Եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչպես գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ: Տարրական մասնիկներ

• Թարգմանություն

Յուրաքանչյուր ատոմի կենտրոնում միջուկն է՝ պրոտոններ և նեյտրոններ կոչվող մասնիկների մի փոքրիկ հավաքածու: Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք պրոտոնների և նեյտրոնների բնույթը, որոնք բաղկացած են նույնիսկ ավելի փոքր մասնիկներից՝ քվարկներից, գլյուոններից և անտիկվարկերից։ (Գլյուոնները, ինչպես ֆոտոնները, իրենց իսկ հակամասնիկներն են): Քվարկներն ու գլյուոնները, որքան գիտենք, կարող են լինել իսկապես տարրական (անբաժանելի և ոչ ավելի փոքրից կազմված): Բայց նրանց ավելի ուշ:

Զարմանալիորեն, պրոտոններն ու նեյտրոններն ունեն գրեթե նույն զանգվածը՝ մինչև տոկոս.

• 0,93827 GeV/c 2 պրոտոնի համար,
• 0,93957 GeV/c 2 նեյտրոնի համար:

Սա նրանց էության բանալին է. նրանք իրականում շատ նման են: Այո, նրանց միջև կա մեկ ակնհայտ տարբերություն՝ պրոտոնն ունի դրական էլեկտրական լիցք, մինչդեռ նեյտրոնը լիցք չունի (այն չեզոք է, այստեղից էլ նրա անվանումը)։ Համապատասխանաբար, էլեկտրական ուժերը գործում են առաջինի վրա, բայց ոչ երկրորդի վրա։ Առաջին հայացքից թվում է, որ այս տարբերակումը շատ կարևոր է: Բայց իրականում դա այդպես չէ։ Մնացած բոլոր իմաստներով պրոտոնն ու նեյտրոնը գրեթե երկվորյակներ են։ Նրանք ունեն նույնական ոչ միայն զանգվածներ, այլեւ ներքին կառուցվածք։

Քանի որ դրանք շատ նման են, և քանի որ այս մասնիկները կազմում են միջուկներ, պրոտոնները և նեյտրոնները հաճախ կոչվում են նուկլեոններ:

Պրոտոնները հայտնաբերվել և նկարագրվել են մոտ 1920 թվականին (թեև դրանք հայտնաբերվել են ավելի վաղ. ջրածնի ատոմի միջուկը ընդամենը մեկ պրոտոն է), իսկ նեյտրոնները հայտնաբերվել են մոտ 1933 թվականին։ Այն փաստը, որ պրոտոններն ու նեյտրոններն այնքան նման են միմյանց, հասկացվեց գրեթե անմիջապես: Բայց այն փաստը, որ դրանք չափելի չափեր ունեն՝ համեմատելի միջուկի չափերի հետ (շառավղով ատոմից մոտ 100000 անգամ փոքր) հայտնի չէր մինչև 1954 թվականը: Այն, որ դրանք կազմված են քվարկներից, անտիկվարկերից և գլյուոններից, աստիճանաբար հասկացվեց 1960-ականների կեսերից մինչև 1970-ականների կեսերը: 70-ականների վերջին և 80-ականների սկզբին մեր պատկերացումները պրոտոնների, նեյտրոնների և այն ամենից, թե ինչից են դրանք կազմված, հիմնականում իջել էր և այդ ժամանակվանից անփոփոխ է մնացել:

Նուկլեոնները շատ ավելի դժվար է նկարագրել, քան ատոմները կամ միջուկները: Սա չի նշանակում, որ ատոմները սկզբունքորեն պարզ են, բայց գոնե կարելի է առանց վարանելու ասել, որ հելիումի ատոմը բաղկացած է երկու էլեկտրոններից, որոնք ուղեծրում են հելիումի փոքրիկ միջուկը. իսկ հելիումի միջուկը երկու նեյտրոնների և երկու պրոտոնների բավականին պարզ խումբ է։ Բայց նուկլեոնների դեպքում ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ։ «Ի՞նչ է պրոտոնը և ի՞նչ ունի այն ներսում» հոդվածում ես արդեն գրել էի, որ ատոմը նման է նրբագեղ մինետի, իսկ նուկլեոնը՝ վայրի խնջույքի։

Պրոտոնի և նեյտրոնի բարդությունը կարծես իրական է և չի բխում ոչ լիարժեք ֆիզիկական գիտելիքներից: Մենք ունենք հավասարումներ, որոնք օգտագործվում են նկարագրելու քվարկները, հակաքվարկերը և գլյուոնները, ինչպես նաև նրանց միջև ընթացող հզոր միջուկային ուժերը: Այս հավասարումները կոչվում են QCD՝ «քվանտային քրոմոդինամիկայից»: Հավասարումների ճշգրտությունը կարող է փորձարկվել տարբեր եղանակներով, այդ թվում՝ չափելով մասնիկների քանակը, որոնք հայտնվում են Մեծ հադրոնային կոլայդերում։ Միացնելով QCD հավասարումները համակարգչի մեջ և կատարելով հաշվարկներ պրոտոնների և նեյտրոնների և այլ նմանատիպ մասնիկների հատկությունների վերաբերյալ (միասնաբար կոչվում են «հադրոններ»), մենք ստանում ենք այդ մասնիկների հատկությունների կանխատեսումներ, որոնք լավ են մոտեցնում իրական աշխարհում կատարված դիտարկումներին: . Հետևաբար, մենք հիմքեր ունենք ենթադրելու, որ QCD հավասարումները չեն ստում, և որ պրոտոնի և նեյտրոնի մասին մեր գիտելիքները հիմնված են ճիշտ հավասարումների վրա: Բայց միայն ճիշտ հավասարումներ ունենալը բավարար չէ, քանի որ.

• Պարզ հավասարումները կարող են ունենալ շատ բարդ լուծումներ,
• Երբեմն հնարավոր չէ բարդ լուծումները նկարագրել պարզ ձևով։

Որքանով կարող ենք ասել, դա հենց նուկլեոնների դեպքում է. դրանք համեմատաբար պարզ QCD հավասարումների բարդ լուծումներ են, և դրանք հնարավոր չէ նկարագրել մի քանի բառով կամ նկարով:

Նուկլեոնների ներհատուկ բարդության պատճառով դուք՝ ընթերցողս, ստիպված կլինեք ընտրություն կատարել՝ որքանո՞վ եք ուզում իմանալ նկարագրված բարդության մասին: Անկախ նրանից, թե որքան հեռու եք գնում, դուք, ամենայն հավանականությամբ, չեք բավարարվի. որքան շատ սովորեք, այնքան ավելի հասկանալի կդառնա թեման, բայց վերջնական պատասխանը կմնա նույնը. պրոտոնը և նեյտրոնը շատ բարդ են: Ես կարող եմ ձեզ առաջարկել ըմբռնման երեք մակարդակ՝ աճող մանրամասնությամբ. Դուք կարող եք կանգ առնել ցանկացած մակարդակից հետո և անցնել այլ թեմաների, կամ կարող եք սուզվել մինչև վերջինը: Յուրաքանչյուր մակարդակ առաջացնում է հարցեր, որոնց ես կարող եմ մասամբ պատասխանել հաջորդ փուլում, բայց նոր պատասխանները նոր հարցեր են առաջացնում: Ամփոփելով, ինչպես ես անում եմ գործընկերների և առաջադեմ ուսանողների հետ մասնագիտական ​​քննարկումների ժամանակ, ես կարող եմ ձեզ ուղղորդել միայն իրական փորձերի, տարբեր ազդեցիկ տեսական փաստարկների և համակարգչային սիմուլյացիաների տվյալներին:

Հասկանալու առաջին մակարդակը

Ինչից են կազմված պրոտոնները և նեյտրոնները:

Բրինձ. 1. Պրոտոնների չափազանց պարզեցված տարբերակ, որը բաղկացած է միայն երկու վերև քվարկներից և մեկ ներքև քվարկից, և նեյտրոններից, որը բաղկացած է միայն երկու ներքև քվարկից և մեկ վերև քվարկից

Հարցերը պարզեցնելու համար շատ գրքեր, հոդվածներ և վեբկայքեր նշում են, որ պրոտոնները կազմված են երեք քվարկներից (երկուսը դեպի վեր և ներքև) և նկարում են պատկերի նման մի բան: 1. Նեյտրոնը նույնն է, որը բաղկացած է միայն մեկ վեր և երկու ներքև քվարկներից: Այս պարզ պատկերը ցույց է տալիս այն, ինչին հավատում էին որոշ գիտնականներ, հիմնականում 1960-ականներին: Բայց շուտով պարզ դարձավ, որ այս տեսակետը չափազանց պարզեցվել է այն աստիճանի, որ այն այլեւս ճիշտ չէր:

Տեղեկատվության ավելի բարդ աղբյուրներից դուք կիմանաք, որ պրոտոնները կազմված են երեք քվարկներից (երկուսը վերև և ներքև), որոնք պահվում են գլյուոնների կողմից, և կարող է հայտնվել Նկ. 2, որտեղ գլյուոնները գծվում են որպես քվարկներ պահող աղբյուրներ կամ լարեր։ Նեյտրոնները նույնն են՝ միայն մեկ վերև քվարկով և երկու ներքև քվարկով:

Բրինձ. 2: բարելավում նկ. 1 պայմանավորված է ուժեղ միջուկային ուժի կարևոր դերի վրա, որը քվարկեր է պահում պրոտոնում

Նուկլեոնները նկարագրելու վատ տարբերակ չէ, քանի որ այն ընդգծում է ուժեղ միջուկային ուժի կարևոր դերը, որը պահում է քվարկները պրոտոնում գլյուոնների հաշվին (նույն ձևով, ինչպես ֆոտոնը՝ լույսը կազմող մասնիկը, կապված է էլեկտրամագնիսական ուժի հետ): Բայց դա նաև շփոթեցնող է, քանի որ այն իրականում չի բացատրում, թե ինչ են գլյուոնները կամ ինչ են անում:

Կան պատճառներ առաջ գնալու և նկարագրելու բաները այնպես, ինչպես ես էի արել. պրոտոնը կազմված է երեք քվարկներից (երկուսը վերևում և մեկ ներքև), մի փունջ գլյուոններից և քվարկ-հակակվարք զույգերից (հիմնականում վերև և վար քվարկներից): , բայց կան նաև մի քանի տարօրինակներ): Նրանք բոլորը հետ ու առաջ են թռչում շատ մեծ արագությամբ (մոտենալով լույսի արագությանը); այս ամբողջ հավաքածուն միավորված է հզոր միջուկային ուժի կողմից: Ես դա ցույց եմ տվել Նկ. 3. Նեյտրոնները կրկին նույնն են, բայց մեկ վեր և երկու վար քվարկներով; Քվարկը, որը փոխել է սեփականությունը, նշվում է սլաքով:

Բրինձ. 3. պրոտոնների և նեյտրոնների ավելի իրատեսական, թեև դեռևս ոչ իդեալական պատկերում

Այս քվարկները, անտիկվարկերը և գլյուոնները ոչ միայն պտտվում են ետ ու առաջ, այլև բախվում են միմյանց և վերածվում միմյանց այնպիսի գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են մասնիկների ոչնչացումը (որում նույն տիպի քվարկը և հակաքվարկը վերածվում են երկու գլյուոնների կամ փոխադարձաբար։ հակառակը) կամ գլյուոնի կլանումը և արտանետումը (որում քվարկը և գլյուոնը կարող են բախվել և առաջացնել քվարկ և երկու գլյուոն, կամ հակառակը):

Ի՞նչ ընդհանուր բան ունեն այս երեք նկարագրությունները.

• Երկու վերև քվարկ և ներքև քվարկ (գումարած մեկ այլ բան) պրոտոնի համար:
• Մեկ վերև քվարկ և երկու ներքև քվարկ (գումարած մեկ այլ բան) նեյտրոնի համար:
• «Ուրիշ ինչ-որ բան» նեյտրոնների համար նույնն է, ինչ «ուրիշ ինչ-որ բան» պրոտոնների համար: Այսինքն՝ նուկլեոնները նույնն ունեն «ուրիշ բան»։
• Պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածի փոքր տարբերությունն առաջանում է ներքև քվարկի և վերև քվարկի զանգվածների տարբերության պատճառով։

Եվ քանի որ.

• մինչև քվարկների համար էլեկտրական լիցքը 2/3 e է (որտեղ e-ն պրոտոնի լիցքն է, -e-ն էլեկտրոնի լիցքն է),
• ներքեւ քվարկներն ունեն -1/3e լիցք,
• գլյուոններն ունեն 0 լիցք,
• ցանկացած քվարկ և նրա համապատասխան հակաքվարկը ունեն 0 ընդհանուր լիցք (օրինակ, հակացածր քվարկն ունի +1/3e լիցք, այնպես որ ներքևի քվարկը և ներքև անտիկվարկը կունենան –1/3 e +1/ լիցք: 3 e = 0),

Յուրաքանչյուր գործիչ պրոտոնի էլեկտրական լիցքը վերագրում է երկու վեր և մեկ ներքև քվարկներին, իսկ «ուրիշ ինչ-որ բան» լիցքին ավելացնում է 0: Նմանապես, նեյտրոնը զրոյական լիցք ունի մեկ վեր և երկու վար քվարկների պատճառով.

• Պրոտոնի ընդհանուր էլեկտրական լիցքը 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
• նեյտրոնի ընդհանուր էլեկտրական լիցքը 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0 է։

Այս նկարագրությունները տարբերվում են հետևյալ կերպ.

• որքան «ուրիշ բան» նուկլեոնի ներսում,
• ինչ է անում այնտեղ
• որտեղից են գալիս նուկլեոնի զանգվածը և զանգվածային էներգիան (E = mc 2, այնտեղ առկա էներգիան, նույնիսկ երբ մասնիկը հանգստանում է):

Քանի որ ատոմի զանգվածի մեծ մասը, հետևաբար և ամբողջ սովորական նյութը, պարունակվում է պրոտոններում և նեյտրոններում, վերջին կետը չափազանց կարևոր է մեր էությունը ճիշտ հասկանալու համար:

Բրինձ. 1-ն ասում է, որ քվարկներն իրականում ներկայացնում են նուկլեոնի մեկ երրորդը, ինչպես պրոտոնը կամ նեյտրոնը ներկայացնում են հելիումի միջուկի քառորդը կամ ածխածնի միջուկի 1/12-ը: Եթե ​​այս պատկերը ճշմարիտ լիներ, ապա նուկլեոնի քվարկները կշարժվեին համեմատաբար դանդաղ (լույսի արագությունից շատ ավելի դանդաղ արագություններով) և նրանց միջև կգործեին համեմատաբար թույլ ուժեր (չնայած ինչ-որ հզոր ուժով, որը կպահեր նրանց տեղում): Քվարկի զանգվածը՝ վեր ու վար, այդ դեպքում կկազմի 0,3 ԳէՎ/c 2 կարգի, պրոտոնի զանգվածի մոտ մեկ երրորդը։ Բայց սա պարզ պատկեր է, և դրա պարտադրած գաղափարները պարզապես սխալ են:

Բրինձ. 3. բոլորովին այլ պատկերացում է տալիս պրոտոնի մասին՝ որպես մասնիկների կաթսա, որը սլանում է դրա միջով լույսի արագությանը մոտ արագությամբ։ Այս մասնիկները բախվում են միմյանց, և այդ բախումների ժամանակ դրանցից մի քանիսը ոչնչացվում են, իսկ մյուսները ստեղծվում են իրենց տեղում: Գլյուոնները զանգված չունեն, վերին քվարկների զանգվածը կազմում է մոտ 0,004 ԳեՎ/c 2, իսկ ստորին քվարկների զանգվածը մոտ 0,008 ԳեՎ/c 2 – հարյուրավոր անգամ փոքր է պրոտոնից: Որտեղի՞ց է առաջանում պրոտոնի զանգվածային էներգիան, հարցը բարդ է՝ դրա մի մասը գալիս է քվարկների և անտիկվարկերի զանգվածի էներգիայից, մի մասը՝ քվարկների, անտիկվարկերի և գլյուոնների շարժման էներգիայից, իսկ մի մասը (հնարավոր է դրական։ , հնարավոր է բացասական) հզոր միջուկային փոխազդեցության մեջ պահվող էներգիայից՝ քվարկները, անտիկվարկերն ու գլյուոնները միասին պահելով։

Ինչ-որ իմաստով Նկ. 2-ը փորձում է վերացնել նկ. 1 և նկ. 3. Այն պարզեցնում է բրինձը։ 3, հեռացնելով քվարկ-հակակվարկ բազմաթիվ զույգեր, որոնք, սկզբունքորեն, կարելի է անվանել անցողիկ, քանի որ դրանք անընդհատ առաջանում և անհետանում են, և անհրաժեշտ չեն: Բայց տպավորություն է ստեղծվում, որ նուկլեոնների գլյուոնները պրոտոններին պահող հզոր միջուկային ուժի անմիջական մասն են։ Եվ դա չի բացատրում, թե որտեղից է առաջանում պրոտոնի զանգվածը։

Ժամը նկ. 1-ն ունի ևս մեկ թերություն, բացի պրոտոնի և նեյտրոնի նեղ շրջանակներից: Այն չի բացատրում այլ հադրոնների որոշ հատկություններ, ինչպիսիք են պիոնը և ռո-մեզոնը: Նույն խնդիրները կան Նկ. 2.

Այս սահմանափակումները հանգեցրել են նրան, որ ես իմ ուսանողներին և իմ կայքում տալիս եմ նկար նկ. 3. Բայց ես ուզում եմ զգուշացնել, որ այն ունի նաև բազմաթիվ սահմանափակումներ, որոնք ես կանդրադառնամ ավելի ուշ:

Հարկ է նշել, որ կառուցվածքի ծայրահեղ բարդությունը, որը ենթադրվում է Նկ. 3-ը պետք է ակնկալել այնպիսի օբյեկտից, որը միացված է այնպիսի հզոր ուժի, ինչպիսին հզոր միջուկային ուժն է: Եվ ևս մեկ բան. երեք քվարկները (երկուսը վերև և ներքև՝ պրոտոնի համար), որոնք քվարկ-հակիկվարք զույգերի խմբի մաս չեն կազմում, հաճախ կոչվում են «վալենտային քվարկներ», իսկ քվարկ-հակիկվարկների զույգերը կոչվում են «ծով»: քվարկների զույգեր»: Նման լեզուն շատ դեպքերում տեխնիկապես հարմար է։ Բայց այն թյուր տպավորություն է թողնում, որ եթե դուք կարողանայիք նայել պրոտոնի ներսը և նայել որոշակի քվարկին, անմիջապես կհասկանաք՝ այն ծովի մաս է, թե վալենտ: Սա չի կարելի անել, ուղղակի նման ճանապարհ չկա։

Պրոտոնի զանգված և նեյտրոնային զանգված

Քանի որ պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածներն այնքան նման են, և քանի որ պրոտոնն ու նեյտրոնը տարբերվում են միայն վերև քվարկը ներքև քվարկով փոխարինելու հարցում, հավանական է թվում, որ դրանց զանգվածներն ապահովված են նույն ձևով՝ նույն աղբյուրից։ և դրանց տարբերությունը վերև և վար քվարկների չնչին տարբերության մեջ է: Բայց վերը նշված երեք թվերը ցույց են տալիս, որ պրոտոնային զանգվածի ծագման վերաբերյալ երեք շատ տարբեր տեսակետներ կան:

Բրինձ. 1-ն ասում է, որ վեր ու վար քվարկները պարզապես կազմում են պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածի 1/3-ը՝ մոտ 0,313 ԳէՎ/c 2 կամ քվարկները պրոտոնում պահելու համար անհրաժեշտ էներգիայի պատճառով։ Եվ քանի որ պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածների տարբերությունը տոկոսի մասնաբաժին է, ապա վեր ու վար քվարկի զանգվածների տարբերությունը նույնպես պետք է լինի տոկոսի մասնաբաժին:

Բրինձ. 2-ն ավելի քիչ պարզ է: Պրոտոնի զանգվածի ո՞ր մասն է գոյանում գլյուոնների շնորհիվ: Բայց, սկզբունքորեն, նկարից հետևում է, որ պրոտոնի զանգվածի մեծ մասը դեռևս առաջանում է քվարկների զանգվածից, ինչպես Նկ. մեկ.

Բրինձ. 3-ն արտացոլում է ավելի նուրբ մոտեցում, թե ինչպես է իրականում առաջանում պրոտոնի զանգվածը (քանի որ մենք կարող ենք ուղղակիորեն ստուգել պրոտոնի համակարգչային հաշվարկների միջոցով, և ոչ ուղղակիորեն օգտագործելով այլ մաթեմատիկական մեթոդներ): Այն շատ է տարբերվում Նկարում ներկայացված գաղափարներից: 1 և 2, և պարզվում է, որ դա այնքան էլ պարզ չէ:

Հասկանալու համար, թե ինչպես է դա աշխատում, պետք է մտածել ոչ թե պրոտոնի զանգվածի m, այլ նրա զանգվածային էներգիայի՝ E = mc 2, զանգվածի հետ կապված էներգիայի տեսանկյունից: Հայեցակարգային ճիշտ հարցն այն չէ, թե «որտեղի՞ց է գալիս պրոտոնի զանգվածը m», որից հետո կարելի է հաշվարկել E-ն՝ m բազմապատկելով c 2-ով, այլ հակառակը՝ «որտեղի՞ց է գալիս պրոտոնի զանգվածի E էներգիան», որից հետո. Դուք կարող եք հաշվարկել m զանգվածը՝ E բաժանելով c 2-ի:

Օգտակար է պրոտոնի զանգվածի էներգիայի ներդրումը դասակարգել երեք խմբի.

Ա) դրանում պարունակվող քվարկների և անտիկվարկերի զանգվածային էներգիան (հանգստի էներգիա) (գլյուոններ, զանգված չունեցող մասնիկներ, որևէ ներդրում չունեն).
Բ) Քվարկների, անտիկվարկերի և գլյուոնների շարժման էներգիա (կինետիկ էներգիա):
Գ) փոխազդեցության էներգիան (կապող էներգիա կամ պոտենցիալ էներգիա), որը պահպանվում է միջուկային ուժեղ փոխազդեցության մեջ (ավելի ճիշտ՝ գլյուոնային դաշտերում), որը պահում է պրոտոնը։

Բրինձ. 3-ն ասում է, որ պրոտոնի ներսում մասնիկները շարժվում են մեծ արագությամբ, և որ այն լի է զանգված չունեցող գլյուոններով, ուստի B)-ի ներդրումը ավելի մեծ է, քան A): Սովորաբար, ֆիզիկական համակարգերի մեծ մասում B) և C)-ը համեմատելի են, մինչդեռ C)-ն հաճախ բացասական է: Այսպիսով, պրոտոնի (և նեյտրոնի) զանգվածային էներգիան հիմնականում ստացվում է B) և C-ի համակցությունից, ընդ որում A)-ը նպաստում է փոքր մասի: Հետևաբար, պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածներն առաջանում են հիմնականում ոչ թե դրանցում պարունակվող մասնիկների զանգվածի պատճառով, այլ այդ մասնիկների շարժման էներգիայի և դրանց փոխազդեցության էներգիայի պատճառով, որոնք կապված են գլյուոնային դաշտերի հետ, որոնք առաջացնում են ուժեր պրոտոնը։ Մեզ ծանոթ շատ այլ համակարգերում էներգիաների հավասարակշռությունը տարբեր կերպ է բաշխվում: Օրինակ՝ ատոմներում և Արեգակնային համակարգում Ա)-ն գերակշռում է, մինչդեռ Բ) և Գ)-ն շատ ավելի քիչ են ստացվում և համեմատելի են չափերով։

Ամփոփելով՝ նշում ենք, որ.

• Բրինձ. 1-ը ենթադրում է, որ պրոտոնի զանգվածային էներգիան գալիս է A ներդրումից):
• Բրինձ. 2-ը ենթադրում է, որ երկու ներդրումը A) և C) կարևոր են, և B)-ը փոքր ներդրում է կատարում:
• Բրինձ. 3-ը հուշում է, որ B) և C)-ն կարևոր են, մինչդեռ Ա)-ի ներդրումը չնչին է:

Մենք գիտենք, որ բրինձը ճիշտ է: 3. Այն փորձարկելու համար մենք կարող ենք համակարգչային սիմուլյացիաներ գործարկել, և որ ավելի կարևոր է, տարբեր համոզիչ տեսական փաստարկների շնորհիվ մենք գիտենք, որ եթե վեր և վար քվարկների զանգվածները զրո լինեն (և մնացած ամեն ինչ մնար այնպես, ինչպես կա), ապա զանգվածը պրոտոնը գործնականում կփոխվի: Այսպիսով, ըստ երևույթին, քվարկների զանգվածները չեն կարող կարևոր ներդրում ունենալ պրոտոնի զանգվածի վրա:

Եթե ​​նկ. 3-ը սուտ չէ, քվարկի և անտիկվարկի զանգվածները շատ փոքր են։ Ինչպիսի՞ն են նրանք իրականում: Վերին քվարկի (ինչպես նաև անտիկվարկի) զանգվածը չի գերազանցում 0,005 ԳեՎ/c 2-ը, ինչը շատ ավելի քիչ է, քան 0,313 ԳեՎ/գ 2-ը, որը բխում է Նկ. 1. (Վերին քվարկի զանգվածը դժվար է չափել և տատանվում է նուրբ ազդեցությունների պատճառով, ուստի այն կարող է լինել 0,005 ԳէՎ/c2-ից շատ ավելի քիչ): Ներքևի քվարկի զանգվածը մոտավորապես 0,004 ԳէՎ/c 2-ով մեծ է վերևի զանգվածից։ Սա նշանակում է, որ ցանկացած քվարկի կամ հակաքվարկի զանգվածը չի գերազանցում պրոտոնի զանգվածի մեկ տոկոսը։

Նկատի ունեցեք, որ սա նշանակում է (հակառակ նկար 1-ին), որ ներքև քվարկի զանգվածի և վերև քվարկի զանգվածի հարաբերությունը չի մոտենում միասնությանը: Ներքև քվարկի զանգվածը առնվազն երկու անգամ մեծ է վերև քվարկից: Նեյտրոնի և պրոտոնի զանգվածների այդքան նման լինելու պատճառն այն չէ, որ վեր և վար քվարկների զանգվածները նման են, այլ այն, որ վեր և վար քվարկների զանգվածները շատ փոքր են, և նրանց միջև տարբերությունը փոքր է, պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածների համեմատ։ Հիշեցնենք, որ պրոտոնը նեյտրոնի վերածելու համար պարզապես անհրաժեշտ է նրա վերին քվարկներից մեկը փոխարինել ներքև քվարկով (Նկար 3): Այս փոփոխությունը բավական է նեյտրոնը պրոտոնից մի փոքր ավելի ծանր դարձնելու և նրա լիցքը +e-ից 0-ի դարձնելու համար։

Ի դեպ, այն, որ պրոտոնի ներսում տարբեր մասնիկներ բախվում են միմյանց, և անընդհատ հայտնվում ու անհետանում, չի ազդում մեր քննարկած բաների վրա՝ էներգիան պահպանվում է ցանկացած բախման ժամանակ։ Քվարկների և գլյուոնների զանգվածային էներգիան և շարժման էներգիան կարող են փոխվել, ինչպես նաև դրանց փոխազդեցության էներգիան, սակայն պրոտոնի ընդհանուր էներգիան չի փոխվում, թեև դրա ներսում ամեն ինչ անընդհատ փոխվում է։ Այսպիսով, պրոտոնի զանգվածը մնում է հաստատուն՝ չնայած նրա ներքին հորձանուտին։

Այս պահին դուք կարող եք դադարեցնել և կլանել ստացված տեղեկատվությունը: Զարմանալի! Գործնականում սովորական նյութի մեջ պարունակվող ողջ զանգվածը առաջանում է ատոմների նուկլոնների զանգվածից։ Եվ այս զանգվածի մեծ մասը գալիս է պրոտոնին և նեյտրոնին բնորոշ քաոսից՝ նուկլեոններում քվարկների, գլյուոնների և հակաքվարկերի շարժման էներգիայից և միջուկային ուժեղ փոխազդեցությունների էներգիայից, որոնք պահում են նուկլեոնն իր ամբողջ վիճակում: Այո, մեր մոլորակը, մեր մարմինները, մեր շունչը նման հանգիստ և մինչև վերջերս աներևակայելի պանդեմոնիայի արդյունք են:

ՆԵՅՏՐՈՆ(n) (լատ. չեզոքից՝ ոչ մեկը, ոչ մյուսը)՝ զրոյական էլեկտրականությամբ տարրական մասնիկ։ լիցք և զանգված՝ մի փոքր ավելի մեծ, քան պրոտոնի զանգվածը։ Պրոտոնի հետ միասին ընդհանուր անվան տակ. Նուկլեոնը ատոմային միջուկների մի մասն է։ Հ.-ն ունի սպին 1/2 և հետևաբար ենթարկվում է Fermi - Dirac վիճակագրություն(ֆերմիոն է): պատկանում է ընտանիքին ադրա-նով;ունի բարիոնի թիվ B= 1, այսինքն ընդգրկված է խմբում բարիոններ.

Այն հայտնաբերվել է 1932 թվականին Ջ. Չադվիքի կողմից, ով ցույց է տվել, որ բերիլիումի միջուկների ռմբակոծությունից բխող կոշտ թափանցող ճառագայթումը բաղկացած է պրոտոնի զանգվածին մոտավորապես հավասար էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկներից։ 1932 թվականին Դ.Դ.Իվանենկոն և Վ.Հայզենբերգը առաջ քաշեցին այն վարկածը, որ ատոմային միջուկները կազմված են պրոտոններից և Հ. Ի տարբերություն լիցքի. մասնիկներ, Հ.-ն հեշտությամբ թափանցում է միջուկներ ցանկացած էներգիայով և մեծ հավանականությամբ պատճառներով միջուկային ռեակցիաներգրավել (n,g), (n,a), (n, p), եթե ռեակցիայի էներգիայի հաշվեկշիռը դրական է: Էկզոթերմիկի հավանականությունը դանդաղեցմամբ մեծանում է Հ. հակադարձ համեմատական. նրա արագությունը. H.-ի գրավման ռեակցիաների հավանականության աճը, երբ դրանք դանդաղում են ջրածին պարունակող միջավայրերում, հայտնաբերվել է Է. Ֆերմիի (E. Fermi) և գործընկերների կողմից 1934 թվականին: Հայտնաբերվել է Հ.-ի կարողությունը՝ առաջացնել ծանր միջուկների տրոհում: Օ. Գանի (Օ. Հան) և Ֆ. Ստրասմանի (Ֆ. . Ստրասման) կողմից 1938 թ. միջուկային տրոհում), հիմք է ծառայել միջուկային զենքի ստեղծմանը և. Դանդաղ նեյտրոնների փոխազդեցության առանձնահատկությունը նյութի հետ, որոնք ունեն ատոմային հեռավորությունների կարգի դե Բրոլի ալիքի երկարություն (ռեզոնանսային էֆեկտներ, դիֆրակցիա և այլն), հիմք է հանդիսանում պինդ վիճակի ֆիզիկայում նեյտրոնային ճառագայթների լայն կիրառման համար։ (Հ.-ի դասակարգումն ըստ էներգիայի՝ արագ, դանդաղ, ջերմային, սառը, գերսառը - տե՛ս Արվ. նեյտրոնային ֆիզիկա.)

Ազատ վիճակում Հ.-ն անկայուն է՝ ենթարկվում է B-քայքայման; n p + e - + v ե; նրա կյանքի տևողությունը t n = 898(14) s, էլեկտրոնային սպեկտրի սահմանային էներգիան 782 կՎ է (տես Նկ. նեյտրոնային բետա քայքայում). Կապված վիճակում, որպես կայուն միջուկների մաս, կայուն է Հ. Ըստ aster-ի. Ենթադրվում է, որ Տիեզերքի տեսանելի նյութի 15%-ը ներկայացված է 4 He միջուկների մաս կազմող Հ. Հիմնական է Հ. բաղադրիչ նեյտրոնային աստղեր. Բնության մեջ ազատ Հ. առաջանում են ռադիոակտիվ քայքայման ա-մասնիկներով առաջացած միջուկային ռեակցիաներում, տիեզերական ճառագայթներեւ ծանր միջուկների ինքնաբուխ կամ հարկադիր տրոհման արդյունքում։ Արվեստ. Հ–ի աղբյուրներն են միջուկային ռեակտորներ, միջուկային պայթյուններ, պրոտոնների արագացուցիչներ (տես էներգիայի համար) և ծանր տարրերից պատրաստված թիրախներով էլեկտրոններ։ Ցածր էներգիայի 14 ՄէՎ էներգիա ունեցող միագույն ճառագայթների աղբյուրները Հ. Տրիտիումի կամ լիթիումի թիրախ ունեցող դեյտրոնային արագացուցիչները, իսկ ապագայում CTS-ի ջերմամիջուկային կայանքները կարող են դառնալ այդպիսի Հ–ի ինտենսիվ աղբյուրներ։ (Սմ. .)

Հիմնական հատկանիշները Հ.

Քաշը հ. t p = 939,5731 (27) MeV/c 2 = = 1,008664967 (34) ժամը: միավորներ զանգվածներ 1,675. 10 -24 գ Հ–ի և պրոտոնի զանգվածների տարբերությունը չափվել է մաքս. ճշտությունը էներգետիկից. H. գրավման ռեակցիայի հավասարակշռությունը պրոտոնի կողմից՝ n + p d + g (g-քվանտային էներգիա = 2,22 ՄէՎ), մ n- մ p = 1,293323 (16) MeV/c 2:

Էլեկտրական լիցք Հ. Ք n = 0. Առավել ճշգրիտ ուղղակի չափումներ Ք n կատարվում է ցուրտ կամ գերսառը H. ճառագայթների շեղումով էլեկտրաստատիկ. դաշտ: Ք n<= 3·10 -21 նրաէլեկտրոնի լիցքն է): Կոսվ. էլեկտրական տվյալներ. մակրոսկոպիկ չեզոքություն. գազի քանակությունը տալիս է Քն<= 2 10 -22 ե.

Սփին Հ. Ջ= 1/2-ը որոշվել է անհամասեռ մագնիսական դաշտում Հ.-ի ճառագայթների պառակտման անմիջական փորձերից: դաշտը երկու բաղադրիչի [ընդհանուր դեպքում բաղադրիչների թիվը (2 Ջ + 1)].

Հետևողական հադրոնների կառուցվածքի նկարագրությունը՝ հիմնված ժամանակակից. ուժեղ փոխազդեցության տեսություն - քվանտային քրոմոդինամիկա- մինչդեռ համապատասխանում է տեսականին: դժվարություններ, սակայն, շատերի համար առաջադրանքները բավականին գոհացուցիչ են։ արդյունքները տալիս են նուկլեոնների փոխազդեցության նկարագրությունը, որոնք ներկայացված են որպես տարրական առարկաներ, մեզոնների փոխանակման միջոցով: Փորձարկում. տարածությունների ուսումնասիրություն. կառուցվածք Հ.-ն իրականացվում է դեյտրոնների վրա բարձր էներգիայի լեպտոնների (էլեկտրոններ, մյուոններ, նեյտրինոներ, ժամանակակից տեսության մեջ համարվող կետային մասնիկներ) ցրման միջոցով։ Պրոտոնի վրա ցրման ներդրումը չափվում է խոր. փորձ և կարելի է հանել՝ օգտագործելով def. հաշվարկել. ընթացակարգերը.

Էլեկտրոնների առաձգական և քվազիառաձգական (դեյտրոնի պառակտմամբ) ցրումը դեյտրոնի վրա հնարավորություն է տալիս գտնել էլեկտրական խտության բաշխումը։ լիցքավորում և մագնիս: պահը Հ. ձևի գործոնՀ.): Ըստ փորձի՝ մագնիսական խտության բաշխումը. մի քանի կարգի ճշգրտությամբ պահ Հ. տոկոսը համընկնում է էլեկտրական խտության բաշխման հետ։ պրոտոնային լիցք և ունի RMS շառավիղ ~0,8·10 -13 սմ (0,8 F): Մագն. ձեւի գործոն H. բավականին լավ նկարագրված է այսպես կոչված. dipole f-loy Գ Մ n = m n (1 + ք 2 /0,71) -2 , որտեղ ք 2-ը փոխանցված իմպուլսի քառակուսին է միավորներով (GeV/c) 2:

Ավելի բարդ է էլեկտրականության մեծության հարցը։ (լիցք) ձևի գործոն H. Գ Ե n. Դեյտրոնի կողմից ցրման վերաբերյալ փորձերից կարելի է եզրակացնել, որ Գ Ե n ( ք 2 ) <= 0.1 փոխանցված իմպուլսների քառակուսիների միջակայքում (0-1) (GeV/c) 2. ժամը ք 2 0 զրոյական էլեկտրականության պատճառով։ մեղադրանք Հ. Գ Ե n- > 0, սակայն փորձնականորեն հնարավոր է որոշել դԳ Է n ( ք 2 )/դք 2 | ք 2=0. Այս արժեքը առավելագույնն է: ճշգրիտ հայտնաբերված չափումներից ցրման երկարությունըԾանր ատոմների էլեկտրոնային թաղանթի վրա Հ. Հիմնական այս փոխազդեցության մի մասը որոշվում է մագնիսականով: պահը H. Max. ճշգրիտ փորձերը տալիս են ne-ցրման երկարությունը ա ne = -1.378 (18) . 10 -16 սմ, որը տարբերվում է հաշվարկվածից՝ որոշված ​​մագն. պահ Հ.: ա ne \u003d -1.468. 10 -16 սմ: Այս արժեքների տարբերությունը արմատին տալիս է միջին քառակուսի էլեկտրական: շառավիղը H.<r 2 Ե n >= = 0.088 (12) Ֆիլի դԳ Է n ( ք 2)/դք 2 | ք 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Այս թվերը չեն կարող վերջնական համարվել տվյալների տարրալուծման մեծ ցրվածության պատճառով: փորձեր, որոնք գերազանցում են տրված սխալները:

Միջուկների մեծ մասի հետ Հ–ի փոխազդեցության առանձնահատկությունը դրական է։ ցրման երկարությունը, որը հանգեցնում է գործակցի. բեկում< 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. նեյտրոնային օպտիկա).

Հ. և թույլ (էլեկտրաթույլ) փոխազդեցություն. Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության մասին տեղեկատվության կարևոր աղբյուր է ազատ H-ի b-քայքայումը: Քվարկների մակարդակում այս գործընթացը համապատասխանում է անցմանը: Պրոտոնի հետ էլեկտրոնի փոխազդեցության հակառակ պրոցեսը, որը կոչվում է. հակադարձ բ-քայքայում. Գործընթացների այս դասը ներառում է էլեկտրոնային գրավում, միջուկներում տեղի ունեցող, ռե– ն vե.

Ազատ Հ.-ի քայքայումը, հաշվի առնելով կինեմատիկ. պարամետրերը նկարագրվում են երկու հաստատուններով՝ վեկտոր Գ Վ, որը պայմանավորված է վեկտորի հոսանքի պահպանումունիվերսալ թույլ փոխազդեցության հաստատուն և առանցքային վեկտոր Գ Ա, որի արժեքը որոշվում է նուկլեոնի ուժեղ փոխազդող բաղադրիչների՝ քվարկների և գլյուոնների դինամիկայով։ Սկզբնական H.-ի և վերջնական պրոտոնի և անցումային մատրիցային տարրի n p իզոտոպի ալիքային ֆունկցիաները: անփոփոխությունները բավականին ճշգրիտ են հաշվարկվում: Արդյունքում հաստատունների հաշվարկը Գ Վև Գ Աազատ Հ–ի քայքայումից (ի տարբերություն միջուկների բ–քայքայման հաշվարկների) կապված չէ միջուկային կառուցվածքային գործոնների հաշվառման հետ։

Հ–ի կյանքի տևողությունը՝ առանց որոշ ուղղումներ հաշվի առնելու, կազմում է՝ t n = կ(Գ 2 V+ 3Գ 2 Ա) -1 , որտեղ կներառում է կինեմատիկական. գործոնները և Կուլոնյան ուղղումները՝ կախված b-քայքայման սահմանային էներգիայից և ճառագայթային ուղղումներ.

Բևեռացնողների քայքայման հավանականությունը. սպինով Հ Ս , էլեկտրոնի և հականեյտրինոյի էներգիաները և մոմենտը և Ռ ե, ընդհանուր առմամբ նկարագրվում է արտահայտությամբ.

Գլխ. հարաբերակցություններ ա, Ա, Բ, Դկարող է ներկայացվել որպես պարամետրի ֆունկցիա ա = (Գ Ա/Գ Վ,) exp( եսզ). f փուլը զրոյական չէ կամ p, եթե Տ- անփոփոխությունը կոտրված է: Աղյուսակում. տրված են փորձեր. այս գործակիցների արժեքները: և ստացված արժեքները աև զ.

Տվյալների միջև նկատելի տարբերություն կա փորձեր t n-ի համար, հասնելով մի քանիսի: տոկոսը։

Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության նկարագրությունը, որը ներառում է Հ.-ն ավելի բարձր էներգիաներում, շատ ավելի դժվար է՝ նուկլոնների կառուցվածքը հաշվի առնելու անհրաժեշտության պատճառով։ Օրինակ, m - գրավում, m - p n v m-ը նկարագրվում է հաստատունների թվով առնվազն երկու անգամ: Հ.-ն ունենում է նաև էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն այլ հադրոնների հետ՝ առանց լեպտոնների մասնակցության։ Այս գործընթացները ներառում են հետևյալը.

1) L np 0 , S + np + , S - np - և այլն հիպերոնների քայքայումը: Այս քայքայման հավանականությունը մի քանի անգամ ավելի փոքր, քան ոչ տարօրինակ մասնիկների համար, որը նկարագրված է Cabibbo-ի անկյունը ներկայացնելով (տես Նկ. cabibbo անկյուն).

2) Թույլ փոխազդեցություն n - n կամ n - p, որն արտահայտվում է որպես միջուկային ուժեր, որոնք չեն պահպանում տարածությունները. հավասարություն.Դրանց կողմից առաջացած ազդեցությունների սովորական մեծությունը 10 -6 -10 -7 կարգի է :

Հ–ի փոխազդեցությունը միջին և ծանր միջուկների հետ ունի մի շարք առանձնահատկություններ, որոնք որոշ դեպքերում հանգեցնում են նշանակալի. ուժեղացնելով ազդեցությունները հավասարության չպահպանում միջուկներում. Այս ազդեցություններից մեկը կապված է. H.c-ի կլանման խաչմերուկի տարբերությունը տարածման ուղղությամբ և դրա դեմ, որը 139 La միջուկի դեպքում 7% է \u003d 1,33 էՎ-ում, համապատասխանում է. Ռ- ալիքային նեյտրոնային ռեզոնանս: Ուժեղացման պատճառը ցածր էներգիայի համակցությունն է։ բաղադրյալ միջուկի վիճակների լայնությունը և այս բարդ միջուկում հակառակ պարիտետով մակարդակների բարձր խտությունը, որն ապահովում է տարբեր պարիտետով բաղադրիչների 2-3 կարգով ավելի մեծ խառնում, քան միջուկների ցածրադիր վիճակներում: Արդյունքում՝ մի շարք էֆեկտներ՝ գ-քվանտների արտանետման անհամաչափությունը բռնված բևեռացնողների պտույտի նկատմամբ։ Հ. ռեակցիայում (n, g), լիցքի արտանետումների անհամաչափություն։ մասնիկները (n, p) ռեակցիայի միացությունների քայքայման ժամանակ կամ ռեակցիայի մեջ թեթև (կամ ծանր) տրոհման բեկորի արտանետման անհամաչափությունը (n, p) զ): Ասիմետրիաներն ունեն 10 -4 -10 -3 արժեք ջերմային էներգիայի H. In Ռ- ալիքային նեյտրոնային ռեզոնանսները իրականացվում են լրացուցիչ: ուժեղացում, որը կապված է այս բարդ վիճակի պարիտետային բաղադրիչի ձևավորման հավանականության ճնշման հետ (նեյտրոնների փոքր լայնության պատճառով Ռ-ռեզոնանս) անմաքրության բաղադրիչի նկատմամբ հակառակ պարիտետով, որը ս-ռեզոնանս-կատոֆիկ. Դա մի քանիսի համադրություն է Ուժեղացման գործոնը թույլ է տալիս չափազանց թույլ էֆեկտին դրսևորվել միջուկային փոխազդեցությանը բնորոշ արժեքով:

Baryon համարը խախտում է փոխազդեցությունները. Տեսական մոդելներ մեծ միավորումև սուպերմիություններկանխատեսել բարիոնների անկայունությունը՝ նրանց քայքայումը լեպտոնների և մեզոնների: Այս քայքայումները կարող են նկատելի լինել միայն ամենաթեթև բարիոնների համար՝ p և n, որոնք ատոմային միջուկների մաս են կազմում։ Բարիոնային թվի 1-ով փոփոխության հետ փոխազդեցության համար Դ Բ= 1, կարելի է ակնկալել փոխակերպում H. տեսակ՝ n e + p - , կամ տարօրինակ մեզոնների արտանետումով փոխակերպում։ Նման պրոցեսների որոնումն իրականացվել է մի քանի զանգված ունեցող ստորգետնյա դետեկտորների փորձարկումներով։ հազար տոննա: Այս փորձերի հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ բարիոնային թվի խախտմամբ Հ–ի քայքայման ժամանակը 10 32 տարուց ավելի է։

Դոկտ. Դ-ի հետ փոխգործակցության հնարավոր տեսակը AT= 2-ը կարող է հանգեցնել փոխակերպման երեւույթի Հ. եւ հականեյտրոններվակուումում, այսինքն՝ դեպի տատանում . Արտաքինի բացակայության դեպքում դաշտերը կամ իրենց փոքր արժեքով Հ–ի և հականեյտրոնի վիճակները դեգեներատիվ են, քանի որ դրանց զանգվածները նույնն են, հետևաբար նույնիսկ գերթույլ փոխազդեցությունը կարող է խառնել դրանք։ Արտաքինի փոքրության չափանիշը. դաշտերը մագնիսի փոխազդեցության էներգիայի փոքրությունն է: պահ Հ.-ի մագն. դաշտը (n և n ~ ունեն նշանով հակառակ մագնիսական մոմենտներ)՝ համեմատած ժամանակով որոշված ​​էներգիայի հետ Տդիտարկումներ Հ. (ըստ անորոշության հարաբերակցության), Դ<=hT- մեկ. Հ–ի ճառագայթում ռեակտորից կամ այլ աղբյուրից հականեյտրոնների արտադրությունը դիտարկելիս Տդեպի դետեկտոր թռիչքի ժամանակն է Հ. Ճառագայթում հականեյտրոնների թիվը քառակուսիորեն ավելանում է թռիչքի ժամանակի հետ. /Ն n ~ ~ (Տ/t osc) 2 , որտեղ t osc - տատանման ժամանակ.

Ուղիղ փորձերը դիտարկելու համար բարձր հոսքի ռեակտորից H. ճառագայթների արտադրությունը և սառը H. ճառագայթները տալիս են սահմանային tosc > 10 7 վ: Առաջիկա փորձերում մենք կարող ենք ակնկալել զգայունության բարձրացում t osc ~ 10 9 s մակարդակի վրա: Սահմանափակող հանգամանքները առավելագույնն են. ճառագայթների ինտենսիվությունը Հ. և հականեյտրոնների երևույթների իմիտացիա դետեկտոր կոսմիչում։ ճառագայթներ.

Դոկտ. Տատանումների դիտարկման մեթոդը հականեյտրոնների ոչնչացման դիտարկումն է, որոնք կարող են ձևավորվել կայուն միջուկներում։ Այս դեպքում կորիզում առաջացող հականեյտրոնի փոխազդեցության էներգիաների մեծ տարբերության պատճառով կապող էներգիայից H. eff. դիտարկման ժամանակը դառնում է ~ 10 -22 վրկ, սակայն դիտարկվող միջուկների մեծ թիվը (~10 32) մասամբ փոխհատուցում է զգայունության նվազումը H ճառագայթով փորձի համեմատ: Որոշ անորոշություն՝ կախված փոխազդեցության ճշգրիտ տեսակի անտեղյակությունից: միջուկի ներսում գտնվող հականեյտրոնը, որը t osc > (1-3) . 10 7 էջ. Էակներ. Այս փորձերում t osc-ի սահմանի մեծացումը խոչընդոտում է տարածության փոխազդեցության հետևանքով առաջացած ֆոնը: նեյտրինոներ միջուկներով ստորգետնյա դետեկտորներում:

Հարկ է նշել, որ նուկլեոնային քայքայման որոնումները Դ Բ= 1 և -տատանումների որոնումը անկախ փորձեր են, քանի որ դրանք առաջանում են սկզբունքորեն տարբեր: փոխազդեցությունների տեսակները.

Գրավիտացիոն փոխազդեցություն Հ. Նեյտրոնը այն սակավաթիվ տարրական մասնիկներից է, որոնք ընկնում են գրավիտացիոն դաշտ։ Երկրի դաշտը կարելի է դիտարկել փորձարարական եղանակով։ Հ–ի ուղիղ չափումը կատարվում է 0,3% ճշտությամբ և չի տարբերվում մակրոսկոպիկից։ Մնում է համապատասխանության խնդիրը համարժեքության սկզբունքը(իներցիոն և գրավիտացիոն զանգվածների հավասարումներ) Հ–ի և պրոտոնների համար։

Ամենաճշգրիտ փորձերն իրականացվել են Էտ-վեշ մեթոդով տարբեր մարմինների համար, տես. հարաբերությունների արժեքները Ա/Զ, որտեղ ԲԱՅՑ- ժամը. սենյակ, Զ- միջուկների լիցքը (տարրական լիցքի միավորներով ե). Այս փորձերից հետևում է Հ.-ի և պրոտոնների ազատ անկման նույն արագացումը 2·10 -9 մակարդակում և ձգողականության հավասարությունը: իսկ իներցիոն զանգվածը՝ ~10 -12 մակարդակում։

Ձգողականություն արագացումն ու դանդաղումը լայնորեն կիրառվում են գերսառը H-ի հետ փորձերում: Գրավիտացիոն Սառը և գերսառը Հ.-ի ռեֆրակտոմետրը թույլ է տալիս մեծ ճշգրտությամբ չափել նյութի վրա կոհերենտ ցրման երկարությունը։

Տիեզերագիտության և աստղաֆիզիկայի մեջ Հ

Ըստ ժամանակակից ներկայացումներ, թեժ տիեզերքի մոդելում (տես. տաք տիեզերքի տեսություն) բարիոնների, այդ թվում՝ պրոտոնների և Հ.-ի առաջացումը տեղի է ունենում Տիեզերքի կյանքի առաջին րոպեներին։ Հետագայում Հ–ի որոշակի հատվածը, որը չի հասցրել քայքայվել, գրավվում է պրոտոնների կողմից 4 He-ի առաջացմամբ։ Ջրածնի և 4 He-ի հարաբերակցությունն այս դեպքում կազմում է 70% -ից մինչև 30% ըստ քաշի: Աստղերի ձևավորման և դրանց էվոլյուցիայի ընթացքում, հետագա նուկլեոսինթեզմինչև երկաթի միջուկները։ Ավելի ծանր միջուկների ձևավորումը տեղի է ունենում նեյտրոնային աստղերի ծնունդով գերնոր աստղերի պայթյունների արդյունքում՝ ստեղծելով հաջորդականության հնարավորություն։ Նուկլիդների կողմից գրավում Հ. Միեւնույն ժամանակ, համադրությունը, այսպես կոչված. ս-գործընթաց - դանդաղ գրավում Հ.-ի բ-քայքայումը հաջորդական գրավումների միջև և r- գործընթաց - արագ հետևել: գրավում հիմնական աստղերի պայթյունների ժամանակ: կարող է բացատրել դիտարկվածը տարրերի առատությունտարածության մեջ առարկաներ.

Տիեզերքի առաջնային բաղադրիչում Հ. ճառագայթները հավանաբար բացակայում են անկայունության պատճառով։ Երկրի մակերևույթի մոտ առաջացած՝ տարածություն ցրվելով Հ. տարածությունը և այնտեղ քայքայվելը, ըստ երևույթին, նպաստում են էլեկտրոնային և պրոտոնային բաղադրիչների ձևավորմանը ճառագայթային գոտիներԵրկիր.

Լիտ.:Գուրևիչ Ի. Ս., Տարասով Լ. Վ., Ցածր էներգիայի նեյտրոնների ֆիզիկա, Մ., 1965; Ալեքսանդրով Յու.Ա.,. Նեյտրոնի հիմնական հատկությունները, 2-րդ հրատ., Մ., 1982:

Եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչպես գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ: Ատոմում կան երեք տեսակի տարրական մասնիկներ, և յուրաքանչյուրն ունի իր տարրական լիցքը՝ զանգվածը։

Միջուկի կառուցվածքը

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես կարելի է գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ, պատկերացրեք, որ դա ատոմի հիմնական մասն է: Միջուկի ներսում կան պրոտոններ և նեյտրոններ, որոնք կոչվում են նուկլոններ: Միջուկի ներսում այս մասնիկները կարող են անցնել միմյանց մեջ:

Օրինակ՝ դրա մեջ պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ գտնելու համար անհրաժեշտ է իմանալ դրա հերթական համարը։ Եթե ​​հաշվի առնենք, որ հենց այս տարրն է գլխավորում պարբերական համակարգը, ապա նրա միջուկը պարունակում է մեկ պրոտոն։

Ատոմային միջուկի տրամագիծը ատոմի ընդհանուր չափի տասը հազարերորդն է։ Այն պարունակում է ամբողջ ատոմի հիմնական մասը: Միջուկի զանգվածը հազարավոր անգամ մեծ է ատոմում առկա բոլոր էլեկտրոնների գումարից։

Մասնիկների բնութագրում

Մտածեք, թե ինչպես կարելի է գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ ատոմում և իմանալ դրանց առանձնահատկությունների մասին: Պրոտոնն այն է, որը համապատասխանում է ջրածնի ատոմի միջուկին։ Նրա զանգվածը էլեկտրոնին գերազանցում է 1836 անգամ։ Տվյալ խաչմերուկով հաղորդիչով անցնող էլեկտրաէներգիայի միավորը որոշելու համար օգտագործեք էլեկտրական լիցք։

Յուրաքանչյուր ատոմ իր միջուկում ունի որոշակի քանակությամբ պրոտոններ: Այն հաստատուն արժեք է, որը բնութագրում է տվյալ տարրի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները:

Ինչպե՞ս գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ ածխածնի ատոմում: Այս քիմիական տարրի ատոմային թիվը 6 է, հետևաբար, միջուկը պարունակում է վեց պրոտոն։ Ըստ մոլորակային համակարգի՝ վեց էլեկտրոններ շարժվում են միջուկի շուրջ ուղեծրերով։ Ածխածնի (12) արժեքից նեյտրոնների թիվը որոշելու համար հանում ենք պրոտոնների թիվը (6), ստանում ենք վեց նեյտրոն։

Երկաթի ատոմի համար պրոտոնների թիվը համապատասխանում է 26-ի, այսինքն՝ այս տարրը պարբերական աղյուսակում ունի 26-րդ սերիական համարը։

Նեյտրոնը էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկ է՝ անկայուն ազատ վիճակում։ Նեյտրոնն ի վիճակի է ինքնաբերաբար փոխակերպվել դրական լիցքավորված պրոտոնի` միաժամանակ արտանետելով հականեյտրինոն և էլեկտրոն: Նրա միջին կես կյանքը 12 րոպե է։ Զանգվածային թիվը ատոմի միջուկի ներսում գտնվող պրոտոնների և նեյտրոնների քանակի գումարն է։ Փորձենք պարզել, թե ինչպես կարելի է գտնել պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ իոնում: Եթե ​​ատոմը մեկ այլ տարրի հետ քիմիական փոխազդեցության ժամանակ ստանում է դրական օքսիդացման վիճակ, ապա նրանում պրոտոնների և նեյտրոնների թիվը չի փոխվում, միայն էլեկտրոններն են փոքրանում։

Եզրակացություն

Ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ մի քանի տեսություն կար, բայց դրանցից ոչ մեկը կենսունակ չէր: Մինչ Ռադերֆորդի ստեղծած տարբերակը, միջուկի ներսում պրոտոնների և նեյտրոնների գտնվելու վայրի, ինչպես նաև շրջանաձև ուղեծրերում էլեկտրոնների պտույտի մասին մանրամասն բացատրություն չկար։ Ատոմի մոլորակային կառուցվածքի տեսության հայտնվելուց հետո հետազոտողները հնարավորություն ունեցան ոչ միայն որոշել ատոմում տարրական մասնիկների քանակը, այլև կանխատեսել որոշակի քիմիական տարրի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները:

Ամբողջ նյութական աշխարհը, ըստ ժամանակակից ֆիզիկայի, կառուցված է երեք տարրական մասնիկներից՝ պրոտոնից, նեյտրոնից և էլեկտրոնից։ Բացի այդ, ըստ գիտության, տիեզերքում կան նյութի այլ «տարրական» մասնիկներ, որոնց որոշ անվանումներ ակնհայտորեն ավելին են, քան նորմը։ Միևնույն ժամանակ, պարզ չէ այս մյուս «տարրական մասնիկների» գործառույթը տիեզերքի գոյության և էվոլյուցիայի մեջ։

Դիտարկենք տարրական մասնիկների մեկ այլ մեկնաբանություն.

Կա նյութի միայն մեկ տարրական մասնիկ՝ պրոտոնը։ Բոլոր մյուս «տարրական մասնիկները», ներառյալ նեյտրոնը և էլեկտրոնը, միայն պրոտոնի ածանցյալներն են, և նրանք չափազանց համեստ դեր են խաղում տիեզերքի էվոլյուցիայի մեջ։ Եկեք դիտարկենք, թե ինչպես են ձևավորվում նման «տարրական մասնիկներ»։

Մենք մանրամասնորեն ուսումնասիրեցինք նյութի տարրական մասնիկի կառուցվածքը «»: Համառոտ տարրական մասնիկի մասին.

• Նյութի տարրական մասնիկը տարածության մեջ ունի ձգված թելի ձև:
• Տարրական մասնիկը ունակ է ձգվել։ Ձգման գործընթացում տարրական մասնիկի ներսում նյութի խտությունը նվազում է։
• Տարրական մասնիկի այն հատվածը, որտեղ նյութի խտությունը կիսով չափ ընկնում է, մենք անվանեցինք նյութի քվանտ .
• Շարժման գործընթացում տարրական մասնիկը անընդհատ կլանում է (ծալում, ) էներգիա։
• Էներգիայի կլանման կետ ( ոչնչացման կետ ) գտնվում է տարրական մասնիկի շարժման վեկտորի ծայրին։
• Ավելի ճիշտ՝ նյութի ակտիվ քվանտի ծայրին։
• Կլանելով էներգիան՝ տարրական մասնիկը անընդհատ մեծացնում է իր առաջ շարժման արագությունը։
• Նյութի տարրական մասնիկը դիպոլ է։ Որում ձգող ուժերը կենտրոնացած են մասնիկի առջևի մասում (շարժման ուղղությամբ), իսկ վանող ուժերը՝ հետևի մասում։

Տիեզերքում տարրական լինելու հատկությունը տեսականորեն նշանակում է նյութի խտությունը զրոյի հասցնելու հնարավորություն։ Իսկ դա իր հերթին նշանակում է դրա մեխանիկական ճեղքման հնարավորություն. նյութի տարրական մասնիկի պատռման վայրը կարելի է ներկայացնել որպես նյութի զրոյական խտությամբ նրա հատված։

Ոչնչացման (էներգիայի կլանման) գործընթացում տարրական մասնիկը` ծալվող էներգիան, շարունակաբար մեծացնում է տարածության մեջ իր թարգմանական շարժման արագությունը։

Գալակտիկայի էվոլյուցիան, ի վերջո, բերում է նյութի տարրական մասնիկներին այն պահին, երբ նրանք ունակ են դառնում պոկող ազդեցություն գործադրելու միմյանց վրա: Տարրական մասնիկները կարող են չհանդիպել զուգահեռ ընթացքի ժամանակ, երբ մի մասնիկը դանդաղ և սահուն մոտենում է մյուսին, ինչպես նավը դեպի նավամատույց: Նրանք կարող են հանդիպել տիեզերքում և հակառակ հետագծերի վրա: Այնուհետև կոշտ բախումը և արդյունքում տարրական մասնիկի կոտրումը գրեթե անխուսափելի է։ Նրանք կարող են ընկնել էներգիայի խառնաշփոթի շատ հզոր ալիքի տակ, որը նույնպես հանգեցնում է խզման։

Ի՞նչ կարող է առաջանալ «բեկորներ» նյութի տարրական մասնիկի ճեղքման արդյունքում։

Դիտարկենք այն դեպքը, երբ արտաքին ազդեցության արդյունքում նյութի տարրական մասնիկներից՝ դեյտերիումի ատոմը, քայքայվել է պրոտոնի և նեյտրոնի։

Զույգի կառուցվածքի խզումը չի առաջանում դրանց միացման վայրում. Զույգ կառուցվածքի երկու տարրական մասնիկներից մեկը կոտրվում է։

Պրոտոնը և նեյտրոնը տարբերվում են միմյանցից իրենց կառուցվածքով։

• Պրոտոնը փոքր-ինչ կրճատված (ընդմիջումից հետո) տարրական մասնիկ է,
• նեյտրոն - կառուցվածք, որը բաղկացած է մեկ լիարժեք տարրական մասնիկից և «կոճղից»՝ առաջին մասնիկի առջևի, թեթև ծայրից։

Լրիվ տարրական մասնիկը իր կազմով ունի ամբողջական հավաքածու՝ «N» նյութի քվանտա։ Պրոտոնն ունի «N-n» նյութի քվանտա։ Նեյտրոնն ունի «N + n» քվանտա։

Պրոտոնի վարքագիծը պարզ է. Նույնիսկ կորցնելով նյութի վերջնական քվանտան, նա ակտիվորեն շարունակում է էներգիան. նրա նոր վերջնական քվանտի նյութի խտությունը միշտ համապատասխանում է ոչնչացման պայմաններին: Նյութի այս նոր վերջնական քվանտը դառնում է ոչնչացման նոր կետ: Ընդհանուր առմամբ, պրոտոնն իրեն պահում է այնպես, ինչպես սպասվում էր։ Պրոտոնների հատկությունները լավ նկարագրված են ֆիզիկայի ցանկացած դասագրքում։ Միայն այն կդառնա մի փոքր ավելի թեթև, քան իր «լիարժեք» օրինակը՝ նյութի լիարժեք տարրական մասնիկը։

Նեյտրոնն այլ կերպ է վարվում։ Դիտարկենք նախ նեյտրոնի կառուցվածքը: Հենց նրա կառուցվածքն է բացատրում նրա «տարօրինակությունը»։

Ըստ էության, նեյտրոնը բաղկացած է երկու մասից. Առաջին մասը նյութի լիարժեք տարրական մասնիկ է՝ իր ճակատային մասում ոչնչացման կետով: Երկրորդ մասը առաջին տարրական մասնիկի խիստ կրճատված, թեթև «կոճղ» է, որը մնացել է կրկնակի կառուցվածքի խզումից հետո և ունի նաև ոչնչացման կետ։ Այս երկու մասերը փոխկապակցված են ոչնչացման կետերով։ Այսպիսով, նեյտրոնն ունի կրկնակի ոչնչացման կետ։

Մտածողության տրամաբանությունը հուշում է, որ նեյրոնի այս երկու կշռված մասերը այլ կերպ կվարվեն։ Եթե ​​առաջին մասը, որը լրիվ քաշով տարրական մասնիկ է, ինչպես և սպասվում էր, կվերացնի ազատ էներգիան և աստիճանաբար արագանա տիեզերքի տարածության մեջ, ապա երկրորդ, թեթև մասը կսկսի վերացնել ազատ էներգիան ավելի բարձր արագությամբ:

Տիեզերքում նյութի տարրական մասնիկի շարժումն իրականացվում է այն պատճառով, որ ցրող էներգիան քաշում է իր հոսքերի մեջ ընկած մասնիկը։ Հասկանալի է, որ որքան քիչ զանգված է նյութի մասնիկը, այնքան ավելի հեշտ է էներգիայի հոսքերի համար այս մասնիկը իր հետ քաշել, այնքան մեծ է այս մասնիկի արագությունը: Հասկանալի է, որ որքան մեծ է էներգիայի քանակը միաժամանակ ծալում է ակտիվ քվանտը, այնքան ավելի հզոր է ցրող էներգիայի հոսքը, այնքան ավելի հեշտ է այդ հոսքերի համար իրենց հետ մեկ մասնիկ քաշել: Մենք ստանում ենք կախվածությունը. Տիեզերքում նյութի մասնիկի փոխադրական շարժման արագությունը համամասնական է նրա ակտիվ քվանտի նյութի զանգվածին և հակադարձ համեմատական ​​է նյութի մասնիկի ընդհանուր զանգվածին։ :

Նեյտրոնի երկրորդ, թեթև մասի զանգվածը շատ անգամ փոքր է նյութի լրիվ քաշով տարրական մասնիկի զանգվածից։ Բայց նրանց ակտիվ քվանտների զանգվածները հավասար են։ Այսինքն՝ նրանք նույն արագությամբ ոչնչացնում են էներգիան։ Մենք ստանում ենք. նեյտրոնի երկրորդ մասի փոխադրական շարժման արագությունը հակված կլինի արագ աճել, և այն կսկսի ավելի արագ ոչնչացնել էներգիան: (Շփոթություն չառաջացնելու համար նեյտրոնի երկրորդ, թեթև մասը, էլեկտրոն կանվանենք):

նեյտրոնի նկարում

Էլեկտրոնի կողմից միաժամանակ ոչնչացվող էներգիայի կտրուկ աճը, մինչդեռ այն գտնվում է նեյտրոնի բաղադրության մեջ, հանգեցնում է նեյտրոնի իներտության։ Էլեկտրոնը սկսում է ոչնչացնել ավելի շատ էներգիա, քան իր «հարեւանը»՝ լիարժեք տարրական մասնիկը։ Այն դեռ չի կարող պոկվել նեյտրոնների ոչնչացման ընդհանուր կետից. ներգրավման հզոր ուժերը խանգարում են: Արդյունքում էլեկտրոնը սկսում է «ուտել» ընդհանուր ոչնչացման կետի հետևում։

Միևնույն ժամանակ, էլեկտրոնը սկսում է տեղաշարժվել իր գործընկերոջ համեմատ, և նրա ազատ էներգիայի կոնցենտրացիան ընկնում է իր հարևանի ոչնչացման կետի գործողության գոտում: Որն անմիջապես սկսում է «ուտել» այս խտացումը։ Էլեկտրոնի և լիարժեք մասնիկի նման անցումը դեպի «ներքին» ռեսուրսներ՝ ազատ էներգիայի խտացում ոչնչացման կետի հետևում, հանգեցնում է նեյտրոնի ձգողականության և վանման ուժերի արագ անկմանը։

Էլեկտրոնի անջատումը նեյտրոնի ընդհանուր կառուցվածքից տեղի է ունենում այն ​​պահին, երբ էլեկտրոնի տեղաշարժը լրիվ քաշով տարրական մասնիկի նկատմամբ դառնում է բավական մեծ, ուժը, որը հակված է կոտրելու երկու ոչնչացման կետերի ձգողականության կապերը, սկսում է գերազանցել։ այս ոչնչացման կետերի ձգողական ուժը, և նեյտրոնի երկրորդ, թեթև մասը (էլեկտրոնը) արագորեն հեռանում է:

Արդյունքում նեյտրոնը քայքայվում է երկու միավորի՝ լրիվ տարրական մասնիկի՝ պրոտոնի և լույսի, նյութի տարրական մասնիկի՝ էլեկտրոնի կրճատված մասի։

Ժամանակակից տվյալների համաձայն, մեկ նեյտրոնի կառուցվածքը գոյություն ունի մոտ տասնհինգ րոպե: Այնուհետև այն ինքնաբերաբար քայքայվում է պրոտոնի և էլեկտրոնի: Այս տասնհինգ րոպեն էլեկտրոնի տեղաշարժի ժամանակն է նեյտրոնի ոչնչացման ընդհանուր կետի և նրա «ազատության» համար պայքարի նկատմամբ։

Եկեք ամփոփենք որոշ արդյունքներ.

• ՊՐՈՏՈՆը նյութի լրիվ տարրական մասնիկ է՝ ոչնչացման մեկ կետով կամ նյութի տարրական մասնիկի ծանր մաս, որը մնում է նրանից լույսի քվանտների առանձնացումից հետո։
• ՆԵՅՏՐՈՆը կրկնակի կառուցվածք է, որն ունի ոչնչացման երկու կետ և բաղկացած է նյութի տարրական մասնիկից և նյութի մեկ այլ տարրական մասնիկի լույսի առջևի մասից:
• ԷԼԵԿՏՐՈՆ - նյութի տարրական մասնիկի առջևի մասը, որն ունի մեկ ոչնչացման կետ՝ կազմված նյութի տարրական մասնիկի ճեղքման արդյունքում առաջացած լույսի քվանտներից։
• Գիտության կողմից ճանաչված «պրոտոն-նեյտրոնային» կառուցվածքը ԴԵՅՏԵՐԻՈՒՄԻ ԱՏՈՄ-ն է՝ երկու տարրական մասնիկների կառուցվածք, որն ունի կրկնակի ոչնչացման կետ:

Էլեկտրոնը անկախ տարրական մասնիկ չէ, որը պտտվում է ատոմի միջուկի շուրջ։

Էլեկտրոնը, ինչպես գիտությունն է համարում, ատոմի կազմի մեջ չէ։

Իսկ ատոմի միջուկը, որպես այդպիսին, գոյություն չունի բնության մեջ, ինչպես որ չկա նեյտրոն նյութի անկախ տարրական մասնիկի տեսքով։

Ե՛վ էլեկտրոնը, և՛ նեյտրոնը երկու տարրական մասնիկների զույգ կառուցվածքի ածանցյալներ են, այն բանից հետո, երբ արտաքին ազդեցության արդյունքում այն ​​բաժանվում է երկու անհավասար մասերի։ Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմի բաղադրության մեջ պրոտոնը և նեյտրոնը ստանդարտ զույգ կառուցվածք են՝ նյութի երկու լրիվ քաշով տարրական մասնիկներ՝ երկու պրոտոն՝ միավորված ոչնչացման կետերով։.

Ժամանակակից ֆիզիկայում կա անսասան դիրքորոշում, որ պրոտոնն ու էլեկտրոնն ունեն հավասար, բայց հակառակ էլեկտրական լիցքեր։ Իբր, այս հակադիր լիցքերի փոխազդեցության արդյունքում նրանք ձգվում են միմյանց։ Բավականին տրամաբանական բացատրություն. Այն ճիշտ է արտացոլում երեւույթի մեխանիզմը, բայց լրիվ սխալ է՝ դրա էությունը։

Տարրական մասնիկները չունեն ոչ դրական, ոչ էլ բացասական «էլեկտրական» լիցքեր, ինչպես որ չկա նյութի հատուկ ձև «էլեկտրական դաշտի» տեսքով։ Նման «էլեկտրականությունը» մարդու գյուտն է, որն առաջացել է իրերի գոյություն ունեցող վիճակը բացատրելու անկարողությունից։

«Էլեկտրականը» և միմյանց նկատմամբ էլեկտրոնները իրականում ստեղծվում են էներգիայի հոսքերի միջոցով, որոնք ուղղված են դեպի իրենց ոչնչացման կետերը, տիեզերքի տարածության մեջ նրանց առաջ շարժման արդյունքում: Երբ նրանք ընկնում են միմյանց ձգող ուժերի գործողության գոտի. Այն իսկապես նման է հավասար մեծությամբ, բայց հակառակ էլեկտրական լիցքերի փոխազդեցությանը:

«նմանատիպ էլեկտրական լիցքեր», օրինակ՝ երկու պրոտոն կամ երկու էլեկտրոն նույնպես տարբեր բացատրություն ունի։ Վանում է տեղի ունենում, երբ մասնիկներից մեկը մտնում է մեկ այլ մասնիկի վանող ուժերի գործողության գոտի, այսինքն՝ դրա ոչնչացման կետի հետևում գտնվող էներգիայի խտացման գոտի: Այս մասին մենք անդրադարձել ենք նախորդ հոդվածում:

«Պրոտոն - հակապրոտոն», «էլեկտրոն - Պոզիտրոն» փոխազդեցությունը նույնպես այլ բացատրություն ունի։ Նման փոխազդեցությամբ մենք հասկանում ենք պրոտոնների կամ էլեկտրոնների ոգու փոխազդեցությունը, երբ նրանք շարժվում են բախման ընթացքով: Այս դեպքում միայն ձգողականությամբ նրանց փոխազդեցության պատճառով (վանողություն չկա, քանի որ նրանցից յուրաքանչյուրի վանող գոտին ետևում է), տեղի է ունենում նրանց կոշտ շփումը։ Արդյունքում, երկու պրոտոնների (էլեկտրոնների) փոխարեն մենք ստանում ենք բոլորովին այլ «տարրական մասնիկներ», որոնք իրականում այս երկու պրոտոնների (էլեկտրոնների) կոշտ փոխազդեցության ածանցյալներն են։

Նյութերի ատոմային կառուցվածքը. Ատոմային մոդել

Դիտարկենք ատոմի կառուցվածքը:

Նեյտրոնը և էլեկտրոնը՝ որպես նյութի տարրական մասնիկներ, գոյություն չունեն։ Սա այն է, ինչ մենք քննարկել ենք վերևում: Ըստ այդմ՝ չկա ատոմի միջուկ և դրա էլեկտրոնային թաղանթ: Այս սխալը հզոր խոչընդոտ է նյութի կառուցվածքի հետագա հետազոտությունների համար:

Նյութի միակ տարրական մասնիկը միայն պրոտոնն է։ Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմը բաղկացած է նյութի երկու տարրական մասնիկների զույգ կառուցվածքներից (բացառությամբ իզոտոպների, որտեղ ավելի շատ տարրական մասնիկներ են ավելացվում զույգ կառուցվածքին)։

Մեր հետագա հիմնավորման համար անհրաժեշտ է դիտարկել ընդհանուր ոչնչացման կետի հայեցակարգը։

Նյութի տարրական մասնիկները փոխազդում են միմյանց հետ ոչնչացման կետերով: Այս փոխազդեցությունը հանգեցնում է նյութական կառուցվածքների առաջացմանը՝ ատոմներ, մոլեկուլներ, ֆիզիկական մարմիններ... Որոնք ունեն ատոմի ոչնչացման ընդհանուր կետ, ընդհանուր մոլեկուլի ոչնչացման կետ...

ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԱՆԻՀԻԼԱՑՄԱՆ ԿԵՏ - նյութի տարրական մասնիկների երկու եզակի ոչնչացման կետերի միավորումն է զույգ կառուցվածքի ընդհանուր ոչնչացման կետի կամ զույգ կառուցվածքների ընդհանուր ոչնչացման կետերի՝ քիմիական տարրի ատոմի ընդհանուր ոչնչացման կետի կամ ընդհանուր ոչնչացման։ Քիմիական տարրերի ատոմների կետերը` մոլեկուլի ընդհանուր ոչնչացման կետի մեջ:

Այստեղ գլխավորն այն է, որ նյութի մասնիկների միավորումը գործում է որպես ձգողություն և վանում որպես մեկ ամբողջական օբյեկտ։ Ի վերջո, նույնիսկ ցանկացած ֆիզիկական մարմին կարող է ներկայացվել որպես այս ֆիզիկական մարմնի ոչնչացման ընդհանուր կետ. այս մարմինը դեպի իրեն է ձգում այլ ֆիզիկական մարմիններ՝ որպես մեկ, ամբողջական ֆիզիկական օբյեկտ, որպես ոչնչացման մեկ կետ: Այս դեպքում մենք ստանում ենք գրավիտացիոն երևույթներ՝ ձգողականություն ֆիզիկական մարմինների միջև։

Գալակտիկայի զարգացման ցիկլի փուլում, երբ ձգողական ուժերը բավական մեծանում են, սկսվում է դեյտերիումի ատոմների միավորումը այլ ատոմների կառուցվածքների մեջ։ Քիմիական տարրերի ատոմները ձևավորվում են հաջորդաբար, քանի որ մեծանում է նյութի տարրական մասնիկների թարգմանական շարժման արագությունը (կարդացեք՝ տիեզերքի տարածության մեջ գալակտիկայի թարգմանական շարժման արագությունը մեծանում է) տարրական մասնիկների նոր զույգ կառուցվածքներ կցելով։ նյութը դեյտերիումի ատոմին։

Միավորումը տեղի է ունենում հաջորդաբար. յուրաքանչյուր նոր ատոմում հայտնվում է նյութի տարրական մասնիկների մեկ նոր զույգ կառուցվածք (ավելի հազվադեպ՝ մեկ տարրական մասնիկ)։ Ի՞նչն է մեզ տալիս դեյտերիումի ատոմների համակցությունը այլ ատոմների կառուցվածքի մեջ.

1. Առաջանում է ատոմի ոչնչացման ընդհանուր կետ. Սա նշանակում է, որ մեր ատոմը ներգրավման և վանման միջոցով փոխազդելու է բոլոր մյուս ատոմների և տարրական մասնիկների հետ՝ որպես մեկ ամբողջական կառուցվածք:
2. Հայտնվում է ատոմի տարածությունը, որի ներսում ազատ էներգիայի խտությունը շատ անգամ կգերազանցի ազատ էներգիայի խտությունը նրա տարածությունից դուրս։ Շատ բարձր էներգիայի խտությունը ատոմի տարածության ներսում մեկ ոչնչացման կետի հետևում պարզապես ժամանակ չի ունենա ուժեղ ընկնելու. տարրական մասնիկների միջև հեռավորությունները չափազանց փոքր են: Ազատ էներգիայի միջին խտությունը ներատոմային տարածության մեջ շատ անգամ ավելի մեծ է տիեզերքի տարածության ազատ էներգիայի խտության հաստատունի արժեքից։

Քիմիական տարրերի ատոմների, քիմիական նյութերի մոլեկուլների, ֆիզիկական մարմինների կառուցման մեջ դրսևորվում է նյութական մասնիկների և մարմինների փոխազդեցության կարևորագույն օրենքը.

Ներմիջուկային, քիմիական, էլեկտրական, գրավիտացիոն կապերի ուժը կախված է ատոմի ներսում ոչնչացման կետերի, մոլեկուլների ներսում ատոմների ընդհանուր ոչնչացման կետերի միջև, ֆիզիկական մարմինների ներսում մոլեկուլների ընդհանուր ոչնչացման կետերի միջև, ֆիզիկական մարմինների միջև: Որքան փոքր է ընդհանուր ոչնչացման կետերի միջև հեռավորությունը, այնքան ավելի հզոր գրավիչ ուժեր են գործում դրանց միջև:

Հասկանալի է, որ.

• Ներմիջուկային կապեր ասելով հասկանում ենք տարրական մասնիկների և ատոմների ներսում գտնվող զույգ կառուցվածքների փոխազդեցությունները:
• Քիմիական կապ ասելով հասկանում ենք ատոմների փոխազդեցությունը մոլեկուլների կառուցվածքում։
• Էլեկտրական միացումներով մենք հասկանում ենք մոլեկուլների փոխազդեցությունը ֆիզիկական մարմինների, հեղուկների, գազերի բաղադրության մեջ:
• Գրավիտացիոն կապեր ասելով հասկանում ենք ֆիզիկական մարմինների փոխազդեցությունները։

Երկրորդ քիմիական տարրի՝ հելիումի ատոմի ձևավորումը տեղի է ունենում, երբ գալակտիկան տարածության մեջ արագանում է բավական մեծ արագությամբ: Երբ երկու դեյտերիումի ատոմների գրավիչ ուժը հասնում է մեծ արժեքի, նրանք մոտենում են մի հեռավորության վրա, որը թույլ է տալիս միավորվել հելիումի ատոմի քառակի կառուցվածքը.

Գալակտիկայի առաջադեմ շարժման արագության հետագա աճը հանգեցնում է հաջորդ (ըստ պարբերական համակարգի) քիմիական տարրերի ատոմների առաջացմանը։ Միևնույն ժամանակ, յուրաքանչյուր քիմիական տարրի ատոմների ծագումը համապատասխանում է տիեզերքի տարածության մեջ գալակտիկայի առաջադեմ շարժման իր սեփական, խստորեն սահմանված արագությանը: Եկեք զանգենք նրան քիմիական տարրի ատոմի ձևավորման ստանդարտ արագությունը .

Հելիումի ատոմը ջրածնից հետո երկրորդ ատոմն է, որը գոյացել է գալակտիկայում։ Հետո, երբ գալակտիկայի առաջ շարժման արագությունը մեծանում է, դեյտերիումի հաջորդ ատոմը ճեղքում է դեպի հելիումի ատոմ։ Սա նշանակում է, որ գալակտիկայի առաջ շարժման արագությունը հասել է լիթիումի ատոմի ձևավորման ստանդարտ արագությանը։ Այնուհետև այն կհասնի բերիլիումի, ածխածնի... և այլնի ատոմի առաջացման ստանդարտ արագությանը, ըստ պարբերական աղյուսակի։

ատոմային մոդել

Վերոնշյալ դիագրամում մենք կարող ենք տեսնել, որ.

1. Ատոմում յուրաքանչյուր պարբերաշրջան զույգ կառուցվածքների օղակ է:
2. Ատոմի կենտրոնը միշտ զբաղեցնում է հելիումի ատոմի քառակի կառուցվածքը։
3. Նույն ժամանակաշրջանի բոլոր զուգակցված կառույցները գտնվում են խիստ նույն հարթության վրա:
4. Ժամանակահատվածների միջև հեռավորությունները շատ ավելի մեծ են, քան մեկ ժամանակահատվածում զույգ կառուցվածքների միջև եղած հեռավորությունները:

Իհարկե, սա շատ պարզեցված սխեմա է, և այն չի արտացոլում ատոմների կառուցման բոլոր իրողությունները։ Օրինակ՝ յուրաքանչյուր նոր զույգ կառուցվածք, միանալով ատոմին, տեղաշարժում է այն ժամանակաշրջանի մնացած զույգ կառուցվածքները, որոնց կցված է:

Մենք ստանում ենք ատոմի երկրաչափական կենտրոնի շուրջ օղակի ձևով շրջան կառուցելու սկզբունքը.

• ժամանակաշրջանի կառուցվածքը կառուցված է մեկ հարթության մեջ։ Դրան նպաստում է գալակտիկայի բոլոր տարրական մասնիկների թարգմանական շարժման ընդհանուր վեկտորը։
• Նույն ժամանակաշրջանի զույգ կառուցվածքները կառուցված են ատոմի երկրաչափական կենտրոնի շուրջ՝ հավասար հեռավորության վրա։
• Ատոմը, որի շուրջ կառուցվում է նոր ժամանակաշրջան, իրեն պահում է այս նոր ժամանակաշրջանի նկատմամբ որպես մեկ ամբողջական համակարգ:

Այսպիսով, մենք ստանում ենք ամենակարևոր օրինաչափությունը քիմիական տարրերի ատոմների կառուցման մեջ.

ԶՈՒՅԳ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔՆԵՐԻ ԽԻՍՏ ՈՐՈՇՎԱԾ ԹԻՎԻ ԿԱՆՈՆԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆԸ. միաժամանակ, ատոմի ոչնչացման ընդհանուր կետի երկրաչափական կենտրոնից որոշակի հեռավորության վրա կարող են տեղակայվել նյութի տարրական մասնիկների միայն որոշակի թվով զույգ կառուցվածքներ:

Այսինքն՝ պարբերական աղյուսակի երկրորդ, երրորդ ժամանակաշրջաններում՝ յուրաքանչյուրը ութ տարր, չորրորդում, հինգերորդում՝ տասնութ, վեցերորդում, յոթերորդում՝ երեսուներկու։ Ատոմի աճող տրամագիծը թույլ է տալիս զուգակցված կառուցվածքների քանակն ավելացնել յուրաքանչյուր հաջորդ ժամանակաշրջանում:

Հասկանալի է, որ այս օրինաչափությունը որոշում է քիմիական տարրերի ատոմների կառուցման պարբերականության սկզբունքը, որը հայտնաբերել է Դ.Ի. Մենդելեևը։

Քիմիական տարրի ատոմի ներսում գտնվող յուրաքանչյուր շրջան իրեն պահում է որպես մեկ ամբողջական համակարգ: Սա որոշվում է ժամանակաշրջանների միջև հեռավորությունների ցատկերով. շատ ավելի մեծ է, քան զույգ կառուցվածքների միջև ընկած ժամանակահատվածը:

Անավարտ ժամանակաշրջան ունեցող ատոմը քիմիական ակտիվություն է ցուցաբերում վերը նշված օրինաչափության համաձայն։ Քանի որ առկա է ատոմի ձգողական և վանող ուժերի անհավասարակշռություն՝ հօգուտ ձգողականության ուժերի։ Բայց վերջին զույգ կառուցվածքի ավելացմամբ անհավասարակշռությունը վերանում է, նոր շրջանը ստանում է կանոնավոր շրջանի ձև՝ այն դառնում է մեկ, ինտեգրալ, ամբողջական համակարգ։ Եվ մենք ստանում ենք իներտ գազի ատոմ։

Ատոմի կառուցվածքի կառուցման ամենակարևոր ձևը հետևյալն է. ատոմն ունի հարթություն-կասկադկառուցվածքը . Ջահի նման մի բան։

• Միևնույն ժամանակաշրջանի զույգ կառուցվածքները պետք է տեղակայվեն նույն հարթության վրա՝ ուղղահայաց ատոմի թարգմանական շարժման վեկտորին:
• միևնույն ժամանակ ատոմի ժամանակաշրջանները պետք է կասկադային:

Սա բացատրում է, թե ինչու երկրորդ և երրորդ շրջաններում (ինչպես նաև չորրորդ - հինգերորդ, վեցերորդ - յոթերորդ) նույն թվով զույգ կառույցներ (տես ստորև նկարը): Ատոմի այսպիսի կառուցվածքը տարրական մասնիկի ձգողականության և վանման ուժերի բաշխման հետևանք է. գրավիչ ուժերը գործում են մասնիկի առջևի (շարժման ուղղությամբ) կիսագնդում, վանող ուժերը՝ հետևի կիսագնդում.

Հակառակ դեպքում, որոշ զույգ կառույցների ոչնչացման կետերի հետևում գտնվող ազատ էներգիայի կոնցենտրացիաները ընկնում են այլ զույգ կառուցվածքների ոչնչացման կետերի ձգողականության գոտում, և ատոմն անխուսափելիորեն կքանդվի:

Ստորև մենք տեսնում ենք արգոնի ատոմի սխեմատիկ ծավալային պատկերը

արգոնի ատոմի մոդել

Ստորև բերված նկարում մենք կարող ենք տեսնել «հատված», «կողային տեսք» ատոմի երկու ժամանակաշրջանների՝ երկրորդ և երրորդ.

Հենց այդպես էլ պետք է կողմնորոշվեն զուգակցված կառուցվածքները՝ համեմատած ատոմի կենտրոնի հետ, հավասար թվով զույգ կառուցվածքներով ժամանակաշրջաններում (երկրորդը՝ երրորդ, չորրորդը՝ հինգերորդ, վեցերորդը՝ յոթերորդ)։

Տարրական մասնիկի ոչնչացման կետի հետևում գտնվող խտացման մեջ էներգիայի քանակը անընդհատ աճում է: Սա պարզ է դառնում բանաձևից.

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

որտեղ:

E 1-ը շարժման առջևի կիսագնդից ոչնչացման կետի կողմից պտտվող (ներծծվող) ազատ էներգիայի քանակն է:

E 2-ը շարժման հետևի կիսագնդից ծալված (ներծծված) ոչնչացման կետի ազատ էներգիայի քանակն է:

ΔΕ-ն տարրական մասնիկի շարժման առջևի և հետևի կիսագնդերից գլորված (ներծծվող) ազատ էներգիայի քանակի տարբերությունն է:

W-ն տարրական մասնիկի շարժման արագությունն է։

Այստեղ մենք տեսնում ենք էներգիայի խտացման զանգվածի շարունակական աճ շարժվող մասնիկի ոչնչացման կետի հետևում, քանի որ նրա առաջ շարժման արագությունը մեծանում է:

Ատոմի կառուցվածքում դա կդրսևորվի նրանով, որ յուրաքանչյուր հաջորդ ատոմի կառուցվածքի հետևում գտնվող էներգիայի խտությունը կաճի էքսպոնենցիալ: Ոչնչացման կետերը «երկաթե բռնակով» իրար են պահում իրենց ձգողական ուժով: Միևնույն ժամանակ, աճող վանող ուժը գնալով ավելի կշեղի ատոմի զույգ կառուցվածքները միմյանցից: Այսպիսով, մենք ստանում ենք ատոմի հարթ կասկադային կառուցվածք:

Ատոմը, իր ձևով, պետք է նմանի ամանի ձևին, որտեղ «ներքևը» հելիումի ատոմի կառուցվածքն է։ Իսկ ամանի «եզրերը» վերջին շրջանն է։ «Ամանակի թեքությունների» տեղերը` երկրորդը` երրորդը, չորրորդը` հինգերորդը, վեցերորդը` յոթերորդը: Այս «թեքերը» թույլ են տալիս ձևավորել տարբեր ժամանակաշրջաններ՝ հավասար թվով զույգ կառուցվածքներով։

հելիումի ատոմի մոդելը

Դա ատոմի հարթ կասկադային կառուցվածքն է և դրանում գտնվող զույգ կառուցվածքների օղակաձև դասավորությունը, որոնք որոշում են Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի կառուցման պարբերականությունն ու շարքը, մեկ ատոմների նմանատիպ քիմիական հատկությունների դրսևորման պարբերականությունը: պարբերական աղյուսակի տող.

Ատոմի հարթ - կասկադային կառուցվածքը տալիս է ազատ էներգիայի բարձր խտությամբ ատոմի մեկ տարածության տեսք:

• Ատոմի բոլոր զույգ կառուցվածքները կողմնորոշված ​​են ատոմի կենտրոնի ուղղությամբ (ավելի ճիշտ՝ ատոմի երկրաչափական առանցքի վրա գտնվող կետի ուղղությամբ՝ ատոմի շարժման ուղղությամբ)։
• Բոլոր անհատական ​​ոչնչացման կետերը գտնվում են ատոմի ներսում գտնվող ժամանակաշրջանների օղակների երկայնքով:
• Բոլոր անհատական ​​ազատ էներգիայի կլաստերները գտնվում են իրենց ոչնչացման կետերի հետևում:

Արդյունքը՝ մեկ բարձր խտության ազատ էներգիայի կոնցենտրացիան, որի սահմանները ատոմի սահմաններն են։ Այս սահմանները, ինչպես հասկանում ենք, ուժերի գործողության սահմաններն են, որոնք գիտության մեջ հայտնի են որպես Յուկավա ուժեր:

Ատոմի հարթ-կասկադ կառուցվածքը տալիս է ձգողության և վանման ուժերի գոտիների որոշակի ձևի վերաբաշխում։ Մենք արդեն դիտում ենք ներգրավման և վանման ուժերի գոտիների վերաբաշխումը զույգ կառուցվածքում.

Զույգ կառուցվածքի վանող ուժերի գործողության գոտին մեծանում է նրա ձգողական ուժերի գործողության գոտու շնորհիվ (համեմատած միայնակ տարրական մասնիկների հետ)։ Գրավիչ ուժերի գործողության գոտին համապատասխանաբար նվազում է։ (Ձգող ուժի գործողության գոտին նվազում է, բայց ոչ բուն ուժը): Ատոմի հարթ կասկադային կառուցվածքը մեզ տալիս է ատոմի վանող ուժերի գործողության գոտու էլ ավելի մեծ աճ։

• Յուրաքանչյուր նոր շրջանի հետ վանող ուժերի գործողության գոտին հակված է լիարժեք գնդակ կազմելու։
• Ներգրավման ուժերի գործողության գոտին տրամագծով անընդհատ նվազող կոն է լինելու

Ատոմի նոր շրջանի կառուցման մեջ կարելի է հետևել ևս մեկ օրինաչափության. մեկ ժամանակաշրջանի բոլոր զույգ կառուցվածքները խիստ սիմետրիկորեն տեղակայված են ատոմի երկրաչափական կենտրոնի նկատմամբ՝ անկախ տվյալ ժամանակահատվածում զույգ կառուցվածքների քանակից։.

Յուրաքանչյուր նոր զույգ կառուցվածք, միանալով, փոխում է ժամանակաշրջանի մյուս բոլոր զույգ կառուցվածքների գտնվելու վայրը, որպեսզի նրանց միջև ընկած հեռավորությունները միշտ հավասար լինեն միմյանց: Այս հեռավորությունները նվազում են հաջորդ զույգ կառուցվածքի ավելացման հետ: Քիմիական տարրի ատոմի ոչ լրիվ արտաքին շրջանը դարձնում է այն քիմիապես ակտիվ։

Ժամանակահատվածների միջև եղած հեռավորությունները, որոնք շատ ավելի մեծ են, քան զուգակցված մասնիկների միջև ընկած տարածությունները, ժամանակաշրջանները դարձնում են միմյանցից համեմատաբար անկախ:

Ատոմի յուրաքանչյուր ժամանակաշրջան կապված է մնացած բոլոր ժամանակաշրջանների և ամբողջ ատոմի հետ՝ որպես անկախ ամբողջ կառուցվածքի։

Սա որոշում է, որ ատոմի քիմիական ակտիվությունը գրեթե 100%-ով որոշվում է միայն ատոմի վերջին շրջանով: Ամբողջովին լցված վերջին շրջանը մեզ տալիս է ատոմի վանող ուժերի առավելագույն լցված գոտին։ Ատոմի քիմիական ակտիվությունը գրեթե զրոյական է։ Ատոմը, ինչպես գնդակը, հեռացնում է մյուս ատոմներին իրենից: Մենք այստեղ գազ ենք տեսնում։ Եվ ոչ միայն գազ, այլ իներտ գազ։

Նոր շրջանի առաջին զույգ կառուցվածքի ավելացումը փոխում է այս հովվերգական պատկերը։ Քշող և ձգողական ուժերի գործողության գոտիների բաշխումը փոխվում է հօգուտ ձգողական ուժերի։ Ատոմը դառնում է քիմիապես ակտիվ։ Սա ալկալիական մետաղի ատոմ է:

Յուրաքանչյուր հաջորդ զույգ կառուցվածքի ավելացմամբ փոխվում է ատոմի ձգողական և վանող ուժերի բաշխման գոտիների հավասարակշռությունը. վանող ուժերի գոտին մեծանում է, ձգողական ուժերի գոտին՝ նվազում։ Եվ յուրաքանչյուր հաջորդ ատոմ դառնում է մի քիչ պակաս մետաղ և մի քիչ ավելի ոչ մետաղ։

Ատոմների հարթ կասկադային ձևը, ներգրավման և վանման ուժերի գործողության գոտիների վերաբաշխումը մեզ տալիս է հետևյալը. այս ատոմի վանող ուժերի գործողությունը։ Եվ դա ինքն իրեն չի ոչնչացնում և չի ոչնչացնում այս մյուս ատոմը:

Այս ամենը մեզ տանում է դեպի ուշագրավ արդյունք՝ քիմիական տարրերի ատոմները, մտնելով միմյանց հետ միացությունների մեջ, կազմում են մոլեկուլների եռաչափ կառուցվածքներ։ Ի տարբերություն ատոմների հարթ-կասկադ կառուցվածքի. Մոլեկուլը ատոմների կայուն եռաչափ կառուցվածք է։

Դիտարկենք էներգիայի հոսքը ատոմների և մոլեկուլների ներսում:

Նախևառաջ, մենք նշում ենք, որ տարրական մասնիկը էներգիան կլանում է ցիկլերով: Այսինքն՝ ցիկլի առաջին կեսին տարրական մասնիկը էներգիա է կլանում մոտակա տարածությունից։ Այստեղ ձևավորվում է դատարկություն՝ տարածություն առանց ազատ էներգիայի։

Ցիկլի երկրորդ կեսին ավելի հեռավոր միջավայրի էներգիաները անմիջապես կսկսեն լրացնել առաջացած դատարկությունը: Այսինքն՝ տիեզերքում կլինեն էներգիայի հոսքեր՝ ուղղված դեպի ոչնչացման կետ։ Մասնիկը ստանում է թարգմանական շարժման դրական իմպուլս։ Եվ մասնիկի ներսում կապված էներգիան կսկսի վերաբաշխել իր խտությունը:

Ի՞նչն է մեզ այստեղ հետաքրքրում:

Քանի որ ոչնչացման ցիկլը բաժանված է երկու փուլի՝ էներգիայի կլանման փուլ և էներգիայի շարժման փուլ (դատարկությունը լրացնելը), ապա ոչնչացման կետի շրջանում էներգիայի հոսքերի միջին արագությունը, կոպիտ ասած, կնվազի մի գործակցով։ երկու.

Եվ այն, ինչ չափազանց կարևոր է.

Ատոմների, մոլեկուլների, ֆիզիկական մարմինների կառուցման մեջ դրսևորվում է մի շատ կարևոր օրինաչափություն. բոլոր նյութական կառուցվածքների կայունությունը, ինչպիսիք են՝ զույգ կառուցվածքները՝ դեյտերիումի ատոմները, ատոմների շուրջ առանձին ժամանակաշրջանները, ատոմները, մոլեկուլները, ֆիզիկական մարմինները, ապահովվում է դրանց ոչնչացման գործընթացների խիստ կանոնավորությամբ։.

Հաշվի առեք սա.

1. Էներգիայի հոսքեր, որոնք առաջանում են զույգ կառուցվածքով: Զույգ կառուցվածքում տարրական մասնիկները սինխրոն կերպով ոչնչացնում են էներգիան։ Հակառակ դեպքում տարրական մասնիկները «կուտեին» էներգիայի համակենտրոնացումը միմյանց ոչնչացման կետի հետևում։ Մենք ստանում ենք զույգ կառուցվածքի հստակ ալիքային բնութագրեր: Բացի այդ, հիշեցնում ենք, որ ոչնչացման գործընթացների ցիկլային բնույթի պատճառով էներգիայի հոսքի միջին արագությունն այստեղ կիսով չափ նվազում է։
2. Էներգիան հոսում է ատոմի ներսում: Սկզբունքը նույնն է. միևնույն ժամանակաշրջանի բոլոր զուգակցված կառույցները պետք է ոչնչացնեն էներգիան համաժամանակյա՝ սինխրոն ցիկլերում: Նմանապես. ատոմում ոչնչացման գործընթացները պետք է համաժամանակացվեն ժամանակաշրջանների միջև: Ցանկացած ասինխրոնիա հանգեցնում է ատոմի ոչնչացմանը: Այստեղ սինխրոնիկությունը կարող է մի փոքր տարբերվել: Կարելի է ենթադրել, որ ատոմի ժամանակաշրջանները հաջորդաբար ոչնչացնում են էներգիան, մեկը մյուսի հետևից, ալիքով:
3. Էներգիան հոսում է մոլեկուլի, ֆիզիկական մարմնի ներսում: Մոլեկուլի կառուցվածքում ատոմների միջև եղած հեռավորությունները շատ անգամ ավելի մեծ են, քան ատոմի ներսում գտնվող ժամանակաշրջանների միջև եղած հեռավորությունները: Բացի այդ, մոլեկուլն ունի զանգվածային կառուցվածք: Ինչպես ցանկացած ֆիզիկական մարմին, այն ունի եռաչափ կառուցվածք: Հասկանալի է, որ այստեղ ոչնչացման գործընթացների սինխրոնիզմը պետք է լինի հետևողական։ Ուղղորդված ծայրամասից դեպի կենտրոն, կամ հակառակը՝ կենտրոնից դեպի ծայրամաս - հաշվեք այնպես, ինչպես ցանկանում եք:

Սինխրոնիկության սկզբունքը մեզ տալիս է ևս երկու օրինաչափություն.

• Ատոմների, մոլեկուլների, ֆիզիկական մարմինների ներսում հոսող էներգիայի արագությունը շատ ավելի քիչ է, քան տիեզերքի տարածության մեջ էներգիայի շարժման արագության հաստատունը: Այս օրինաչափությունը կօգնի մեզ հասկանալ (հոդված 7-ում) էլեկտրաէներգիայի գործընթացները:
• Որքան մեծ է կառուցվածքը, որը մենք տեսնում ենք (հաջորդաբար՝ տարրական մասնիկ, ատոմ, մոլեկուլ, ֆիզիկական մարմին), այնքան ավելի մեծ կլինի ալիքի երկարությունը նրա ալիքի բնութագրերում։ Սա վերաբերում է նաև ֆիզիկական մարմիններին. որքան մեծ է ֆիզիկական մարմնի զանգվածը, այնքան մեծ է նրա ալիքի երկարությունը:

Էջ 1

Նեյտրոնային լիցքը զրոյական է։ Հետևաբար, նեյտրոնները դեր չեն խաղում ատոմի միջուկի լիցքի մեծության մեջ։ Քրոմի սերիական համարը հավասար է նույն արժեքին։

Պրոտոնի լիցքը qp e Նեյտրոնային լիցքը հավասար է զրոյի։

Հեշտ է տեսնել, որ այս դեպքում նեյտրոնի լիցքը զրո է, իսկ պրոտոնինը՝ 1, ինչպես և սպասվում էր։ Ստացվում են երկու ընտանիքներում ընդգրկված բոլոր բարիոնները՝ ութը և տասը։ Մեզոնները կազմված են քվարկից և անտիկվարկից։ Բարը նշանակում է անտիկվարներ; նրանց էլեկտրական լիցքը տարբերվում է համապատասխան քվարկի նշանով: Տարօրինակ քվարկը չի մտնում պի-մեզոնի մեջ, պի-մեզոնները, ինչպես արդեն ասացինք, տարօրինակությամբ և զրոյի հավասար սպին մասնիկներ են:

Քանի որ պրոտոնի լիցքը հավասար է էլեկտրոնի լիցքին, իսկ նեյտրոնի լիցքը՝ փամփուշտին, ապա եթե ուժեղ փոխազդեցությունն անջատված է, ապա պրոտոնի փոխազդեցությունը էլեկտրամագնիսական դաշտի հետ A կլինի սովորական փոխազդեցություն։ Դիրակի մասնիկի - Yp / V. Նեյտրոնը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն չի ունենա:

Նշումներ. 67 - լիցքավորման տարբերություն էլեկտրոնի և պրոտոնի միջև; q-ն նեյտրոնային լիցքն է; qg-ը էլեկտրոնի լիցքի բացարձակ արժեքն է:

Միջուկը բաղկացած է դրական լիցքավորված տարրական մասնիկներից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից, որոնք լիցք չեն կրում։

Նյութի կառուցվածքի վերաբերյալ ժամանակակից պատկերացումների հիմքը նյութի ատոմների գոյության մասին հայտարարությունն է, որը բաղկացած է դրական լիցքավորված պրոտոններից և լիցքավորված նեյտրոններից, որոնք ձևավորում են դրական լիցքավորված միջուկ և բացասական լիցքավորված էլեկտրոններ, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջը: Էլեկտրոնների էներգիայի մակարդակները, ըստ այս տեսության, իրենց բնույթով դիսկրետ են, և նրանց կողմից որոշ լրացուցիչ էներգիայի կորուստը կամ ձեռքբերումը դիտվում է որպես անցում մեկ թույլատրված էներգիայի մակարդակից մյուսին։ Այս դեպքում էլեկտրոնային էներգիայի մակարդակների դիսկրետ բնույթը դառնում է էներգիայի միևնույն դիսկրետ կլանման կամ արտանետման պատճառը էլեկտրոնի կողմից էներգիայի մի մակարդակից մյուսին անցնելու ժամանակ։

Մենք ենթադրեցինք, որ ատոմի կամ մոլեկուլի լիցքը լիովին որոշվում է q Z սկալյար գումարով (q Nqn, որտեղ Z-ը էլեկտրոն-պրոտոն զույգերի թիվն է, q qp - qe-ն էլեկտրոնի և պրոտոնի լիցքերի տարբերությունն է։ , N-ը նեյտրոնների թիվն է, իսկ qn-ը՝ նեյտրոնի լիցքը։

Միջուկային լիցքը որոշվում է միայն Z պրոտոնների թվով, իսկ նրա զանգվածային թիվը A համընկնում է պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թվի հետ։ Քանի որ նեյտրոնի լիցքը զրոյական է, Կուլոնի օրենքի համաձայն երկու նեյտրոնների, ինչպես նաև պրոտոնի և նեյտրոնի միջև էլեկտրական փոխազդեցություն չկա: Միևնույն ժամանակ երկու պրոտոնների միջև գործում է էլեկտրական վանող ուժ։

Ավելին, չափումների ճշգրտության սահմաններում երբևէ չի գրանցվել բախման որևէ պրոցես, որում չպահպանվի լիցքի պահպանման օրենքը։ Օրինակ, միատեսակ էլեկտրական դաշտերում նեյտրոնների անճկունությունը թույլ է տալիս նեյտրոնների լիցքը համարել հավասար զրոյի՝ 1 (էլեկտրոնի լիցքի H7) ճշգրտությամբ։

Մենք արդեն ասացինք, որ պրոտոնի և մեկ միջուկային մագնետոնի մագնիսական պահի տարբերությունը զարմանալի արդյունք է։ Նույնիսկ ավելի զարմանալի է (Թվում է, թե նեյտրոնի համար մագնիսական պահ կա առանց լիցքի.

Հեշտ է տեսնել, որ այդ ուժերը չեն կրճատվում ֆիզիկայի դասընթացի նախորդ մասերում դիտարկված ուժերից որևէ մեկին: Իրոք, եթե ենթադրենք, օրինակ, որ գրավիտացիոն ուժերը գործում են միջուկների նուկլոնների միջև, ապա պրոտոնների և նեյտրոնների հայտնի զանգվածներից հեշտ է հաշվարկել, որ յուրաքանչյուր մասնիկի կապող էներգիան աննշան կլինի՝ 1036 անգամ ավելի քիչ, քան դիտվածը։ փորձարարական. Անհետանում է նաև միջուկային ուժերի էլեկտրական բնույթի մասին ենթադրությունը։ Իրոք, այս դեպքում անհնար է պատկերացնել կայուն միջուկ, որը բաղկացած է մեկ լիցքավորված պրոտոնից և առանց նեյտրոնի լիցքավորման:

Ամուր կապը, որը գոյություն ունի միջուկի նուկլոնների միջև, ցույց է տալիս ատոմային միջուկներում հատուկ, այսպես կոչված, միջուկային ուժերի առկայությունը: Հեշտ է տեսնել, որ այդ ուժերը չեն կրճատվում ֆիզիկայի դասընթացի նախորդ մասերում դիտարկված ուժերից որևէ մեկին: Իրոք, եթե ենթադրենք, օրինակ, որ գրավիտացիոն ուժերը գործում են միջուկների նուկլոնների միջև, ապա պրոտոնի և նեյտրոնի հայտնի զանգվածներից հեշտ է հաշվարկել, որ մեկ մասնիկի կապող էներգիան աննշան կլինի. այն կլինի 1038 անգամ պակաս, քան որը նկատվել է փորձարարական եղանակով: Անհետանում է նաև միջուկային ուժերի էլեկտրական բնույթի մասին ենթադրությունը։ Իրոք, այս դեպքում անհնար է պատկերացնել կայուն միջուկ, որը բաղկացած է մեկ լիցքավորված պրոտոնից և առանց նեյտրոնի լիցքավորման: