Budowa jądra atomowego (proton, neutron, elektron). Rozdział II Budowa atomów i prawo okresowości

NEUTRON(n) (z łac. nijakiego - ani jedno, ani drugie) - cząstka elementarna bez prądu elektrycznego. ładunek i masa, nieco większe niż masa protonu. Wraz z protonem pod ogólną nazwą. Nukleon jest częścią jąder atomowych. H. ma spin 1/2 i dlatego jest posłuszny Fermi - Statystyki Diraca(jest fermionem). należy do rodziny adra-now; ma liczba barionowa B= 1, czyli zaliczane do grupy bariony.

Został odkryty w 1932 roku przez J. Chadwicka, który wykazał, że twarde promieniowanie penetrujące powstające w wyniku bombardowania jąder berylu przez cząstki a składa się z elektrycznie obojętnych cząstek o masie w przybliżeniu równej masie protonu. W 1932 r. D. D. Ivanenko i W. Heisenberg wysunęli hipotezę, że jądra atomowe składają się z protonów i H. W przeciwieństwie do ładunku. cząstek, H. łatwo penetruje jądra przy dowolnej energii i z dużym prawdopodobieństwem powoduje reakcje jądrowe wychwytywanie (n,g), (n,a), (n,p) jeśli bilans energetyczny w reakcji jest dodatni. Prawdopodobieństwo egzotermii wzrasta wraz ze spowolnieniem H. odwrotnie proporcjonalna. jego prędkość. Wzrost prawdopodobieństwa reakcji wychwytywania H., gdy są one spowolnione w ośrodkach zawierających wodór, odkryli E. Fermi (E. Fermi) i współpracownicy w 1934 roku. Odkryto zdolność H. do wywoływania rozszczepiania ciężkich jąder O. Gan (O. Hahn) i F. Strassmann (F. . Strassman) w 1938 r. (zob. rozszczepienia jądrowego), służył jako podstawa do stworzenia broni jądrowej i. Specyfika oddziaływania wolnych neutronów z materią, które mają długość fali de Broglie rzędu odległości atomowych (efekty rezonansowe, dyfrakcja itp.), służy jako podstawa do powszechnego wykorzystania wiązek neutronów w fizyce ciało stałe. (Klasyfikacja H. według energii - szybka, wolna, termiczna, zimna, ultrazimna - patrz art. fizyka neutronów.)

W stanie wolnym H. jest niestabilny – ulega rozpadowi typu B; n p + e - + v e; jego czas życia t n = 898(14) s, energia graniczna widma elektronowego wynosi 782 keV (patrz rys. rozpad beta neutronów). W stan związany w składzie stabilnych jąder H. jest stabilny (według szacunków eksperymentalnych jego czas życia przekracza 10 32 lata). Według Astra. Szacuje się, że 15% widocznej materii Wszechświata jest reprezentowane przez H., które są częścią jąder 4 He. H. jest głównym. składnik gwiazdy neutronowe. Wolne H. w naturze tworzą się w reakcje jądrowe, spowodowane przez cząstki rozpadu promieniotwórczego, promieniowanie kosmiczne oraz w wyniku spontanicznego lub wymuszonego rozszczepienia ciężkich jąder. Sztuka. źródła H. są reaktor nuklearny, wybuchy nuklearne, akceleratory protonów (por. energia) i elektronów z tarczami wykonanymi z ciężkich pierwiastków. Źródła wiązek monochromatycznych H. o energii 14 MeV są niskoenergetyczne. akceleratory deuteronowe z tarczą trytową lub litową, a w przyszłości intensywnymi źródłami takiego H mogą okazać się instalacje termojądrowe CTS. (Cm. .)

Kluczowe cechy H.

Waga godz. t p = 939,5731(27) MeV/c 2 = = 1,008664967(34) o godz. jednostki masy 1,675. 10 -24 g. Różnicę między masami H. i protonu mierzono od max. dokładność od energetyki. bilans reakcji wychwytywania H. przez proton: n + p d + g (energia g-kwantowa = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c2.

Ładunek elektryczny H. Q n = 0. Najdokładniejsze pomiary bezpośrednie Q n wykonywane przez ugięcie wiązek zimnego lub ultrazimnego H. w elektrostatyce. pole: Q n<= 3·10 -21 jej jest ładunek elektronu). Kosv. dane elektryczne. neutralność makroskopowa. ilość podanego gazu Qn<= 2 10 -22 mi.

Zakręć H. J= 1 / 2 wyznaczono na podstawie bezpośrednich doświadczeń dotyczących rozszczepiania wiązki H. w niejednorodnym polu magnetycznym. pole na dwie składowe [w ogólnym przypadku liczba składowych wynosi (2 J + 1)].

Spójny opis budowy hadronów na podstawie współczesnego. teoria silnej interakcji - chromodynamika kwantowa- podczas gdy spotyka teoretyczne. trudności jednak dla wielu zadania są całkiem zadowalające. Wyniki dają opis oddziaływania nukleonów, reprezentowanych jako obiekty elementarne, poprzez wymianę mezonów. Eksperyment. eksploracja przestrzeni. Strukturę H. przeprowadza się za pomocą rozpraszania wysokoenergetycznych leptonów (elektronów, mionów, neutrin, uważanych we współczesnej teorii za cząstki punktowe) na deuteronach. Wkład rozpraszania na protonie jest mierzony w dep. eksperyment i można je odjąć za pomocą def. Oblicz. procedury.

Elastyczne i quasi-sprężyste (z rozszczepieniem deuteronu) rozpraszanie elektronów na deuteronie umożliwia wyznaczenie rozkładu gęstości elektrycznej. ładunek i magnes. moment H. ( współczynnik kształtu H.). Zgodnie z eksperymentem rozkład gęstości magnetycznej. moment H. z dokładnością rzędu kilku. procent pokrywa się z rozkładem gęstości elektrycznej. ładunek protonowy i ma promień RMS ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. współczynnik kształtu H. dość dobrze opisuje tzw. dipol f-loy G M n = m n (1 + Q 2 /0,71) -2 , gdzie Q 2 to kwadrat przenoszonego pędu w jednostkach (GeV/c) 2 .

Bardziej skomplikowana jest kwestia wielkości elektryczności. (opłata) współczynnik kształtu H. G E n. Z eksperymentów dotyczących rozpraszania przez deuteron można wywnioskować, że G E n ( Q 2 ) <= 0,1 w przedziale kwadratów przesyłanych impulsów (0-1) (GeV/c) 2 . Na Q 2 0 ze względu na brak elektryczności. opłata H. G E n- > 0, ale eksperymentalnie można wyznaczyć DG E n ( Q 2 )/dq 2 | Q 2=0 . Ta wartość to max. dokładnie znalezione z pomiarów długość rozpraszania H. na powłoce elektronowej ciężkich atomów. Główny część tej interakcji jest zdeterminowana przez pole magnetyczne. moment H. Max. precyzyjne eksperymenty dają długość ne-rozpraszania ale ne = -1,378(18). 10 -16 cm, co różni się od obliczonej, określonej przez magn. moment H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm Różnica między tymi wartościami daje średnią kwadratową elektryczną. promień H.<r 2 mi n >= = 0,088(12) Fili DG E n ( Q 2)/dq 2 | Q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Liczby te nie mogą być uznane za ostateczne ze względu na duże rozproszenie dekompresji danych. eksperymenty, które przekraczają podane błędy.

Cecha interakcji H. z większością jąder jest pozytywna. długość rozpraszania, która prowadzi do współczynnika. refrakcja< 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. optyka neutronowa).

H. i oddziaływanie słabe (elektrosłabe). Ważnym źródłem informacji o oddziaływaniu elektrosłabym jest rozpad b wolnego H. Na poziomie kwarków proces ten odpowiada przejściu. Odwrotny proces oddziaływania elektronu z protonem, tzw. odwrotny rozpad b. Ta klasa procesów obejmuje: przechwytywanie elektroniczne, zachodzące w jądrach, re - n v mi.

Rozpad wolnego H. z uwzględnieniem kinematyki. parametry są opisane przez dwie stałe - wektor G V, co wynika z ochrona prądu wektora uniwersalny stała oddziaływania słabego i wektor osiowy G A, którego wartość określa dynamika silnie oddziałujących składników nukleonu - kwarków i gluonów. Funkcje falowe początkowego H. i końcowego protonu oraz elementu macierzy przejścia n p ze względu na izotop. niezmienności są obliczane dość dokładnie. W rezultacie obliczenie stałych G V I G A z rozpadu wolnego H. (w przeciwieństwie do obliczeń z rozpadu b jąder) nie ma związku z uwzględnianiem jądrowych czynników strukturalnych.

Czas życia H. bez uwzględnienia niektórych poprawek wynosi: t n = kg 2 V+ 3g 2 A) -1 , gdzie k obejmuje kinematykę. współczynniki i poprawki kulombowskie w zależności od granicznej energii rozpadu b i korekty radiacyjne.

Prawdopodobieństwo zaniku polaryzatorów. H. z wirowaniem S , energie i pędy elektronu i antyneutrina oraz r e, ogólnie opisuje się wyrażeniem:

Współcz. korelacje a, A, B, D może być reprezentowana jako funkcja parametru a = (G A/G V,)do potęgi( i F). Faza f jest niezerowa lub p, jeśli T- niezmienność jest złamana. W tabeli. eksperymenty są podane. wartości dla tych współczynników. i wynikowe wartości a i f.

Istnieje zauważalna różnica między danymi eksperymenty dla t n , osiągając kilka. procent.

Opis oddziaływania elektrosłabego z udziałem H. przy wyższych energiach jest znacznie trudniejszy ze względu na konieczność uwzględnienia budowy nukleonów. Na przykład m - przechwytywanie, m - p n v m jest opisane przez co najmniej dwukrotność liczby stałych. H. doświadcza również oddziaływań elektrosłabych z innymi hadronami bez udziału leptonów. Procesy te obejmują następujące.

1) Rozpady hiperonów L np 0 , S + np + , S - np - itd. Zmniejszone prawdopodobieństwo tych rozpadów w kilku razy mniejsze niż dla nieobcych cząstek, co opisuje wprowadzenie kąta Cabibbo (patrz rys. kącik cabibbo).

2) Oddziaływanie słabe n - n lub n - p, które objawia się siłami jądrowymi, które nie zachowują przestrzeni. parytet.Zwykła wielkość powodowanych przez nie skutków jest rzędu 10 -6 -10 -7 .

Oddziaływanie H. z jądrami średnimi i ciężkimi ma szereg cech, prowadzących w niektórych przypadkach do znacznego wzmocnienie efektów brak zachowania parzystości w jądrach. Jeden z tych efektów jest powiązany. różnica między przekrojem absorpcji H. c w kierunku propagacji i przeciw niemu, która w przypadku jądra 139 La wynosi 7% przy \u003d 1,33 eV, odpowiada r-falowy rezonans neutronowy. Powodem wzmocnienia jest połączenie niskiej energii. szerokość stanów jądra złożonego i duża gęstość poziomów o przeciwnej parzystości w tym jądrze złożonym, co zapewnia o 2–3 rzędy wielkości większe mieszanie składników o różnej parzystości niż w nisko położonych stanach jąder. W efekcie powstało szereg efektów: asymetria emisji g-kwantów względem spinu wychwyconych polaryzatorów. H. w reakcji (n, g), asymetria emisji ładunku. cząstki podczas rozpadu stanów związku w reakcji (n, p) lub asymetria emisji lekkiego (lub ciężkiego) fragmentu rozszczepienia w reakcji (n, p) F). Asymetrie mają wartość 10 -4 -10 -3 przy energii cieplnej H. In r Dodatkowo realizowane są rezonanse neutronów falowych. wzmocnienie związane z tłumieniem prawdopodobieństwa powstania składnika zachowującego parzystość tego stanu związku (ze względu na małą szerokość neutronów r-rezonans) w odniesieniu do składnika zanieczyszczenia o przeciwnej parzystości, czyli s-rezonans-sum. Jest to połączenie kilku Współczynnik wzmocnienia pozwala na zamanifestowanie się wyjątkowo słabego efektu z wartością charakterystyczną dla oddziaływania jądrowego.

Interakcje naruszające liczbę barionową. Teoretyczny modele wielkie zjednoczenie I superzwiązki przewidzieć niestabilność barionów - ich rozpad na leptony i mezony. Rozpady te mogą być zauważalne tylko dla najlżejszych barionów - p i n, które są częścią jąder atomowych. Dla interakcji ze zmianą liczby barionowej o 1, D b= 1, można by się spodziewać transformacji typu H.: n e + p - , czyli transformacji z emisją dziwnych mezonów. Poszukiwania takich procesów prowadzono w eksperymentach z użyciem kilkudziesięciu detektorów podziemnych. tysiąc ton. Na podstawie tych eksperymentów można stwierdzić, że czas rozpadu H. z naruszeniem liczby barionowej wynosi ponad 10 32 lata.

Dr. możliwy rodzaj interakcji z D W= 2 może prowadzić do zjawiska przekształcenia H. i antyneutrony w próżni, czyli do oscylacji . W przypadku braku zewnętrznych pola lub przy ich małej wartości, stany H. i antyneutronu są zdegenerowane, ponieważ ich masy są takie same, dlatego nawet supersłabe oddziaływanie może je mieszać. Kryterium małości wew. pola to niewielka energia oddziaływania magnesu. moment H. z magn. pole (n i n ~ mają momenty magnetyczne przeciwne do znaku) w porównaniu do energii określonej przez czas T obserwacje H. (zgodnie z zależnością niepewności), D<=hT-jeden . Obserwując wytwarzanie antyneutronów w wiązce H. z reaktora lub innego źródła T to czas lotu H. do detektora. Liczba antyneutronów w wiązce wzrasta kwadratowo wraz z czasem lotu: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , gdzie t osc - czas oscylacji.

Bezpośrednie eksperymenty mające na celu obserwację wytwarzania i w zimnych wiązkach H. z reaktora wysokostrumieniowego dają granicę tosc > 107 s. W nadchodzących eksperymentach możemy spodziewać się wzrostu czułości do poziomu tosc ~ 10 9 s. Okolicznościami ograniczającymi są max. natężenie wiązek H. i imitacja zjawisk antyneutronów w detektorze kosmich. promienie.

Dr. metodą obserwacji oscylacji jest obserwacja anihilacji antyneutronów, które mogą powstawać w stabilnych jądrach. W tym przypadku, ze względu na dużą różnicę w energiach oddziaływania powstającego w jądrze antyneutronu z energią wiązania H.eff. czas obserwacji wynosi ~ 10 -22 s, ale duża liczba obserwowanych jąder (~10 32) częściowo kompensuje spadek czułości w porównaniu z eksperymentem z wiązką H. pewna niepewność, zależna od nieznajomości dokładnego rodzaju oddziaływania antyneutron wewnątrz jądra, to osc > (1-3). 10 7 pkt. Stworzenia. zwiększenie limitu tosc w tych eksperymentach jest utrudnione przez tło wywołane interakcją przestrzeni. neutrina z jądrami w detektorach podziemnych.

Należy zauważyć, że poszukiwanie rozpadu nukleonu za pomocą D b= 1 i poszukiwanie -oscylacji są niezależnymi eksperymentami, ponieważ są spowodowane przez fundamentalnie różne. rodzaje interakcji.

Oddziaływanie grawitacyjne H. Neutron jest jednym z niewielu cząstki elementarne, spadając do roju w grawitaku. Pole Ziemi można obserwować eksperymentalnie. Pomiar bezpośredni dla H. wykonywany jest z dokładnością do 0,3% i nie różni się od makroskopowego. Pozostaje kwestia zgodności zasada równoważności(równości mas bezwładnościowych i grawitacyjnych) dla H. i protonów.

Najdokładniejsze eksperymenty przeprowadzono metodą Et-vesh dla ciał o różnych porach. wartości relacji A/Z, gdzie ALE- w. Pokój, Z- ładunek jąder (w jednostkach ładunku elementarnego mi). Z tych eksperymentów wynika to samo przyspieszenie swobodnego spadania H. i protonów na poziomie 2·10 -9 oraz równość grawitacji. oraz masa bezwładności na poziomie ~10 -12 .

Powaga przyspieszanie i zwalnianie są szeroko stosowane w eksperymentach z ultrazimnym H. Wykorzystanie grawitacji refraktometr do zimnego i ultrazimnego H. pozwala z dużą dokładnością zmierzyć długość spójnego rozpraszania H. na substancji.

H. w kosmologii i astrofizyce

Według współczesnego reprezentacje w modelu Gorącego Wszechświata (zob. teoria gorącego wszechświata) tworzenie barionów, w tym protonów i H., następuje w pierwszych minutach życia Wszechświata. W przyszłości pewna część H., która nie miała czasu na rozkład, jest wychwytywana przez protony z utworzeniem 4 He. Stosunek wodoru do 4He w tym przypadku wynosi 70% do 30% wagowych. Podczas formowania się gwiazd i ich ewolucji, dalej nukleosynteza aż do jąder żelaza. Powstawanie cięższych jąder następuje w wyniku wybuchów supernowych z narodzinami gwiazd neutronowych, stwarzając możliwość sukcesji. H. wychwytywanie przez nuklidy. Jednocześnie połączenie tzw. s-proces - powolne wychwytywanie H. z rozpadem b między kolejnymi wychwytywaniem i r-proces - szybkie śledzenie. uchwycić podczas eksplozji gwiazd w głównej. może wyjaśnić zaobserwowane obfitość pierwiastków w kosmosie przedmioty.

W podstawowym składniku kosmosu Promienie H. są prawdopodobnie nieobecne z powodu ich niestabilności. H., powstały w pobliżu powierzchni Ziemi, dyfundując w kosmos. przestrzeń i rozpadający się tam najwyraźniej przyczyniają się do powstawania elementów elektronicznych i protonowych pasy radiacyjne Ziemia.

Oświetlony.: Gurevich I. S., Tarasov L. V., Fizyka neutronów o niskiej energii, M., 1965; Aleksandrow Yu A.,. Podstawowe właściwości neutronów, wyd. 2, M., 1982.

→

Wielu ze szkoły dobrze wie, że cała materia składa się z atomów. Z kolei atomy składają się z protonów i neutronów, które tworzą jądro atomów i elektronów znajdujące się w pewnej odległości od jądra. Wielu słyszało również, że światło składa się również z cząstek – fotonów. Jednak świat cząstek nie ogranicza się do tego. Do tej pory znanych jest ponad 400 różnych cząstek elementarnych. Spróbujmy zrozumieć, czym różnią się od siebie cząstki elementarne.

Istnieje wiele parametrów, za pomocą których można odróżnić cząstki elementarne:

Waga.
Ładunek elektryczny.
Dożywotni. Prawie wszystkie cząstki elementarne mają skończony czas życia, po którym ulegają rozpadowi.
Kręcić się. Można go w przybliżeniu traktować jako moment obrotowy.

Jeszcze kilka parametrów lub jak się je powszechnie nazywa w nauce liczb kwantowych. Parametry te nie zawsze mają wyraźne znaczenie fizyczne, ale są potrzebne do odróżnienia jednej cząstki od drugiej. Wszystkie te dodatkowe parametry są wprowadzane jako pewne wielkości, które są zachowywane w interakcji.

Niemal wszystkie cząstki mają masę, z wyjątkiem fotonów i neutrin (według najnowszych danych neutrina mają masę, ale tak małą, że często uważa się ją za zero). Bez masy cząstki mogą istnieć tylko w ruchu. Masa wszystkich cząstek jest inna. Elektron ma minimalną masę, oprócz neutrina. Cząstki zwane mezonami mają masę 300-400 razy większą od masy elektronu, proton i neutron są prawie 2000 razy cięższe od elektronu. Odkryto już cząstki, które są prawie 100 razy cięższe od protonu. Masa (lub jej odpowiednik energetyczny według wzoru Einsteina:

jest zachowany we wszystkich interakcjach cząstek elementarnych.

Nie wszystkie cząstki mają ładunek elektryczny, co oznacza, że nie wszystkie cząstki są w stanie uczestniczyć w oddziaływaniu elektromagnetycznym. Wszystkie swobodnie istniejące cząstki ładunek elektryczny wielokrotność ładunku elektronu. Oprócz swobodnie istniejących cząstek istnieją również cząstki, które są tylko w stanie związanym, o których porozmawiamy nieco później.

Spin, podobnie jak inne liczby kwantowe różnych cząstek, są różne i charakteryzują ich niepowtarzalność. Niektóre liczby kwantowe są zachowane w niektórych interakcjach, inne w innych. Wszystkie te liczby kwantowe określają, które cząstki wchodzą w interakcję z którymi iw jaki sposób.

Żywotność jest również bardzo ważną cechą cząstki i rozważymy ją bardziej szczegółowo. Zacznijmy od notatki. Jak powiedzieliśmy na początku artykułu, wszystko, co nas otacza, składa się z atomów (elektronów, protonów i neutronów) oraz światła (fotonów). A gdzie zatem są setki różnych rodzajów cząstek elementarnych. Odpowiedź jest prosta – wszędzie wokół nas, ale tego nie zauważamy z dwóch powodów.

Pierwszym z nich jest to, że prawie wszystkie inne cząstki żyją bardzo krótko, około 10 do minus 10 sekund lub krócej, a zatem nie tworzą struktur, takich jak atomy, sieci krystaliczne itp. Drugi powód dotyczy neutrin, chociaż cząstki te nie ulegają rozpadowi, podlegają jedynie oddziaływaniu słabemu i grawitacyjnemu. Oznacza to, że cząstki te oddziałują tak mało, że prawie niemożliwe jest ich wykrycie.

Wyobraźmy sobie, co wyraża, jak dobrze cząsteczka oddziałuje. Na przykład przepływ elektronów można zatrzymać za pomocą dość cienkiej blachy stalowej, rzędu kilku milimetrów. Stanie się tak, ponieważ elektrony natychmiast zaczną wchodzić w interakcje z cząsteczkami blachy stalowej, gwałtownie zmienią swój kierunek, wyemitują fotony, a tym samym dość szybko stracą energię. Z przepływem neutrin wszystko nie jest takie, mogą przejść przez Ziemię prawie bez interakcji. Dlatego bardzo trudno je znaleźć.

Tak więc większość cząstek żyje bardzo krótko, po czym rozpada się. Najczęstszymi reakcjami są rozpady cząstek. W wyniku rozpadu jedna cząstka rozpada się na kilka innych o mniejszej masie, a te z kolei ulegają dalszemu rozpadowi. Wszystkie rozkłady podlegają pewnym zasadom - prawom zachowania. Na przykład w wyniku rozpadu należy zachować ładunek elektryczny, masę, spin i pewną liczbę liczb kwantowych. Niektóre liczby kwantowe mogą się zmieniać podczas rozpadu, ale również podlegają pewnym zasadom. To reguły rozpadu mówią nam, że elektron i proton są trwałymi cząstkami. Nie mogą już gnić, przestrzegając reguł gnicia, i dlatego na nich kończą się łańcuchy gnicia.

Tutaj chciałbym powiedzieć kilka słów o neutronie. Swobodny neutron również rozpada się na proton i elektron w ciągu około 15 minut. Jednak gdy neutron znajduje się w jądrze atomowym, tak się nie dzieje. Fakt ten można tłumaczyć na różne sposoby. Na przykład, gdy elektron i dodatkowy proton z rozpadającego się neutronu pojawiają się w jądrze atomu, natychmiast zachodzi reakcja odwrotna - jeden z protonów pochłania elektron i zamienia się w neutron. Ten obraz nazywa się równowagą dynamiczną. Zaobserwowano ją we wszechświecie na wczesnym etapie swojego rozwoju, krótko po Wielkim Wybuchu.

Oprócz reakcji rozpadu istnieją również reakcje rozpraszania - gdy dwie lub więcej cząstek oddziałuje jednocześnie, a wynikiem jest jedna lub więcej innych cząstek. Istnieją również reakcje absorpcji, gdy jedną otrzymuje się z dwóch lub więcej cząstek. Wszystkie reakcje zachodzą w wyniku silnego oddziaływania słabego lub elektromagnetycznego. Reakcje ze względu na oddziaływanie silne są najszybsze, czas takiej reakcji może sięgać od 10 do minus 20 sekund. Szybkość reakcji na skutek oddziaływania elektromagnetycznego jest mniejsza, tutaj czas może wynosić około 10 do minus 8 sekund. W przypadku słabych reakcji interakcji czas może sięgać dziesiątek sekund, a czasem nawet lat.

Na koniec opowieści o cząstkach porozmawiajmy o kwarkach. Kwarki to cząstki elementarne, których ładunek elektryczny jest wielokrotnością jednej trzeciej ładunku elektronu i które nie mogą istnieć w stanie swobodnym. Ich interakcja jest ułożona w taki sposób, że mogą żyć tylko jako część czegoś. Na przykład kombinacja trzech kwarków określonego typu tworzy proton. Inna kombinacja daje neutron. W sumie znanych jest 6 kwarków. Ich różne kombinacje dają nam różne cząstki i chociaż nie wszystkie kombinacje kwarków są dozwolone przez prawa fizyczne, istnieje całkiem sporo cząstek zbudowanych z kwarków.

Tutaj może pojawić się pytanie, jak proton można nazwać elementarnym, skoro składa się z kwarków. Mówiąc prościej - proton jest elementarny, ponieważ nie można go rozdzielić na części składowe - kwarki. Wszystkie cząstki uczestniczące w oddziaływaniu silnym składają się z kwarków, a jednocześnie są elementarne.

Zrozumienie interakcji cząstek elementarnych jest bardzo ważne dla zrozumienia struktury wszechświata. Wszystko, co dzieje się z ciałami makro, jest wynikiem interakcji cząstek. To oddziaływanie cząstek opisuje wzrost drzew na Ziemi, reakcje w głębinach gwiazd, promieniowanie gwiazd neutronowych i wiele więcej.

Prawdopodobieństwo i mechanika kwantowa

Co to jest neutron? Jaka jest jego budowa, właściwości i funkcje? Neutrony są największą z cząstek tworzących atomy, które są cegiełki wszystko się liczy.

Struktura atomowa

Neutrony znajdują się w jądrze – gęstym obszarze atomu, również wypełnionym protonami (cząstkami naładowanymi dodatnio). Te dwa elementy są utrzymywane razem przez siłę zwaną nuklearną. Neutrony mają ładunek neutralny. Dodatni ładunek protonu jest dopasowywany do ujemnego ładunku elektronu, tworząc neutralny atom. Chociaż neutrony w jądrze nie wpływają na ładunek atomu, mają wiele właściwości wpływających na atom, w tym poziom radioaktywności.

Neutrony, izotopy i radioaktywność

Cząstka znajdująca się w jądrze atomu - neutron jest o 0,2% większy od protonu. Razem stanowią 99,99% całkowitej masy tego samego pierwiastka i mogą mieć różną liczbę neutronów. Kiedy naukowcy odnoszą się do masy atomowej, mają na myśli średnią masę atomową. Na przykład węgiel ma zwykle 6 neutronów i 6 protonów o masie atomowej 12, ale czasami występuje z masą atomową 13 (6 protonów i 7 neutronów). Węgiel o liczbie atomowej 14 również istnieje, ale jest rzadki. Więc, masa atomowa dla węgla wynosi średnio 12,011.

Kiedy atomy mają różną liczbę neutronów, nazywa się je izotopami. Naukowcy znaleźli sposoby na dodanie tych cząstek do jądra w celu wytworzenia dużych izotopów. Teraz dodanie neutronów nie wpływa na ładunek atomu, ponieważ nie mają one ładunku. Jednak zwiększają radioaktywność atomu. Może to prowadzić do bardzo niestabilnych atomów, które mogą się wyładować wysokie poziomy energia.

Czym jest rdzeń?

W chemii jądro jest dodatnio naładowanym centrum atomu, który składa się z protonów i neutronów. Słowo „rdzeń” pochodzi od łacińskiego rdzenia, który jest formą słowa oznaczającego „orzech” lub „rdzeń”. Termin został ukuty w 1844 roku przez Michaela Faradaya, aby opisać centrum atomu. Nazywa się nauki zajmujące się badaniem jądra, badaniem jego składu i właściwości Fizyka nuklearna i chemia jądrowa.

Protony i neutrony są utrzymywane razem przez silne siły jądrowe. Elektrony są przyciągane do jądra, ale poruszają się tak szybko, że ich obrót odbywa się w pewnej odległości od środka atomu. Dodatni ładunek jądrowy pochodzi od protonów, ale czym jest neutron? Jest to cząsteczka pozbawiona ładunku elektrycznego. Prawie cały ciężar atomu zawarty jest w jądrze, ponieważ protony i neutrony mają znacznie większą masę niż elektrony. Liczba protonów w jądrze atomowym determinuje jego tożsamość jako pierwiastka. Liczba neutronów wskazuje, który izotop pierwiastka jest atomem.

Rozmiar jądra atomowego

Jądro jest znacznie mniejsze całkowita średnica atom, ponieważ elektrony można odsunąć od środka. Atom wodoru jest 145 000 razy większy niż jego jądro, a atom uranu jest 23 000 razy większy niż jego środek. Jądro wodoru jest najmniejsze, ponieważ składa się z jednego protonu.

Lokalizacja protonów i neutronów w jądrze

Proton i neutrony są zwykle przedstawiane jako upakowane razem i równomiernie rozmieszczone na sferach. Jest to jednak uproszczenie rzeczywistej konstrukcji. Każdy nukleon (proton lub neutron) może zajmować określony poziom energii i zakres lokalizacji. Chociaż jądro może być kuliste, może również mieć kształt gruszki, kuli lub dysku.

Jądra protonów i neutronów to bariony, składające się z najmniejszych, zwanych kwarkami. Siła przyciągania ma bardzo krótki zasięg, więc protony i neutrony muszą znajdować się bardzo blisko siebie, aby mogły się związać. To silne przyciąganie pokonuje naturalne odpychanie naładowanych protonów.

Proton, neutron i elektron

Potężnym impulsem do rozwoju takiej nauki jak fizyka jądrowa było odkrycie neutronu (1932). Dzięki za to powinien być angielski fizyk, który był uczniem Rutherforda. Co to jest neutron? Jest to cząstka niestabilna, która w stanie swobodnym w ciągu zaledwie 15 minut jest w stanie rozpaść się na proton, elektron i neutrino, tzw. bezmasową cząstkę obojętną.

Cząstka ma swoją nazwę ze względu na to, że nie ma ładunku elektrycznego, jest obojętna. Neutrony są niezwykle gęste. W stanie izolowanym jeden neutron będzie miał masę tylko 1,67·10 - 27, a jeśli weźmiesz łyżeczkę gęsto wypełnioną neutronami, otrzymany kawałek materii będzie ważył miliony ton.

Liczba protonów w jądrze pierwiastka nazywana jest liczbą atomową. Ten numer nadaje każdemu elementowi jego własną, niepowtarzalną tożsamość. W atomach niektórych pierwiastków, takich jak węgiel, liczba protonów w jądrach jest zawsze taka sama, ale liczba neutronów może się różnić. Atom dany element z pewną liczbą neutronów w jądrze nazywamy izotopem.

Czy pojedyncze neutrony są niebezpieczne?

Co to jest neutron? Jest to cząstka, która wraz z protonem wchodzi w skład. Czasami jednak mogą istnieć samodzielnie. Gdy neutrony znajdują się poza jądrami atomów, uzyskują potencjał niebezpieczne właściwości. Kiedy poruszają się z wysoka prędkość, wytwarzają śmiertelne promieniowanie. Tak zwane bomby neutronowe, znane ze swojej zdolności do zabijania ludzi i zwierząt, przy minimalnym wpływie na nieożywione struktury fizyczne.

Neutrony są bardzo ważną częścią atomu. Wysoka gęstość tych cząstek w połączeniu z ich szybkością daje im niezwykłą niszczycielską moc i energię. W konsekwencji mogą zmieniać, a nawet rozrywać jądra atomów, które uderzają. Chociaż neutron ma neutralny ładunek elektryczny netto, składa się on z naładowanych składników, które znoszą się wzajemnie w odniesieniu do ładunku.

Neutron w atomie to maleńka cząsteczka. Podobnie jak protony, są zbyt małe, aby można je było zobaczyć nawet pod mikroskopem elektronowym, ale są, ponieważ jest to jedyny sposób na wyjaśnienie zachowania atomów. Neutrony są bardzo ważne dla stabilności atomu, ale poza jego centrum atomowym nie mogą istnieć przez długi czas i rozpadają się średnio w zaledwie 885 sekund (około 15 minut).

Cały świat materialny Według współczesnej fizyki zbudowany jest z trzech cząstek elementarnych: protonu, neutronu i elektronu. Ponadto, według nauki, we wszechświecie istnieją inne „elementarne” cząstki materii, których niektóre nazwy wyraźnie przekraczają normę. Jednocześnie funkcja tych innych „cząstek elementarnych” w istnieniu i ewolucji wszechświata nie jest jasna.

Rozważ inną interpretację cząstek elementarnych:

Jest tylko jedna elementarna cząstka materii - proton. Wszystkie inne „cząstki elementarne”, w tym neutron i elektron, są tylko pochodnymi protonu i odgrywają bardzo skromną rolę w ewolucji wszechświata. Zastanówmy się, jak powstają takie „cząstki elementarne”.

Szczegółowo zbadaliśmy strukturę elementarnej cząstki materii w artykule „”. Krótko o cząstce elementarnej:

Elementarna cząsteczka materii ma postać wydłużonej nici w przestrzeni.
Cząstka elementarna może się rozciągać. W procesie rozciągania spada gęstość materii wewnątrz cząstki elementarnej.
Odcinek cząstki elementarnej, w którym gęstość materii spada o połowę, nazwaliśmy kwant materii .
W procesie ruchu cząsteczka elementarna w sposób ciągły pochłania (fałduje) energię.
Punkt absorpcji energii ( punkt anihilacji ) znajduje się na końcu wektora ruchu cząstki elementarnej.
Dokładniej: na czubku aktywnego kwantu materii.
Pochłaniając energię, cząsteczka elementarna stale zwiększa prędkość swojego ruchu do przodu.
Elementarna cząstka materii jest dipolem. W którym siły przyciągania są skoncentrowane w przedniej części (w kierunku ruchu) cząstki, a siły odpychania są skoncentrowane w tylnej części.

Właściwość bycia elementarnym w przestrzeni teoretycznie oznacza możliwość zmniejszenia gęstości materii do zera. A to z kolei oznacza możliwość jej mechanicznego pęknięcia: miejsce pęknięcia elementarnej cząstki materii można przedstawić jako jej odcinek o zerowej gęstości materii.

W procesie anihilacji (absorpcji energii) cząstka elementarna, zwijając energię, stale zwiększa prędkość swojego ruchu translacyjnego w przestrzeni.

Ewolucja galaktyki w końcu prowadzi elementarne cząstki materii do momentu, w którym stają się zdolne do wywierania na siebie efektu rozdzierania. Cząstki elementarne mogą nie spotykać się na równoległych kursach, gdy jedna cząstka zbliża się do drugiej powoli i płynnie, jak statek do molo. Mogą spotykać się w kosmosie i na przeciwnych trajektoriach. Wtedy mocne zderzenie i w rezultacie pęknięcie cząstki elementarnej jest prawie nieuniknione. Mogą dostać się pod bardzo potężną falę zaburzeń energii, co również prowadzi do zerwania.

Czym mogą być „rumowiska” powstałe w wyniku pęknięcia elementarnej cząstki materii?

Rozważmy przypadek, w którym w wyniku oddziaływania zewnętrznego z elementarnych cząstek materii - atomu deuteru - rozpadły się na proton i neutron.

Zerwanie struktury pary nie występuje w miejscu ich połączenia -. Jedna z dwóch cząstek elementarnych struktury pary pęka.

Proton i neutron różnią się między sobą strukturą.

Proton to nieco skrócona (po zerwaniu) cząstka elementarna,
neutron - struktura składająca się z jednej pełnoprawnej cząstki elementarnej i "kikuta" - przedniego, lekkiego wierzchołka pierwszej cząstki.

Pełnoprawna cząstka elementarna ma w swoim składzie kompletny zestaw - kwanty materii "N". Proton ma kwant materii "N-n". Neutron ma kwanty "N + n".

Zachowanie protonu jest jasne. Nawet tracąc końcowy kwant materii, aktywnie kontynuuje energię: gęstość materii jego nowego końcowego kwantu zawsze odpowiada warunkom anihilacji. Ten nowy ostateczny kwant materii staje się nowym punktem anihilacji. Ogólnie proton zachowuje się zgodnie z oczekiwaniami. Właściwości protonów są dobrze opisane w każdym podręczniku fizyki. Tylko stanie się trochę lżejszy niż jego „pełnoprawny” odpowiednik - pełnoprawna elementarna cząstka materii.

Neutron zachowuje się inaczej. Rozważmy najpierw strukturę neutronu. To jego struktura wyjaśnia jego „dziwność”.

Zasadniczo neutron składa się z dwóch części. Pierwsza część to pełnoprawna elementarna cząstka materii z punktem anihilacji na przodzie. Druga część to silnie skrócony, lekki „kikut” pierwszej cząstki elementarnej, pozostały po pęknięciu podwójnej struktury, a także posiadający punkt anihilacji. Te dwie części są połączone punktami anihilacji. Zatem neutron ma podwójny punkt anihilacji.

Logika myślenia sugeruje, że te dwie ważone części neuronu będą zachowywać się inaczej. Jeśli pierwsza część, która jest cząsteczką elementarną o pełnej masie, zgodnie z oczekiwaniami unicestwi energię swobodną i stopniowo przyśpieszy w przestrzeni wszechświata, to druga, lekka część zacznie w szybszym tempie anihilować energię swobodną.

Ruch elementarnej cząstki materii w przestrzeni odbywa się dzięki: dyfundującej energii ciągnie cząstkę, która wpadła w jej przepływy. Oczywiste jest, że im mniej masywna cząsteczka materii, tym łatwiej przepływ energii ciągnie ją za sobą, tym większa jest prędkość tej cząsteczki. Oczywiste jest, że co duża ilość energia jest jednocześnie fałdowana przez aktywny kwant, im silniejsze przepływy energii rozpraszającej, tym przepływy te łatwiej ciągną za sobą cząstkę. Otrzymujemy zależność: Prędkość ruchu postępowego cząstki materii w przestrzeni jest proporcjonalna do masy materii jej aktywnego kwantu i odwrotnie proporcjonalna do całkowitej masy cząstki materii :

Druga, lekka część neutronu ma masę wielokrotnie mniejszą niż masa pełnej masy elementarnej cząstki materii. Ale masy ich aktywnych kwantów są równe. To znaczy: w tym samym tempie unicestwiają energię. Otrzymujemy: prędkość ruchu translacyjnego drugiej części neutronu będzie miała tendencję do gwałtownego wzrostu i zacznie szybciej anihilować energię. (Aby nie wprowadzać zamieszania, drugą, lekką część neutronu nazwiemy elektronem).

rysunek neutronu

Gwałtownie rosnąca ilość energii anihilowanej jednocześnie przez elektron w składzie neutronu prowadzi do bezwładności neutronu. Elektron zaczyna anihilować więcej energii niż jego „sąsiad” – pełnoprawna cząstka elementarna. Nie może jeszcze oderwać się od wspólnego punktu anihilacji neutronów: przeszkadzają potężne siły przyciągania. W rezultacie elektron zaczyna „jeść” za wspólnym punktem anihilacji.

W tym samym czasie elektron zaczyna przesuwać się względem swojego partnera i jego kondensacja Darmowa energia znajduje się w zasięgu punktu zagłady sąsiada. Który natychmiast zaczyna „zjadać” to zgrubienie. Takie przełączenie elektronu i pełnowartościowej cząstki na zasoby „wewnętrzne” – kondensację swobodnej energii za punktem anihilacji – prowadzi do gwałtownego spadku sił przyciągania i odpychania neutronu.

Oderwanie się elektronu od ogólnej struktury neutronu następuje w momencie, gdy przemieszczenie elektronu względem cząstki elementarnej o pełnej masie staje się wystarczająco duże, siła dążąca do zerwania wiązań przyciągania dwóch punktów anihilacji zaczyna przekraczać siła przyciągania tych punktów anihilacji, a druga, lekka część neutronu (elektron) szybko odlatuje.

W rezultacie neutron rozpada się na dwie jednostki: pełnoprawną cząstkę elementarną - proton i lekką, skróconą część elementarnej cząstki materii - elektron.

Według współczesnych danych struktura pojedynczego neutronu istnieje przez około piętnaście minut. Następnie spontanicznie rozpada się na proton i elektron. Te piętnaście minut to czas przemieszczania się elektronu względem wspólnego punktu anihilacji neutronu i jego walki o swoją „wolność”.

Podsumujmy kilka wyników:

PROTON to pełnoprawna elementarna cząstka materii, z jednym punktem anihilacji lub ciężka część elementarnej cząstki materii, która pozostaje po oddzieleniu od niej kwantów światła.
NEUTRON jest strukturą podwójną, posiadającą dwa punkty anihilacji i składającą się z elementarnej cząstki materii oraz lekkiej, przedniej części innej elementarnej cząstki materii.
ELEKTRON - przednia część elementarnej cząstki materii, która posiada jeden punkt anihilacji, składający się z kwantów światła, powstałych w wyniku rozerwania elementarnej cząstki materii.
Uznana przez naukę struktura „proton-neutron” to ATOM DEUTERIUM, struktura dwóch cząstek elementarnych, która ma podwójny punkt anihilacji.

Elektron nie jest niezależną cząstką elementarną krążącą wokół jądra atomu.

Elektron, jak uważa nauka, nie znajduje się w składzie atomu.

A jądro atomu jako takie nie istnieje w naturze, tak jak nie ma neutronu w postaci niezależnej elementarnej cząstki materii.

Zarówno elektron, jak i neutron są pochodnymi struktury parowej dwóch cząstek elementarnych, po rozbiciu na dwie nierówne części w wyniku oddziaływania zewnętrznego. W składzie atomu dowolnego pierwiastka chemicznego proton i neutron są standardową strukturą pary - dwie pełnowagowe cząstki elementarne materii - dwa protony połączone punktami anihilacji.

We współczesnej fizyce istnieje niezachwiane stanowisko, że proton i elektron mają równe, ale przeciwne ładunki elektryczne. Podobno w wyniku interakcji tych przeciwnych ładunków przyciągają się do siebie. Dość logiczne wyjaśnienie. Prawidłowo odzwierciedla mechanizm zjawiska, ale jest całkowicie błędny - jego istota.

Cząstki elementarne nie mają ani dodatnich, ani ujemnych ładunków „elektrycznych”, tak jak nie ma specjalnej formy materii w postaci „pola elektrycznego”. Taka „elektryczność” jest wynalazkiem człowieka, spowodowanym nieumiejętnością wyjaśnienia istniejącego stanu rzeczy.

„Elektryczność” i elektron do siebie są w rzeczywistości tworzone przez przepływy energii skierowane do ich punktów anihilacji, w wyniku ich ruchu naprzód w przestrzeni wszechświata. Kiedy wpadają w strefę działania sił przyciągania się nawzajem. To naprawdę wygląda na oddziaływanie równej wielkości, ale przeciwnych ładunków elektrycznych.

„podobne ładunki elektryczne”, na przykład: dwa protony lub dwa elektrony również mają inne wytłumaczenie. Odpychanie występuje, gdy jedna z cząstek wejdzie w strefę działania sił odpychania innej cząstki - czyli w strefę kondensacji energii za jej punktem anihilacji. Omówiliśmy to w poprzednim artykule.

Oddziaływanie „proton – antyproton”, „elektron – pozyton” też ma inne wytłumaczenie. Przez takie oddziaływanie rozumiemy oddziaływanie ducha protonów lub elektronów, gdy poruszają się po kursie kolizyjnym. W tym przypadku, ze względu na ich interakcję tylko przez przyciąganie (nie ma odpychania, ponieważ strefa odpychania każdego z nich znajduje się za nimi), następuje ich twardy kontakt. W efekcie zamiast dwóch protonów (elektronów) otrzymujemy zupełnie inne „cząstki elementarne”, które są właściwie pochodnymi sztywnego oddziaływania tych dwóch protonów (elektronów).

Struktura atomowa substancji. Model atomowy

Rozważ strukturę atomu.

Neutron i elektron - jako elementarne cząstki materii - nie istnieją. To właśnie omówiliśmy powyżej. W związku z tym: nie ma jądra atomu i jego powłoka elektronowa. Ten błąd jest potężną przeszkodą w dalszych badaniach nad strukturą materii.

Jedyną elementarną cząstką materii jest tylko proton. Atom dowolnego pierwiastka chemicznego składa się ze sparowanych struktur dwóch elementarnych cząstek materii (z wyjątkiem izotopów, gdzie do sparowanej struktury dodaje się więcej cząstek elementarnych).

Dla naszego dalszego rozumowania konieczne jest rozważenie pojęcia wspólnego punktu zagłady.

Cząstki elementarne materii oddziałują ze sobą poprzez punkty anihilacji. Ta interakcja prowadzi do powstania struktur materialnych: atomów, cząsteczek, ciał fizycznych... które mają wspólny punkt anihilacji atomu, wspólny punkt anihilacji cząsteczki...

OGÓLNY PUNKT ANIHILACJI - to połączenie dwóch pojedynczych punktów anihilacji elementarnych cząstek materii we wspólny punkt anihilacji struktury pary lub wspólne punkty anihilacji struktur par we wspólny punkt anihilacji atomu pierwiastka chemicznego lub wspólna anihilacja punkty atomów pierwiastki chemiczne– do wspólnego punktu anihilacji molekularnej.

Najważniejsze jest to, że połączenie cząstek materii działa jak przyciąganie i odpychanie jako pojedynczy integralny obiekt. W końcu nawet każde ciało fizyczne można przedstawić jako wspólny punkt anihilacji tego ciała fizycznego: ciało to przyciąga do siebie inne ciała fizyczne jako pojedynczy, integralny obiekt fizyczny, jako pojedynczy punkt anihilacji. W tym przypadku otrzymujemy zjawiska grawitacyjne - przyciąganie między ciałami fizycznymi.

W fazie cyklu rozwojowego galaktyki, kiedy siły przyciągania stają się wystarczająco duże, rozpoczyna się unifikacja atomów deuteru w struktury innych atomów. Atomy pierwiastków chemicznych powstają sekwencyjnie, wraz ze wzrostem prędkości ruchu translacyjnego cząstek elementarnych materii (czytaj: prędkość ruchu translacyjnego galaktyki w przestrzeni wszechświata) poprzez dołączanie nowych par struktur cząstek elementarnych materii do atomu deuteru.

Unifikacja następuje sekwencyjnie: w każdym nowym atomie pojawia się jedna nowa struktura pary cząstek elementarnych materii (rzadziej pojedyncza cząsteczka elementarna). Co daje nam połączenie atomów deuteru w strukturę innych atomów:

Pojawia się wspólny punkt anihilacji atomu. Oznacza to, że nasz atom będzie oddziaływał poprzez przyciąganie i odpychanie ze wszystkimi innymi atomami i cząstkami elementarnymi jako pojedyncza integralna struktura.
Pojawia się przestrzeń atomu, wewnątrz której gęstość energii swobodnej wielokrotnie przewyższa gęstość energii swobodnej poza jego przestrzenią. Bardzo wysoka gęstość energii za pojedynczym punktem anihilacji w przestrzeni atomu po prostu nie będzie miała czasu na silny spadek: odległości między cząstkami elementarnymi są zbyt małe. Średnia gęstość energii swobodnej w przestrzeni wewnątrzatomowej jest wielokrotnie większa niż wartość stałej gęstości energii swobodnej przestrzeni wszechświata.

W budowie atomów pierwiastków chemicznych, cząsteczek substancje chemiczne, ciała fizyczne, manifestuje się najważniejsze prawo oddziaływania cząstek materialnych i ciał:

Siła wiązań wewnątrzjądrowych, chemicznych, elektrycznych, grawitacyjnych zależy od odległości między punktami anihilacji wewnątrz atomu, między wspólnymi punktami anihilacji atomów wewnątrz molekuł, między wspólnymi punktami anihilacji molekuł w ciałach fizycznych, między ciałami fizycznymi. Im mniejsza odległość między wspólnymi punktami anihilacji, tym silniejsze siły przyciągające działają między nimi.

Jest jasne, że:

Przez wiązania wewnątrzjądrowe rozumiemy oddziaływania między cząstkami elementarnymi oraz między strukturami par w atomach.
Przez wiązania chemiczne rozumiemy oddziaływania między atomami w strukturze cząsteczek.
Przez połączenia elektryczne rozumiemy interakcje między cząsteczkami w składzie ciał fizycznych, cieczy, gazów.
Przez wiązania grawitacyjne rozumiemy interakcje między ciałami fizycznymi.

Powstawanie drugiego pierwiastka chemicznego - atomu helu - następuje, gdy galaktyka przyspiesza w przestrzeni do odpowiednio dużej prędkości.Gdy siła przyciągania dwóch atomów deuteru osiąga dużą wartość, zbliżają się one na odległość, która pozwala im połączyć się w jedną poczwórna struktura atomu helu.

Dalszy wzrost szybkości postępującego ruchu galaktyki prowadzi do powstania atomów kolejnych (zgodnie z układem okresowym) pierwiastków chemicznych. Jednocześnie: genezie atomów każdego pierwiastka chemicznego odpowiada jego własna, ściśle określona prędkość postępującego ruchu galaktyki w przestrzeni wszechświata. Zadzwońmy do niej standardowa szybkość tworzenia atomu pierwiastka chemicznego .

Atom helu jest drugim po wodorze atomem, który powstaje w galaktyce. Następnie, wraz ze wzrostem prędkości ruchu galaktyki do przodu, następny atom deuteru przebija się do atomu helu. Oznacza to, że prędkość ruchu naprzód galaktyki osiągnęła standardową szybkość tworzenia atomu litu. Wtedy osiągnie standardową szybkość tworzenia się atomu berylu, węgla… i tak dalej, zgodnie z układem okresowym.

model atomu

Na powyższym schemacie widzimy, że:

Każdy okres w atomie jest pierścieniem o sparowanych strukturach.
Centrum atomu zawsze zajmuje poczwórna struktura atomu helu.
Wszystkie sparowane struktury z tego samego okresu znajdują się ściśle na tej samej płaszczyźnie.
Odległości między okresami są znacznie większe niż odległości między strukturami par w jednym okresie.

Oczywiście jest to schemat bardzo uproszczony i nie oddaje wszystkich realiów budowy atomów. Na przykład: każda nowa struktura pary, łącząc atom, wypiera pozostałe struktury par okresu, do którego jest przyłączona.

Otrzymujemy zasadę konstruowania okresu w postaci pierścienia wokół geometrycznego środka atomu:

struktura z epoki zbudowana jest w jednej płaszczyźnie. Ułatwia to ogólny wektor ruchu translacyjnego wszystkich cząstek elementarnych galaktyki.
struktury par z tego samego okresu są budowane wokół geometrycznego środka atomu w równej odległości.
atom, wokół którego budowany jest nowy okres, zachowuje się wobec tego nowego okresu jako pojedynczy kompletny system.

Otrzymujemy więc najważniejszą prawidłowość w budowie atomów pierwiastków chemicznych:

PRAWIDŁOWOŚĆ ŚCIŚLE OKREŚLONEJ LICZBY STRUKTUR PARYCH: jednocześnie w pewnej odległości od geometrycznego środka wspólnego punktu anihilacji atomu można zlokalizować tylko określoną liczbę par struktur elementarnych cząstek materii.

Czyli: w drugim, trzecim okresie układu okresowego pierwiastków po osiem pierwiastków, w czwartym, piątym - osiemnaście, w szóstym, siódmym - trzydzieści dwa. Rosnąca średnica atomu pozwala na wzrost liczby par struktur w każdym kolejnym okresie.

Oczywiste jest, że ten wzór określa zasadę okresowości w budowie atomów pierwiastków chemicznych, odkrytą przez D.I. Mendelejew.

Każdy okres wewnątrz atomu pierwiastka chemicznego zachowuje się w stosunku do niego jak pojedynczy integralny układ. Określają to skoki odległości między okresami: znacznie większe niż odległości między strukturami par w okresie.

Atom o niepełnym okresie wykazuje aktywność chemiczną zgodnie z powyższą prawidłowością. Ponieważ istnieje nierównowaga sił przyciągania i odpychania atomu na korzyść sił przyciągania. Ale wraz z dodaniem struktury ostatniej pary brak równowagi znika, nowy okres przybiera formę prawe kółko- staje się jednym, integralnym, kompletnym systemem. I otrzymujemy atom gazu obojętnego.

Najważniejszym wzorem konstruowania struktury atomu jest: atom ma kaskadę płaskąStruktura . Coś jak żyrandol.

pary struktur tego samego okresu powinny znajdować się w tej samej płaszczyźnie prostopadłej do wektora ruchu translacyjnego atomu.
w tym samym czasie okresy w atomie muszą się kaskadować.

Tłumaczy to, dlaczego w drugim i trzecim okresie (a także w czwartym – piątym, szóstym – siódmym) ta sama liczba sparowanych struktur (patrz rysunek poniżej). Taka struktura atomu jest konsekwencją rozkładu sił przyciągania i odpychania cząstki elementarnej: siły przyciągające działają w przedniej (w kierunku ruchu) półkuli cząstki, odpychające - w tylnej półkuli.

W przeciwnym razie koncentracja energii swobodnej za punktami anihilacji niektórych struktur par znajdzie się w strefie przyciągania punktów anihilacji innych struktur par, a atom nieuchronnie rozpadnie się.

Poniżej widzimy schematyczny obraz wolumetryczny atomu argonu

model atomu argonu

Na poniższym rysunku widzimy „przekrój”, „widok z boku” dwóch okresów atomu - drugiego i trzeciego:

Tak właśnie powinny być zorientowane sparowane struktury względem środka atomu w okresach o równej liczbie sparowanych struktur (druga – trzecia, czwarta – piąta, szósta – siódma).

Ilość energii w kondensacji za punktem anihilacji cząstki elementarnej stale rośnie. Wynika to jasno ze wzoru:

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

gdzie:

E 1 to ilość energii swobodnej skumulowanej (pochłoniętej) przez punkt anihilacji z przedniej półkuli ruchu.

E 2 to ilość energii swobodnej złożonego (pochłoniętego) punktu anihilacji z tylnej półkuli ruchu.

ΔЕ jest różnicą pomiędzy ilością energii swobodnej skumulowanej (pochłoniętej) z przedniej i tylnej półkuli ruchu cząstki elementarnej.

W to prędkość ruchu cząstki elementarnej.

Widzimy tutaj ciągły wzrost masy kondensacji energii za punktem anihilacji poruszającej się cząstki, wraz ze wzrostem prędkości jej ruchu do przodu.

W strukturze atomu przejawi się to tym, że gęstość energii stojąca za strukturą każdego kolejnego atomu będzie wzrastać w postęp geometryczny. Punkty anihilacji trzymają się nawzajem siłą przyciągania „żelaznym uściskiem”. Jednocześnie rosnąca siła odpychająca będzie coraz bardziej odchylać od siebie struktury par atomu. Otrzymujemy więc płaską - kaskadową budowę atomu.

Atom swoim kształtem powinien przypominać kształt miski, gdzie „dnem” jest budowa atomu helu. A „krawędzie” miski to ostatni okres. Miejsca "zagięć miski": drugi - trzeci, czwarty - piąty, szósty - siódmy okres. Te „zagięcia” umożliwiają formowanie różne okresy o równej liczbie sparowanych struktur

model atomu helu

To właśnie płasko-kaskadowa struktura atomu i układ pierścieni w nim struktur parowych decydują o okresowości i budowie rzędów układ okresowy pierwiastki chemiczne Mendelejewa, częstotliwość występowania podobnych właściwości chemiczne atomy w jednym rzędzie układu okresowego.

Płaszczyzna - kaskadowa budowa atomu daje wygląd pojedynczej przestrzeni atomu o dużej gęstości energii swobodnej.

Wszystkie struktury parowe atomu są zorientowane w kierunku środka atomu (dokładniej: w kierunku punktu znajdującego się na geometrycznej osi atomu, w kierunku ruchu atomu).
Wszystkie poszczególne punkty anihilacji znajdują się wzdłuż pierścieni okresów wewnątrz atomu.
Wszystkie poszczególne klastry darmowej energii znajdują się za ich punktami anihilacji.

Rezultat: pojedyncza koncentracja energii swobodnej o wysokiej gęstości, której granice są granicami atomu. Granice te, jak rozumiemy, są granicami działania sił znanych w nauce jako siły Yukawa.

Płasko-kaskadowa struktura atomu daje w pewien sposób redystrybucję stref sił przyciągania i odpychania. Już obserwujemy redystrybucję stref sił przyciągania i odpychania w strukturze sparowanej:

Strefa działania sił odpychających struktury pary wzrasta ze względu na strefę działania sił jej przyciągania (w porównaniu do pojedynczych cząstek elementarnych). Odpowiednio zmniejsza się strefa działania sił przyciągających. (Strefa działania siły przyciągania maleje, ale nie sama siła). Płasko-kaskadowa struktura atomu daje nam jeszcze większy wzrost strefy działania sił odpychania atomu.

Z każdym nowym okresem strefa działania sił odpychających ma tendencję do tworzenia pełnej kuli.
Strefa działania sił przyciągania będzie miała coraz mniejszą średnicę stożka

W budowie nowego okresu atomu można prześledzić jeszcze jedną prawidłowość: wszystkie struktury parowe jednego okresu są usytuowane ściśle symetrycznie względem geometrycznego środka atomu, niezależnie od liczby struktur parowych w okresie.

Każda nowa struktura par, łącząc się, zmienia położenie wszystkich pozostałych struktur par okresu tak, że odległości między nimi w okresie są zawsze równe. Odległości te zmniejszają się wraz z dodaniem kolejnej struktury par. Niekompletny okres zewnętrzny atom pierwiastka chemicznego czyni go aktywnym chemicznie.

Odległości między okresami, które są znacznie większe niż odległości między sparowanymi cząstkami w okresie, sprawiają, że okresy są od siebie względnie niezależne.

Każdy okres atomu jest powiązany ze wszystkimi innymi okresami i z całym atomem jako niezależną całością.

Oznacza to, że aktywność chemiczna atomu jest prawie w 100% określona tylko przez ostatni okres atomu. Całkowicie wypełniony ostatni okres daje nam maksymalnie wypełnioną strefę sił odpychania atomu. Aktywność chemiczna atomu jest prawie zerowa. Atom, jak piłka, odpycha od siebie inne atomy. Widzimy tutaj gaz. I to nie tylko gaz, ale gaz obojętny.

Dodanie struktury pierwszej pary nowego okresu zmienia ten sielankowy obraz. Rozkład stref działania sił odpychania i przyciągania zmienia się na korzyść sił przyciągania. Atom staje się chemicznie aktywny. To jest atom metal alkaliczny.

Wraz z dodaniem każdej kolejnej struktury parowej zmienia się równowaga stref rozkładu sił przyciągania i odpychania atomu: zwiększa się strefa sił odpychania, zmniejsza się strefa sił przyciągania. A każdy następny atom staje się trochę mniej metalowy i trochę bardziej niemetalowy.

Płaskokaskadowa forma atomów, redystrybucja stref działania sił przyciągania i odpychania daje nam to, co następuje: Atom pierwiastka chemicznego, spotykając się z innym atomem nawet na kursie kolizyjnym, niezawodnie wpada w tę strefę działania sił odpychania tego atomu. I nie niszczy siebie i nie niszczy tego drugiego atomu.

Wszystko to prowadzi nas do niezwykłego rezultatu: atomy pierwiastków chemicznych, wchodzące w związki ze sobą, tworzą trójwymiarowe struktury cząsteczek. W przeciwieństwie do płaskiej – kaskadowej budowy atomów. Cząsteczka to stabilna trójwymiarowa struktura atomów.

Rozważ przepływ energii wewnątrz atomów i cząsteczek.

Przede wszystkim zauważamy, że cząsteczka elementarna będzie absorbować energię w cyklach. Czyli: w pierwszej połowie cyklu cząstka elementarna pochłania energię z najbliższej przestrzeni. Powstaje tu pustka - przestrzeń bez darmowej energii.

W drugiej połowie cyklu: energie z bardziej odległego środowiska natychmiast zaczną wypełniać powstałą pustkę. Oznacza to, że w kosmosie będą przepływy energii skierowane do punktu anihilacji. Cząstka otrzymuje dodatni pęd ruchu translacyjnego. ALE energia związana wewnątrz cząstki zacznie redystrybuować swoją gęstość.

Co nas tutaj interesuje?

Ponieważ cykl anihilacji dzieli się na dwie fazy: fazę pochłaniania energii i fazę ruchu energii (wypełniania pustki), to Średnia prędkość przepływy energii w rejonie punktu anihilacji zmniejszą się, z grubsza, dwa razy.

A co niezwykle ważne:

W budowie atomów, cząsteczek, ciał fizycznych przejawia się bardzo ważna prawidłowość: stabilność wszystkich struktur materialnych, takich jak: struktury sparowane - atomy deuteru, poszczególne okresy wokół atomów, atomów, molekuł, ciał fizycznych zapewnia ścisła uporządkowanie procesów ich anihilacji.

Rozważ to.

Przepływy energii generowane przez strukturę pary. W strukturze pary cząstki elementarne synchronicznie anihilują energię. W przeciwnym razie cząstki elementarne „pożerały” koncentrację energii za wzajemnym punktem anihilacji. Otrzymujemy wyraźną charakterystykę falową struktury pary. Dodatkowo przypominamy, że ze względu na cykliczny charakter procesów anihilacyjnych, średnie tempo przepływów energii spada tutaj o połowę.
Energia płynie w atomie. Zasada jest taka sama: wszystkie sparowane struktury tego samego okresu muszą synchronicznie anihilować energię - w cyklach synchronicznych. Podobnie: procesy anihilacji w atomie muszą być zsynchronizowane między okresami. Każda asynchronia prowadzi do zniszczenia atomu. Tutaj synchroniczność może się nieznacznie różnić. Można przypuszczać, że okresy w atomie anihilują energię sekwencyjnie, jeden po drugim, na fali.
Energia płynie w cząsteczce, ciele fizycznym. Odległości między atomami w strukturze cząsteczki są wielokrotnie większe niż odległości między okresami wewnątrz atomu. Ponadto cząsteczka ma strukturę objętościową. Jak każde ciało fizyczne, ma trójwymiarową strukturę. Oczywiste jest, że synchronizacja procesów anihilacji musi być tutaj spójna. Skierowany z peryferii do centrum lub odwrotnie: z centrum do peryferii – licz jak chcesz.

Zasada synchroniczności daje nam jeszcze dwie prawidłowości:

Prędkość przepływu energii wewnątrz atomów, molekuł, ciał fizycznych jest znacznie mniejsza niż stała prędkości ruchu energii w przestrzeni wszechświata. Ten wzór pomoże nam zrozumieć (w artykule #7) procesy zachodzące w elektryczności.
Im większą widzimy strukturę (kolejno: cząstka elementarna, atom, cząsteczka, ciało fizyczne), tym większą długość fali w jej charakterystyce falowej będziemy obserwować. Dotyczy to również ciał fizycznych: im większa masa ciała fizycznego, tym większa ma długość fali.

Strona 1

Ładunek neutronowy wynosi zero. W konsekwencji neutrony nie odgrywają roli w wielkości ładunku jądra atomu. Numer seryjny chromu jest równy tej samej wartości.

Ładunek protonu qp e Ładunek neutronu jest równy zeru.

Łatwo zauważyć, że w tym przypadku ładunek neutronu wynosi zero, a protonu 1, zgodnie z oczekiwaniami. Uzyskuje się wszystkie bariony należące do dwóch rodzin - ósmej i dziesiątej. Mezony składają się z kwarka i antykwarka. Słupek oznacza antykwarki; ich ładunek elektryczny różni się znakiem od odpowiedniego kwarka. Dziwny kwark nie wchodzi w mezon pi, mezony pi, jak już powiedzieliśmy, są cząstkami o dziwności i spinie równym zero.

Ponieważ ładunek protonu jest równy ładunkowi elektronu, a ładunek neutronu jest równy pociskowi, to jeśli oddziaływanie silne jest wyłączone, oddziaływanie protonu z pole elektromagnetyczne I będzie to zwykłe oddziaływanie cząstki Diraca - Yp / V. Neutron nie miałby oddziaływania elektromagnetycznego.

Oznaczenia: 67 - różnica ładunków między elektronem a protonem; q jest ładunkiem neutronowym; qg to bezwzględna wartość ładunku elektronu.

Jądro składa się z dodatnio naładowanych cząstek elementarnych - protonów i neutronów, które nie niosą ładunku.

Podstawą współczesnych wyobrażeń o budowie materii jest stwierdzenie o istnieniu atomów materii, składających się z dodatnio naładowanych protonów i bezładunkowych neutronów, tworzących dodatnio naładowane jądro i ujemnie naładowanych elektronów krążących wokół jądra. Poziomy energetyczne elektronów, zgodnie z tą teorią, mają charakter dyskretny, a utratę lub pozyskanie przez nie dodatkowej energii uważa się za przejście z jednego dozwolonego poziomu energetycznego na drugi. Jednocześnie dyskretna natura energii niwelatory elektroniczne staje się przyczyną tej samej dyskretnej absorpcji lub emisji energii przez elektron podczas przejścia z jednego poziomu energii na drugi.

Założyliśmy, że ładunek atomu lub cząsteczki jest całkowicie określony przez sumę skalarną q Z (q Nqn, gdzie Z jest liczbą par elektron-proton, (q qp - qe jest różnicą ładunków elektronu i protonu , N to liczba neutronów, a qn to ładunek neutronu.

Ładunek jądrowy jest określony tylko przez liczbę protonów Z, a jego Liczba masowa A pokrywa się z całkowitą liczbą protonów i neutronów. Ponieważ ładunek neutronu wynosi zero, zgodnie z prawem Coulomba nie ma oddziaływania elektrycznego między dwoma neutronami, a także między protonem a neutronem. W tym samym czasie między dwoma protonami działa elektryczna siła odpychająca.

Ponadto, w granicach dokładności pomiaru, nie zarejestrowano ani jednego procesu kolizyjnego, w którym nie byłoby przestrzegane prawo zachowania ładunku. Na przykład nieelastyczność neutronów w jednorodnych pola elektryczne pozwala nam rozważyć ładunek neutronowy jako zero z dokładnością do 1 (ładunek elektronu H7.

Powiedzieliśmy już, że różnica między momentem magnetycznym protonu i jednego magnetonu jądrowego jest niesamowitym wynikiem. Jeszcze bardziej zaskakujące (wydaje się, że istnieje moment magnetyczny dla neutronu bez ładunku.

Łatwo zauważyć, że siły te nie są zredukowane do żadnego z rodzajów sił rozważanych w poprzednich częściach kursu fizyki. Rzeczywiście, jeśli przyjmiemy na przykład, że pomiędzy nukleonami w jądrach znajdują się siły grawitacyjne, to na podstawie znanych mas protonu i neutronu łatwo wyliczyć, że energia wiązania na cząstkę będzie znikoma - będzie 1036 razy mniejsza niż obserwowana eksperymentalnie. Znika również założenie o elektrycznym charakterze sił jądrowych. Rzeczywiście, w tym przypadku nie można sobie wyobrazić stabilnego jądra składającego się z pojedynczego naładowanego protonu i bez ładunku neutronu.

Silne wiązanie, jakie istnieje między nukleonami w jądrze, wskazuje na obecność w jądrach atomowych specjalnych, tzw. sił jądrowych. Łatwo zauważyć, że siły te nie sprowadzają się do żadnego z rodzajów sił rozważanych w poprzednich częściach kursu fizyki. Rzeczywiście, jeśli założymy np., że między nukleonami w jądrach działają siły grawitacyjne, to na podstawie znanych mas protonu i neutronu łatwo wyliczyć, że energia wiązania na cząstkę będzie znikoma - będzie 1038 razy mniejsza niż obserwowane eksperymentalnie. Znika również założenie o elektrycznym charakterze sił jądrowych. Rzeczywiście, w tym przypadku nie można sobie wyobrazić stabilnego jądra składającego się z pojedynczego naładowanego protonu i bez ładunku neutronu.