Az atommag szerkezete (proton, neutron, elektron). II. fejezet Az atomok szerkezete és a periódusos törvény

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 atomtávolság nagyságrendje (rezonanciahatások, diffrakció stb.), a neutronnyalábok fizikában való széles körű elterjedésének alapja. szilárd test. (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). NÁL NÉL kötött állapot a stabil magok összetételében 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 szabad H.-ban képződnek nukleáris reakciók, amelyet a radioaktív bomlás a-részecskéi okoznak, 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 G V, 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 G Vés 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/G V,)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 - capture, 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. fokozása annak a valószínűségének elnyomásával összefüggésben, hogy ennek az összetett állapotnak a paritásmegőrző komponense kialakuljon (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, 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 kevesek egyike elemi részecskék, esik rajba gravitációban. 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 a szukcesszió 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.

→

Sokan jól tudják az iskolából, hogy minden anyag atomokból állt. Az atomok pedig protonokból és neutronokból állnak, amelyek az atommagtól bizonyos távolságra elhelyezkedő atomok és elektronok magját alkotják. Sokan hallották azt is, hogy a fény is részecskékből – fotonokból – áll. A részecskék világa azonban nem korlátozódik erre. Napjainkig több mint 400 különböző elemi részecske ismert. Próbáljuk megérteni, miben különböznek egymástól az elemi részecskék.

Számos paraméter létezik, amelyek alapján az elemi részecskéket meg lehet különböztetni egymástól:

• Súly.
• Elektromos töltés.
• Élettartam. Szinte minden elemi részecskének véges élettartama van, amely után lebomlik.
• Spin. Ez nagyon közelítőleg forgási nyomatéknak tekinthető.

Még néhány paraméter, vagy ahogy a kvantumszámok tudományában szokás nevezni. Ezeknek a paramétereknek nem mindig van egyértelmű fizikai jelentése, de azért szükségesek, hogy megkülönböztessük az egyik részecskét a másiktól. Mindezek a további paraméterek néhány mennyiségként kerülnek bevezetésre, amelyek megmaradnak a kölcsönhatásban.

Szinte minden részecske tömeggel rendelkezik, kivéve a fotonokat és a neutrínókat (a legfrissebb adatok szerint a neutrínóknak van tömege, de olyan kicsi, hogy azt gyakran nullának tekintik). Tömeg nélkül a részecskék csak mozgásban létezhetnek. Minden részecske tömege eltérő. Az elektronnak van a legkisebb tömege, a neutrínón kívül. A mezonoknak nevezett részecskék tömege 300-400-szor nagyobb, mint egy elektron tömege, a proton és a neutron majdnem 2000-szer nehezebb, mint egy elektron. A protonnál majdnem 100-szor nehezebb részecskéket már felfedeztek. Tömeg (vagy energiaegyenértéke az Einstein-képlet szerint:

az elemi részecskék minden kölcsönhatásában megmarad.

Nem minden részecske rendelkezik elektromos töltéssel, ami azt jelenti, hogy nem minden részecske képes részt venni az elektromágneses kölcsönhatásban. Minden szabadon létező részecske elektromos töltés az elektrontöltés többszöröse. A szabadon létező részecskék mellett vannak olyan részecskék is, amelyek csak kötött állapotban vannak, róluk egy kicsit később lesz szó.

A spin, valamint a különböző részecskék más kvantumszámai eltérőek, és jellemzik egyediségüket. Egyes kvantumszámok bizonyos kölcsönhatásokban megmaradnak, mások másokban. Mindezek a kvantumszámok meghatározzák, hogy melyik részecskék melyikkel és hogyan lépnek kölcsönhatásba.

Az élettartam is nagyon fontos jellemzője a részecskéknek, és ezt részletesebben is megvizsgáljuk. Kezdjük egy megjegyzéssel. Ahogy a cikk elején mondtuk, minden, ami körülvesz bennünket, atomokból (elektronokból, protonokból és neutronokból) és fényből (fotonokból) áll. És hol van akkor több száz különböző típusú elemi részecskének. A válasz egyszerű – mindenhol körülöttünk, de két okból nem vesszük észre.

Az első ezek közül az, hogy szinte az összes többi részecske nagyon keveset él, körülbelül 10 és mínusz 10 másodpercig vagy kevesebb ideig, és ezért nem alkotnak struktúrákat, például atomokat, kristályrácsokat stb. A második ok a neutrínókra vonatkozik, bár ezek a részecskék nem bomlanak le, csak gyenge és gravitációs kölcsönhatásnak vannak kitéve. Ez azt jelenti, hogy ezek a részecskék olyan kevéssé lépnek kölcsönhatásba, hogy szinte lehetetlen észlelni őket.

Vizualizáljuk, mi fejezi ki a részecske interakcióját. Például az elektronok áramlását egy meglehetősen vékony, néhány milliméteres nagyságrendű acéllemez meg tudja állítani. Ez azért történik, mert az elektronok azonnal kölcsönhatásba lépnek az acéllemez részecskéivel, élesen megváltoztatják irányukat, fotonokat bocsátanak ki, és így meglehetősen gyorsan veszítenek energiából. A neutrínók áramlásával minden nem így van, szinte kölcsönhatás nélkül át tudnak haladni a Földön. Éppen ezért nagyon nehéz megtalálni őket.

Tehát a legtöbb részecske nagyon rövid ideig él, majd lebomlik. A részecskebomlás a leggyakoribb reakció. A bomlás következtében egy részecske több kisebb tömegű részre bomlik, ezek pedig tovább bomlanak. Minden bomlás betart bizonyos szabályokat - a természetvédelmi törvényeket. Így például a bomlás következtében meg kell őrizni az elektromos töltést, a tömeget, a spint és számos kvantumszámot. Egyes kvantumszámok változhatnak a bomlás során, de bizonyos szabályok függvényében is. A bomlási szabályok azt mondják nekünk, hogy az elektron és a proton stabil részecskék. A bomlás szabályainak engedelmeskedve többé nem bomlani le, ezért a bomlás láncai náluk érnek véget.

Itt szeretnék néhány szót ejteni a neutronról. A szabad neutron is körülbelül 15 perc alatt bomlik protonná és elektronná. Ha azonban a neutron az atommagban van, ez nem történik meg. Ez a tény többféleképpen magyarázható. Például, amikor egy elektron és egy extra proton egy bomlott neutronból megjelenik az atommagban, azonnal megtörténik a fordított reakció - az egyik proton elnyel egy elektront és neutronná alakul. Ezt a képet dinamikus egyensúlynak nevezzük. A világegyetemben fejlődésének korai szakaszában figyelték meg, röviddel az ősrobbanás után.

A bomlási reakciók mellett léteznek szórási reakciók is - amikor két vagy több részecske egyidejűleg kölcsönhatásba lép, és az eredmény egy vagy több másik részecske. Léteznek abszorpciós reakciók is, amikor két vagy több részecskéből nyernek egyet. Minden reakció erős gyenge vagy elektromágneses kölcsönhatás eredményeként jön létre. Az erős kölcsönhatás miatti reakciók a leggyorsabbak, egy ilyen reakció ideje elérheti a 10-mínusz 20 másodpercet. Az elektromágneses kölcsönhatás miatti reakciók sebessége kisebb, itt az idő körülbelül 10-mínusz 8 másodperc lehet. Gyenge interakciós reakciók esetén az idő több tíz másodpercet, sőt néha éveket is elérhet.

A részecskékről szóló történet végén beszéljünk a kvarkokról. A kvarkok olyan elemi részecskék, amelyek elektromos töltése többszöröse az elektron töltésének harmadának, és amelyek szabad állapotban nem létezhetnek. Interakciójuk úgy van elrendezve, hogy csak valaminek részeként élhessenek. Például egy bizonyos típusú három kvark kombinációja protont képez. Egy másik kombináció neutront ad. Összesen 6 kvarkot ismerünk. Különféle kombinációik különböző részecskéket adnak nekünk, és bár nem minden kvark kombinációt engedélyeznek a fizikai törvények, elég sok részecske épül fel kvarkokból.

Itt felmerülhet a kérdés, hogyan nevezhető egy proton eleminek, ha kvarkokból áll. Nagyon egyszerűen - a proton elemi, mivel nem osztható fel alkotórészeire - kvarkra. Minden részecske, amely részt vesz az erős kölcsönhatásban, kvarkokból áll, ugyanakkor elemi.

Az elemi részecskék kölcsönhatásainak megértése nagyon fontos az univerzum szerkezetének megértéséhez. Minden, ami a makrotestekkel történik, részecskék kölcsönhatásának eredménye. A részecskék kölcsönhatása írja le a fák növekedését a földön, a csillagok mélyén zajló reakciókat, a neutroncsillagok sugárzását és még sok mást.

Valószínűségek és kvantummechanika

>

Mi az a neutron? Mi a felépítése, tulajdonságai és funkciói? A neutronok az atomokat alkotó részecskék közül a legnagyobbak, amelyek építőkockák minden számít.

Az atom szerkezete

A neutronok az atommagban találhatók - az atom sűrű régiójában, amely szintén protonokkal (pozitív töltésű részecskék) van tele. Ezt a két elemet egy nukleáris erő tartja össze. A neutronok semleges töltéssel rendelkeznek. A proton pozitív töltését az elektron negatív töltésével párosítják, hogy semleges atomot hozzanak létre. Bár az atommagban lévő neutronok nem befolyásolják az atom töltését, számos olyan tulajdonságuk van, amelyek befolyásolják az atomot, beleértve a radioaktivitás szintjét.

Neutronok, izotópok és radioaktivitás

Egy részecske, amely az atommagban van - egy neutron 0,2%-kal nagyobb, mint egy proton. Együttesen ugyanannak az elemnek a teljes tömegének 99,99%-át teszik ki, és eltérő számú neutront tartalmazhatnak. Amikor a tudósok az atomtömegre hivatkoznak, akkor az átlagos atomtömeget értik. Például a szén általában 6 neutronból és 6 protonból áll, amelyek atomtömege 12, de néha előfordul, hogy 13 atomtömegű (6 proton és 7 neutron). A 14-es rendszámú szén is létezik, de ritka. Így, atomtömeg a szén esetében az átlag 12,011.

Ha az atomoknak különböző számú neutronja van, izotópoknak nevezzük őket. A tudósok megtalálták a módját, hogy ezeket a részecskéket a maghoz adják nagy izotópok létrehozása érdekében. A neutronok hozzáadása nem befolyásolja az atom töltését, mivel nincs töltésük. Ezek azonban növelik az atom radioaktivitását. Ez nagyon instabil atomokhoz vezethet, amelyek kisülhetnek magas szintek energia.

Mi az a mag?

A kémiában az atommag az atom pozitív töltésű központja, amely protonokból és neutronokból áll. A „mag” szó a latin magból származik, amely a „dió” vagy „mag” szó egyik formája. A kifejezést 1844-ben Michael Faraday alkotta meg az atom középpontjának leírására. Az atommag vizsgálatával, összetételének és jellemzőinek vizsgálatával foglalkozó tudományokat ún magfizikaés a nukleáris kémia.

A protonokat és a neutronokat az erős nukleáris erő tartja össze. Az elektronok vonzódnak az atommaghoz, de olyan gyorsan mozognak, hogy forgásuk bizonyos távolságra az atom középpontjától. A pozitív magtöltés a protonokból származik, de mi az a neutron? Ez egy olyan részecske, amelynek nincs elektromos töltése. Az atom szinte teljes tömegét az atommag tartalmazza, mivel a protonok és neutronok sokkal nagyobb tömegűek, mint az elektronok. Az atommagban lévő protonok száma határozza meg az atommag elemként való azonosságát. A neutronok száma jelzi, hogy egy elem melyik izotópja az atom.

Az atommag mérete

A mag sokkal kisebb teljes átmérője atom, mert az elektronok eltávolodhatnak a központtól. A hidrogénatom 145 000-szer nagyobb, mint az atommagja, az uránatom pedig 23 000-szer nagyobb, mint a középpontja. A hidrogén atommagja a legkisebb, mivel egyetlen protonból áll.

A protonok és neutronok elhelyezkedése az atommagban

A protonokat és a neutronokat általában összecsomagolva és a gömbök között egyenletesen elosztva ábrázolják. Ez azonban a tényleges szerkezet leegyszerűsítése. Minden nukleon (proton vagy neutron) elfoglalhat egy bizonyos energiaszintet és egy bizonyos tartományt. Míg a mag lehet gömb alakú, lehet körte-, gömb- vagy korong alakú is.

A protonok és neutronok magjai barionok, amelyek a legkisebbekből állnak, amelyeket kvarknak neveznek. A vonzóerő nagyon rövid hatótávolságú, ezért a protonoknak és a neutronoknak nagyon közel kell lenniük egymáshoz, hogy megköthetők legyenek. Ez az erős vonzalom legyőzi a töltött protonok természetes taszítását.

Proton, neutron és elektron

A neutron felfedezése (1932) hatalmas lendületet adott egy olyan tudomány fejlődésének, mint a magfizika. Ezt egy angol fizikusnak kell köszönnie, aki Rutherford tanítványa volt. Mi az a neutron? Ez egy instabil részecske, amely szabad állapotban mindössze 15 perc alatt képes protonná, elektronná és neutrínóvá, az úgynevezett tömegnélküli semleges részecskeké bomlani.

A részecske arról kapta a nevét, hogy nincs elektromos töltése, semleges. A neutronok rendkívül sűrűek. Izolált állapotban egy neutron tömege csak 1,67 · 10 - 27, és ha veszünk egy teáskanálnyit, amely sűrűn tele van neutronokkal, akkor a keletkező anyagdarab több millió tonnát fog nyomni.

Az elem magjában lévő protonok számát atomszámnak nevezzük. Ez a szám minden elemnek saját egyedi azonosítóját adja. Egyes elemek atomjaiban, például a szénben, az atommagokban lévő protonok száma mindig azonos, de a neutronok száma változhat. Atom adott elem bizonyos számú neutronnal az atommagban izotópnak nevezzük.

Veszélyesek az egyes neutronok?

Mi az a neutron? Ez egy részecske, amely a protonnal együtt benne van, azonban néha önállóan is létezhetnek. Amikor a neutronok az atommagokon kívül vannak, potenciált kapnak veszélyes tulajdonságok. Amikor együtt költöznek Magassebesség, halálos sugárzást bocsátanak ki. Az embereket és állatokat megölő képességükről ismert, úgynevezett neutronbombák minimális hatást gyakorolnak az élettelen fizikai struktúrákra.

A neutronok nagyon fontos részei az atomnak. E részecskék nagy sűrűsége, sebességükkel párosulva rendkívüli pusztító erőt és energiát ad nekik. Következésképpen megváltoztathatják vagy akár szét is szakíthatják a becsapódó atommagokat. Bár a neutronnak van nettó semleges elektromos töltése, töltött komponensekből áll, amelyek kioltják egymást a töltés tekintetében.

Az atomban lévő neutron egy apró részecske. A protonokhoz hasonlóan túl kicsik ahhoz, hogy még elektronmikroszkóppal is lássák, de ott vannak, mert csak így magyarázható az atomok viselkedése. A neutronok nagyon fontosak egy atom stabilitása szempontjából, de az atomközponton kívül nem létezhetnek hosszú ideig, és átlagosan mindössze 885 másodperc (kb. 15 perc) alatt bomlanak le.

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 elvezeti 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 elemi részecske (törés után),
• 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. Egyértelmű, hogy mit nagy mennyiség Az energiát egyidejűleg egy aktív kvantum hajtogatja, minél erősebbek a szétszóródó energiaáramlások, annál könnyebben rángathatják 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 energia hirtelen növekvő mennyisége, miközben neutron összetételében van, 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 és kondenzációjához képest szabad energia szomszédja megsemmisülési pontjának tartományába 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 anyag elemi részecske szakadása következtében alakulnak ki.
• 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, a világegyetem terében való előremozgásuk 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 elektronhéj. 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 atommegsemmisülési pontja, közös molekula megsemmisülési pontja…

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. atomok pontjai kémiai elemek– a közös molekuláris annihilációs pontig .

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 szakaszában, 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 megy végbe: 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:

1. 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.
2. 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.

Kémiai elemek, molekulák atomjainak felépítésében vegyi anyagok, fizikai testek, az anyagi részecskék és testek kölcsönhatásának 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:

1. Az atomban minden periódus páros szerkezetek gyűrűje.
2. Az atom középpontját mindig a héliumatom négyszeres szerkezete foglalja el.
3. Az azonos időszak összes párosított szerkezete szigorúan ugyanabban a síkban helyezkedik el.
4. 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, egységesként viselkedik ezzel az új periódussal komplett rendszer.

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 ölt formát jobb kör- egységes, 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 páros 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 nyilvánul meg, hogy az egyes következő atomok szerkezete mögötti energiasűrűség növekszik geometriai progresszió. 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 a formálást különböző időszakok azonos számú páros szerkezettel

hélium atom modell

Az atom lapos kaszkád szerkezete és a benne lévő páros szerkezetek gyűrűs elrendezése határozza meg a periodicitást és a sorszerkezetet periodikus rendszer Mengyelejev kémiai elemei, a hasonló megnyilvánulási gyakorisága kémiai tulajdonságok atomok a periódusos rendszer egyik sorában.

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

• Az atom összes páros szerkezete az atom középpontja irányába (vagy inkább: az atom geometriai tengelyén elhelyezkedő pont irányába, az atom mozgásának irányába) orientált.
• 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. Befejezetlen külső időszak egy kémiai elem atomja kémiailag aktívvá teszi.

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 atom alkálifém.

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. DE kötött energia a részecske belsejében elkezdi újraosztani a sűrűségét.

Mire vagyunk itt kíváncsiak?

Mivel a megsemmisítési ciklus két fázisra oszlik: az energiaelnyelés fázisára és az energiamozgás fázisára (az űr kitöltésére), átlagsebesség Az energiaáramlás a megsemmisülési pont tartományában durván szólva kétszeresére csökken.

És ami rendkívül fontos:

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

Ezt fontold meg.

1. 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.
2. 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.
3. 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, a proton kölcsönhatása elektromágneses mezőÉs ez lesz a Dirac-részecske szokásos kölcsönhatása - 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 diszkrét természetűek, és némi többletenergia elvesztése vagy beszerzése általuk az egyik megengedett energiaszintről a másikra való átmenetnek tekinthető. Ugyanakkor az energia diszkrét jellege elektronikus szintek Az egyik energiaszintről a másikra való átmenet során az elektron ugyanazon diszkrét energiaelnyelésének vagy kibocsátásának az oka.

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 és annak száma határozza meg tömegszám A egybeesik a protonok és neutronok teljes számával. Mivel a neutron töltése nulla, a Coulomb-törvény szerint nincs elektromos kölcsönhatás két neutron, illetve 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 homogénben elektromos mezők lehetővé teszi, hogy a neutrontöltést úgy tekintsük nulla 1 pontosságú (H7 elektrontöltés.

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 a magokban lévő nukleonok között vannak gravitációs erők, akkor a proton és a neutron ismert tömegéből könnyen kiszámítható, hogy az egy részecskére jutó kötési energia elhanyagolható lesz - 1036-szor kisebb lesz a kísérletileg megfigyeltnél. 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.