Parunāsim par to, kā atrast protonus, neitronus un elektronus. Elementārās daļiņas

Tulkošana

Katra atoma centrā atrodas kodols, niecīga daļiņu kolekcija, ko sauc par protoniem un neitroniem. Šajā rakstā mēs pētīsim protonu un neitronu dabu, kas sastāv no vēl mazākām daļiņām – kvarkiem, gluoniem un antikvarkiem. (Gluoni, tāpat kā fotoni, ir viņu pašu antidaļiņas.) Kvarki un gluoni, cik zināms, var būt patiesi elementāri (nedalāmi un nesastāv no kaut kā mazāka). Bet viņiem vēlāk.

Pārsteidzoši, protoniem un neitroniem ir gandrīz vienāda masa - līdz pat procentiem:

0,93827 GeV/c 2 protonam,
0,93957 GeV/c 2 neitronam.

Tā ir viņu būtības atslēga – patiesībā tās ir ļoti līdzīgas. Jā, starp tiem ir viena acīmredzama atšķirība: protonam ir pozitīvs elektriskais lādiņš, savukārt neitronam nav lādiņa (tas ir neitrāls, tāpēc arī nosaukums). Attiecīgi elektriskie spēki iedarbojas uz pirmo, bet ne uz otro. No pirmā acu uzmetiena šī atšķirība šķiet ļoti svarīga! Bet patiesībā tā nav. Visās citās nozīmēs protons un neitrons ir gandrīz dvīņi. Viņiem ir identiskas ne tikai masas, bet arī iekšējā struktūra.

Tā kā tie ir tik līdzīgi un šīs daļiņas veido kodolus, protonus un neitronus bieži sauc par nukleoniem.

Protoni tika identificēti un aprakstīti ap 1920. gadu (lai gan tie tika atklāti agrāk; ūdeņraža atoma kodols ir tikai viens protons), un neitroni tika atrasti ap 1933. gadu. Fakts, ka protoni un neitroni ir tik līdzīgi viens otram, tika saprasts gandrīz nekavējoties. Bet fakts, ka tiem ir izmērāms izmērs, kas ir salīdzināms ar kodola izmēru (apmēram 100 000 reižu mazāks par atomu rādiusā), nebija zināms līdz 1954. gadam. To, ka tie sastāv no kvarkiem, antikvarkiem un gluoniem, pakāpeniski saprata no 1960. gadu vidus līdz 1970. gadu vidum. Līdz 70. gadu beigām un 80. gadu sākumam mūsu izpratne par protoniem, neitroniem un to, no kā tie ir izgatavoti, lielā mērā bija nostabilizējusies un kopš tā laika ir palikusi nemainīga.

Nukleonus ir daudz grūtāk aprakstīt nekā atomus vai kodolus. Tas nenozīmē, ka atomi principā ir vienkārši, taču vismaz bez vilcināšanās var teikt, ka hēlija atoms sastāv no diviem elektroniem, kas riņķo ap niecīgu hēlija kodolu; un hēlija kodols ir diezgan vienkārša divu neitronu un divu protonu grupa. Bet ar nukleoniem viss nav tik vienkārši. Jau rakstīju rakstā “Kas ir protons un kas tam ir iekšā?”, ka atoms ir kā elegants menuets, bet nukleons – kā mežonīga ballīte.

Šķiet, ka protonu un neitronu sarežģītība ir patiesa, un tā neizriet no nepilnīgām fiziskajām zināšanām. Mums ir vienādojumi, ko izmanto, lai aprakstītu kvarkus, antikvarkus un gluonus, kā arī spēcīgos kodolspēkus, kas atrodas starp tiem. Šos vienādojumus sauc par QCD, no "kvantu hromodinamikas". Vienādojumu precizitāti var pārbaudīt dažādos veidos, tostarp mērot daļiņu skaitu, kas parādās lielajā hadronu paātrinātājā. Pievienojot QCD vienādojumus datoram un veicot aprēķinus par protonu un neitronu un citu līdzīgu daļiņu (kopā sauktas par "hadroniem") īpašībām, mēs iegūstam šo daļiņu īpašību prognozes, kas labi atbilst reālajā pasaulē veiktajiem novērojumiem. . Tāpēc mums ir pamats uzskatīt, ka QCD vienādojumi nemelo un ka mūsu zināšanas par protonu un neitronu ir balstītas uz pareiziem vienādojumiem. Bet ar pareizo vienādojumu vien nepietiek, jo:

Vienkāršiem vienādojumiem var būt ļoti sarežģīti risinājumi,
Dažkārt nav iespējams vienkārši aprakstīt sarežģītus risinājumus.

Cik mēs varam spriest, tieši tā tas ir ar nukleoniem: tie ir sarežģīti risinājumi salīdzinoši vienkāršiem QCD vienādojumiem, un tos nav iespējams aprakstīt pāris vārdos vai attēlos.

Nukleoniem raksturīgās sarežģītības dēļ jums, lasītāj, būs jāizdara izvēle: cik daudz jūs vēlaties uzzināt par aprakstīto sarežģītību? Lai cik tālu jūs dotos, jūs, visticamāk, nebūsiet apmierināti: jo vairāk jūs uzzināsit, jo tēma kļūs saprotamāka, bet galīgā atbilde paliks nemainīga - protons un neitrons ir ļoti sarežģīti. Es varu jums piedāvāt trīs izpratnes līmeņus ar pieaugošām detaļām; jūs varat apstāties pēc jebkura līmeņa un pāriet uz citām tēmām vai arī varat ienirt līdz pēdējam. Katrs līmenis rada jautājumus, uz kuriem es varu daļēji atbildēt nākamajā, bet jaunas atbildes rada jaunus jautājumus. Rezumējot - kā es to daru profesionālās diskusijās ar kolēģiem un progresīviem studentiem - varu atsaukties tikai uz datiem no reāliem eksperimentiem, dažādiem ietekmīgiem teorētiskiem argumentiem un datorsimulācijām.

Pirmais izpratnes līmenis

No kā sastāv protoni un neitroni?

Rīsi. 1: pārāk vienkāršota protonu versija, kas sastāv tikai no diviem augšupvērstiem kvarkiem un viena lejup kvarka, un neitroniem, kas sastāv tikai no diviem leju kvarkiem un viena augšupvērstā kvarka

Lai vienkāršotu lietas, daudzās grāmatās, rakstos un tīmekļa vietnēs teikts, ka protoni sastāv no trim kvarkiem (divi uz augšu un viens uz leju), un tie zīmē kaut ko līdzīgu figūrai. 1. Neitrons ir tas pats, tikai sastāv no viena augšup un diviem lejupejošiem kvarkiem. Šis vienkāršais attēls ilustrē to, ko daži zinātnieki ticēja, galvenokārt 1960. gados. Taču drīz vien kļuva skaidrs, ka šis viedoklis ir tik ļoti vienkāršots, ka tas vairs nav pareizs.

No sarežģītākiem informācijas avotiem jūs uzzināsit, ka protonus veido trīs kvarki (divi uz augšu un viens uz leju), ko kopā satur gluoni, un attēls ir līdzīgs 1. att. 2, kur gluoni tiek vilkti kā atsperes vai stīgas, kas notur kvarkus. Neitroni ir vienādi, tikai ar vienu augšējo kvarku un diviem leju kvarkiem.

Rīsi. 2: uzlabojums att. 1 sakarā ar uzsvaru uz spēcīgā kodolspēka svarīgo lomu, kas notur kvarkus protonā

Tas nav tik slikts veids, kā aprakstīt nukleonus, jo tas uzsver spēcīgā kodolspēka svarīgo lomu, kas notur kvarkus protonā uz gluonu rēķina (tāpat kā fotons, daļiņa, kas veido gaismu, ir saistīta ar elektromagnētisko spēku). Bet tas ir arī mulsinoši, jo tas īsti nepaskaidro, kas ir gluoni vai ko tie dara.

Ir iemesli iet uz priekšu un aprakstīt lietas tā, kā es to darīju: protonu veido trīs kvarki (divi augšā un viens lejup), gluonu ķekars un kvarku un antikvarku pāru kalns (galvenokārt augšup un lejup kvarki). , bet ir arī daži dīvaini) . Viņi visi lido uz priekšu un atpakaļ ar ļoti lielu ātrumu (tuvojoties gaismas ātrumam); visu šo komplektu satur spēcīgais kodolspēks. Es to parādīju attēlā. 3. Neitroni atkal ir tie paši, bet ar vienu augšup un diviem leju kvarkiem; kvarku, kas mainījis īpašumtiesības, norāda bultiņa.

Rīsi. 3: reālistiskāks, lai gan joprojām nav ideāls, protonu un neitronu attēlojums

Šie kvarki, antikvarki un gluoni ne tikai skraida uz priekšu un atpakaļ, bet arī saduras viens ar otru un pārvēršas viens par otru, veicot tādus procesus kā daļiņu iznīcināšana (kurā kvarks un viena veida antikvarks pārvēršas par diviem gluoniem vai netikumiem otrādi) vai gluona absorbcija un emisija (kurā kvarks un gluons var sadurties un radīt kvarku un divus gluonus, vai otrādi).

Kas kopīgs šiem trim aprakstiem:

Divi augšup kvarki un leju kvarki (un vēl kaut kas) protonam.
Viens augšējais kvarks un divi lejupejoši kvarki (un vēl kaut kas) neitronam.
"Kaut kas cits" neitroniem ir tas pats, kas "kaut kas cits" protoniem. Tas ir, nukleoniem ir "kaut kas cits" tas pats.
Nelielā masas atšķirība starp protonu un neitronu parādās lejupejošā kvarka un augšupvērstā kvarka masu atšķirību dēļ.

Un kopš:

augšup kvarkiem elektriskais lādiņš ir 2/3 e (kur e ir protona lādiņš, -e ir elektrona lādiņš),
dūnu kvarku lādiņš ir -1/3e,
gluoniem ir 0,
jebkuram kvarkam un tam atbilstošajam antikvarkam kopējais lādiņš ir 0 (piemēram, antidūnu kvarka lādiņš ir +1/3e, tātad dūnu kvarkam un dūnu antikvarkam lādiņš būs –1/3 e +1/ 3 e = 0),

Katra figūra piešķir protona elektrisko lādiņu diviem augšup un vienam lejup kvarkam, un “kaut kas cits” lādiņam pievieno 0. Tāpat neitronam ir nulle lādiņš, pateicoties vienam augšup un diviem lejupejošiem kvarkiem:

protona kopējais elektriskais lādiņš 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
neitrona kopējais elektriskais lādiņš ir 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0.

Šie apraksti atšķiras šādi:

cik daudz "kaut ko citu" nukleonā,
ko tas tur dara
no kurienes rodas nukleona masa un masas enerģija (E = mc 2 , tur esošā enerģija pat tad, kad daļiņa atrodas miera stāvoklī).

Tā kā lielākā daļa atoma masas un līdz ar to arī visas parastās vielas masa ir protonos un neitronos, pēdējais punkts ir ārkārtīgi svarīgs, lai pareizi izprastu mūsu dabu.

Rīsi. 1 teikts, ka kvarki faktiski ir trešdaļa nukleona - līdzīgi kā protons vai neitrons ir ceturtdaļa no hēlija kodola vai 1/12 no oglekļa kodola. Ja šis attēls būtu patiess, kvarki nukleonā pārvietotos salīdzinoši lēni (ar ātrumu, kas ir daudz lēnāks nekā gaismas ātrums), starp tiem darbojoties salīdzinoši vājiem spēkiem (lai gan ar kādu spēcīgu spēku, kas tos notur vietā). Kvarka masa uz augšu un uz leju tad būtu aptuveni 0,3 GeV/c 2, kas ir aptuveni trešdaļa no protona masas. Bet tas ir vienkāršs attēls, un tā uzspiestās idejas ir vienkārši nepareizas.

Rīsi. 3. sniedz pavisam citu priekšstatu par protonu kā daļiņu katlu, kas slīd cauri tam ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam. Šīs daļiņas saduras viena ar otru, un šajās sadursmēs dažas no tām iznīcina, bet citas rodas to vietā. Gluoniem nav masas, augšējo kvarku masas ir aptuveni 0,004 GeV/c 2 , bet apakšējo kvarku masas ir aptuveni 0,008 GeV/c 2 – simtiem reižu mazāk nekā protonam. No kurienes nāk protona masas enerģija, jautājums ir sarežģīts: daļa no kvarku un antikvarku masas enerģijas, daļa no kvarku, antikvarku un gluonu kustības enerģijas, bet daļa (iespējams, pozitīva). , iespējams, negatīvs) no enerģijas, kas uzkrāta spēcīgajā kodolenerģijas mijiedarbībā, turot kopā kvarkus, antikvarkus un gluonus.

Savā ziņā att. 2 mēģina novērst atšķirību starp att. 1 un att. 3. Tas vienkāršo rīsus. 3, noņemot daudzus kvarku un antikvarku pārus, kurus principā var saukt par īslaicīgiem, jo tie pastāvīgi rodas un pazūd, un nav nepieciešami. Bet tas rada iespaidu, ka gluoni nukleonos ir tieša daļa no spēcīgā kodolspēka, kas notur protonus. Un tas nepaskaidro, no kurienes nāk protona masa.

Pie att. 1 ir vēl viens trūkums, papildus šaurajiem protonu un neitronu rāmjiem. Tas neizskaidro dažas citu hadronu īpašības, piemēram, pionu un rho mezonu. Tādas pašas problēmas pastāv attēlā. 2.

Šie ierobežojumi ir noveduši pie tā, ka es saviem studentiem un savā tīmekļa vietnē iedodu attēlu no att. 3. Bet es gribu jūs brīdināt, ka tai ir arī daudzi ierobežojumi, kurus es apsvēršu vēlāk.

Jāatzīmē, ka struktūras ārkārtējā sarežģītība, kas norādīta attēlā. 3 ir sagaidāms no objekta, ko kopā satur tik spēcīgs spēks kā spēcīgais kodolspēks. Un vēl viena lieta: trīs kvarkus (divi uz augšu un viens uz leju protonam), kas neietilpst kvarku un antikvarku pāru grupā, bieži sauc par "valences kvarkiem", un kvarku-antikvarku pārus sauc par "jūru kvarku pāri." Šāda valoda daudzos gadījumos ir tehniski ērta. Bet tas rada maldīgu iespaidu, ka, ja jūs varētu ieskatīties protona iekšienē un paskatīties uz konkrētu kvarku, jūs uzreiz varētu noteikt, vai tas ir daļa no jūras vai valences. To nevar izdarīt, tāda veida vienkārši nav.

Protonu masa un neitronu masa

Tā kā protona un neitrona masas ir tik līdzīgas un protons un neitrons atšķiras tikai augšupvērsta kvarka aizstāšanā ar leju kvarku, šķiet, ka to masas tiek nodrošinātas vienādi, nāk no viena avota. , un to atšķirība slēpjas nelielā atšķirībā starp augšējiem un lejupējiem kvarkiem. Taču trīs iepriekš minētie skaitļi parāda, ka ir trīs ļoti atšķirīgi viedokļi par protonu masas izcelsmi.

Rīsi. 1 saka, ka augšupvērstie un lejupējie kvarki vienkārši veido 1/3 no protona un neitrona masas: aptuveni 0,313 GeV/c 2 vai arī enerģijas dēļ, kas nepieciešama kvarku noturēšanai protonā. Un tā kā atšķirība starp protona un neitrona masām ir procenta daļa, atšķirībai starp augšup un lejup vērstā kvarka masām arī jābūt procenta daļai.

Rīsi. 2 ir mazāk skaidrs. Kāda protona masas daļa pastāv gluonu dēļ? Bet principā no attēla izriet, ka lielākā daļa protona masas joprojām nāk no kvarku masas, kā parādīts attēlā. viens.

Rīsi. 3 atspoguļo smalkāku pieeju tam, kā patiesībā veidojas protona masa (kā to varam pārbaudīt tieši ar protona datora aprēķiniem, nevis tieši izmantojot citas matemātiskas metodes). Tas ļoti atšķiras no idejām, kas parādītas attēlā. 1 un 2, un izrādās, ka tas nav tik vienkārši.

Lai saprastu, kā tas darbojas, ir jādomā nevis par protona masu m, bet gan ar tā masas enerģiju E = mc 2, ar masu saistītā enerģija. Konceptuāli pareizais jautājums ir nevis “no kurienes nāk protonu masa m”, pēc kura var aprēķināt E, reizinot m ar c 2 , bet gan pretējais: “no kurienes nāk protonu masas E enerģija”, pēc kura jūs varat aprēķināt masu m, dalot E ar c 2 .

Ir lietderīgi klasificēt ieguldījumu protonu masas enerģijā trīs grupās:

A) Tajā esošo kvarku un antikvarku masas enerģija (atpūtas enerģija) (gluoni, bezmasas daļiņas nedod nekādu ieguldījumu).
B) Kvarku, antikvarku un gluonu kustības enerģija (kinētiskā enerģija).
C) Mijiedarbības enerģija (saistīšanas enerģija vai potenciālā enerģija), kas uzkrāta spēcīgajā kodola mijiedarbībā (precīzāk, gluona laukos), kas satur protonu.

Rīsi. 3 saka, ka daļiņas protona iekšpusē pārvietojas ar lielu ātrumu un ka tas ir pilns ar bezmasas gluoniem, tāpēc B) ieguldījums ir lielāks nekā A). Parasti lielākajā daļā fizisko sistēmu B) un C) ir salīdzināmi, savukārt C) bieži ir negatīvs. Tātad protona (un neitrona) masas enerģija lielākoties tiek iegūta no B) un C kombinācijas, un A) veido nelielu daļu. Tāpēc protonu un neitronu masas parādās galvenokārt nevis tajos esošo daļiņu masu dēļ, bet gan šo daļiņu kustības enerģijas un to mijiedarbības enerģijas dēļ, kas saistīta ar gluona laukiem, kas rada spēkus, kas tur. protonu. Lielākajā daļā citu mums pazīstamo sistēmu enerģiju līdzsvars tiek sadalīts atšķirīgi. Piemēram, atomos un Saules sistēmā A) dominē, savukārt B) un C) iegūst daudz mazāk un ir salīdzināmi pēc izmēra.

Apkopojot, mēs atzīmējam, ka:

Rīsi. 1 liecina, ka protona masas enerģija nāk no ieguldījuma A).
Rīsi. 2 liecina, ka gan ieguldījums A), gan C) ir svarīgs, un B) sniedz nelielu ieguldījumu.
Rīsi. 3 liecina, ka B) un C) ir svarīgi, savukārt A) ieguldījums ir niecīgs.

Mēs zinām, ka rīsi ir pareizi. 3. Lai to pārbaudītu, mēs varam palaist datorsimulācijas, un, kas ir vēl svarīgāk, pateicoties dažādiem pārliecinošiem teorētiskiem argumentiem, mēs zinām, ka, ja augšējo un lejupējo kvarku masas būtu nulle (un viss pārējais paliktu tāds, kā tas ir), masa protons praktiski mainītos. Tātad acīmredzot kvarku masas nevar dot nozīmīgu ieguldījumu protona masā.

Ja att. 3 nemelo, kvarka un antikvarka masas ir ļoti mazas. Kādi viņi īsti ir? Augšējā kvarka (kā arī antikvarka) masa nepārsniedz 0,005 GeV/c 2, kas ir daudz mazāka par 0,313 GeV/c 2, kas izriet no att. 1. (Uz augšu kvarka masu ir grūti izmērīt un tā mainās smalku efektu dēļ, tāpēc tā varētu būt daudz mazāka par 0,005 GeV/c2). Apakšējā kvarka masa ir aptuveni par 0,004 GeV/c 2 lielāka nekā augšējā kvarka masa. Tas nozīmē, ka jebkura kvarka vai antikvarka masa nepārsniedz vienu procentu no protona masas.

Ņemiet vērā, ka tas nozīmē (pretēji 1. att.), ka leju kvarka masas attiecība pret augšējo kvarku netuvojas vienotībai! Dūnas kvarka masa ir vismaz divas reizes lielāka nekā upes kvarka masa. Iemesls tam, ka neitrona un protona masas ir tik līdzīgas, ir nevis tāpēc, ka augšup un lejup vērsto kvarku masas ir līdzīgas, bet gan tāpēc, ka augšup un lejup vērsto kvarku masas ir ļoti mazas - un atšķirība starp tām ir maza, attiecībā pret protonu un neitronu masām. Atgādiniet, ka, lai protonu pārvērstu par neitronu, jums vienkārši ir jāaizstāj viens no tā augšējiem kvarkiem ar leju kvarku (3. attēls). Šīs izmaiņas ir pietiekamas, lai padarītu neitronu nedaudz smagāku par protonu un mainītu tā lādiņu no +e uz 0.

Starp citu, tas, ka dažādas daļiņas protona iekšienē saduras savā starpā un pastāvīgi parādās un pazūd, neietekmē lietas, par kurām mēs runājam - enerģija tiek saglabāta jebkurā sadursmē. Var mainīties kvarku un gluonu masas enerģija un kustības enerģija, kā arī to mijiedarbības enerģija, bet protona kopējā enerģija nemainās, lai gan viss tā iekšienē nemitīgi mainās. Tātad protona masa paliek nemainīga, neskatoties uz tā iekšējo virpuli.

Šajā brīdī jūs varat apstāties un absorbēt saņemto informāciju. Apbrīnojami! Praktiski visa parastajā vielā esošā masa nāk no atomu nukleonu masas. Un lielākā daļa šīs masas rodas no haosa, kas piemīt protonam un neitronam - no kvarku, gluonu un antikvarku kustības enerģijas nukleonos, kā arī no spēcīgas kodolenerģijas mijiedarbības darba enerģijas, kas notur nukleonu visā tā stāvoklī. Jā: mūsu planēta, mūsu ķermeņi, mūsu elpa ir tik klusas un līdz nesenam laikam neiedomājamas sajukuma rezultāts.

NEITRONS(n) (no lat. neitrāls - ne viens, ne otrs) - elementārdaļiņa ar nulles elektrisko. lādiņš un masa, nedaudz lielāka par protona masu. Kopā ar protonu ar vispārējo nosaukumu. Nukleons ir daļa no atomu kodoliem. H. ir spin 1/2 un tāpēc paklausa Fermi - Diraka statistika(ir fermions). pieder ģimenei adra-nov; ir bariona skaitlis B= 1, t.i., iekļauts grupā barioni.

To 1932. gadā atklāja Dž.Čadviks, parādot, ka cietais starojums, kas rodas, bombardējot berilija kodolus ar a-daļiņām, sastāv no elektriski neitrālām daļiņām, kuru masa ir aptuveni vienāda ar protona masu. 1932. gadā D. D. Ivanenko un V. Heisenbergs izvirzīja hipotēzi, ka atomu kodoli sastāv no protoniem un H. Atšķirībā no lādiņa. daļiņas, H. viegli iekļūst kodolos pie jebkuras enerģijas un ar lielu varbūtību izraisa kodolreakcijas uztveršana (n,g), (n,a), (n, p), ja enerģijas bilance reakcijā ir pozitīva. Eksotermijas iespējamība palielinās līdz ar palēninājumu H. apgriezti proporcionāls. viņa ātrums. H. uztveršanas reakciju iespējamības palielināšanos, kad tās tiek palēninātas ūdeņradi saturošā vidē, atklāja E. Fermi (E. Fermi) un kolēģi 1934. gadā. Atklāja H. spēju izraisīt smago kodolu sadalīšanos. O. Gans (O. Hāns) un F. Strasmans (F. Strasmans) 1938. gadā (sk. kodola skaldīšana), kalpoja par pamatu kodolieroču radīšanai un. Lēnu neitronu mijiedarbības īpatnība ar vielu, kuriem ir de Broglie viļņa garums, kas atbilst atomu attālumu kārtai (rezonanses efekti, difrakcija utt.), kalpo par pamatu plašai neitronu staru izmantošanai cietvielu fizikā. (H. klasifikācija pēc enerģijas - ātrs, lēns, termisks, auksts, ultraauksts - skatīt Art. neitronu fizika.)

Brīvā stāvoklī H. ir nestabils - tajā notiek B-sabrukšana; n p + e - + v e; tā kalpošanas laiks t n = 898(14) s, elektronu spektra robeženerģija ir 782 keV (sk. att.). neitronu beta sabrukšana). Saistītā stāvoklī stabilu kodolu sastāvā H. ir stabils (pēc eksperimentālām aplēsēm tā mūžs pārsniedz 10 32 gadus). Saskaņā ar asteru. Tiek lēsts, ka 15% no Visuma redzamās matērijas pārstāv H., kas ir daļa no 4 He kodoliem. H. ir galvenais. komponents neitronu zvaigznes. Brīvie H. dabā veidojas kodolreakcijās, ko izraisa radioaktīvās sabrukšanas a-daļiņas, kosmiskie stari un smago kodolu spontānas vai piespiedu skaldīšanas rezultātā. Māksla. H. avoti ir kodolreaktori, kodolsprādzieni, protonu (sal. enerģiju) un elektronu paātrinātāji ar mērķiem, kas izgatavoti no smagajiem elementiem. Monohromatisko staru avoti H. ar enerģiju 14 MeV ir zemas enerģijas. deuterona paātrinātāji ar tritija vai litija mērķi, un nākotnē CTS kodoltermiskās iekārtas var izrādīties intensīvi šādu H avoti. (cm. .)

Galvenās iezīmes H.

Svars h. t p = 939.5731(27) MeV/c 2 = = 1.008664967(34) plkst. vienības masas 1,675. 10 -24 g Atšķirība starp H un protonu masu tika mērīta no maks. precizitāte no enerģētiskā. H. uztveršanas reakcijas līdzsvars ar protonu: n + p d + g (g-kvantu enerģija = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Elektriskais lādiņš H. J n = 0. Visprecīzākie tiešie mērījumi J n ko veic ar aukstā vai ultraaukstā H staru novirzīšanu elektrostatiskā. lauks: J n<= 3·10 -21 viņa ir elektronu lādiņš). Cosv. elektriskie dati. makroskopiskā neitralitāte. gāzes daudzums dot Qn<= 2 10 -22 e.

Pagrieziet H. Dž= 1/2 tika noteikts tiešos eksperimentos ar staru sadalīšanu H. nehomogēnā magnētiskajā laukā. lauku divās komponentēs [vispārējā gadījumā komponentu skaits ir (2 Dž + 1)].

Konsekventa hadronu uzbūves apraksts, pamatojoties uz mūsdienu. spēcīgas mijiedarbības teorija - kvantu hromodinamika- kamēr sanāk teorētiski. grūtības, tomēr daudziem uzdevumi ir diezgan apmierinoši. Rezultāti sniedz nukleonu, kas attēloti kā elementāri objekti, mijiedarbības aprakstu, izmantojot mezonu apmaiņu. Eksperimentējiet. telpu izpēte. struktūra H. tiek veikta, izmantojot augstas enerģijas leptonu (elektronu, mionu, neitrīno, kas mūsdienu teorijā tiek uzskatīti par punktveida daļiņām) izkliedi uz deuteroniem. Izkliedes devums uz protonu mēra dziļumā. eksperimentēt, un to var atņemt, izmantojot def. aprēķināt. procedūras.

Elastīga un kvazielastīga (ar deuterona šķelšanos) elektronu izkliede uz deuterona ļauj atrast elektriskā blīvuma sadalījumu. lādiņš un magnēts. brīdis H. ( formas faktors H.). Saskaņā ar eksperimentu magnētiskā blīvuma sadalījums. moments H. ar precizitāti vairāku kārtu. procenti sakrīt ar elektriskā blīvuma sadalījumu. protonu lādiņš un tā RMS rādiuss ir ~0,8·10-13 cm (0,8 F). Magn. formas faktoru H. diezgan labi raksturo t.s. dipola f-loy G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , kur q 2 ir pārnestā impulsa kvadrāts vienībās (GeV/c) 2 .

Sarežģītāks ir jautājums par elektriskās strāvas lielumu. (lādiņa) formas koeficients H. G E n. No eksperimentiem par deuterona izkliedi var secināt, ka G E n ( q 2 ) <= 0,1 pārnesto impulsu kvadrātu intervālā (0-1) (GeV/c) 2 . Plkst q 2 0 nulles elektriskās strāvas dēļ. uzlādēt H. G E n- > 0, bet eksperimentāli ir iespējams noteikt dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0. Šī vērtība ir maks. precīzi atrasts pēc mērījumiem izkliedes garums H. uz smago atomu elektronu apvalka. Galvenā daļu šīs mijiedarbības nosaka magnētiskais. brīdis H. Maks. precīzi eksperimenti dod ne-izkliedes garumu a ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, kas atšķiras no aprēķinātā, ko nosaka magn. brīdis H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm. Atšķirība starp šīm vērtībām dod vidējo kvadrātisko elektrisko. rādiuss H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Šos skaitļus nevar uzskatīt par galīgiem datu sadalīšanas lielās izkliedes dēļ. eksperimenti, kas pārsniedz dotās kļūdas.

H. mijiedarbības iezīme ar lielāko daļu kodolu ir pozitīva. izkliedes garums, kas noved pie koeficienta. refrakcija< 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. neitronu optika).

H. un vāja (electroweak) mijiedarbība. Svarīgs informācijas avots par elektrovāju mijiedarbību ir brīvā H b-sabrukšana. Kvarku līmenī šis process atbilst pārejai. Elektrona un protonu mijiedarbības apgrieztais process, ko sauc. apgrieztā b-sabrukšana. Šajā procesu klasē ietilpst elektroniskā uztveršana, kas notiek kodolos, re - n v e.

Brīvā H. sabrukšana, ņemot vērā kinemātisko. parametrus apraksta divas konstantes – vektors GV, kas ir saistīts ar vektora strāvas saglabāšana universāls vāja mijiedarbības konstante un aksiālais vektors G A, kuras vērtību nosaka nukleona spēcīgi mijiedarbojošo komponentu - kvarku un gluonu - dinamika. Sākotnējā H. un gala protona un pārejas matricas elementa n p viļņu funkcijas izotopa dēļ. invariances tiek aprēķinātas diezgan precīzi. Rezultātā konstantu aprēķins GV un G A no brīvā H. sabrukšanas (atšķirībā no aprēķiniem no kodolu b-sabrukšanas) nav saistīts ar kodola strukturālo faktoru uzskaiti.

H. dzīves ilgums, neņemot vērā dažus labojumus, ir: t n = Kilograms 2 V+ 3G 2 A) -1 , kur k ietver kinemātiku. faktori un Kulona korekcijas atkarībā no b-sabrukšanas robeženerģijas un radiācijas korekcijas.

Polarizatoru sabrukšanas varbūtība. H. ar spin S , enerģijas un momenta elektronu un antineutrino un R e, parasti apraksta ar izteiksmi:

Koef. korelācijas a, A, B, D var attēlot kā parametra funkciju a = (G A/GV,)exp( i f). Fāze f nav nulle vai p, ja T- nemainība ir salauzta. Tabulā. tiek doti eksperimenti. šo koeficientu vērtības. un iegūtās vērtības a un f.

Pastāv ievērojama atšķirība starp datiem eksperimenti t n , sasniedzot vairākus. procentiem.

Elektrovājas mijiedarbības apraksts, iesaistot H. pie augstākām enerģijām, ir daudz grūtāks, jo ir jāņem vērā nukleonu struktūra. Piemēram, m - uztveršana, m - p n v m ir aprakstīts ar vismaz divreiz lielāku konstantu skaitu. H. piedzīvo arī elektriski vāju mijiedarbību ar citiem hadroniem bez leptonu līdzdalības. Šie procesi ietver sekojošo.

1) Hiperonu L np 0 , S + np + , S - np - uc sabrukšana. Samazināta šo sabrukšanas varbūtība vairākos reizes mazāks nekā neparastām daļiņām, ko apraksta, ieviešot Cabibbo leņķi (sk. kabīnes stūris).

2) Vāja mijiedarbība n - n vai n - p, kas izpaužas kā kodolspēki, kas nesaglabā telpas. paritāte.Parasti to izraisīto seku apmērs ir 10 -6 -10 -7 .

H. mijiedarbībai ar vidējiem un smagiem kodoliem ir vairākas pazīmes, kas dažos gadījumos izraisa nozīmīgu pastiprinot efektus paritātes nesaglabāšanās kodolos. Viens no šiem efektiem ir saistīts. starpība starp H. c absorbcijas šķērsgriezumu izplatīšanās virzienā un pret to, kas 139 La kodola gadījumā ir 7% pie \u003d 1,33 eV, atbilst R-viļņu neitronu rezonanse. Pastiprinājuma iemesls ir zemas enerģijas kombinācija. saliktā kodola stāvokļu platums un augstais līmeņu blīvums ar pretēju paritāti šajā savienojuma kodolā, kas nodrošina par 2–3 kārtām lielāku komponentu sajaukšanos ar atšķirīgu paritāti nekā kodolu zemajos stāvokļos. Rezultātā vairāki efekti: g-kvantu emisijas asimetrija attiecībā pret uztverto polarizatoru spinu. H. reakcijā (n, g), lādiņa emisijas asimetrija. daļiņas savienojumu stāvokļu sabrukšanas laikā reakcijā (n, p) vai viegla (vai smaga) skaldīšanas fragmenta emisijas asimetrija reakcijā (n, p) f). Asimetrijām ir vērtība 10 -4 -10 -3 pie siltumenerģijas H. In R- papildus tiek realizēta viļņu neitronu rezonanse. uzlabojums, kas saistīts ar šī savienojuma stāvokļa paritāti saglabājošas sastāvdaļas veidošanās varbūtības samazināšanos (nelielā neitronu platuma dēļ R-rezonanse) attiecībā uz piemaisījuma komponentu ar pretēju paritāti, kas ir s-rezonanse-sams. Tā ir vairāku kombinācija Pastiprināšanas koeficients ļauj izpausties ārkārtīgi vājam efektam ar kodola mijiedarbībai raksturīgu vērtību.

Bariona numuru pārkāpuma mijiedarbība. Teorētiski modeļiem lieliska apvienošanās un superunions prognozēt barionu nestabilitāti – to sadalīšanos leptonos un mezonos. Šie sabrukumi var būt pamanāmi tikai vieglākajiem barioniem - p un n, kas ir daļa no atomu kodoliem. Mijiedarbībai ar bariona skaitļa izmaiņām par 1, D B= 1, varētu sagaidīt transformāciju H. tips: n e + p - , jeb transformāciju ar dīvainu mezonu emisiju. Šādu procesu meklēšana tika veikta eksperimentos, izmantojot pazemes detektorus ar vairāku masu. tūkstoši tonnu. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, var secināt, ka H. sabrukšanas laiks ar bariona skaitļa pārkāpumu ir vairāk nekā 10 32 gadi.

Dr. iespējamais mijiedarbības veids ar D AT= 2 var novest pie savstarpējās konversijas fenomena H. un antineitroni vakuumā, t.i., līdz svārstībām . Ja nav ārēju laukiem vai ar to mazo vērtību H. un antineitrona stāvokļi ir deģenerēti, jo to masas ir vienādas, tāpēc pat ļoti vāja mijiedarbība var tos sajaukt. Ekst. mazuma kritērijs. lauki ir magnēta mijiedarbības enerģijas mazums. moments H. ar magn. laukam (n un n ~ magnētiskie momenti ir pretēji zīmei), salīdzinot ar laika noteikto enerģiju T novērojumi H. (pēc nenoteiktības attiecības), D<=hT- viens. Novērojot antineitronu veidošanos H. starā no reaktora vai cita avota T ir lidojuma laiks H. uz detektoru. Antineitronu skaits starā palielinās kvadrātiski līdz ar lidojuma laiku: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , kur t osc - svārstību laiks.

Tiešie eksperimenti, lai novērotu augstas plūsmas reaktora auksto H. staru rašanos un veidošanos, dod robežvērtību t osc > 10 7 s. Gaidāmajos eksperimentos mēs varam sagaidīt jutības pieaugumu līdz līmenim t osc ~ 10 9 s. Ierobežojošie apstākļi ir maks. staru intensitāte H. un antineitronu parādību imitācija detektorā kosmich. stariem.

Dr. svārstību novērošanas metode ir antineitronu iznīcināšanas novērošana, kas var veidoties stabilos kodolos. Šajā gadījumā sakarā ar lielo atšķirību mijiedarbības enerģijās topošā antineitrona kodolā no saistīšanas enerģijas H. eff. novērošanas laiks kļūst ~ 10 -22 s, bet lielais novēroto kodolu skaits (~10 32) daļēji kompensē jutības samazināšanos salīdzinājumā ar H staru kūļa eksperimentu. zināma nenoteiktība, atkarībā no neziņas par precīzu mijiedarbības veidu antineitronu kodola iekšpusē, ka t osc > (1-3) . 10 7 lpp. Radības. palielināt t osc robežu šajos eksperimentos traucē telpas mijiedarbības radītais fons. neitrīno ar kodoliem pazemes detektoros.

Jāatzīmē, ka nukleonu sabrukšanas meklēšana ar D B= 1 un -oscilāciju meklēšana ir neatkarīgi eksperimenti, jo tos izraisa būtiski atšķirīgi. mijiedarbības veidi.

Gravitācijas mijiedarbība H. Neitrons ir viena no nedaudzajām elementārdaļiņām, kas iekrīt gravitācijas laukā. Zemes lauku var novērot eksperimentāli. Tiešo mērījumu H. veic ar precizitāti 0,3% un neatšķiras no makroskopiskā. Atbilstības jautājums paliek līdzvērtības princips(inerciālo un gravitācijas masu vienādības) H. un protoniem.

Visprecīzākie eksperimenti tika veikti ar Et-vesh metodi ķermeņiem ar dažādiem sk. attiecību vērtības A/Z, kur BET- plkst. istaba, Z- kodolu lādiņš (elementārā lādiņa vienībās e). No šiem eksperimentiem izriet tāds pats brīvā kritiena paātrinājums H. un protoniem 2·10 -9 līmenī un gravitācijas vienādība. un inerciālā masa ~10 -12 līmenī.

Gravitācija paātrinājumu un palēninājumu plaši izmanto eksperimentos ar ultraaukstu H. Gravitācijas izmantošana refraktometrs aukstam un ultraaukstam H. ļauj ar lielu precizitāti izmērīt koherentās izkliedes H. garumu uz vielas.

H. kosmoloģijā un astrofizikā

Saskaņā ar mūsdienu attēlojumi Karstā Visuma modelī (sk. karstā Visuma teorija) Barionu, tostarp protonu un H., veidošanās notiek Visuma dzīves pirmajās minūtēs. Nākotnē noteiktu H. daļu, kurai nebija laika sabrukt, uztver protoni, veidojot 4 He. Ūdeņraža un 4 He attiecība šajā gadījumā ir 70% līdz 30% no svara. Zvaigžņu veidošanās un to evolūcijas laikā tālāk nukleosintēze līdz dzelzs kodoliem. Smagāku kodolu veidošanās notiek supernovu sprādzienu rezultātā, piedzimstot neitronu zvaigznēm, radot pēctecības iespēju. H. uztveršana ar nuklīdu palīdzību. Tajā pašā laikā kombinācija t.s. s-process - lēna H. uztveršana ar b-samazinājumu starp secīgām uztveršanām un r-process - ātri sekot. uztveršana zvaigžņu sprādzienu laikā. var izskaidrot novēroto elementu pārpilnība kosmosā objektus.

Kosmiskā primārajā komponentā H. stari, iespējams, nav sastopami to nestabilitātes dēļ. H., veidojies netālu no Zemes virsmas, izkliedējot kosmosā. telpa un tur notiekošā sabrukšana, acīmredzot, veicina elektronisko un protonu komponentu veidošanos radiācijas jostas Zeme.

Lit.: Gurevičs I. S., Tarasovs L. V., Zemas enerģijas neitronu fizika, M., 1965; Aleksandrovs J. A.,. Neitrona fundamentālās īpašības, 2. izdevums, M., 1982.

Parunāsim par to, kā atrast protonus, neitronus un elektronus. Atomā ir trīs veidu elementārdaļiņas, un katrai no tām ir savs elementārais lādiņš, masa.

Kodola uzbūve

Lai saprastu, kā atrast protonus, neitronus un elektronus, iedomājieties, ka tā ir atoma galvenā daļa. Kodola iekšpusē ir protoni un neitroni, ko sauc par nukleoniem. Kodola iekšpusē šīs daļiņas var nonākt viena otrā.

Piemēram, lai tajā atrastu protonus, neitronus un elektronus, ir jāzina tā sērijas numurs. Ja ņemam vērā, ka tieši šis elements vada periodisko sistēmu, tad tā kodolā ir viens protons.

Atomu kodola diametrs ir desmit tūkstošdaļas no atoma kopējā izmēra. Tas satur lielāko daļu no visa atoma. Kodola masa ir tūkstošiem reižu lielāka par visu atomā esošo elektronu summu.

Daļiņu raksturojums

Apsveriet, kā atomā atrast protonus, neitronus un elektronus, un uzziniet par to īpašībām. Protons ir tas, kas atbilst ūdeņraža atoma kodolam. Tā masa pārsniedz elektronu 1836 reizes. Lai noteiktu elektroenerģijas vienību, kas iet caur vadītāju ar noteiktu šķērsgriezumu, izmantojiet elektrisko lādiņu.

Katra atoma kodolā ir noteikts skaits protonu. Tā ir nemainīga vērtība, kas raksturo dotā elementa ķīmiskās un fizikālās īpašības.

Kā oglekļa atomā atrast protonus, neitronus un elektronus? Šī ķīmiskā elementa atomu skaits ir 6, tāpēc kodolā ir seši protoni. Saskaņā ar planētu sistēmu seši elektroni pārvietojas orbītā ap kodolu. Lai noteiktu neitronu skaitu no oglekļa vērtības (12), atņemiet protonu skaitu (6), iegūstam sešus neitronus.

Dzelzs atomam protonu skaits atbilst 26, tas ir, šim elementam ir 26. kārtas numurs periodiskajā tabulā.

Neitrons ir elektriski neitrāla daļiņa, brīvā stāvoklī nestabila. Neitrons spēj spontāni pārveidoties par pozitīvi lādētu protonu, vienlaikus izstarojot antineitrīnu un elektronu. Tās vidējais pusperiods ir 12 minūtes. Masas skaitlis ir protonu un neitronu skaita summa atoma kodolā. Mēģināsim izdomāt, kā jonā atrast protonus, neitronus un elektronus? Ja atoms iegūst pozitīvu oksidācijas stāvokli ķīmiskās mijiedarbības laikā ar citu elementu, tad protonu un neitronu skaits tajā nemainās, tikai elektroni kļūst mazāki.

Secinājums

Bija vairākas teorijas par atoma struktūru, taču neviena no tām nebija dzīvotspējīga. Pirms Raterforda radītās versijas nebija detalizēta skaidrojuma par protonu un neitronu atrašanās vietu kodola iekšienē, kā arī par elektronu rotāciju apļveida orbītās. Pēc atoma planetārās uzbūves teorijas parādīšanās pētniekiem bija iespēja ne tikai noteikt elementārdaļiņu skaitu atomā, bet arī paredzēt konkrēta ķīmiskā elementa fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Visa materiālā pasaule saskaņā ar mūsdienu fiziku ir veidota no trim elementārdaļiņām: protona, neitrona un elektrona. Turklāt, saskaņā ar zinātni, Visumā ir arī citas "elementāras" matērijas daļiņas, kuru daži nosaukumi nepārprotami pārsniedz normu. Tajā pašā laikā šo citu "elementārdaļiņu" funkcija Visuma pastāvēšanā un evolūcijā nav skaidra.

Apsveriet citu elementārdaļiņu interpretāciju:

Vielas elementārdaļiņa ir tikai viena - protons. Visas pārējās "elementārdaļiņas", ieskaitot neitronu un elektronu, ir tikai protona atvasinājumi, un tām ir ļoti pieticīga loma Visuma evolūcijā. Apskatīsim, kā veidojas šādas "elementārdaļiņas".

Mēs sīki izskatījām elementārās vielas daļiņas struktūru rakstā "". Īsumā par elementārdaļiņu:

Vielas elementārdaļiņai telpā ir iegarena pavediena forma.
Elementārdaļiņa spēj izstiepties. Stiepšanās procesā vielas blīvums elementārdaļiņās krītas.
Elementārdaļiņas posmu, kur vielas blīvums samazinās uz pusi, mēs saucām matērijas kvants .
Kustības procesā elementārdaļiņa nepārtraukti absorbē (salocās, ) enerģiju.
Enerģijas absorbcijas punkts ( iznīcināšanas punkts ) atrodas elementārdaļiņas kustības vektora galā.
Precīzāk: uz matērijas aktīvā kvanta gala.
Absorbējot enerģiju, elementārdaļiņa nepārtraukti palielina kustības uz priekšu ātrumu.
Vielas elementārdaļiņa ir dipols. Kurā pievilcīgie spēki ir koncentrēti daļiņas priekšējā daļā (kustības virzienā), bet atgrūšanas spēki ir koncentrēti aizmugurē.

Īpašība būt elementāram telpā teorētiski nozīmē iespēju samazināt vielas blīvumu līdz nullei. Un tas savukārt nozīmē tās mehāniskā pārrāvuma iespējamību: elementārās vielas daļiņas plīsuma vietu var attēlot kā tās posmu ar nulles matērijas blīvumu.

Iznīcināšanas (enerģijas absorbcijas) procesā elementārdaļiņa, locīšanas enerģija, nepārtraukti palielina savas translācijas kustības ātrumu telpā.

Galu galā galaktikas evolūcija noved pie matērijas elementārdaļiņām līdz brīdim, kad tās kļūst spējīgas viena otru sagraut. Elementārdaļiņas var nesatikties paralēlos virzienos, kad viena daļiņa lēni un vienmērīgi tuvojas otrai, piemēram, kuģis pie mola. Viņi var satikties telpā un pretējās trajektorijās. Tad smaga sadursme un rezultātā elementārdaļiņas lūzums ir gandrīz neizbēgama. Viņi var nokļūt zem ļoti spēcīga enerģijas perturbācijas viļņa, kas arī noved pie pārrāvuma.

Kas var būt vielas elementārdaļiņas plīsuma rezultātā radušies "gruži"?

Apskatīsim gadījumu, kad ārējas ietekmes rezultātā no matērijas elementārdaļiņām - deitērija atoms - sadalījās protonā un neitronā.

Pāra struktūras plīsums nenotiek to savienojuma vietā -. Viena no divām pāra struktūras elementārdaļiņām saplīst.

Protoni un neitroni atšķiras viens no otra pēc savas struktūras.

Protons ir nedaudz saīsināta (pēc pārtraukuma) elementārdaļiņa,
neitrons - struktūra, kas sastāv no vienas pilnvērtīgas elementārdaļiņas un "celma" - pirmās daļiņas priekšējā, gaišā gala.

Pilnvērtīgai elementārdaļiņai ir pilns komplekts - "N" matērijas kvanti savā sastāvā. Protonam ir "N-n" matērijas kvanti. Neitronam ir "N + n" kvanti.

Protona uzvedība ir skaidra. Pat zaudējis matērijas galīgos kvantus, viņš aktīvi turpina enerģiju: viņa jaunā gala kvanta matērijas blīvums vienmēr atbilst iznīcināšanas apstākļiem. Šis jaunais galīgais matērijas kvants kļūst par jaunu iznīcināšanas punktu. Kopumā protons darbojas, kā paredzēts. Protonu īpašības ir labi aprakstītas jebkurā fizikas mācību grāmatā. Tikai tas kļūs nedaudz vieglāks par savu "pilnvērtīgo" līdzinieku - pilnvērtīgu matērijas elementārdaļiņu.

Neitrons uzvedas savādāk. Vispirms apsveriet neitrona struktūru. Tā ir tā struktūra, kas izskaidro tās "dīvainumu".

Būtībā neitrons sastāv no divām daļām. Pirmā daļa ir pilnvērtīga elementāra matērijas daļiņa ar anihilācijas punktu tās priekšgalā. Otrā daļa ir stipri saīsināts, viegls pirmās elementārdaļiņas "celms", kas palicis pēc dubultās struktūras pārrāvuma un ar arī anihilācijas punktu. Šīs divas daļas ir savstarpēji saistītas ar iznīcināšanas punktiem. Tādējādi neitronam ir dubultā anihilācijas punkts.

Domāšanas loģika liecina, ka šīs divas svērtās neirona daļas izturēsies atšķirīgi. Ja pirmā daļa, kas ir pilna svara elementārdaļiņa, kā paredzēts, iznīcinās brīvo enerģiju un pakāpeniski paātrinās Visuma telpā, tad otrā, vieglā daļa sāks iznīcināt brīvo enerģiju ar lielāku ātrumu.

Vielas elementārdaļiņas kustība telpā notiek tāpēc, ka: izkliedējošā enerģija velk daļiņu, kas iekritusi tās plūsmās. Ir skaidrs, ka jo mazāk masīva ir matērijas daļiņa, jo vieglāk enerģijas plūsmām ir vilkt šo daļiņu sev līdzi, jo lielāks ir šīs daļiņas ātrums. Ir skaidrs, ka jo lielāks enerģijas daudzums vienlaikus saloka aktīvo kvantu, jo jaudīgākas ir izkliedējošās enerģijas plūsmas, jo vieglāk šīm plūsmām ir vilkt sev līdzi daļiņu. Mēs iegūstam atkarību: Vielas daļiņas translācijas kustības ātrums telpā ir proporcionāls tās aktīvā kvanta matērijas masai un ir apgriezti proporcionāls vielas daļiņas kopējai masai :

Otrajai, vieglajai neitrona daļai ir masa, kas ir daudzkārt mazāka par pilnas masas elementārdaļiņas masu. Bet to aktīvo kvantu masas ir vienādas. Tas ir: tie iznīcina enerģiju tādā pašā ātrumā. Mēs iegūstam: neitrona otrās daļas translācijas kustības ātrumam būs tendence strauji pieaugt, un tas sāks ātrāk iznīcināt enerģiju. (Lai neradītu neskaidrības, otro, vieglo neitrona daļu sauksim par elektronu).

neitrona rasējums

Strauji pieaugošais enerģijas daudzums, ko vienlaikus iznīcina elektrons, kamēr tas atrodas neitrona sastāvā, noved pie neitrona inerces. Elektrons sāk iznīcināt vairāk enerģijas nekā tā "kaimiņš" - pilnvērtīga elementārdaļiņa. Tas vēl nevar atrauties no kopējā neitronu iznīcināšanas punkta: traucē spēcīgi pievilkšanas spēki. Rezultātā elektrons sāk "ēst" aiz kopējā anihilācijas punkta.

Tajā pašā laikā elektrons sāk pārvietoties attiecībā pret savu partneri un tā brīvās enerģijas koncentrācija nonāk kaimiņa iznīcināšanas punkta darbības zonā. Kas uzreiz sāk "ēst" šo sabiezējumu. Šāda elektrona un pilnvērtīgas daļiņas pārslēgšanās uz "iekšējiem" resursiem - brīvās enerģijas kondensācija aiz iznīcināšanas punkta - noved pie neitrona pievilkšanas un atgrūšanas spēku strauja krituma.

Elektrona atslāņošanās no neitrona vispārējās struktūras notiek brīdī, kad elektrona pārvietojums attiecībā pret pilnas masas elementārdaļiņu kļūst pietiekami liels, spēks, kuram ir tendence saraut divu iznīcināšanas punktu pievilkšanās saites, sāk pārsniegt. šo iznīcināšanas punktu pievilkšanās spēks, un otrā, vieglā neitrona daļa (elektrons) ātri aizlido.

Rezultātā neitrons sadalās divās vienībās: pilnvērtīgā elementārdaļiņā - protonā un vieglā, saīsinātā vielas elementārdaļiņas daļā - elektronā.

Saskaņā ar mūsdienu datiem viena neitrona struktūra pastāv apmēram piecpadsmit minūtes. Pēc tam tas spontāni sadalās protonā un elektronā. Šīs piecpadsmit minūtes ir elektrona pārvietošanās laiks attiecībā pret neitrona kopējo iznīcināšanas punktu un tā cīņa par savu "brīvību".

Apkoposim dažus rezultātus:

PROTONS ir pilnvērtīga matērijas elementārdaļiņa ar vienu iznīcināšanas punktu jeb smaga elementārdaļiņas daļa, kas paliek pēc gaismas kvantu atdalīšanas no tās.
NEITRONS ir dubultā struktūra, kurai ir divi iznīcināšanas punkti, un kas sastāv no elementārās matērijas daļiņas un citas elementāras vielas priekšējās daļas.
ELEKTRONS - matērijas elementārdaļiņas priekšējā daļa, kurai ir viens anihilācijas punkts, kas sastāv no gaismas kvantiem, kas veidojas matērijas elementārdaļiņas plīsuma rezultātā.
Zinātnes atzītā "protonu-neitronu" struktūra ir DEITĒRIJA ATOMS, divu elementārdaļiņu struktūra, kurai ir dubultā anihilācijas punkts.

Elektrons nav neatkarīga elementārdaļiņa, kas griežas ap atoma kodolu.

Elektrons, kā to uzskata zinātne, neatrodas atoma sastāvā.

Un atoma kodols kā tāds dabā neeksistē, tāpat kā nav neitrona neatkarīgas elementārdaļiņas formā.

Gan elektrons, gan neitrons ir divu elementārdaļiņu pāra struktūras atvasinājumi pēc tam, kad tas ārējas ietekmes rezultātā tiek sadalīts divās nevienlīdzīgās daļās. Jebkura ķīmiskā elementa atoma sastāvā protons un neitrons ir standarta pāra struktūra - divas pilnas masas vielas elementārdaļiņas - divi protoni, kurus apvieno anihilācijas punkti.

Mūsdienu fizikā pastāv nesatricināma nostāja, ka protonam un elektronam ir vienādi, bet pretēji elektriskie lādiņi. Domājams, ka šo pretējo lādiņu mijiedarbības rezultātā tie tiek piesaistīti viens otram. Diezgan loģisks skaidrojums. Tas pareizi atspoguļo parādības mehānismu, bet tas ir pilnīgi nepareizi - tā būtību.

Elementārdaļiņām nav ne pozitīvu, ne negatīvu "elektrisko" lādiņu, tāpat kā nav īpašas vielas formas "elektriskā lauka" formā. Šāda "elektrība" ir cilvēka izgudrojums, ko izraisījusi viņa nespēja izskaidrot esošo lietu stāvokli.

"Elektriķi" un elektronu viens otram faktiski rada enerģijas plūsmas, kas vērstas uz to iznīcināšanas punktiem, to kustības uz priekšu rezultātā Visuma telpā. Kad tie nonāk viens otra pievilkšanās spēku darbības zonā. Tas patiešām izskatās kā mijiedarbība, kuras lielums ir vienāds, bet pretēji elektriskie lādiņi.

"līdzīgi elektriskie lādiņi", piemēram: diviem protoniem vai diviem elektroniem arī ir atšķirīgs skaidrojums. Atgrūšana notiek, kad viena no daļiņām nonāk citas daļiņas atgrūdošo spēku darbības zonā - tas ir, enerģijas kondensācijas zonā aiz tās iznīcināšanas punkta. Mēs to apskatījām iepriekšējā rakstā.

Arī mijiedarbībai "protons - antiprotons", "elektrons - pozitrons" ir cits skaidrojums. Ar šādu mijiedarbību mēs saprotam protonu vai elektronu gara mijiedarbību, kad tie virzās uz sadursmes kursu. Šajā gadījumā, pateicoties to mijiedarbībai tikai ar pievilcību (nav atgrūšanas, jo katra no tām atgrūšanas zona atrodas aiz viņiem), rodas viņu cietais kontakts. Rezultātā divu protonu (elektronu) vietā mēs iegūstam pilnīgi atšķirīgas “elementārdaļiņas”, kas patiesībā ir šo divu protonu (elektronu) stingrās mijiedarbības atvasinājumi.

Vielu atomu struktūra. Atomu modelis

Apsveriet atoma struktūru.

Neitrons un elektrons - kā matērijas elementārdaļiņas - neeksistē. Tas ir tas, ko mēs apspriedām iepriekš. Attiecīgi: nav atoma kodola un tā elektronu apvalka. Šī kļūda ir spēcīgs šķērslis turpmākai vielas struktūras izpētei.

Vienīgā matērijas elementārdaļiņa ir tikai protons. Jebkura ķīmiskā elementa atoms sastāv no divu elementārdaļiņu pāru struktūrām (izņemot izotopus, kur pāra struktūrai pievieno vairāk elementārdaļiņu).

Mūsu tālākai argumentācijai ir jāapsver kopīga iznīcināšanas punkta jēdziens.

Vielas elementārās daļiņas mijiedarbojas viena ar otru, izmantojot iznīcināšanas punktus. Šīs mijiedarbības rezultātā veidojas materiālās struktūras: atomi, molekulas, fiziskie ķermeņi... Kam ir kopīgs atomu iznīcināšanas punkts, kopīgs molekulu iznīcināšanas punkts...

VISPĀRĒJS Iznīcināšanas punkts - ir divu atsevišķu elementārdaļiņu iznīcināšanas punktu savienojums pāra struktūras kopīgā iznīcināšanas punktā vai kopīgu pāru struktūru anihilācijas punktu kopīgā ķīmiskā elementa atoma anihilācijas punktā jeb kopējā anihilācijas punktā. ķīmisko elementu atomu punkti - kopējā molekulas anihilācijas punktā.

Šeit galvenais ir tas, ka matērijas daļiņu savienība darbojas kā pievilcība un atgrūšana kā vienots neatņemams objekts. Galu galā pat jebkuru fizisko ķermeni var attēlot kā kopīgu šī fiziskā ķermeņa iznīcināšanas punktu: šis ķermenis piesaista citus fiziskos ķermeņus kā vienotu, neatņemamu fizisku objektu, kā vienotu iznīcināšanas punktu. Šajā gadījumā mēs iegūstam gravitācijas parādības - pievilkšanos starp fiziskajiem ķermeņiem.

Galaktikas attīstības cikla fāzē, kad pievilkšanās spēki kļūst pietiekami lieli, sākas deitērija atomu apvienošanās citu atomu struktūrās. Ķīmisko elementu atomi veidojas secīgi, palielinoties matērijas elementārdaļiņu translācijas kustības ātrumam (lasi: palielinās galaktikas translācijas kustības ātrums Visuma telpā), piestiprinoties jaunām elementārdaļiņu pāru struktūrām. no vielas līdz deitērija atomam.

Apvienošanās notiek secīgi: katrā jaunā atomā parādās viena jauna matērijas elementārdaļiņu pāra struktūra (retāk viena elementārdaļiņa). Kas dod mums deitērija atomu kombināciju citu atomu struktūrā:

Parādās kopīgs atoma iznīcināšanas punkts. Tas nozīmē, ka mūsu atoms mijiedarbosies ar piesaisti un atgrūšanos ar visiem pārējiem atomiem un elementārdaļiņām kā vienota neatņemama struktūra.
Parādās atoma telpa, kuras iekšpusē brīvās enerģijas blīvums daudzkārt pārsniegs brīvās enerģijas blīvumu ārpus tās telpas. Ļoti augstam enerģijas blīvumam aiz viena iznīcināšanas punkta atoma telpā vienkārši nebūs laika stipri samazināties: attālumi starp elementārdaļiņām ir pārāk mazi. Vidējais brīvās enerģijas blīvums intraatomiskajā telpā daudzkārt pārsniedz Visuma telpas brīvās enerģijas blīvuma konstantes vērtību.

Ķīmisko elementu atomu, ķīmisko vielu molekulu, fizisko ķermeņu konstrukcijā izpaužas vissvarīgākais materiālu daļiņu un ķermeņu mijiedarbības likums:

Intrakodolu, ķīmisko, elektrisko, gravitācijas saišu stiprums ir atkarīgs no attālumiem starp anihilācijas punktiem atoma iekšienē, starp kopīgiem atomu iznīcināšanas punktiem molekulās, starp molekulu kopējiem anihilācijas punktiem fizisko ķermeņu iekšienē, starp fiziskajiem ķermeņiem. Jo mazāks attālums starp kopējiem iznīcināšanas punktiem, jo spēcīgāki pievilcības spēki darbojas starp tiem.

Ir skaidrs ka:

Ar intranukleārajām saitēm mēs saprotam mijiedarbību starp elementārdaļiņām un starp pāru struktūrām atomos.
Ar ķīmiskajām saitēm mēs saprotam mijiedarbību starp atomiem molekulu struktūrā.
Ar elektriskiem savienojumiem mēs saprotam molekulu mijiedarbību fizisko ķermeņu, šķidrumu, gāzu sastāvā.
Ar gravitācijas saitēm mēs saprotam mijiedarbību starp fiziskiem ķermeņiem.

Otra ķīmiskā elementa - hēlija atoma - veidošanās notiek, galaktikai kosmosā paātrinoties līdz pietiekami lielam ātrumam.Kad divu deitērija atomu pievilcības spēks sasniedz lielu vērtību, tie tuvojas tādā attālumā, kas ļauj tiem apvienoties hēlija atoma četrkāršā struktūra.

Turpmāka galaktikas progresīvās kustības ātruma palielināšanās noved pie nākamo (saskaņā ar periodisko tabulu) ķīmisko elementu atomu veidošanās. Tajā pašā laikā: katra ķīmiskā elementa atomu ģenēze atbilst savam, stingri noteiktajam galaktikas progresīvās kustības ātrumam Visuma telpā. Sauksim viņu ķīmiskā elementa atoma veidošanās standarta ātrums .

Hēlija atoms ir otrais galaktikā pēc ūdeņraža. Tad, palielinoties galaktikas kustības ātrumam uz priekšu, nākamais deitērija atoms izlaužas līdz hēlija atomam. Tas nozīmē, ka galaktikas kustības ātrums uz priekšu ir sasniedzis litija atoma veidošanās standarta ātrumu. Pēc tam tas sasniegs berilija, oglekļa ... un tā tālāk atoma veidošanās standarta ātrumu saskaņā ar periodisko tabulu.

atoma modelis

Iepriekš redzamajā diagrammā mēs varam redzēt, ka:

Katrs atoma periods ir pāru struktūru gredzens.
Atoma centru vienmēr aizņem hēlija atoma četrkāršā struktūra.
Visas viena un tā paša perioda pārī savienotās struktūras atrodas stingri vienā plaknē.
Attālumi starp periodiem ir daudz lielāki nekā attālumi starp pāru struktūrām vienā periodā.

Protams, šī ir ļoti vienkāršota shēma, un tā neatspoguļo visas atomu uzbūves realitātes. Piemēram: katra jauna pāra struktūra, kas savienojas ar atomu, izspiež pārējās pāra struktūras tajā periodā, kuram tā ir pievienota.

Mēs iegūstam principu konstruēt periodu gredzena formā ap atoma ģeometrisko centru:

perioda struktūra ir uzbūvēta vienā plaknē. To veicina visu galaktikas elementārdaļiņu translācijas kustības vispārīgais vektors.
ap atoma ģeometrisko centru vienādā attālumā ir uzbūvētas viena perioda pāru struktūras.
atoms, ap kuru tiek veidots jauns periods, uzvedas pret šo jauno periodu kā vienota integrāla sistēma.

Tātad mēs iegūstam vissvarīgāko ķīmisko elementu atomu uzbūves likumsakarību:

STINGRI NOTEIKTA PĀRU STRUKTŪRU SKAITA LIKUMĪBA: vienlaikus noteiktā attālumā no atoma kopējā iznīcināšanas punkta ģeometriskā centra var atrasties tikai noteikts skaits vielas elementārdaļiņu pāru struktūru.

Tas ir: periodiskās tabulas otrajā, trešajā periodā - astoņi elementi katrā, ceturtajā, piektajā - astoņpadsmit, sestajā, septītajā - trīsdesmit divi. Pieaugošais atoma diametrs ļauj katrā nākamajā periodā palielināties pārī savienoto struktūru skaitam.

Ir skaidrs, ka šis modelis nosaka periodiskuma principu ķīmisko elementu atomu konstruēšanā, ko atklāja D.I. Mendeļejevs.

Katrs periods ķīmiskā elementa atomā uzvedas attiecībā pret to kā vienota integrāla sistēma. To nosaka lēcieni attālumos starp periodiem: daudz lielāki nekā attālumi starp pāru struktūrām perioda ietvaros.

Atoms ar nepilnu periodu uzrāda ķīmisko aktivitāti saskaņā ar iepriekš minēto likumsakarību. Tā kā pastāv atoma pievilkšanas un atgrūšanas spēku nelīdzsvarotība par labu pievilkšanās spēkiem. Bet, pievienojot pēdējo pāru struktūru, nelīdzsvarotība pazūd, jaunais periods iegūst regulāra apļa formu - tas kļūst par vienotu, neatņemamu, pilnīgu sistēmu. Un mēs iegūstam inertas gāzes atomu.

Vissvarīgākais atoma struktūras veidošanas modelis ir: atomam ir plaknes kaskādestruktūra . Kaut kas līdzīgs lustrai.

viena perioda pāru struktūrām jāatrodas vienā plaknē, kas ir perpendikulāra atoma translācijas kustības vektoram.
tajā pašā laikā periodiem atomā ir jābūt kaskādei.

Tas izskaidro, kāpēc otrajā un trešajā periodā (kā arī ceturtajā - piektajā, sestajā - septītajā) vienāds skaits pāru struktūru (skat. attēlu zemāk). Šāda atoma struktūra ir elementārdaļiņas pievilkšanas un atgrūšanas spēku sadalījuma sekas: pievilcīgie spēki darbojas daļiņas priekšējā (kustības virzienā) puslodē, atgrūšanas spēki - aizmugurējā puslodē.

Pretējā gadījumā brīvās enerģijas koncentrācijas aiz dažu pāru struktūru anihilācijas punktiem nonāk citu pāru struktūru iznīcināšanas punktu pievilkšanās zonā, un atoms neizbēgami sadalīsies.

Zemāk redzams shematisks argona atoma tilpuma attēls

argona atoma modelis

Zemāk esošajā attēlā mēs varam redzēt “sadaļu”, “skatu no sāniem” no diviem atoma periodiem - otrā un trešā:

Tieši šādā veidā pārī savienotajām struktūrām jābūt orientētām attiecībā pret atoma centru periodos ar vienādu pāru struktūru skaitu (otrā - trešā, ceturtā - piektā, sestā - septītā).

Enerģijas daudzums kondensācijā aiz elementārdaļiņas anihilācijas punkta nepārtraukti pieaug. Tas kļūst skaidrs no formulas:

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

kur:

E 1 ir brīvās enerģijas daudzums, ko anihilācijas punkts saritina (absorbē) no kustības priekšējās puslodes.

E 2 ir salocītā (absorbētā) anihilācijas punkta brīvās enerģijas daudzums no kustības aizmugures puslodes.

ΔЕ ir starpība starp elementārdaļiņas kustības priekšējās un aizmugurējās puslodes uzrullētās (absorbētās) brīvās enerģijas daudzumu.

W ir elementārdaļiņas kustības ātrums.

Šeit mēs redzam nepārtrauktu enerģijas kondensācijas masas pieaugumu aiz kustīgas daļiņas anihilācijas punkta, palielinoties tās kustības ātrumam uz priekšu.

Atoma struktūrā tas izpaudīsies faktā, ka enerģijas blīvums aiz katra nākamā atoma struktūras pieaugs eksponenciāli. Iznīcināšanas punkti tur viens otru ar savu pievilkšanas spēku ar “dzelzs satvērienu”. Tajā pašā laikā pieaugošais atgrūšanas spēks arvien vairāk novirzīs atoma pāru struktūras vienu no otras. Tātad mēs iegūstam plakanu - kaskādes atoma konstrukciju.

Atomam pēc formas vajadzētu atgādināt bļodas formu, kur "apakšā" ir hēlija atoma struktūra. Un bļodas "malas" ir pēdējais periods. "Bļodas līkumu" vietas: otrais - trešais, ceturtais - piektais, sestais - septītais periods. Šie "līkumi" ļauj veidot dažādus periodus ar vienādu skaitu pāru struktūru.

hēlija atoma modelis

Tā ir atoma plakanā kaskādes struktūra un pāru struktūru gredzenu izvietojums tajā, kas nosaka Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas uzbūves periodiskumu un rindu, viena atoma līdzīgu ķīmisko īpašību izpausmes periodiskumu. periodiskās tabulas rinda.

Atoma plakne - kaskādes struktūra rada vienas atoma telpas izskatu ar augstu brīvās enerģijas blīvumu.

Visas atoma pāru struktūras ir orientētas atoma centra virzienā (vai drīzāk: punkta virzienā, kas atrodas uz atoma ģeometriskās ass, atoma kustības virzienā).
Visi atsevišķie iznīcināšanas punkti atrodas gar periodu gredzeniem atoma iekšpusē.
Visas atsevišķas brīvās enerģijas kopas atrodas aiz to iznīcināšanas punktiem.

Rezultāts: viena augsta blīvuma brīvās enerģijas koncentrācija, kuras robežas ir atoma robežas. Šīs robežas, kā mēs saprotam, ir to spēku darbības robežas, kas zinātnē pazīstami kā Jukavas spēki.

Atoma plaknes-kaskādes struktūra nodrošina pievilkšanas un atgrūšanas spēku zonu pārdali noteiktā veidā. Mēs jau novērojam pievilkšanas un atgrūšanas spēku zonu pārdali pāra struktūrā:

Pāra struktūras atgrūdošo spēku darbības zona palielinās, pateicoties tās pievilkšanas spēku darbības zonai (salīdzinājumā ar atsevišķām elementārdaļiņām). Pievilcīgo spēku darbības zona attiecīgi samazinās. (Mazinās pievilkšanas spēka darbības zona, bet ne pats spēks). Atoma plakanā kaskādes struktūra dod mums vēl lielāku atoma atgrūdošo spēku darbības zonas pieaugumu.

Ar katru jaunu periodu atgrūdošo spēku darbības zona mēdz veidot pilnu bumbu.
Pievilkšanās spēku darbības zona būs arvien mazāka diametra konuss

Jauna atoma perioda konstruēšanā var izsekot vēl vienai likumsakarībai: visas viena perioda pāru struktūras atrodas stingri simetriski attiecībā pret atoma ģeometrisko centru neatkarīgi no pāru struktūru skaita periodā.

Katra jauna pāra struktūra, savienojoties, maina visu pārējo perioda pāru struktūru izvietojumu tā, lai attālumi starp tām periodā vienmēr būtu vienādi. Šie attālumi samazinās, pievienojot nākamo pāru struktūru. Ķīmiskā elementa atoma nepilnīgais ārējais periods padara to ķīmiski aktīvu.

Attālumi starp periodiem, kas ir daudz lielāki nekā attālumi starp pāru daļiņām periodā, padara periodus salīdzinoši neatkarīgus vienu no otra.

Katrs atoma periods ir saistīts ar visiem pārējiem periodiem un ar visu atomu kā neatkarīgu veselu struktūru.

Tas nosaka, ka atoma ķīmisko aktivitāti gandrīz 100% nosaka tikai atoma pēdējais periods. Pilnībā piepildītais pēdējais periods dod mums maksimāli piepildīto atoma atgrūdošo spēku zonu. Atoma ķīmiskā aktivitāte ir gandrīz nulle. Atoms, tāpat kā bumba, atgrūž citus atomus no sevis. Mēs šeit redzam gāzi. Un ne tikai gāze, bet arī inerta gāze.

Jaunā perioda pirmās pāru struktūras pievienošana maina šo idillisko ainu. Atgrūšanas un pievilkšanas spēku darbības zonu sadalījums mainās par labu pievilkšanas spēkiem. Atoms kļūst ķīmiski aktīvs. Tas ir sārmu metālu atoms.

Pievienojoties katrai nākamajai pāra struktūrai, mainās atoma pievilkšanas un atgrūšanas spēku sadalījuma zonu līdzsvars: palielinās atgrūdošo spēku zona, samazinās pievilkšanas spēku zona. Un katrs nākamais atoms kļūst nedaudz mazāk metāla un nedaudz vairāk nemetāla.

Atomu plakanā kaskādes forma, pievilkšanas un atgrūšanas spēku darbības zonu pārdale dod mums sekojošo: Ķīmiskā elementa atoms, satiekoties ar citu atomu pat sadursmes ceļā, bez problēmām iekrīt zonā. šī atoma atgrūšanas spēku darbība. Un tas neiznīcina sevi un neiznīcina šo otru atomu.

Tas viss noved pie ievērojama rezultāta: ķīmisko elementu atomi, savstarpēji savienojoties, veido molekulu trīsdimensiju struktūras. Atšķirībā no plakanās - kaskādes atomu struktūras. Molekula ir stabila trīsdimensiju atomu struktūra.

Apsveriet enerģijas plūsmas atomos un molekulās.

Pirmkārt, mēs atzīmējam, ka elementārdaļiņa absorbēs enerģiju ciklos. Tas ir: cikla pirmajā pusē elementārdaļiņa absorbē enerģiju no tuvākās telpas. Šeit veidojas tukšums – telpa bez brīvas enerģijas.

Cikla otrajā pusē: enerģijas no attālākas vides nekavējoties sāks aizpildīt radušos tukšumu. Tas ir, kosmosā būs enerģijas plūsmas, kas vērstas uz iznīcināšanas punktu. Daļiņa saņem pozitīvu translācijas kustības impulsu. Un saistītā enerģija daļiņas iekšpusē sāks pārdalīt tās blīvumu.

Kas mūs te interesē?

Tā kā iznīcināšanas cikls ir sadalīts divās fāzēs: enerģijas absorbcijas fāzē un enerģijas kustības (tukšuma aizpildīšanas) fāzē, enerģijas plūsmas vidējais ātrums anihilācijas punkta reģionā samazināsies, rupji sakot, par koeficientu divi.

Un kas ir ārkārtīgi svarīgi:

Atomu, molekulu, fizisko ķermeņu uzbūvē izpaužas ļoti svarīga likumsakarība: visu materiālo struktūru stabilitāti, piemēram: sapārotas struktūras - deitērija atomi, atsevišķi periodi ap atomiem, atomiem, molekulām, fiziskajiem ķermeņiem nodrošina to iznīcināšanas procesu stingra sakārtotība.

Apsveriet šo.

Enerģijas plūsmas, ko rada pāra struktūra. Pāra struktūrā elementārdaļiņas sinhroni iznīcina enerģiju. Pretējā gadījumā elementārdaļiņas "apēstu" enerģijas koncentrāciju aiz viena otras iznīcināšanas punkta. Mēs iegūstam skaidrus pāra struktūras viļņu raksturlielumus. Turklāt atgādinām, ka iznīcināšanas procesu cikliskuma dēļ vidējais enerģijas plūsmas ātrums šeit samazinās uz pusi.
Enerģija plūst atomā. Princips ir viens: visām viena perioda pārī savienotajām struktūrām enerģija jāiznīcina sinhroni – sinhronos ciklos. Līdzīgi: iznīcināšanas procesi atomā ir jāsinhronizē starp periodiem. Jebkura asinhronija noved pie atoma iznīcināšanas. Šeit sinhronitāte var nedaudz atšķirties. Var pieņemt, ka periodi atomā iznīcina enerģiju secīgi, viens pēc otra, vilnī.
Enerģija plūst molekulā, fiziskajā ķermenī. Attālumi starp atomiem molekulas struktūrā ir daudzkārt lielāki nekā attālumi starp periodiem atoma iekšienē. Turklāt molekulai ir lielapjoma struktūra. Tāpat kā jebkuram fiziskam ķermenim, tam ir trīsdimensiju struktūra. Ir skaidrs, ka iznīcināšanas procesu sinhronizācijai šeit ir jābūt konsekventai. Vērts no perifērijas uz centru vai otrādi: no centra uz perifēriju – skaiti kā gribi.

Sinhronitātes princips dod mums vēl divas likumsakarības:

Enerģijas plūsmas ātrums atomu, molekulu, fizisko ķermeņu iekšienē ir daudz mazāks par enerģijas kustības ātruma konstanti Visuma telpā. Šis modelis palīdzēs mums izprast (7. rakstā) elektrības procesus.
Jo lielāku struktūru mēs redzam (secīgi: elementārdaļiņa, atoms, molekula, fiziskais ķermenis), jo lielāku viļņa garumu tās viļņu raksturlielumos mēs novērosim. Tas attiecas arī uz fiziskajiem ķermeņiem: jo lielāka ir fiziskā ķermeņa masa, jo lielāks ir tā viļņa garums.

1. lapa

Neitronu lādiņš ir nulle. Līdz ar to neitroniem nav nozīmes atoma kodola lādiņa lielumā. Hroma sērijas numurs ir vienāds ar to pašu vērtību.

Protonu lādiņš qp e Neitronu lādiņš ir vienāds ar nulli.

Ir viegli redzēt, ka šajā gadījumā neitrona lādiņš ir nulle, bet protona lādiņš ir 1, kā paredzēts. Tiek iegūti visi barioni, kas ietilpst divās ģimenēs - astoņos un desmitniekos. Mezonus veido kvarks un antikvarks. Josla apzīmē antikvarkus; to elektriskais lādiņš pēc zīmes atšķiras no atbilstošā kvarka elektriskā lādiņa. Dīvains kvarks neietilpst pi-mezonā, pi-mezoni, kā jau teicām, ir daļiņas ar dīvainību un spinu, kas vienāds ar nulli.

Tā kā protona lādiņš ir vienāds ar elektrona lādiņu un neitrona lādiņš ir vienāds ar lodi, tad, ja spēcīgā mijiedarbība ir izslēgta, protona mijiedarbība ar elektromagnētisko lauku A būs parastā mijiedarbība. Diraka daļiņas - Yp / V. Neitronam nebūtu elektromagnētiskas mijiedarbības.

Apzīmējumi: 67 - lādiņa atšķirība starp elektronu un protonu; q ir neitronu lādiņš; qg ir elektronu lādiņa absolūtā vērtība.

Kodols sastāv no pozitīvi lādētām elementārdaļiņām – protoniem un neitroniem, kas nenes lādiņu.

Mūsdienu priekšstatu par matērijas uzbūvi pamatā ir apgalvojums par matērijas atomu esamību, kas sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un bezlādiņiem neitroniem, kas veido pozitīvi lādētu kodolu, un negatīvi lādētiem elektroniem, kas rotē ap kodolu. Elektronu enerģijas līmeņi saskaņā ar šo teoriju pēc būtības ir diskrēti, un papildu enerģijas zudums vai iegūšana ar tiem tiek uzskatīta par pāreju no viena atļautā enerģijas līmeņa uz citu. Šajā gadījumā elektronisko enerģijas līmeņu diskrētais raksturs kļūst par iemeslu tādai pašai diskrētai enerģijas absorbcijai vai emisijai, ko veic elektrons, pārejot no viena enerģijas līmeņa uz citu.

Mēs pieņēmām, ka atoma vai molekulas lādiņu pilnībā nosaka skalārā summa q Z (q Nqn, kur Z ir elektronu-protonu pāru skaits, (q qp - qe ir elektrona un protona lādiņu atšķirība , N ir neitronu skaits, un qn ir neitrona lādiņš.

Kodollādiņu nosaka tikai protonu skaits Z, un tā masas skaitlis A sakrīt ar kopējo protonu un neitronu skaitu. Tā kā neitrona lādiņš ir nulle, saskaņā ar Kulona likumu starp diviem neitroniem, kā arī starp protonu un neitronu nav elektriskās mijiedarbības. Tajā pašā laikā starp diviem protoniem darbojas elektrisks atgrūšanas spēks.

Turklāt mērījumu precizitātes robežās nekad nav reģistrēts neviens sadursmes process, kurā netiktu ievērots lādiņa nezūdamības likums. Piemēram, neitronu neelastība vienmērīgos elektriskajos laukos ļauj uzskatīt neitronu lādiņu par vienādu ar nulli ar precizitāti 1 (elektronu lādiņa H7.

Mēs jau teicām, ka atšķirība starp protona un viena kodola magnetona magnētisko momentu ir pārsteidzošs rezultāts. Vēl pārsteidzošāk (Šķiet, ka neitronam bez lādiņa ir magnētiskais moments.

Ir viegli redzēt, ka šie spēki nav reducēti uz kādu no spēku veidiem, kas aplūkoti iepriekšējās fizikas kursa daļās. Patiešām, ja pieņemam, piemēram, ka gravitācijas spēki darbojas starp nukleoniem kodolos, tad no zināmajām protonu un neitronu masām ir viegli aprēķināt, ka saistīšanās enerģija uz vienu daļiņu būs niecīga – tā būs 1036 reizes mazāka par novēroto. eksperimentāli. Pazūd arī pieņēmums par kodolspēku elektrisko raksturu. Patiešām, šajā gadījumā nav iespējams iedomāties stabilu kodolu, kas sastāv no viena uzlādēta protona un bez neitrona lādiņa.

Spēcīgā saite, kas pastāv starp nukleoniem kodolā, norāda uz īpašu, tā saukto kodolspēku klātbūtni atomu kodolos. Ir viegli redzēt, ka šie spēki nav reducēti uz kādu no spēku veidiem, kas aplūkoti iepriekšējās fizikas kursa daļās. Patiešām, ja pieņemam, piemēram, ka gravitācijas spēki darbojas starp nukleoniem kodolos, tad no zināmajām protonu un neitronu masām ir viegli aprēķināt, ka saistīšanās enerģija uz vienu daļiņu būs niecīga – tā būs 1038 reizes mazāka nekā kas novērots eksperimentāli. Pazūd arī pieņēmums par kodolspēku elektrisko raksturu. Patiešām, šajā gadījumā nav iespējams iedomāties stabilu kodolu, kas sastāv no viena uzlādēta protona un bez neitrona lādiņa.