinkronitás elve további két szabályszerűséget ad nekünk:

Az atomok, molekulák, fizikai testek belsejében áramló energia sebessége sokkal kisebb, mint az univerzum terében az energiamozgás sebességi állandója. Ez a minta segít megérteni (a 7. cikkben) az elektromosság folyamatait.
Minél nagyobb szerkezetet látunk (egymás után: elemi részecske, atom, molekula, fizikai test), annál nagyobb hullámhosszúságot fogunk megfigyelni a hullámkarakterisztikában. Ez vonatkozik a fizikai testekre is: minél nagyobb egy fizikai test tömege, annál nagyobb a hullámhossza.

1 oldal

A neutron töltése nulla. Következésképpen a neutronok nem játszanak szerepet az atommag töltésének nagyságában. A króm sorozatszáma azonos értékkel.

Proton töltés qp e Neutron töltés egyenlő nullával.

Könnyen belátható, hogy ebben az esetben a neutron töltése nulla, a protoné pedig 1, ahogy az várható volt. A két családhoz tartozó összes bariont megkapjuk - a nyolcat és a tízet. A mezonok egy kvarkból és egy antikvarkból állnak. A sáv antikvarkot jelöl; elektromos töltésük előjelben különbözik a megfelelő kvark töltésétől. Egy furcsa kvark nem lép be a pi-mezonba, a pi-mezonok, mint már mondtuk, olyan részecskék, amelyek furcsasága és spinje nulla.

Mivel a proton töltése egyenlő az elektron töltésével és a neutron töltése egyenlő a golyóéval, ezért ha az erős kölcsönhatást kikapcsoljuk, akkor a proton kölcsönhatása az A elektromágneses térrel a szokásos kölcsönhatás lesz. a Dirac részecske - Yp / V. A neutronnak nem lenne elektromágneses kölcsönhatása.

Megnevezések: 67 - töltéskülönbség elektron és proton között; q a neutron töltése; qg az elektrontöltés abszolút értéke.

Az atommag pozitív töltésű elemi részecskékből áll - protonokból és neutronokból, amelyek nem hordoznak töltést.

Az anyag szerkezetére vonatkozó modern elképzelések alapja a pozitív töltésű protonokból és töltés nélküli neutronokból álló, pozitív töltésű atommagot, valamint az atommag körül forgó negatív töltésű elektronokból álló anyagatomok létezésére vonatkozó megállapítás. Az elektronok energiaszintjei ezen elmélet szerint diszkrétek, és az általuk valamilyen többletenergia elvesztése vagy megszerzése az egyik megengedett energiaszintről a másikra való átmenetnek tekinthető. Ebben az esetben az elektronikus energiaszintek diszkrét jellege az egyik energiaszintről a másikra való átmenet során ugyanilyen diszkrét energiaelnyelés vagy -kibocsátás oka egy elektron által.

Feltételeztük, hogy egy atom vagy molekula töltését teljesen meghatározza a q Z skaláris összeg (q Nqn, ahol Z az elektron-proton párok száma, (q qp - qe az elektron és a proton töltéseinek különbsége) , N a neutronok száma, qn pedig a neutron töltése.

A magtöltést csak a Z protonok száma határozza meg, és A tömegszáma egybeesik a protonok és neutronok teljes számával. Mivel a neutron töltése nulla, a Coulomb-törvény szerint nincs elektromos kölcsönhatás két neutron, valamint egy proton és egy neutron között. Ugyanakkor a két proton között elektromos taszító erő hat.

Továbbá a mérési pontosság határain belül egyetlen olyan ütközési folyamatot sem regisztráltak, amelyben a töltés megmaradási törvénye ne lenne betartva. Például a neutronok rugalmatlansága egyenletes elektromos mezőben lehetővé teszi, hogy a neutrontöltést 1-es pontossággal nullával egyenlőnek tekintsük (az elektrontöltés H7.

Már mondtuk, hogy egy proton és egy magmagneton mágneses momentuma közötti különbség elképesztő eredmény. Még meglepőbb (Úgy tűnik, van egy mágneses momentum egy töltés nélküli neutronnak.

Könnyen belátható, hogy ezek az erők nem redukálódnak a fizikakurzus előző részeiben tárgyalt erőtípusok egyikére sem. Valóban, ha feltételezzük például, hogy az atommagokban lévő nukleonok között gravitációs erők hatnak, akkor az ismert proton- és neutrontömegekből könnyen kiszámítható, hogy a részecskénkénti kötési energia elhanyagolható lesz - 1036-szor kisebb lesz, mint a megfigyelt. kísérletileg. A nukleáris erők elektromos természetére vonatkozó feltételezés is megszűnik. Valójában ebben az esetben lehetetlen elképzelni egy stabil atommagot, amely egyetlen töltött protonból áll, és neutron töltés nélkül.

Az atommagban lévő nukleonok között fennálló erős kötés speciális, úgynevezett nukleáris erők jelenlétét jelzi az atommagokban. Könnyen belátható, hogy ezek az erők nem redukálódnak a fizikakurzus előző részeiben tárgyalt erőtípusok egyikére sem. Valóban, ha feltételezzük például, hogy az atommagokban lévő nukleonok között gravitációs erők hatnak, akkor a proton és a neutron ismert tömegéből könnyen kiszámítható, hogy a részecskénkénti kötési energia elhanyagolható lesz - 1038-szor kisebb lesz, mint amit kísérletileg megfigyeltek. A nukleáris erők elektromos természetére vonatkozó feltételezés is megszűnik. Valójában ebben az esetben lehetetlen elképzelni egy stabil atommagot, amely egyetlen töltött protonból áll, és neutron töltés nélkül.