석유와 가스의 큰 백과사전. 소립자
전부의 물질 세계, 현대 물리학에 따르면 는 양성자, 중성자 및 전자의 세 가지 기본 입자로 구성됩니다. 또한 과학에 따르면 우주에는 다른 "기본"물질 입자가 있으며 그 이름은 분명히 표준보다 많습니다. 동시에 우주의 존재와 진화에서 이러한 다른 "소립자"의 기능은 명확하지 않습니다.
소립자에 대한 또 다른 해석을 고려하십시오.
하나뿐이다 소립자물질은 양성자입니다. 중성자와 전자를 포함한 다른 모든 "원소 입자"는 양성자의 파생물일 뿐이며 우주의 진화에서 아주 미미한 역할을 합니다. 그러한 "원소 입자"가 어떻게 형성되는지 생각해 봅시다.
우리는 기사 ""에서 물질의 소립자의 구조를 자세히 조사했습니다. 소립자에 대해 간단히:
- 물질의 소립자는 공간에서 길쭉한 실의 형태를 가지고 있습니다.
- 소립자는 늘일 수 있습니다. 늘어나는 과정에서 소립자 내부의 물질 밀도가 떨어진다.
- 물질의 밀도가 절반으로 떨어지는 소립자의 부분을 우리는 물질 양자 .
- 운동하는 과정에서 소립자는 지속적으로 에너지를 흡수(접힘, )한다.
- 에너지 흡수점( 전멸 포인트 )은 소립자의 운동 벡터의 끝에 있다.
- 더 정확하게는 물질의 활성 양자의 끝에 있습니다.
- 에너지를 흡수하는 소립자는 계속해서 앞으로 나아가는 속도를 증가시킵니다.
- 물질의 기본 입자는 쌍극자입니다. 입자의 앞부분(움직이는 방향)에 인력이 집중되고, 뒷부분에 반발력이 집중되는 방식.
이론상 공간의 기본 속성은 물질의 밀도를 0으로 줄일 수 있는 가능성을 의미합니다. 그리고 이것은 차례로 기계적 파열의 가능성을 의미합니다. 물질의 소립자의 파열 위치는 물질 밀도가 0인 단면으로 나타낼 수 있습니다.
소멸(에너지 흡수) 과정에서 기본 입자인 접힘 에너지는 공간에서 병진 운동의 속도를 지속적으로 증가시킵니다.
은하의 진화는 결국 물질의 소립자를 서로에게 찢는 효과를 줄 수 있는 순간으로 이끈다. 한 입자가 다른 입자에 천천히 부드럽게 접근할 때 소립자는 평행 코스에서 만나지 않을 수 있습니다. 그들은 공간과 반대 궤적에서 만날 수 있습니다. 그러면 강한 충돌과 결과적으로 소립자의 붕괴가 거의 불가피합니다. 그들은 파열로 이어지는 매우 강력한 에너지 섭동의 파도에 빠질 수 있습니다.
물질의 소립자의 파열로 인해 형성된 "잔해"는 무엇입니까?
외부 영향의 결과로 물질의 소립자 - 중수소 원자 -가 양성자와 중성자로 붕괴되는 경우를 생각해 봅시다.
쌍 구조의 파열은 연결 위치에서 발생하지 않습니다. -. 쌍 구조의 두 기본 입자 중 하나가 끊어집니다.
양성자와 중성자는 구조가 서로 다릅니다.
- 양성자는 약간 짧아진(단선 후) 소립자이며,
- 중성자 - 하나의 본격적인 소립자와 "그루터기"로 구성된 구조 - 첫 번째 입자의 전면, 가벼운 팁.
본격적인 소립자는 구성에 "N"물질 양자라는 완전한 세트를 가지고 있습니다. 양성자는 "N-n" 물질 양자를 가지고 있습니다. 중성자는 "N + n" 양자를 가지고 있습니다.
양성자의 행동은 분명합니다. 물질의 최종 양자를 잃었음에도 그는 적극적으로 에너지를 계속합니다. 새로운 최종 양자의 물질 밀도는 항상 소멸 조건에 해당합니다. 이 새로운 최종 물질 양자는 소멸의 새로운 지점이 됩니다. 일반적으로 양성자는 예상대로 작동합니다. 양성자의 속성은 모든 물리학 교과서에 잘 설명되어 있습니다. 그것은 "본격적인"대응물 인 본격적인 소립자보다 조금 더 가벼워 질 것입니다.
중성자는 다르게 행동합니다. 먼저 중성자의 구조를 고려하십시오. 그 "이상함"을 설명하는 것은 구조입니다.
기본적으로 중성자는 두 부분으로 구성됩니다. 첫 번째 부분은 전면 끝에 소멸점이 있는 본격적인 물질 소립자입니다. 두 번째 부분은 강력하게 단축된 첫 번째 기본 입자의 가벼운 "그루터기"로, 이중 구조가 파열된 후 남아 있으며 소멸 지점도 있습니다. 이 두 부분은 소멸 지점으로 서로 연결되어 있습니다. 따라서 중성자는 이중 소멸점을 갖는다.
사고의 논리는 뉴런의 이 두 가중치 부분이 다르게 행동할 것임을 시사합니다. 전체 중량의 소립자인 첫 번째 부분이 예상대로 우주 공간에서 자유 에너지를 소멸시키고 점진적으로 가속한다면, 두 번째 경량 부분은 더 빠른 속도로 자유 에너지를 소멸시키기 시작할 것입니다.
공간에서 물질의 기본 입자의 움직임은 다음과 같은 이유로 수행됩니다. 확산 에너지는 흐름에 빠진 입자를 끕니다. 물질의 질량이 덜한 입자일수록 에너지 흐름이 이 입자를 끌어당기기 쉽기 때문에 이 입자의 속도가 빨라집니다. 무엇인지는 분명하다 많은 분량에너지는 활성 양자에 의해 동시에 접힐수록 확산 에너지의 흐름이 더 강력할수록 이러한 흐름이 입자를 따라 끌기가 더 쉽습니다. 우리는 의존성을 얻습니다: 공간에서 물질 입자의 병진 운동 속도는 활성 양자 물질의 질량에 비례하고 물질 입자의 총 질량에 반비례합니다 :
두 번째로 중성자의 가벼운 부분은 전체 무게의 소립자 질량보다 몇 배나 작은 질량을 가지고 있습니다. 그러나 활성 양자의 질량은 동일합니다. 즉, 그들은 같은 속도로 에너지를 소멸시킵니다. 우리는 다음을 얻습니다. 중성자의 두 번째 부분의 병진 운동 속도는 빠르게 증가하는 경향이 있으며 에너지를 더 빨리 소멸시키기 시작할 것입니다. (혼동을 일으키지 않기 위해 우리는 두 번째, 가벼운 중성자의 일부를 전자라고 부를 것입니다.)
중성자의 그림
전자에 의해 동시에 소멸되는 급격히 증가하는 에너지 양은 중성자의 구성에 있는 동안 중성자의 불활성으로 이어집니다. 전자는 본격적인 소립자 인 "이웃"보다 더 많은 에너지를 소멸시키기 시작합니다. 일반적인 중성자 소멸 지점에서 아직 벗어날 수 없습니다. 강력한 인력이 간섭합니다. 결과적으로 전자는 공통 소멸점 뒤에서 "먹기" 시작합니다.
동시에 전자는 파트너와 응축에 대해 상대적으로 이동하기 시작합니다. 자유 에너지이웃의 소멸점 범위에 속한다. 이것은 즉시이 농축을 "먹기" 시작합니다. 이러한 전자와 본격적인 입자의 "내부" 자원으로의 전환(소멸점 뒤의 자유 에너지 응축)은 중성자의 인력 및 반발력의 급격한 감소로 이어집니다.
중성자의 일반 구조로부터 전자의 이탈은 전체 중량 소립자에 대한 전자의 변위가 충분히 커지는 순간에 발생하며, 두 소멸점의 인력 결합을 끊으려는 힘이 초과하기 시작합니다. 이 소멸점의 인력은 두 번째로 중성자(전자)의 가벼운 부분을 빠르게 날아갑니다.
결과적으로 중성자는 본격적인 소립자 - 양성자와 빛, 물질 소립자의 단축 부분 - 전자의 두 가지 단위로 붕괴됩니다.
현대 데이터에 따르면 단일 중성자의 구조는 약 15분 동안 존재합니다. 그런 다음 자발적으로 양성자와 전자로 붕괴됩니다. 이 15분은 중성자의 소멸과 "자유"를 위한 투쟁의 공통점에 대한 전자의 변위 시간입니다.
몇 가지 결과를 요약해 보겠습니다.
- PROTON은 1점의 소멸이 있는 본격적인 물질 소립자 또는 가벼운 양자가 분리된 후 남아 있는 물질 소립자의 무거운 부분이다.
- NEUTRON은 2개의 소멸점을 갖는 이중 구조로 물질의 소립자와 다른 물질의 소립자의 앞부분인 빛으로 구성됩니다.
- 전자 - 물질의 소립자의 파열의 결과로 형성된 광양자로 구성된 하나의 소멸점이 있는 물질의 소립자의 앞부분.
- 과학이 인정하는 "양성자-중성자" 구조는 이중 소멸점을 갖는 두 개의 소립자의 구조인 중수소 원자(DEUTERIUM ATOM)입니다.
전자는 원자핵 주위를 도는 독립적인 소립자가 아니다.
과학이 생각하는 바와 같이 전자는 원자 구성에 포함되어 있지 않습니다.
그리고 원자의 핵 자체는 물질의 독립적인 소립자 형태의 중성자가 없는 것처럼 자연에 존재하지 않습니다.
전자와 중성자는 외부 영향의 결과로 두 개의 불평등한 부분으로 부서진 후 두 개의 기본 입자의 쌍 구조의 파생물입니다. 모든 화학 원소의 원자 구성에서 양성자와 중성자는 표준 쌍 구조입니다. 두 개의 전체 중량 소립자 - 소멸점으로 결합된 두 개의 양성자.
현대 물리학에는 양성자와 전자의 전하가 같지만 전하가 반대라는 확고한 입장이 있습니다. 의심되는 바에 따르면, 이러한 반대 전하의 상호 작용의 결과로 서로 끌립니다. 꽤 논리적인 설명이다. 그것은 현상의 메커니즘을 올바르게 반영하지만 완전히 잘못되었습니다. 그 본질입니다.
소립자에는 "전기장"의 형태로 특별한 형태의 물질이 없는 것처럼 양전하도 음전하도 없습니다. 그러한 "전기"는 현재의 상황을 설명할 수 없는 인간의 발명품입니다.
서로에 대한 "전기"와 전자는 실제로 우주 공간에서 전진 운동의 결과로 소멸 지점으로 향하는 에너지 흐름에 의해 생성됩니다. 그들이 서로 끌어 당기는 힘의 작용 영역에 빠질 때. 크기는 같지만 전하가 반대인 상호작용처럼 보입니다.
"유사한 전하", 예: 두 개의 양성자 또는 두 개의 전자도 다른 설명을 합니다. 반발은 입자 중 하나가 다른 입자의 반발력 작용 영역, 즉 소멸 지점 뒤에 있는 에너지 응축 영역에 들어갈 때 발생합니다. 우리는 이전 기사에서 이것을 다루었습니다.
상호 작용 "양성자 - 반양성자", "전자 - 양전자"도 설명이 다릅니다. 이러한 상호 작용을 통해 우리는 양자 또는 전자가 충돌 경로를 이동할 때 영의 상호 작용을 이해합니다. 이 경우 끌어당김에 의한 상호작용(각각의 반발 영역이 뒤에 있으므로 반발이 없음)에 의한 상호 작용으로 인해 하드 접촉이 발생합니다. 결과적으로 두 개의 양성자(전자) 대신 완전히 다른 "원소 입자"를 얻습니다. 이는 실제로 이 두 개의 양성자(전자)의 단단한 상호 작용의 파생물입니다.
물질의 원자 구조. 원자 모델
원자의 구조를 고려하십시오.
물질의 기본 입자인 중성자와 전자는 존재하지 않습니다. 이것은 우리가 위에서 논의한 것입니다. 따라서 원자의 핵과 전자 껍질이 없습니다. 이 오류는 물질의 구조에 대한 추가 연구에 대한 강력한 장애물입니다.
물질의 유일한 기본 입자는 양성자뿐입니다. 모든 화학 원소의 원자는 두 개의 기본 물질 입자의 쌍 구조로 구성됩니다(짝지어진 구조에 더 많은 기본 입자가 추가되는 동위원소 제외).
우리의 추가 추론을 위해서는 공통 소멸 지점의 개념을 고려할 필요가 있습니다.
물질의 소립자는 소멸점에 의해 서로 상호작용합니다. 이 상호 작용은 물질 구조의 형성으로 이어집니다. 원자, 분자, 물리적 몸체… 공통 원자 소멸 지점, 공통 분자 소멸 지점…
GENERAL ANNIHILATION POINT - 물질 소립자의 2개의 단일 소멸점을 쌍 구조의 공통 소멸점으로 결합하거나 쌍 구조의 공통 소멸점을 화학 원소 원자의 공통 소멸점으로 결합하거나 공통 소멸 원자의 점 화학 원소– 일반적인 분자 소멸 지점까지 .
여기서 가장 중요한 것은 물질 입자의 결합이 하나의 통합 대상으로서 인력과 반발력으로 작용한다는 것입니다. 결국, 어떤 육체라도 이 육체의 소멸의 공통 지점으로 표현될 수 있습니다. 이 육체는 소멸의 단일 지점으로서 하나의 완전한 물리적 대상으로서 다른 육체를 자신에게 끌어당깁니다. 이 경우 우리는 중력 현상, 즉 육체 사이의 인력을 얻습니다.
은하의 발달 주기 단계에서 인력이 충분히 커지면 중수소 원자가 다른 원자의 구조로 통합되기 시작합니다. 화학 원소의 원자는 새로운 소립자 쌍 구조가 결합하여 물질 소립자의 병진 운동 속도가 증가함에 따라 순차적으로 형성됩니다(우주 공간에서 은하의 병진 운동 속도가 증가함). 중수소 원자에 물질.
통일은 순차적으로 발생합니다. 각각의 새로운 원자에서 물질의 기본 입자의 새로운 쌍 구조가 나타납니다(덜 자주는 단일 기본 입자). 중수소 원자를 다른 원자의 구조로 결합시키는 것은 무엇입니까?
- 원자 소멸의 공통점이 나타납니다. 이것은 우리의 원자가 하나의 통합 구조로서 다른 모든 원자 및 기본 입자와 인력 및 반발에 의해 상호 작용할 것임을 의미합니다.
- 자유 에너지의 밀도가 공간 외부의 자유 에너지 밀도를 여러 번 초과하는 원자 공간이 나타납니다. 원자 공간 내부의 단일 소멸점 뒤에 있는 매우 높은 에너지 밀도는 강하게 떨어질 시간이 없습니다. 기본 입자 사이의 거리가 너무 작습니다. 원자 내 공간의 평균 자유 에너지 밀도는 우주 공간의 자유 에너지 밀도 상수 값보다 몇 배나 더 큽니다.
화학 원소의 원자 구성에서 분자 화학 물질, 물리적 몸체, 물질 입자와 몸체의 상호 작용의 가장 중요한 법칙이 나타납니다.
핵내, 화학, 전기, 중력 결합의 강도는 원자 내부의 소멸점 사이, 분자 내부 원자의 공통 소멸점 사이, 물리체 내부 분자의 공통 소멸점 사이, 물리체 사이의 거리에 따라 다릅니다. 공통 소멸 지점 사이의 거리가 좁을수록 이들 사이에 더 강력한 인력이 작용합니다.
다음 사항이 분명합니다.
- 핵내 결합은 소립자 간의 상호작용과 원자 내의 쌍 구조 간의 상호작용을 의미합니다.
- 화학 결합이란 분자 구조에서 원자 간의 상호 작용을 의미합니다.
- 전기적 연결을 통해 우리는 신체, 액체, 기체 구성에서 분자 간의 상호 작용을 이해합니다.
- 중력 결합은 신체 간의 상호 작용을 의미합니다.
두 번째 화학 원소인 헬륨 원자의 형성은 은하가 우주에서 충분히 빠른 속도로 가속될 때 발생합니다.두 중수소 원자의 인력이 큰 값에 도달하면 두 개의 중수소 원자가 결합할 수 있는 거리에서 접근합니다. 헬륨 원자의 4중 구조.
은하의 진행 속도가 더 빨라지면 주기율표에 따라 후속 화학 원소의 원자가 형성됩니다. 동시에: 각 화학 원소의 원자 생성은 우주 공간에서 은하의 점진적 운동의 자체적이고 엄격하게 정의된 속도에 해당합니다. 그녀에게 전화하자 화학 원소 원자의 표준 형성 속도 .
헬륨 원자는 은하계에서 수소 다음으로 두 번째로 생성되는 원자입니다. 그런 다음 은하의 전진 속도가 증가함에 따라 다음 중수소 원자가 헬륨 원자를 뚫고 나옵니다. 이것은 은하의 전진 운동 속도가 표준 리튬 원자 형성 속도에 도달했음을 의미합니다. 그러면 주기율표에 따라 베릴륨, 탄소 ... 등의 원자가 표준 형성 속도에 도달합니다.
원자 모델
위의 다이어그램에서 다음을 볼 수 있습니다.
- 원자의 각 주기는 쌍 구조의 고리입니다.
- 원자의 중심은 항상 헬륨 원자의 4중 구조가 차지합니다.
- 같은 기간의 모든 쌍을 이루는 구조는 정확히 같은 평면에 있습니다.
- 주기 사이의 거리는 한 주기 내의 쌍 구조 사이의 거리보다 훨씬 큽니다.
물론 이것은 매우 단순화 된 계획이며 원자 구성의 모든 현실을 반영하지는 않습니다. 예를 들어, 원자를 연결하는 각각의 새로운 쌍 구조는 원자가 부착된 기간의 나머지 쌍 구조를 대체합니다.
우리는 원자의 기하학적 중심 주위에 고리 형태로 기간을 구성하는 원리를 얻습니다.
- 기간 구조는 하나의 평면에 구축됩니다. 이것은 은하의 모든 기본 입자의 병진 운동의 일반적인 벡터에 의해 촉진됩니다.
- 같은 주기의 쌍 구조는 동일한 거리에서 원자의 기하학적 중심 주위에 구축됩니다.
- 새로운 기간이 만들어지는 원자는 이 새로운 기간에 대해 단일한 것으로 행동합니다. 완전한 시스템.
따라서 우리는 화학 원소의 원자 구성에서 가장 중요한 규칙성을 얻습니다.
엄밀히 결정된 수의 쌍 구조의 규칙성: 동시에, 원자 소멸의 공통점의 기하학적 중심으로부터 특정 거리에서, 물질의 기본 입자의 특정 수의 쌍 구조만 찾을 수 있습니다.
즉, 주기율표의 두 번째, 세 번째 기간 - 각각 8개 요소, 네 번째, 다섯 번째 - 18, 여섯 번째, 일곱 번째 - 서른두. 원자의 직경이 증가하면 이후의 각 주기에서 쌍을 이루는 구조의 수가 증가할 수 있습니다.
이 패턴이 D.I. 멘델레예프.
화학 원소의 원자 내부의 각 주기는 그에 대해 단일 적분 시스템으로 작용합니다. 이것은 기간 간의 거리 점프에 의해 결정됩니다. 기간 내의 쌍 구조 사이의 거리보다 훨씬 더 큽니다.
주기가 불완전한 원자는 위의 규칙에 따라 화학 활성을 나타냅니다. 인력에 대한 원자의 인력과 반발력의 불균형이 있기 때문입니다. 그러나 마지막 쌍 구조가 추가되면 불균형이 사라지고 새로운 기간이 형식을 취합니다. 오른쪽 원- 하나의 통합된 완전한 시스템이 됩니다. 그리고 우리는 불활성 기체의 원자를 얻습니다.
원자의 구조를 구성하는 가장 중요한 패턴은 다음과 같습니다. 원자에는 평면 캐스케이드가 있습니다.구조 . 샹들리에 같은 것.
- 동일한 주기의 쌍 구조는 원자의 병진 운동 벡터에 수직인 동일한 평면에 위치해야 합니다.
- 동시에 원자의 마침표는 계단식으로 배열되어야 합니다.
이것은 두 번째 및 세 번째 기간(및 네 번째 - 다섯 번째, 여섯 번째 - 일곱 번째 기간)에서 동일한 수의 쌍을 이루는 구조를 갖는 이유를 설명합니다(아래 그림 참조). 이러한 원자 구조는 기본 입자의 인력 및 반발력 분포의 결과입니다. 인력은 입자의 앞쪽(운동 방향) 반구에서 작용하고 반발력은 뒤쪽 반구에서 작용합니다..
그렇지 않으면 일부 쌍 구조의 소멸점 뒤에 있는 자유 에너지 농도가 다른 쌍 구조의 소멸점 인력 영역으로 떨어지고 원자는 필연적으로 떨어져 나갑니다.
아래에서 우리는 아르곤 원자의 개략적인 체적 이미지를 봅니다.
아르곤 원자 모델
아래 그림에서 원자의 두 주기(두 번째와 세 번째)의 "측면도"인 "섹션"을 볼 수 있습니다.
이것은 짝을 이루는 구조가 동일한 수의 짝을 이루는 구조(두 번째 - 세 번째, 네 번째 - 다섯 번째, 여섯 번째 - 일곱 번째)가 있는 기간에 원자 중심을 기준으로 방향을 지정해야 하는 방식입니다.
소립자의 소멸점 뒤에 있는 응축 에너지의 양은 지속적으로 증가하고 있습니다. 이것은 공식에서 명확해집니다.
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
어디:
E 1 은 운동의 전반구에서 소멸점에 의해 감겨진(흡수된) 자유 에너지의 양입니다.
E 2 는 운동의 후방 반구로부터 접힌(흡수된) 소멸점의 자유 에너지의 양입니다.
ΔЕ는 소립자의 운동 전반구와 후반구에서 감겨진(흡수된) 자유 에너지의 양의 차이입니다.
W는 소립자의 이동 속도입니다.
여기에서 우리는 앞으로 움직이는 속도가 증가함에 따라 움직이는 입자의 소멸점 뒤에 있는 에너지 응축 질량이 지속적으로 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
원자의 구조에서 이것은 각 후속 원자의 구조 뒤에 있는 에너지 밀도가 기하학적 진행. 전멸 포인트는 "철 그립"으로 끌어 당기는 힘으로 서로를 잡아줍니다. 동시에, 증가하는 반발력은 원자의 쌍 구조를 서로로부터 점점 더 편향시킬 것입니다. 그래서 우리는 원자의 평평한 계단식 구조를 얻습니다.
원자는 모양이 그릇 모양과 유사해야 하며, 여기서 "바닥"은 헬륨 원자의 구조입니다. 그리고 그릇의 "가장자리"는 마지막 기간입니다. "그릇의 굴곡"장소 : 두 번째 - 세 번째, 네 번째 - 다섯 번째, 여섯 번째 - 일곱 번째 기간. 이러한 "굽힘"은 다음을 형성하는 것을 가능하게 합니다. 다른 기간동일한 수의 쌍 구조로
헬륨 원자 모델
멘델레예프의 화학 원소 주기율표의 구성 주기와 행을 결정하는 것은 원자의 평평한 캐스케이드 구조와 그 안에 있는 쌍 구조의 고리 배열이며, 원자의 유사한 화학적 성질이 나타나는 주기성입니다. 주기율표의 행.
평면 - 원자의 캐스케이드 구조는 자유 에너지 밀도가 높은 원자의 단일 공간 모양을 제공합니다.
- 원자의 모든 쌍 구조는 원자의 중심 방향(또는 오히려: 원자의 기하학적 축에 위치한 점의 방향, 원자의 운동 방향)으로 배향됩니다.
- 모든 개별 소멸 지점은 원자 내부의 주기 고리를 따라 위치합니다.
- 모든 개별 자유 에너지 클러스터는 소멸 지점 뒤에 있습니다.
결과: 단일 고밀도 자유 에너지 농도, 그 경계는 원자의 경계입니다. 우리가 이해하는 이러한 경계는 과학에서 유카와 힘으로 알려진 힘의 작용 경계입니다.
원자의 평면 캐스케이드 구조는 특정 방식으로 인력 및 반발력 영역의 재분배를 제공합니다. 우리는 이미 한 쌍의 구조에서 인력과 반발력 영역의 재분배를 관찰합니다.
쌍 구조의 반발력의 작용 영역은 인력의 작용 영역(단일 소립자에 비해)으로 인해 증가합니다. 그에 따라 인력의 작용 영역이 감소합니다. (끌어당기는 힘의 작용 영역은 감소하지만 힘 자체는 감소하지 않습니다). 원자의 평평한 캐스케이드 구조는 원자의 반발력의 작용 영역을 훨씬 더 크게 증가시킵니다.
- 각각의 새로운 기간과 함께 반발력의 작용 영역은 완전한 공을 형성하는 경향이 있습니다.
- 인력의 작용 영역은 직경이 계속 감소하는 원추형이 될 것입니다.
원자의 새로운 주기를 구성할 때 규칙성을 하나 더 추적할 수 있습니다. 한 주기의 모든 쌍 구조는 주기의 쌍 구조 수에 관계없이 원자의 기하학적 중심에 대해 엄격하게 대칭으로 위치합니다..
결합하는 각각의 새로운 쌍 구조는 해당 주기의 다른 모든 쌍 구조의 위치를 변경하여 해당 주기의 두 구조 사이의 거리가 항상 서로 동일하도록 합니다. 이 거리는 다음 쌍 구조가 추가되면 감소합니다. 불완전한 외부 기간화학 원소의 원자는 그것을 화학적으로 활성화시킵니다.
한 주기 내에서 쌍을 이루는 입자 사이의 거리보다 훨씬 더 큰 주기 사이의 거리는 주기를 서로 상대적으로 독립적으로 만듭니다.
원자의 각 주기는 다른 모든 주기와 관련이 있으며 전체 원자는 독립적인 전체 구조입니다.
이것은 원자의 화학적 활성이 원자의 마지막 주기에 의해서만 결정되는 거의 100%임을 결정합니다. 완전히 채워진 마지막 기간은 원자 척력의 최대 채워진 영역을 제공합니다. 원자의 화학적 활성은 거의 0입니다. 원자는 공처럼 다른 원자를 밀어냅니다. 여기서 가스가 보입니다. 그리고 단순한 가스가 아니라 불활성 가스입니다.
새로운 시대의 첫 번째 쌍 구조가 추가되면 이 목가적인 그림이 바뀝니다. 반발력 및 인력의 작용 영역 분포는 인력에 유리하게 변경됩니다. 원자는 화학적으로 활성화됩니다. 이것은 원자이다 알칼리 금속.
각각의 다음 쌍 구조가 추가됨에 따라 원자의 인력 및 반발력 분포 구역의 균형이 변경됩니다. 반발력 구역이 증가하고 인력 구역이 감소합니다. 그리고 각각의 다음 원자는 약간 덜 금속이 되고 조금 더 비금속이 됩니다.
원자의 평평한 캐스케이드 형태, 인력 및 반발력의 작용 영역의 재분배는 다음을 제공합니다. 충돌 과정에서도 다른 원자와 만나는 화학 원소의 원자는 반드시 영역에 떨어집니다. 이 원자의 반발력의 작용. 그리고 그것은 스스로를 파괴하지 않으며 이 다른 원자를 파괴하지도 않습니다.
이 모든 것이 우리를 놀라운 결과로 이끕니다. 화학 원소의 원자는 서로 화합물로 들어가 분자의 3차원 구조를 형성합니다. 원자의 평평한 계단식 구조와 대조됩니다. 분자는 원자의 안정적인 3차원 구조입니다.
원자와 분자 내부의 에너지 흐름을 고려하십시오.
우선, 우리는 소립자가 순환적으로 에너지를 흡수한다는 점에 주목합니다. 즉, 주기의 전반부에서 소립자는 가장 가까운 공간에서 에너지를 흡수합니다. 여기에 자유 에너지가 없는 공간이 형성됩니다.
주기의 후반부에 더 먼 환경의 에너지가 결과적인 공백을 즉시 채우기 시작합니다. 즉, 우주에는 소멸 지점으로 향하는 에너지 흐름이 있습니다. 입자는 병진 운동의 양의 운동량을 받습니다. 하지만 바운드 에너지입자 내부는 밀도를 재분배하기 시작합니다.
여기서 우리는 무엇에 관심이 있습니까?
소멸주기는 에너지 흡수 단계와 에너지 이동 단계(공허를 채우는 단계)의 두 단계로 나뉩니다. 평균 속도소멸 지점 영역의 에너지 흐름은 대략 2배 감소합니다.
그리고 매우 중요한 것은:
원자, 분자, 육체의 구성에서 매우 중요한 규칙성이 나타납니다. 다음과 같은 모든 물질 구조의 안정성 - 중수소 원자, 원자 주위의 개별 기간, 원자, 분자, 물리적 몸체는 소멸 과정의 엄격한 질서에 의해 보장됩니다..
이걸 고려하세요.
- 쌍 구조에 의해 생성된 에너지 흐름. 쌍 구조에서 소립자는 동시에 에너지를 소멸시킵니다. 그렇지 않으면 기본 입자가 서로의 소멸점 뒤에 있는 에너지 농도를 "먹는" 것입니다. 우리는 쌍 구조의 명확한 파동 특성을 얻습니다. 또한 소멸 과정의 주기적인 특성으로 인해 여기의 평균 에너지 흐름 속도가 절반으로 떨어집니다.
- 에너지는 원자 내에서 흐릅니다. 원리는 동일합니다. 같은 기간의 모든 쌍을 이루는 구조는 동기식으로 에너지를 소멸시켜야 합니다. 유사하게, 원자 내의 소멸 과정은 기간 사이에 동기화되어야 합니다. 모든 비동기는 원자의 파괴로 이어집니다. 여기에서 동기화는 약간 다를 수 있습니다. 원자의 주기는 에너지를 파동에서 차례로 차례로 소멸시킨다고 가정할 수 있습니다.
- 에너지는 물질인 분자 내부로 흐릅니다. 분자 구조에서 원자 사이의 거리는 원자 내부의 주기 사이의 거리보다 몇 배나 큽니다. 또한 분자는 벌크 구조를 가지고 있습니다. 모든 신체와 마찬가지로 3차원 구조를 가지고 있습니다. 여기서의 소멸 과정의 동시성은 일관되어야 함은 분명합니다. 주변에서 중앙으로 또는 그 반대로: 중앙에서 주변으로 - 원하는 대로 계산합니다.
동시성의 원리는 우리에게 두 가지 더 많은 규칙성을 제공합니다.
- 원자, 분자, 육체 내부의 에너지 흐름 속도는 우주 공간의 에너지 이동 속도 상수보다 훨씬 적습니다. 이 패턴은 전기의 과정을 이해하는 데 도움이 됩니다.
- 우리가 보는 구조(연속: 소립자, 원자, 분자, 물리적 몸체)가 클수록 파동 특성의 파장이 더 커집니다. 이것은 물리적 몸체에도 적용됩니다. 물리적 몸체의 질량이 클수록 파장이 커집니다.
- 번역
모든 원자의 중심에는 양성자와 중성자라고 하는 입자의 작은 집합인 핵이 있습니다. 이 기사에서 우리는 쿼크, 글루온 및 반쿼크와 같은 더 작은 입자로 구성된 양성자와 중성자의 성질을 연구할 것입니다. (글루온은 광자와 마찬가지로 자체적인 반입자입니다.) 쿼크와 글루온은 우리가 아는 한 진정으로 기본적일 수 있습니다(나누지 않고 더 작은 것으로 구성되지 않음). 그러나 나중에 그들에게.
놀랍게도 양성자와 중성자는 거의 같은 질량을 가집니다. 최대 백분율:
- 양성자의 경우 0.93827 GeV/c 2,
- 중성자의 경우 0.93957 GeV/c 2.
매우 유사하고 이러한 입자가 핵을 구성하기 때문에 양성자와 중성자를 종종 핵자라고 합니다.
양성자는 1920년경에 확인 및 기술되었으며(비록 더 일찍 발견되었지만 수소 원자의 핵은 단일 양성자임), 중성자는 1933년 어딘가에서 발견되었습니다. 양성자와 중성자가 서로 매우 유사하다는 사실은 거의 즉시 이해되었습니다. 그러나 그것들이 핵의 크기와 비슷한 측정 가능한 크기를 가지고 있다는 사실은 1954년까지 알려지지 않았습니다. 쿼크, 안티쿼크, 글루온으로 구성되어 있다는 사실은 1960년대 중반부터 1970년대 중반까지 점차 이해되었다. 70년대 후반과 80년대 초반까지 양성자, 중성자, 그리고 그것들이 무엇으로 구성되어 있는지에 대한 우리의 이해는 대체로 안정되었고 그 이후로 변함이 없습니다.
핵자는 원자나 핵보다 설명하기가 훨씬 더 어렵습니다. 말할 것도 없지만, 적어도 한 사람은 헬륨 원자가 작은 헬륨 핵 주위를 도는 두 개의 전자로 구성되어 있다고 주저 없이 말할 수 있습니다. 그리고 헬륨 핵은 2개의 중성자와 2개의 양성자로 구성된 상당히 단순한 그룹입니다. 그러나 핵자를 사용하면 모든 것이 그렇게 간단하지 않습니다. 나는 이미 기사 ""에서 원자가 우아한 미뉴에트처럼 보이고 핵자가 야생 파티처럼 보인다고 썼습니다.
양성자와 중성자의 복잡성은 실제처럼 보이며 불완전한 물리적 지식에서 비롯된 것이 아닙니다. 우리는 쿼크, 안티쿼크, 글루온, 그리고 그들 사이에 작용하는 강력한 핵력을 설명하는 데 사용되는 방정식을 가지고 있습니다. 이러한 방정식을 "양자 색역학"에서 QCD라고 합니다. 방정식의 정확도를 확인할 수 있습니다. 다른 방법들, Large Hadron Collider에 나타나는 입자의 수를 측정하는 것을 포함합니다. QCD 방정식을 컴퓨터에 대입하고 양성자와 중성자 및 기타 유사한 입자(집합적으로 "강입자"라고 함)의 속성에 대한 계산을 실행하면 다음에서 수행된 관찰에 잘 근접하는 이러한 입자의 속성에 대한 예측을 얻을 수 있습니다. 현실 세계. 따라서 우리는 QCD 방정식이 거짓말을 하지 않으며 양성자와 중성자에 대한 지식이 올바른 방정식을 기반으로 한다고 믿을 만한 이유가 있습니다. 그러나 다음과 같은 이유로 올바른 방정식을 갖는 것만으로는 충분하지 않습니다.
우리가 말할 수 있는 한, 이것은 핵자의 경우와 정확히 일치합니다. 핵자는 상대적으로 간단한 QCD 방정식에 대한 복잡한 솔루션이며 몇 단어나 그림으로 설명하는 것이 불가능합니다.핵자 고유의 복잡성 때문에 독자는 선택을 해야 합니다. 설명된 복잡성에 대해 얼마나 알고 싶습니까? 아무리 멀리 가더라도 만족하지 못할 가능성이 큽니다. 더 많이 배울수록 주제를 더 쉽게 이해할 수 있지만 최종 답변은 동일하게 유지됩니다. 양성자와 중성자는 매우 복잡합니다. 나는 당신에게 세 가지 수준의 이해를 제공할 수 있습니다. 어떤 레벨 후에 멈추고 다른 주제로 넘어갈 수도 있고, 마지막으로 잠수할 수도 있습니다. 각 레벨은 다음 단계에서 부분적으로 대답할 수 있는 질문을 제기하지만 새로운 대답은 새로운 질문을 제기합니다. 요약하면 - 내가 동료 및 고급 학생과의 전문적인 토론에서 하는 것처럼 - 실제 실험, 다양한 영향력 있는 이론적 주장 및 컴퓨터 시뮬레이션의 데이터만 참조할 수 있습니다.
이해의 첫 번째 수준
양성자와 중성자는 무엇으로 구성되어 있습니까?쌀. 1: 2개의 업 쿼크와 1개의 다운 쿼크로만 구성된 양성자와 2개의 다운 쿼크와 1개의 업 쿼크로 구성된 중성자의 지나치게 단순화된 버전
문제를 단순화하기 위해 많은 책, 기사 및 웹 사이트에서는 양성자가 3개의 쿼크로 구성되어 있으며(2개는 위, 1개는 아래에 있음) 그림과 같은 것을 그립니다. 1. 중성자는 동일하며 하나의 업 쿼크와 두 개의 다운 쿼크로만 구성되어 있습니다. 이 간단한 이미지는 대부분 1960년대에 일부 과학자들이 믿었던 것을 보여줍니다. 그러나 곧 이 관점이 더 이상 옳지 않다는 점에서 지나치게 단순화되었다는 것이 분명해졌습니다.
보다 정교한 정보 출처에서 양성자는 글루온에 의해 결합된 세 개의 쿼크로 구성되어 있음을 알게 될 것이며 그림 4와 유사한 그림이 나타날 수 있습니다. 2, 여기서 글루온은 쿼크를 유지하는 스프링이나 끈으로 그려집니다. 중성자는 하나의 업 쿼크와 두 개의 다운 쿼크로 동일합니다.
쌀. 2: 개선 그림. 1 양성자에 쿼크를 유지하는 강력한 핵력의 중요한 역할을 강조하기 때문입니다.
글루온을 희생시키면서 양성자에 쿼크를 유지하는 강력한 핵력의 중요한 역할을 강조하기 때문에 핵자를 기술하는 그렇게 나쁜 방법은 아닙니다(광자, 빛을 구성하는 입자, 전자기력)과 관련이 있습니다. 그러나 그것은 또한 글루온이 무엇인지 또는 하는 일을 실제로 설명하지 않기 때문에 혼란스럽습니다.
계속해서 내가 했던 방식을 설명해야 하는 이유가 있습니다. 양성자는 3개의 쿼크로 구성되어 있습니다(2개는 위쪽 및 1개는 아래쪽에 있음), 한 묶음의 글루온, 그리고 쿼크-반쿼크 쌍(대부분은 위쪽 및 아래쪽 쿼크) , 그러나 몇 가지 이상한 것들도 있습니다) . 그들은 모두 매우 빠른 속도로 앞뒤로 날아갑니다(빛의 속도에 가까워짐). 이 전체 세트는 강력한 핵력에 의해 함께 유지됩니다. 나는 이것을 Fig. 3. 중성자는 다시 동일하지만 하나의 업 쿼크와 두 개의 다운 쿼크가 있습니다. 소유권이 변경된 쿼크는 화살표로 표시됩니다.
쌀. 3: 더 현실적이지만 아직 이상적이지는 않지만 양성자와 중성자의 묘사
이러한 쿼크, 안티쿼크, 글루온은 앞뒤로 빠르게 이동할 뿐만 아니라 입자 소멸(같은 종류의 쿼크와 안티쿼크가 두 개의 글루온으로 변하거나, 그 반대) 또는 글루온의 흡수 및 방출(쿼크와 글루온이 충돌하여 쿼크와 두 개의 글루온을 생성하거나 그 반대의 경우도 마찬가지).
이것들은 무엇을 세 가지 설명일반:
- 양성자를 위한 두 개의 업 쿼크와 다운 쿼크(또 다른 것).
- 중성자를 위한 하나의 업 쿼크와 두 개의 다운 쿼크(또 다른 것).
- 중성자에 대한 "다른 것"은 양성자에 대한 "다른 것"과 동일합니다. 즉, 핵자는 "다른 것"과 동일합니다.
- 양성자와 중성자 사이의 작은 질량 차이는 다운 쿼크와 업 쿼크의 질량 차이로 인해 나타난다.
- 업 쿼크의 경우 전하는 2/3 e입니다(여기서 e는 양성자의 전하, -e는 전자의 전하).
- 다운 쿼크는 -1/3e의 전하를 띠고,
- 글루온은 0의 전하를 띠고,
- 모든 쿼크와 그에 상응하는 반쿼크는 총 전하가 0입니다. 3 e = 0),
- 양성자의 총 전하 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
- 중성자의 총 전하량은 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0입니다.
- 핵자 내부에 얼마나 많은 "다른 것"이 있는지,
- 거기서 뭐하는거야
- 핵자의 질량과 질량 에너지(E = mc 2 , 입자가 정지해 있을 때에도 존재하는 에너지)는 어디에서 옵니까?
쌀. 1에 따르면 쿼크는 실제로 핵자의 1/3을 나타냅니다. 양성자나 중성자가 헬륨 핵의 1/4 또는 탄소 핵의 1/12를 나타내는 것과 매우 유사합니다. 이 그림이 사실이라면 핵자에 있는 쿼크는 상대적으로 천천히(빛의 속도보다 훨씬 느린 속도로) 움직일 것이고, 그 사이에 상대적으로 약한 힘이 작용할 것입니다. 그러면 쿼크의 질량은 위아래로 0.3 GeV/c 2 정도가 될 것이며, 이는 양성자 질량의 약 1/3이 될 것입니다. 그러나 이것은 단순한 이미지이고 그것이 부과하는 아이디어는 단순히 잘못된 것입니다.
쌀. 3. 빛의 속도에 가까운 속도로 돌진하는 입자 가마솥과 같은 양성자에 대한 완전히 다른 아이디어를 제공합니다. 이러한 입자는 서로 충돌하며 이러한 충돌에서 일부는 소멸되고 다른 입자는 그 자리에 생성됩니다. 글루온은 질량이 없고 상위 쿼크의 질량은 약 0.004 GeV/c 2 이고 하위 쿼크의 질량은 약 0.008 GeV/c 2 - 양성자보다 수백 배 작습니다. 양성자의 질량 에너지는 어디에서 오는가, 문제는 복잡합니다. 일부는 쿼크와 반쿼크의 질량 에너지에서, 일부는 쿼크, 반쿼크 및 글루온의 운동 에너지에서, 일부(아마도 양수 , 아마도 음수) 쿼크, 반쿼크 및 글루온을 함께 유지하는 강력한 핵 상호 작용에 저장된 에너지에서.
어떤 의미에서는 Fig. 2 그림과의 차이를 없애려고 합니다. 1과 그림. 3. 밥을 간단하게 한다. 3, 끊임없이 발생하고 사라지고 필요하지 않기 때문에 원칙적으로 일시적이라고 부를 수 있는 많은 쿼크-반쿼크 쌍을 제거합니다. 그러나 그것은 핵자에 있는 글루온이 양성자를 유지하는 강력한 핵력의 직접적인 부분이라는 인상을 줍니다. 그리고 그것은 양성자의 질량이 어디에서 오는지 설명하지 않습니다.
무화과에서. 1은 양성자와 중성자의 좁은 틀 외에 또 다른 결점이 있다. 그것은 pion 및 rho meson과 같은 다른 강입자의 속성 중 일부를 설명하지 않습니다. 동일한 문제가 Fig. 2.
이러한 제한으로 인해 저는 제 학생들과 제 웹사이트에 그림의 그림을 제공하게 되었습니다. 3. 하지만 많은 제약이 있다는 점을 말씀드리고 싶습니다. 이에 대해서는 추후에 다시 다루도록 하겠습니다.
그림 1에 암시된 구조의 극도의 복잡성에 주목해야 합니다. 3은 강한 핵력과 같은 강력한 힘으로 뭉쳐진 물체에서 기대할 수 있다. 그리고 한 가지 더: 쿼크-반쿼크 쌍의 그룹에 속하지 않는 3개의 쿼크(양성자에 대해 2개는 위아래로 1개)는 종종 "가전자 쿼크"라고 하며, 쿼크-반쿼크 쌍은 "바다의 바다"라고 합니다. 쿼크 쌍." 그러한 언어는 많은 경우에 기술적으로 편리합니다. 그러나 그것은 여러분이 양성자 내부를 볼 수 있고 특정 쿼크를 볼 수 있다면 그것이 바다의 일부인지 또는 원자가의 일부인지 즉시 알 수 있다는 잘못된 인상을 줍니다. 이것은 할 수 없습니다. 단순히 그런 방법이 없습니다.
양성자 질량과 중성자 질량
양성자와 중성자의 질량은 매우 유사하고 양성자와 중성자는 업 쿼크를 다운 쿼크로 대체하는 것만 다르기 때문에 그들의 질량은 동일한 방식으로 제공되고 동일한 소스에서 나온 것 같습니다 , 그리고 그 차이는 업 쿼크와 다운 쿼크의 미세한 차이에 있습니다. . 그러나 위의 세 그림은 양성자 질량의 기원에 대해 세 가지 매우 다른 견해가 있음을 보여줍니다.쌀. 1은 위 및 아래 쿼크가 단순히 양성자와 중성자 질량의 1/3(약 0.313 GeV/c 2 )을 구성하거나 쿼크를 양성자에 유지하는 데 필요한 에너지 때문이라고 말합니다. 그리고 양성자와 중성자의 질량 차이는 퍼센트의 일부이기 때문에 업 쿼크와 다운 쿼크의 질량 차이도 퍼센트의 일부여야 합니다.
쌀. 2는 덜 명확합니다. 글루온으로 인해 존재하는 양성자의 질량은 얼마입니까? 그러나 원칙적으로 그림에서와 같이 양성자의 질량의 대부분은 여전히 쿼크의 질량에서 나온다는 것을 알 수 있습니다. 하나.
쌀. 3은 양성자의 질량이 실제로 어떻게 발생하는지에 대한 보다 미묘한 접근 방식을 반영합니다(양성자 컴퓨터 계산을 통해 직접 확인할 수 있고 다른 것을 직접 사용하지 않음). 수학적 방법). 이는 그림 1에 제시된 아이디어와 매우 다릅니다. 1과 2, 그리고 그것은 그렇게 간단하지 않은 것으로 판명되었습니다.
이것이 어떻게 작동하는지 이해하려면 양성자의 질량 m이 아니라 질량 에너지 E = mc 2 , 즉 질량과 관련된 에너지로 생각해야 합니다. 개념적으로 올바른 질문"양성자 질량 m은 어디에서 왔습니까?"가 아니라 m에 c 2를 곱하여 E를 계산할 수 있지만 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. "양성자 질량 E의 에너지는 어디에서 왔습니까?" E를 c 2로 나누어 질량 m을 계산합니다.
양성자 질량 에너지에 대한 기여를 세 그룹으로 분류하는 것이 유용합니다.
A) 그 안에 포함된 쿼크와 반쿼크의 질량 에너지(휴식 에너지)(글루온, 질량이 없는 입자, 기여하지 않음).
B) 쿼크, 안티쿼크 및 글루온의 운동 에너지(운동 에너지).
C) 양성자를 보유하고 있는 강한 핵 상호작용(더 정확하게는 글루온 장)에 저장된 상호작용 에너지(결합 에너지 또는 위치 에너지).
쌀. 3은 양성자 내부의 입자가 고속으로 움직이며, 질량이 없는 글루온으로 가득 차 있어 B)의 기여도가 A)보다 크다고 말한다. 일반적으로 대부분의 물리적 시스템에서 B)와 C)는 비슷하지만 C)는 종종 음수입니다. 따라서 양성자(및 중성자)의 질량 에너지는 대부분 B)와 C)의 조합에서 파생되며 A)는 작은 부분에 기여합니다. 따라서 양성자와 중성자의 질량은 주로 그 안에 포함된 입자의 질량 때문이 아니라 이러한 입자의 운동 에너지와 글루온 장과 관련된 상호 작용 에너지로 인해 나타납니다. 양성자. 우리에게 익숙한 대부분의 다른 시스템에서는 에너지 균형이 다르게 분포되어 있습니다. 예를 들어 원자와 태양계 A가 우세함) 반면 B)와 C)는 훨씬 작고 크기가 비슷합니다.
요약하자면, 우리는 다음과 같이 지적합니다.
- 쌀. 1은 양성자의 질량 에너지가 기여 A)에서 비롯됨을 시사합니다.
- 쌀. 2는 기여 A)와 C)가 모두 중요하고 B)가 작은 기여를 함을 시사합니다.
- 쌀. 3은 B)와 C)가 중요하지만 A)의 기여는 미미함을 시사한다.
만약 무화과. 3은 거짓말이 아니며, 쿼크와 반쿼크의 질량은 매우 작습니다. 그들은 정말로 무엇을 좋아합니까? 상부 쿼크(반쿼크 뿐만 아니라)의 질량은 0.005 GeV/c 2 를 초과하지 않으며, 이는 0.313 GeV/c 2 보다 훨씬 작습니다. 1. (업 쿼크의 질량은 측정하기 어렵고 미묘한 효과로 인해 변화하므로 0.005GeV/c2보다 훨씬 작을 수 있음). 하단 쿼크의 질량은 상단 쿼크의 질량보다 약 0.004 GeV/c 2 더 큽니다. 이것은 쿼크나 반쿼크의 질량이 양성자 질량의 1%를 초과하지 않는다는 것을 의미합니다.
이것은 (그림 1과 반대로) 업 쿼크에 대한 다운 쿼크의 질량 비율이 1에 접근하지 않는다는 것을 의미합니다! 다운 쿼크의 질량은 업 쿼크의 2배 이상입니다. 중성자와 양성자의 질량이 그렇게 비슷한 것은 위 쿼크와 아래 쿼크의 질량이 비슷해서가 아니라 위 쿼크와 아래 쿼크의 질량이 매우 작고 그 차이도 작기 때문이다. 양성자와 중성자의 질량에 비례합니다. 양성자를 중성자로 변환하려면 위쪽 쿼크 중 하나를 아래쪽 쿼크로 바꾸기만 하면 됩니다(그림 3). 이 변화는 중성자를 양성자보다 약간 무겁게 만들고 전하를 +e에서 0으로 변경하기에 충분합니다.
그건 그렇고, 양성자 내부의 다른 입자가 서로 충돌하고 끊임없이 나타났다가 사라지는 사실은 우리가 논의하는 것에 영향을 미치지 않습니다. 에너지는 모든 충돌에서 보존됩니다. 쿼크와 글루온의 질량 에너지와 운동 에너지는 상호 작용의 에너지뿐만 아니라 변할 수 있지만 양성자의 전체 에너지는 변하지 않지만 내부의 모든 것이 끊임없이 변합니다. 따라서 내부 소용돌이에도 불구하고 양성자의 질량은 일정하게 유지됩니다.
이 시점에서 수신한 정보를 중지하고 흡수할 수 있습니다. 놀라운! 일반 물질에 포함된 거의 모든 질량은 원자의 핵자 질량에서 비롯됩니다. 그리고 이 질량의 대부분은 양성자와 중성자 고유의 혼돈, 즉 핵자에서 쿼크, 글루온 및 반쿼크의 운동 에너지와 핵자를 전체 상태로 유지하는 강력한 핵 상호 작용의 에너지에서 비롯됩니다. 그렇습니다. 우리의 행성, 우리의 몸, 우리의 호흡은 그토록 조용하고 최근까지 상상할 수 없는 혼란의 결과입니다.
이미 언급했듯이 원자는 양성자, 중성자 및 전자의 세 가지 유형의 기본 입자로 구성됩니다. 원자핵은 양성자와 중성자로 구성된 원자의 중심 부분입니다. 양성자와 중성자는 일반 이름핵자, 핵에서 그들은 서로 변할 수 있습니다. 가장 단순한 원자의 핵인 수소 원자는 하나의 기본 입자인 양성자로 구성됩니다.
원자핵의 지름은 대략 10-13 - 10-12 cm이고 원자 지름의 0.0001이다. 그러나 원자의 거의 전체 질량(99.95-99.98%)은 핵에 집중되어 있습니다. 1cm3의 순수한 핵물질을 얻을 수 있다면 그 질량은 1억~2억 톤이 될 것입니다. 원자핵의 질량은 원자를 구성하는 모든 전자의 질량보다 수천 배 더 큽니다.
양성자- 소립자, 수소 원자의 핵. 양성자의 질량은 1.6721 x 10-27 kg이며 전자 질량의 1836배입니다. 전하는 양수이고 1.66 x 10-19C와 같습니다. 쿨롱은 통과하는 전기량과 동일한 전하 단위입니다. 횡단면 1A(암페어)의 일정한 전류 강도에서 1초 동안 도체.
모든 요소의 각 원자는 핵에 들어 있습니다. 특정 숫자양성자. 이 숫자는 에 대해 일정합니다. 주어진 요소물리적 및 화학적 특성. 즉, 양성자의 수는 우리가 다루는 화학 원소에 따라 다릅니다. 예를 들어, 핵의 양성자 1개가 수소이면 양성자 26개가 철입니다. 원자핵의 양성자 수는 원자핵의 전하(전하 수 Z)와 주기율표의 원소 D.I.에서 원소의 일련번호를 결정합니다. 멘델레예프(원소의 원자 번호).
중성자- 전자 질량의 1839배인 1.6749 x 10-27 kg의 질량을 가진 전기적으로 중성인 입자. 자유 상태의 뉴런은 불안정한 입자이며, 전자와 반중성미자를 방출하여 독립적으로 양성자로 변합니다. 중성자의 반감기(원래 중성자 수의 절반이 붕괴하는 시간)는 약 12분입니다. 그러나 바운드 상태내부 안정 원자핵그는 안정적이다. 총 수핵의 핵자(양성자 및 중성자)를 질량수(원자 질량 - A)라고 합니다. 핵을 구성하는 중성자의 수는 질량과 전하 수의 차이와 같습니다: N = A - Z.
전자- 소립자, 가장 작은 질량의 운반체 - 0.91095x10-27g 및 가장 작은 전하 - 1.6021x10-19 C. 이것은 음전하를 띤 입자입니다. 원자의 전자 수는 핵의 양성자 수와 같습니다. 원자는 전기적으로 중성입니다.
양전자- 양전하를 띤 소립자, 전자에 대한 반입자. 전자와 양전자의 질량은 같고 전하의 절대값은 같지만 부호는 반대입니다.
다른 유형의 핵을 핵종이라고 합니다. 핵종 - 주어진 수의 양성자와 중성자를 가진 원자의 일종. 자연에는 원자 질량(질량 수)이 다른 동일한 원소의 원자가 있습니다.
, Cl 등 이 원자의 핵은 다음을 포함합니다. 같은 숫자양성자, 그러나 다른 번호중성자. 같은 핵 전하를 가지고 있지만 다른 원자의 종류 질량수, 호출된다 동위원소
. 양성자 수는 같지만 중성자 수가 다르기 때문에 동위원소는 전자 껍질의 구조가 동일합니다. 화학적 성질이 매우 유사하고 화학 원소 주기율표에서 같은 위치를 차지합니다.
그들은 왼쪽 상단에 인덱스 A가 있는 해당 화학 원소의 기호로 표시됩니다. 질량 수, 때로는 양성자 수(Z)도 왼쪽 하단에 표시됩니다. 예를 들어, 인의 방사성 동위원소는 각각 32P, 33P 또는 P와 P로 지정됩니다. 원소기호를 표시하지 않고 동위원소를 지정할 경우에는 인-32, 인-33과 같이 원소명 뒤에 질량수를 부여한다.
대부분의 화학 원소에는 여러 동위 원소가 있습니다. 수소 동위원소 1H-프로튬 외에도 중수소 2H-중수소 및 초중수소 3H-삼중수소가 알려져 있습니다. 우라늄에는 11개의 동위원소가 있으며, 천연 화합물그 중 세 가지(우라늄 238, 우라늄 235, 우라늄 233)가 있습니다. 그들은 각각 92개의 양성자와 146.143 및 141개의 중성자를 가지고 있습니다.
현재 108개 화학 원소의 1900개 이상의 동위 원소가 알려져 있습니다. 이 중 천연 동위원소는 모두 안정한 동위원소(약 280개)와 방사성 계열에 속하는 자연 동위원소(46개)를 포함합니다. 나머지는 인공이며 다양한 핵 반응의 결과로 인위적으로 얻습니다.
"동위원소"라는 용어는 다음과 같은 경우에만 사용해야 합니다. 우리는 대화 중이 야예를 들어 탄소 12C 및 14C와 같은 동일한 원소의 원자에 관한 것입니다. 다른 화학 원소의 원자를 의미하는 경우 "핵종"이라는 용어를 사용하는 것이 좋습니다(예: 방사성 핵종 90Sr, 131J, 137Cs).
먼저 챕터. 안정핵의 성질
핵은 핵력에 의해 묶인 양성자와 중성자로 구성되어 있다고 이미 위에서 언급했습니다. 원자 질량 단위로 핵의 질량을 측정하면 양성자의 질량에 질량수라는 정수를 곱한 값에 가까워야 합니다. 핵의 전하와 질량수라면 이것은 핵의 구성이 양성자와 중성자를 포함한다는 것을 의미합니다. (핵의 중성자 수는 일반적으로 다음과 같이 표시됩니다.
핵의 이러한 속성은 기호 표기법에 반영되며, 이는 나중에 형식에서 사용됩니다.
여기서 X는 원자핵이 속한 원소의 이름입니다(예: 핵: 헬륨 - , 산소 - , 철 - 우라늄
안정한 핵의 주요 특성은 전하, 질량, 반경, 기계적 및 자기적 모멘트, 여기 상태의 스펙트럼, 패리티 및 사중극자 모멘트를 포함합니다. 방사성(불안정한) 핵은 추가로 수명, 방사성 변환 유형, 방출된 입자의 에너지 및 기타 여러 특수 특성을 특징으로 하며, 이에 대해서는 아래에서 설명합니다.
먼저, 핵을 구성하는 소립자의 성질인 양성자와 중성자를 살펴보자.
§ 1. 양성자와 중성자의 주요 특성
무게.전자의 질량 단위: 양성자의 질량은 중성자의 질량입니다.
원자 질량 단위: 양성자 질량 중성자 질량
에너지 단위에서 양성자의 나머지 질량은 중성자의 나머지 질량입니다.
전하. q는 입자와 입자의 상호 작용을 특성화하는 매개 변수입니다. 전기장는 전자 전하의 단위로 표시됩니다. 여기서
모든 기본 입자는 0 또는 양성자의 전하가 중성자 전하가 0과 같은 양의 전기를 전달합니다.
회전.양성자와 중성자의 스핀은 동일하며 두 입자는 모두 페르미온이며 페르미-디랙 통계를 따르므로 파울리 원리를 따릅니다.
자기 모멘트.전자의 질량, 즉 양성자의 질량 대신 전자의 자기 모멘트를 결정하는 식 (10)에 대입하면
그 양을 핵자기라고 합니다. 전자와 유추하여 양성자의 스핀 자기 모멘트는 같다고 가정할 수 있지만 경험에 따르면 양성자의 고유 자기 모멘트는 핵 자기보다 더 큽니다: 현대 데이터에 따르면
또한, 전하를 띠지 않은 입자(중성자)도 0과 다른 자기 모멘트를 가지고 있음이 밝혀졌습니다.
중성자에 자기 모멘트의 존재 등 큰 중요성양성자의 자기 모멘트는 이러한 입자의 점 특성에 대한 가정과 모순됩니다. 에서 얻은 여러 실험 데이터 지난 몇 년는 양성자와 중성자가 복잡한 불균일 구조를 가지고 있음을 나타냅니다. 동시에 양전하는 중성자의 중심에 위치하고 주변에는 입자의 부피에 분포하는 크기와 동일한 음전하가 있습니다. 그러나 자기 모멘트는 흐르는 전류의 크기뿐만 아니라 전류가 흐르는 면적에 의해서도 결정되기 때문에 그에 의해 생성되는 자기 모멘트는 같지 않습니다. 따라서 중성자는 일반적으로 중성을 유지하면서 자기 모멘트를 가질 수 있습니다.
핵자의 상호 변환.중성자의 질량은 양성자의 질량보다 0.14%, 즉 2.5 전자 질량보다 큽니다.
자유 상태에서 중성자는 양성자, 전자, 반중성미자로 붕괴합니다. 평균 수명은 17분에 가깝습니다.
양성자는 안정적인 입자입니다. 그러나 핵 내부에서는 중성자로 변할 수 있습니다. 반응이 반응식에 따라 진행되는 동안
왼쪽과 오른쪽에 있는 입자의 질량 차이는 핵의 다른 핵자에 의해 양성자에 전달된 에너지에 의해 보상됩니다.
양성자와 중성자는 스핀과 질량이 거의 같으며 서로 변환할 수 있습니다. 쌍으로 된 이들 입자 사이에 작용하는 핵력도 동일하다는 것은 나중에 밝혀질 것이다. 그러므로 그들은 공통 교단- 핵자 그리고 그들은 핵자가 전자기장과의 관계가 다른 양성자와 중성자의 두 가지 상태에 있을 수 있다고 말합니다.
중성자와 양성자는 전기가 아닌 핵력의 존재로 인해 상호 작용합니다. 핵력의 기원은 중간자 교환에 기인합니다. 양성자와 저에너지 중성자의 상호 작용의 위치 에너지가 그들 사이의 거리에 의존하는 것을 묘사하면 대략 그림 1과 같은 그래프처럼 보일 것입니다. 5a, 즉 포텐셜 웰의 형태를 하고 있다.
쌀. 도 4 5. 핵자 사이의 거리에 대한 상호 작용의 위치 에너지 의존성: a - 중성자-중성자 또는 중성자-양성자 쌍의 경우; b - 한 쌍의 양성자 - 양성자
§하나. 전자, 양성자, 중성자를 만나다
원자는 물질의 가장 작은 입자입니다.
로 확대하면 지구중간 크기의 사과, 그러면 원자는 사과 크기만 됩니다. 이러한 작은 크기에도 불구하고 원자는 훨씬 더 작은 물리적 입자로 구성됩니다.
학교 물리학 과정에서 이미 원자의 구조에 대해 잘 알고 있어야 합니다. 그러나 우리는 원자에 핵과 전자가 포함되어 있으며 이 전자는 핵 주위를 너무 빨리 회전하여 구별할 수 없게 되어 "전자 구름"을 형성합니다. 전자 껍질원자.
전자일반적으로 다음과 같이 표시됩니다. 이자형 − . 전자 이자형- 매우 가볍고 거의 무중력 상태이지만 부정적인전하. -1과 같습니다. 전기, 우리 모두가 사용하는 것은 전선에서 움직이는 전자의 흐름입니다.
원자핵, 거의 모든 질량이 집중되어 있으며 중성자와 양성자의 두 가지 유형의 입자로 구성됩니다.
중성자다음과 같이 표시됩니다. N 0
, 하지만 양성자그래서: 피 +
.
질량 기준으로 중성자와 양성자는 1.675 10 −24 g 및 1.673 10 −24 g으로 거의 동일합니다.
사실, 그러한 작은 입자의 질량을 그램으로 계산하는 것은 매우 불편하므로 다음과 같이 표현됩니다. 탄소 단위, 각각은 1.673 10 −24 g과 같습니다.
각 입자에 대해 상대 원자 질량, 원자의 질량(g)을 탄소 단위의 질량으로 나눈 몫과 같습니다. 상대적인 원자 질량양성자와 중성자는 1이지만 양성자의 전하는 양수이고 +1인 반면 중성자는 전하를 띠지 않습니다.
. 원자에 관한 수수께끼
원자는 장난감이나 자동차 부품과 같은 입자에서 "마음 속에서" 조립될 수 있습니다. 어린이 생성자. 두 가지 중요한 조건만 준수하면 됩니다.
- 첫 번째 조건: 원자의 각 유형에는 고유 한 유형이 있습니다. 자신의 세트"세부 사항"- 소립자. 예를 들어, 수소 원자는 반드시 +1의 양전하를 갖는 핵을 가질 것입니다. 이것은 확실히 하나의 양성자를 가져야 함을 의미합니다.
수소 원자는 또한 중성자를 포함할 수 있습니다. 다음 단락에서 이에 대해 더 자세히 설명합니다.
산소 원자(주기율표의 일련 번호는 8임)는 핵이 전하를 띠게 됩니다. 여덟양전하(+8)는 8개의 양성자가 있음을 의미합니다. 산소 원자의 질량은 16 상대 단위이므로 산소 핵을 얻기 위해 8개의 중성자를 더 추가합니다. - 두 번째 조건각 원자는 전기적으로 중성. 이렇게 하려면 핵 전하의 균형을 유지하기에 충분한 전자가 있어야 합니다. 다시 말해, 원자에 있는 전자의 수는 양성자의 수와 같다그 핵심에, 그리고 주기율표에서 이 요소의 일련번호.
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