Struktura atomskega jedra (proton, nevtron, elektron). Poglavje II. Struktura atomov in periodični zakon

NEUTRON(n) (iz lat. neuter - ne eno ne drugo) - elementarni delec z nič električnega. naboj in masa, nekoliko večja od mase protona. Skupaj s protonom pod splošnim imenom. Nukleon je del atomskih jeder. H. ima vrtenje 1/2 in zato uboga Fermi - Dirac statistika(je fermion). pripada družini adra-nov; ima barionsko število B= 1, torej vključeni v skupino barionov.

Leta 1932 ga je odkril J. Chadwick, ki je pokazal, da je trdo prodorno sevanje, ki nastane pri bombardiranju berilijevih jeder z a-delci, sestavljeno iz električno nevtralnih delcev z maso približno enako masi protona. Leta 1932 sta D. D. Ivanenko in W. Heisenberg postavila hipotezo, da so atomska jedra sestavljena iz protonov in H. V nasprotju z nabojem. delci, H. zlahka prodre v jedra pri kateri koli energiji in z veliko verjetnostjo povzroči jedrske reakcije zajemanje (n,g), (n,a), (n, p), če je energijska bilanca v reakciji pozitivna. Verjetnost eksotermnosti narašča s pojemkom H. obratno sorazmerno. njegova hitrost. E. Fermi (E. Fermi) in sodelavci so leta 1934 odkrili povečanje verjetnosti reakcij zajetja H., ko so upočasnjene v medijih, ki vsebujejo vodik. Odkrili so sposobnost H., da povzroči cepitev težkih jeder. O. Gana (O. Hahn) in F. Strassmanna (F. . Strassman) leta 1938 (gl. jedrska fisija), je služil kot osnova za ustvarjanje jedrskega orožja in. Posebnost interakcije počasnih nevtronov s snovjo, ki ima de Brogliejevo valovno dolžino reda atomskih razdalj (resonančni učinki, difrakcija itd.), služi kot osnova za široko uporabo nevtronskih žarkov v fiziki. trdno telo. (Razvrstitev H. po energiji - hitro, počasi, toplotno, hladno, ultrahladno - glej čl. nevtronska fizika.)

V prostem stanju je H. nestabilen - podvrže se B-razpadu; n p + e - + v e; njegova življenjska doba t n = 898 (14) s, mejna energija elektronskega spektra je 782 keV (glej sl. nevtronski beta razpad). IN vezano stanje v sestavi stabilnih jeder je H. stabilen (po eksperimentalnih ocenah njegova življenjska doba presega 10 32 let). Glede na aster. Ocenjuje se, da 15 % vidne snovi vesolja predstavlja H., ki so del jeder 4 He. H. je glavni. komponento nevtronske zvezde. Prosti H. v naravi nastajajo v jedrske reakcije, ki ga povzročajo a-delci radioaktivnega razpada, kozmični žarki in kot posledica spontane ali prisilne cepitve težkih jeder. Umetnost viri H. so jedrski reaktorji, jedrske eksplozije, pospeševalniki protonov (prim. energijo) in elektronov s tarčami iz težkih elementov. Viri monokromatskih žarkov H. z energijo 14 MeV so nizkoenergijski. devteronski pospeševalniki s tritijevo ali litijevo tarčo, v prihodnosti pa se lahko izkažejo, da so termonuklearne instalacije CTS intenziven vir takšnega H. (cm. .)

Ključne lastnosti H.

Teža h. t p = 939,5731(27) MeV/c 2 = = 1,008664967(34) pri. enote mase 1,675. 10 -24 g. Razlika med masama H. in protona je bila izmerjena od maks. natančnost iz energ. ravnovesje reakcije ujetja H. s protonom: n + p d + g (g-kvantna energija = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Električni naboj H. Q n = 0. Najbolj natančne neposredne meritve Q n izveden z odklonom žarkov hladnega ali ultrahladnega H. v elektrostatičnem. polje: Q n<= 3·10 -21 njo je naboj elektrona). Cosv. električni podatki. makroskopska nevtralnost. količino plina Qn<= 2 10 -22 e.

Zavrtite H. J= 1 / 2 smo določili iz neposrednih poskusov cepitve žarka H. v nehomogenem magnetnem polju. polje na dve komponenti [v splošnem primeru je število komponent (2 J + 1)].

Dosleden opis strukture hadronov na podlagi modern. močna teorija interakcij - kvantna kromodinamika- medtem ko izpolnjuje teoretično. težave pa za mnoge naloge so zelo zadovoljive. rezultati dajejo opis interakcije nukleonov, predstavljenih kot elementarni objekti, z izmenjavo mezonov. Eksperimentirajte. raziskovanje prostorov. struktura H. se izvaja z uporabo sipanja visokoenergetskih leptonov (elektronov, mionov, nevtrinov, ki se v sodobni teoriji obravnavajo kot točkovni delci) na devtrone. Prispevek sipanja na protonu se meri v dep. eksperimenta in se lahko odšteje z def. izračunaj. postopkov.

Elastično in kvazielastično (z cepljenjem devtrona) razprševanje elektronov na devtronu omogoča iskanje porazdelitve električne gostote. naboj in magnet. trenutek H. ( faktor oblike H.). Glede na poskus, porazdelitev magnetne gostote. moment H. z natančnostjo reda več. odstotkov sovpada z razporeditvijo električne gostote. protonski naboj in ima RMS polmer ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. faktor oblike H. precej dobro opisuje t.i. dipol f-loy G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , kjer q 2 je kvadrat prenesenega zagona v enotah (GeV/c) 2 .

Bolj zapleteno je vprašanje velikosti električnega toka. (naboj) faktor oblike H. G E n. Iz poskusov sipanja z devtronom je mogoče sklepati, da G E n ( q 2 ) <= 0,1 v intervalu kvadratov prenesenih impulzov (0-1) (GeV/c) 2 . Pri q 2 0 zaradi nič električnega. naboj H. G E n- > 0, vendar je eksperimentalno mogoče določiti dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0 . Ta vrednost je max. natančno ugotovljeno iz meritev razpršilna dolžina H. na elektronski lupini težkih atomov. Glavni del te interakcije določa magnet. moment H. Maks. natančni poskusi dajejo dolžino ne sipanja ampak ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, ki se razlikuje od izračunanega, določenega z mag. trenutek H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm Razlika med temi vrednostmi daje povprečni kvadratni električni koren. polmer H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F2. Teh številk ni mogoče šteti za dokončne zaradi velikega razpršenosti razčlenitve podatkov. poskusi, ki presegajo dane napake.

Značilnost interakcije H. z večino jeder je pozitivna. dolžine sipanja, kar vodi do koeficienta. lom< 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. nevtronska optika).

H. in šibka (elektrošibka) interakcija. Pomemben vir informacij o elektrošibki interakciji je b-razpad prostega H. Na ravni kvarkov ta proces ustreza prehodu. Povratni proces interakcije elektrona s protonom, imenovan. inverzni b-razpad. Ta razred procesov vključuje elektronski zajem, ki poteka v jedrih, re - n v e.

Razpad prostega H., ob upoštevanju kinematike. parametrov opisujeta dve konstanti - vektor G V, kar je posledica vektorsko ohranjanje toka univerzalna šibka interakcijska konstanta in aksialni vektor G A, katerega vrednost je določena z dinamiko močno medsebojno delujočih komponent nukleona - kvarkov in gluonov. Valovne funkcije začetnega H. in končnega protona ter prehodnega matričnega elementa n p zaradi izotopa. invariance so izračunane precej natančno. Kot rezultat, izračun konstant G V in G A iz razpada prostega H. (v nasprotju z izračuni iz b-razpada jeder) ni povezana z upoštevanjem jedrskih strukturnih faktorjev.

Življenjska doba H. brez upoštevanja nekaterih popravkov je: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , kjer k vključuje kinematsko. faktorjev in Coulombovih popravkov v odvisnosti od mejne energije b-razpada in sevalne korekcije.

Verjetnost razpada polarizatorjev. H. z vrtenjem S , energije in momenti elektrona in antinevtrina in R e, je na splošno opisan z izrazom:

koef. korelacije a, A, B, D je mogoče predstaviti kot funkcijo parametra a = (G A/G V,)exp( jaz f). Faza f ni nič ali p, če T- invariantnost je pokvarjena. V tabeli. podani so poskusi. vrednosti za te koeficiente. in nastale vrednosti a in f.

Med podatki je opazna razlika poskusi za t n , ki dosežejo več. odstotkov.

Opis elektrošibke interakcije, ki vključuje H. pri višjih energijah, je veliko težji zaradi potrebe po upoštevanju strukture nukleonov. Na primer, m - zajemanje, m - p n v m je opisan z vsaj dvakratnim številom konstant. H. doživlja tudi elektrošibko interakcijo z drugimi hadroni brez sodelovanja leptonov. Ti procesi vključujejo naslednje.

1) Razpadi hiperonov L np 0 , S + np + , S - np - itd. Zmanjšana verjetnost teh razpadov v več krat manjša kot pri nečudnih delcih, kar je opisano z uvedbo Cabibbovega kota (glej sl. cabibbo kotiček).

2) Šibka interakcija n - n ali n - p, ki se kaže kot jedrske sile, ki ne ohranjajo prostorov. pariteta.Običajna velikost učinkov, ki jih povzročajo, je reda 10 -6 -10 -7.

Interakcija H. s srednjimi in težkimi jedri ima številne značilnosti, ki v nekaterih primerih vodijo do pomembne razlike. krepitev učinkov paritetno neohranjevanje v jedrih. Eden od teh učinkov je povezan. razlika med absorpcijskim presekom H. c v smeri širjenja in proti njej, ki je v primeru jedra 139 La 7% pri \u003d 1,33 eV, ustreza R- valovna nevtronska resonanca. Razlog za ojačanje je kombinacija nizke energije. širina stanj sestavljenega jedra in visoka gostota nivojev z nasprotno parnostjo v tem sestavljenem jedru, kar zagotavlja 2–3 rede velikosti večje mešanje komponent z različno parnostjo kot v nizko ležečih stanjih jeder. Posledično so številni učinki: asimetrija emisije g-kvantov glede na spin ujetih polarizatorjev. H. v reakciji (n, g), asimetrija emisije naboja. delci med razpadom sestavljenih stanj v reakciji (n, p) ali asimetrija emisije lahkega (ali težkega) cepitvenega fragmenta v reakciji (n, p) f). Asimetrije imajo pri toplotni energiji H. In vrednost 10 -4 -10 -3 R- dodatno se realizirajo valovne nevtronske resonance. izboljšanje, povezano z zatiranjem verjetnosti nastanka komponente, ki ohranja pariteto tega sestavljenega stanja (zaradi majhne širine nevtronov R-resonanca) glede na nečistočo komponento z nasprotno parnostjo, ki je s-resonanca-som. Gre za kombinacijo večih Faktor ojačanja omogoča, da se izredno šibek učinek manifestira z vrednostjo, značilno za jedrsko interakcijo.

Interakcije, ki kršijo barionsko število. Teoretično modeli veliko poenotenje in superunionov napovedujejo nestabilnost barionov – njihov razpad na leptone in mezone. Ti razpadi so lahko opazni le pri najlažjih barionih - p in n, ki so del atomskih jeder. Za interakcijo s spremembo barionskega števila za 1, D B= 1, bi pričakovali transformacijo tipa H.: n e + p - ali transformacijo z emisijo čudnih mezonov. Iskanje takšnih procesov je bilo izvedeno v poskusih z uporabo podzemnih detektorjev z več maso. tisoč ton. Na podlagi teh poskusov je mogoče sklepati, da je čas razpada H. s kršitvijo barionskega števila več kot 10 32 let.

dr. možna vrsta interakcije z D IN= 2 lahko privede do pojava interkonverzije H. in antinevtroni v vakuumu, torej do nihanja . V odsotnosti zunanjih polja ali s svojo majhno vrednostjo sta stanja H. in antinevtrona degenerirana, saj sta njuni masi enaki, zato ju lahko meša tudi superšibka interakcija. Kriterij majhnosti zn. polja je majhnost interakcijske energije magneta. moment H. z magn. polje (n in n ~ imata magnetne momente nasprotnega predznaka) v primerjavi z energijo, ki jo določa čas T opažanja H. (glede na razmerje negotovosti), D<=hT-ena. Pri opazovanju proizvodnje antinevtronov v H. žarku iz reaktorja ali drugega vira T je čas leta H. do detektorja. Število antinevtronov v žarku se kvadratno poveča s časom leta: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , kjer je t osc - čas nihanja.

Neposredni poskusi za opazovanje proizvodnje in v hladnih H. žarkih iz reaktorja z visokim pretokom dajejo mejo t osc > 10 7 s. V prihajajočih poskusih lahko pričakujemo povečanje občutljivosti na raven t osc ~ 10 9 s. Omejitvene okoliščine so max. intenzivnost žarkov H. in imitacija pojavov antinevtronov v detektorju kosmich. žarki.

dr. metoda opazovanja nihanj je opazovanje anihilacije antinevtronov, ki lahko nastanejo v stabilnih jedrih. V tem primeru zaradi velike razlike v interakcijskih energijah nastajajočega antinevtrona v jedru od energije vezave H. eff. čas opazovanja postane ~ 10 -22 s, vendar veliko število opazovanih jeder (~10 32) delno kompenzira zmanjšanje občutljivosti v primerjavi s poskusom H žarka. nekaj negotovosti, odvisno od nepoznavanja natančnega tipa interakcije antinevtrona v jedru, da je t osc > (1-3) . 10 7 str. bitja. povečanje meje t osc v teh poskusih ovira ozadje, ki ga povzroča interakcija prostora. nevtrini z jedri v podzemnih detektorjih.

Treba je opozoriti, da iskanje nukleonskega razpada z D B= 1 in iskanje -nihanja sta neodvisna poskusa, saj jih povzročajo bistveno različni. vrste interakcij.

Gravitacijska interakcija H. Neutron je eden redkih elementarni delci, ki pada v roj v gravitaciji. Zemljino polje je mogoče opazovati eksperimentalno. Neposredna meritev za H. se izvaja z natančnostjo 0,3 % in se ne razlikuje od makroskopske. Vprašanje skladnosti ostaja načelo enakovrednosti(enakosti inercialne in gravitacijske mase) za H. in protone.

Najbolj natančni poskusi so bili izvedeni po metodi Et-vesh za telesa z različnimi prim. relacijske vrednosti A/Ž, kje AMPAK- pri. soba, Z- naboj jeder (v enotah elementarnega naboja e). Iz teh poskusov sledi enak pospešek prostega pada za H. in protone na ravni 2·10 -9 ter enakost gravitacije. in vztrajnostna masa na ravni ~10 -12 .

Gravitacija pospeševanje in pojemek se pogosto uporabljata pri poskusih z ultrahladnim H. Uporaba gravitacijskega Refraktometer za hladno in ultrahladno H. omogoča merjenje dolžine koherentnega sipanja H. na snovi z veliko natančnostjo.

H. v kozmologiji in astrofiziki

Po modernih reprezentacije, v modelu Vročega vesolja (gl. teorija vročega vesolja) nastanek barionov, vključno s protoni in H., se pojavi v prvih minutah življenja vesolja. V prihodnosti določen del H., ki ni imel časa za razpad, ujamejo protoni s tvorbo 4 He. Razmerje med vodikom in 4 He je v tem primeru 70 do 30 mas. Med nastajanjem zvezd in njihovo evolucijo, naprej nukleosinteza vse do železovih jeder. Nastajanje težjih jeder nastane kot posledica eksplozij supernove z rojstvom nevtronskih zvezd, kar ustvarja možnost sukcesije. H. zajemanje z nuklidi. Obenem je kombinacija t.i. s-proces - počasen zajem H. z b-razpadom med zaporednimi zajemami in r-proces - hitro sledi. zajemanje med eksplozijami zvezd v glavnem. zna razložiti opaženo obilo elementov v vesolju predmeti.

V primarni komponenti kozmičnega H. žarki so verjetno odsotni zaradi njihove nestabilnosti. H., ki je nastala blizu površine Zemlje in se razpršila v vesolje. prostor in razpad tam očitno prispevata k nastanku elektronske in protonske komponente sevalni pasovi Zemlja.

Lit.: Gurevič I. S., Tarasov L. V., Fizika nizkoenergijskih nevtronov, M., 1965; Aleksandrov Yu. A.,. Temeljne lastnosti nevtrona, 2. izd., M., 1982.

→

Mnogim iz šole je dobro znano, da je vsa snov sestavljena iz atomov. Atomi pa so sestavljeni iz protonov in nevtronov, ki tvorijo jedro atomov in elektronov, ki se nahajajo na neki razdalji od jedra. Mnogi so tudi slišali, da je svetloba sestavljena tudi iz delcev – fotonov. Vendar svet delcev ni omejen na to. Do danes je znanih več kot 400 različnih elementarnih delcev. Poskusimo razumeti, kako se elementarni delci med seboj razlikujejo.

Obstaja veliko parametrov, po katerih je mogoče ločiti osnovne delce drug od drugega:

Utež.
Električni naboj.
Življenska doba. Skoraj vsi osnovni delci imajo končno življenjsko dobo, po kateri razpadejo.
Zavrtite se. Zelo približno ga lahko štejemo za rotacijski moment.

Še nekaj parametrov ali kot jih običajno imenujejo v znanosti o kvantnih številih. Ti parametri nimajo vedno jasnega fizičnega pomena, vendar so potrebni za razlikovanje enega delca od drugega. Vsi ti dodatni parametri so uvedeni kot nekatere količine, ki se ohranijo v interakciji.

Skoraj vsi delci imajo maso, razen fotonov in nevtrinov (po zadnjih podatkih imajo nevtrini maso, a tako majhno, da se pogosto šteje za nič). Brez mase lahko delci obstajajo le v gibanju. Masa vseh delcev je različna. Elektron ima najmanjšo maso, razen nevtrina. Delci, ki jih imenujemo mezoni, imajo maso 300-400-krat večjo od mase elektrona, proton in nevtron pa sta skoraj 2000-krat težja od elektrona. Delce, ki so skoraj 100-krat težji od protona, so že odkrili. Masa (ali njen energijski ekvivalent po Einsteinovi formuli:

se ohrani v vseh interakcijah elementarnih delcev.

Vsi delci nimajo električnega naboja, kar pomeni, da vsi delci niso sposobni sodelovati v elektromagnetni interakciji. Vsi prosto obstoječi delci električni naboj večkratnik naboja elektronov. Poleg prosto obstoječih delcev obstajajo tudi delci, ki so le v vezanem stanju, o njih bomo govorili malo kasneje.

Spin, kot tudi druga kvantna števila različnih delcev, so različna in označujejo njihovo edinstvenost. Nekatera kvantna števila so v nekaterih interakcijah ohranjena, druga v drugih. Vsa ta kvantna števila določajo, s katerimi delci in kako delujejo.

Življenjska doba je tudi zelo pomembna lastnost delca in jo bomo podrobneje obravnavali. Začnimo z opombo. Kot smo povedali na začetku članka, vse, kar nas obdaja, sestavljajo atomi (elektroni, protoni in nevtroni) in svetloba (fotoni). In kje je potem na stotine različnih vrst elementarnih delcev. Odgovor je preprost – povsod okoli nas, a tega ne opazimo iz dveh razlogov.

Prvi od njih je, da skoraj vsi ostali delci živijo zelo malo, približno 10 do minus 10 sekund ali manj, in zato ne tvorijo struktur, kot so atomi, kristalne mreže itd. Drugi razlog zadeva nevtrine, čeprav ti delci ne razpadejo, so podvrženi le šibki in gravitacijski interakciji. To pomeni, da ti delci medsebojno delujejo tako malo, da jih je skoraj nemogoče zaznati.

Predstavljajmo si, kaj izraža, kako dobro deluje delec. Na primer, tok elektronov lahko ustavi precej tanka jeklena pločevina, velikosti nekaj milimetrov. To se bo zgodilo, ker bodo elektroni takoj začeli delovati z delci jeklene pločevine, močno bodo spremenili svojo smer, oddajali fotone in tako precej hitro izgubili energijo. S tokom nevtrinov ni vse tako, lahko gredo skozi Zemljo skoraj brez interakcij. Zato jih je zelo težko najti.

Torej večina delcev živi zelo kratek čas, nato pa razpadejo. Najpogostejše reakcije so razpad delcev. Zaradi razpada se en delec razpade na več drugih z manjšo maso, ti pa razpadejo naprej. Vsi razpadi upoštevajo določena pravila – zakone o ohranjanju. Tako se je treba na primer zaradi razpadanja ohraniti električni naboj, masa, vrtenje in številna kvantna števila. Nekatera kvantna števila se lahko med razpadom spremenijo, vendar tudi pod določenimi pravili. Pravila razpada nam povedo, da sta elektron in proton stabilna delca. Ne morejo več propadati ob upoštevanju pravil razpadanja, zato se verige razpadanja končajo z njimi.

Tukaj bi rad povedal nekaj besed o nevtronu. Prosti nevtron v približno 15 minutah razpade tudi na proton in elektron. Ko pa je nevtron v atomskem jedru, se to ne zgodi. To dejstvo je mogoče razložiti na različne načine. Na primer, ko se v jedru atoma pojavita elektron in dodaten proton iz razpadlega nevtrona, se takoj pojavi obratna reakcija - eden od protonov absorbira elektron in se spremeni v nevtron. Ta slika se imenuje dinamično ravnovesje. Opazili so ga v vesolju v zgodnji fazi njegovega razvoja kmalu po velikem poku.

Poleg reakcij razpadanja obstajajo tudi reakcije sipanja – ko delujeta dva ali več delcev hkrati, rezultat pa je en ali več drugih delcev. Obstajajo tudi absorpcijske reakcije, ko enega pridobimo iz dveh ali več delcev. Vse reakcije nastanejo kot posledica močne šibke ali elektromagnetne interakcije. Reakcije zaradi močne interakcije so najhitrejše, čas takšne reakcije lahko doseže 10 v minus 20 sekundah. Hitrost reakcij zaradi elektromagnetne interakcije je nižja, tukaj je čas lahko približno 10 do minus 8 sekund. Za šibke interakcijske reakcije lahko čas doseže desetine sekund in včasih celo leta.

Na koncu zgodbe o delcih se pogovorimo o kvarkih. Kvarki so osnovni delci, ki imajo električni naboj, ki je večkratnik tretjine naboja elektrona in ki ne morejo obstajati v prostem stanju. Njihova interakcija je urejena tako, da lahko živita le kot del nečesa. Na primer, kombinacija treh kvarkov določene vrste tvori proton. Druga kombinacija daje nevtron. Skupno je znanih 6 kvarkov. Njihove različne kombinacije nam dajejo različne delce, in čeprav fizikalni zakoni ne dovoljujejo vseh kombinacij kvarkov, obstaja kar nekaj delcev, sestavljenih iz kvarkov.

Tu se lahko pojavi vprašanje, kako lahko proton imenujemo elementarni, če je sestavljen iz kvarkov. Zelo preprosto - proton je elementaren, saj ga ni mogoče razdeliti na njegove sestavne dele - kvarke. Vsi delci, ki sodelujejo pri močni interakciji, so sestavljeni iz kvarkov, hkrati pa so elementarni.

Razumevanje interakcij elementarnih delcev je zelo pomembno za razumevanje strukture vesolja. Vse, kar se zgodi z makro telesi, je posledica interakcije delcev. To je interakcija delcev, ki opisuje rast dreves na zemlji, reakcije v globinah zvezd, sevanje nevtronskih zvezd in še veliko več.

Verjetnosti in kvantna mehanika

Kaj je nevtron? Kakšne so njegove strukture, lastnosti in funkcije? Nevtroni so največji delci, ki sestavljajo atome, ki so gradniki vse je pomembno.

Struktura atoma

Nevtroni se nahajajo v jedru - gosto območje atoma, napolnjeno tudi s protoni (pozitivno nabitimi delci). Ta dva elementa drži skupaj sila, imenovana jedrska. Nevtroni imajo nevtralen naboj. Pozitivni naboj protona se ujema z negativnim nabojem elektrona, da ustvari nevtralen atom. Čeprav nevtroni v jedru ne vplivajo na naboj atoma, imajo številne lastnosti, ki vplivajo na atom, vključno s stopnjo radioaktivnosti.

Nevtroni, izotopi in radioaktivnost

Delec, ki je v jedru atoma - nevtron je 0,2 % večji od protona. Skupaj predstavljata 99,99 % celotne mase istega elementa in imata lahko različno število nevtronov. Ko se znanstveniki sklicujejo na atomsko maso, mislijo na povprečno atomsko maso. Na primer, ogljik ima običajno 6 nevtronov in 6 protonov z atomsko maso 12, včasih pa se pojavi z atomsko maso 13 (6 protonov in 7 nevtronov). Obstaja tudi ogljik z atomsko številko 14, vendar je redek. torej atomska masa za ogljik je v povprečju 12,011.

Kadar imajo atomi različno število nevtronov, jih imenujemo izotopi. Znanstveniki so našli načine za dodajanje teh delcev v jedro, da bi ustvarili velike izotope. Zdaj dodajanje nevtronov ne vpliva na naboj atoma, saj nimajo naboja. Vendar pa povečujejo radioaktivnost atoma. To lahko privede do zelo nestabilnih atomov, ki se lahko izpraznijo visoke ravni energija.

Kaj je jedro?

V kemiji je jedro pozitivno nabito središče atoma, ki ga sestavljajo protoni in nevtroni. Beseda "jedro" izvira iz latinskega nucleus, ki je oblika besede, ki pomeni "oreh" ali "jedro". Izraz je leta 1844 skoval Michael Faraday za opis središča atoma. Imenujejo se vede, ki se ukvarjajo s preučevanjem jedra, preučevanjem njegove sestave in značilnosti jedrska fizika in jedrska kemija.

Protone in nevtrone drži močna jedrska sila. Elektroni se privlačijo v jedro, vendar se premikajo tako hitro, da se njihova rotacija izvaja na neki razdalji od središča atoma. Pozitivni jedrski naboj izvira iz protonov, kaj pa je nevtron? To je delec, ki nima električnega naboja. Skoraj vsa teža atoma je v jedru, saj imajo protoni in nevtroni veliko večjo maso kot elektroni. Število protonov v atomskem jedru določa njegovo identiteto kot element. Število nevtronov kaže, kateri izotop elementa je atom.

Velikost atomskega jedra

Jedro je veliko manjše skupni premer atom, ker se lahko elektroni odmaknejo od središča. Atom vodika je 145.000-krat večji od svojega jedra, atom urana pa 23.000-krat večji od njegovega središča. Vodikovo jedro je najmanjše, ker je sestavljeno iz enega samega protona.

Lokacija protonov in nevtronov v jedru

Proton in nevtroni so običajno prikazani kot pakirani in enakomerno razporejeni po kroglah. Vendar je to poenostavitev dejanske strukture. Vsak nukleon (proton ali nevtron) lahko zasede določeno energijsko raven in razpon lokacij. Medtem ko je jedro lahko sferično, je lahko tudi hruškasto, kroglasto ali diskasto.

Jedra protonov in nevtronov so barioni, sestavljeni iz najmanjših, imenovanih kvarki. Privlačna sila ima zelo kratek doseg, zato morajo biti protoni in nevtroni zelo blizu drug drugemu, da se vežejo. Ta močna privlačnost premaga naravni odboj nabitih protonov.

Proton, nevtron in elektron

Močan zagon v razvoju takšne znanosti, kot je jedrska fizika, je bilo odkritje nevtrona (1932). Za to bi se moral zahvaliti angleški fizik, ki je bil Rutherfordov študent. Kaj je nevtron? To je nestabilen delec, ki lahko v prostem stanju v samo 15 minutah razpade na proton, elektron in nevtrino, tako imenovani brezmasni nevtralni delec.

Delec je dobil ime zaradi dejstva, da nima električnega naboja, je nevtralen. Nevtroni so izjemno gosti. V izoliranem stanju bo en nevtron imel maso le 1,67·10 - 27, in če vzamete čajno žličko, gosto nabito z nevtroni, bo nastali kos snovi tehtal milijone ton.

Število protonov v jedru elementa se imenuje atomsko število. Ta številka daje vsakemu elementu svojo edinstveno identiteto. V atomih nekaterih elementov, kot je ogljik, je število protonov v jedrih vedno enako, število nevtronov pa se lahko razlikuje. Atom dani element z določenim številom nevtronov v jedru se imenuje izotop.

Ali so posamezni nevtroni nevarni?

Kaj je nevtron? To je delec, ki je skupaj s protonom vključen v Vendar včasih lahko obstajajo sami. Ko so nevtroni zunaj jeder atomov, pridobijo potencial nevarne lastnosti. Ko se premikajo s visoka hitrost, proizvajajo smrtonosno sevanje. Znane po svoji sposobnosti ubijanja ljudi in živali, tako imenovane nevtronske bombe imajo minimalen vpliv na nežive fizične strukture.

Nevtroni so zelo pomemben del atoma. Velika gostota teh delcev v kombinaciji z njihovo hitrostjo jim daje izjemno uničevalno moč in energijo. Posledično lahko spremenijo ali celo raztrgajo jedra atomov, ki udarijo. Čeprav ima nevtron nevtralni električni naboj, je sestavljen iz nabitih komponent, ki se medsebojno izničijo glede na naboj.

Nevtron v atomu je majhen delec. Tako kot protoni so premajhni, da bi jih videli tudi z elektronskim mikroskopom, vendar so tam, ker je to edini način za razlago obnašanja atomov. Nevtroni so zelo pomembni za stabilnost atoma, vendar zunaj njegovega atomskega središča ne morejo obstajati dolgo časa in razpadejo v povprečju v samo 885 sekundah (približno 15 minut).

Cela materialni svet, po sodobni fiziki, je zgrajena iz treh osnovnih delcev: protona, nevtrona in elektrona. Poleg tega po znanosti obstajajo še drugi "elementarni" delci snovi v vesolju, katerih imena so očitno več kot norma. Hkrati pa funkcija teh drugih "elementarnih delcev" v obstoju in evoluciji vesolja ni jasna.

Razmislite o drugi razlagi osnovnih delcev:

Obstaja samo en elementarni delec snovi - proton. Vsi drugi "elementarni delci", vključno z nevtronom in elektronom, so le derivati protona in igrajo zelo skromno vlogo v evoluciji vesolja. Poglejmo, kako nastanejo takšni "elementarni delci".

Podrobno smo preučili strukturo elementarnega delca snovi v članku "". Na kratko o osnovnem delcu:

Elementarni delec snovi ima obliko podolgovate niti v prostoru.
Elementarni delec se lahko raztegne. V procesu raztezanja se gostota snovi znotraj elementarnega delca zmanjša.
Odsek elementarnega delca, kjer se gostota snovi zmanjša za polovico, smo imenovali kvant snovi .
V procesu gibanja elementarni delec neprekinjeno absorbira (zlaga, ) energijo.
Točka absorpcije energije ( točka uničenja ) je na vrhu vektorja gibanja elementarnega delca.
Natančneje: na vrhu aktivnega kvanta snovi.
Elementarni delec, ki absorbira energijo, nenehno povečuje hitrost svojega gibanja naprej.
Elementarni delec snovi je dipol. Pri katerem so privlačne sile koncentrirane v sprednjem delu (v smeri gibanja) delca, odbojne pa v zadnjem delu.

Lastnost elementarnosti v prostoru teoretično pomeni možnost zmanjšanja gostote snovi na nič. To pa pomeni možnost njegovega mehanskega razpoka: mesto razpoka elementarnega delca snovi lahko predstavimo kot njegov odsek z ničelno gostoto snovi.

V procesu anihilacije (absorpcije energije) elementarni delec z zlaganjem energije nenehno povečuje hitrost svojega translacijskega gibanja v prostoru.

Evolucija galaksije na koncu pripelje elementarne delce snovi do trenutka, ko postanejo sposobni izvajati raztrgajoč učinek drug na drugega. Elementarni delci se morda ne srečajo na vzporednih poteh, ko se en delec približuje drugemu počasi in gladko, kot ladja do pomola. Lahko se srečajo v vesolju in na nasprotnih poteh. Potem je močan trk in posledično zlom elementarnega delca skoraj neizogiben. Lahko padejo pod zelo močan val motenj energije, kar vodi tudi do zloma.

Kaj so lahko "ostanki", ki nastanejo kot posledica razpada osnovnega delca snovi?

Poglejmo primer, ko se zaradi zunanjega vpliva iz elementarnih delcev snovi - atoma devterija - razpade na proton in nevtron.

Pretrganje parne strukture se ne pojavi na mestu njihove povezave -. Eden od dveh osnovnih delcev parne strukture se zlomi.

Proton in nevtron se med seboj razlikujeta po svoji strukturi.

Proton je nekoliko skrajšan (po prelomu) elementarni delec,
nevtron - struktura, sestavljena iz enega polnopravnega elementarnega delca in "panja" - sprednje, lahke konice prvega delca.

Polnopravni elementarni delec ima v svoji sestavi popoln nabor - kvante snovi "N". Proton ima kvante snovi "N-n". Nevtron ima kvante "N + n".

Obnašanje protona je jasno. Tudi ko je izgubil končne kvante snovi, aktivno nadaljuje z energijo: gostota snovi njegovega novega končnega kvanta vedno ustreza pogojem anihilacije. Ta novi končni kvant snovi postane nova točka uničenja. Na splošno se proton obnaša po pričakovanjih. Lastnosti protonov so dobro opisane v katerem koli učbeniku fizike. Le da bo postal nekoliko lažji od svojega "polnopravnega" dvojnika - polnopravnega elementarnega delca snovi.

Nevtron se obnaša drugače. Najprej razmislite o strukturi nevtrona. Njena "nenavadnost" je tista, ki pojasnjuje njeno "čudnost".

V bistvu je nevtron sestavljen iz dveh delov. Prvi del je popoln elementarni delec snovi z anihilacijsko točko na sprednjem koncu. Drugi del je močno skrajšan, lahek "šar" prvega elementarnega delca, ki je ostal po pretrganju dvojne strukture in ima tudi točko anihilacije. Ta dva dela sta med seboj povezana z anihilacijskimi točkami. Tako ima nevtron dvojno točko anihilacije.

Logika razmišljanja kaže, da se bosta ta dva ponderirana dela nevrona obnašala različno. Če bo prvi del, ki je polnotežen elementarni delec, po pričakovanjih izničil prosto energijo in se postopoma pospeševal v vesolju, potem bo drugi, lahki del začel uničevati prosto energijo z višjo hitrostjo.

Gibanje elementarnega delca snovi v prostoru poteka zaradi: razpršene energije vleče delec, ki je padel v njene tokove. Jasno je, da manj masiven je delec snovi, lažje je energetskim tokovom, da ta delec vlečejo skupaj s seboj, večja je hitrost tega delca. Jasno je, da kaj velika količina energijo hkrati zvija aktivni kvant, močnejši kot so tokovi razpršene energije, lažje je tem tokovom, da povlečejo delček s seboj. Dobimo odvisnost: Hitrost translacijskega gibanja delca snovi v prostoru je sorazmerna z maso snovi njenega aktivnega kvanta in je obratno sorazmerna s celotno maso delca snovi :

Drugi, lahki del nevtrona ima maso, ki je večkrat manjša od mase polnotežnega elementarnega delca snovi. Toda mase njihovih aktivnih kvantov so enake. Se pravi: uničijo energijo z enako hitrostjo. Dobimo: hitrost translacijskega gibanja drugega dela nevtrona se bo hitro povečevala in začel bo hitreje uničevati energijo. (Da ne bi prišlo do zmede, bomo drugi, lahki del nevtrona imenovali elektron).

risba nevtrona

Močno naraščajoča količina energije, ki jo hkrati uniči elektron, medtem ko je v sestavi nevtrona, vodi v inertnost nevtrona. Elektron začne uničevati več energije kot njegov "sosed" - polnopravni elementarni delec. Ne more se še odtrgati od skupne točke uničenja nevtronov: vmešavajo se močne sile privlačnosti. Posledično začne elektron "jesti" za skupno točko anihilacije.

Hkrati se elektron začne premikati glede na svojega partnerja in njegovo kondenzacijo brezplačno energijo spada v območje sosedove točke uničenja. Ki takoj začne "jesti" to odebelitev. Takšen preklop elektrona in polnopravnega delca na "notranje" vire - kondenzacijo proste energije za točko anihilacije - vodi do hitrega padca sil privlačnosti in odbijanja nevtrona.

Ločitev elektrona od splošne strukture nevtrona se pojavi v trenutku, ko premik elektrona glede na osnovni delček polne teže postane dovolj velik, sila, ki teži k pretrganju privlačnih vezi dveh točk anihilacije, začne presegati sila privlačnosti teh anihilacijskih točk, drugi, lahki del nevtrona (elektrona) pa hitro odleti.

Posledično se nevtron razpade na dve enoti: polnopravni elementarni delec - proton in lahek, skrajšani del elementarnega delca snovi - elektron.

Po sodobnih podatkih struktura enega samega nevtrona obstaja približno petnajst minut. Nato spontano razpade na proton in elektron. Teh petnajst minut je čas premika elektrona glede na skupno točko anihilacije nevtrona in njegovega boja za svojo »svobodo«.

Naj povzamemo nekaj rezultatov:

PROTON je popoln elementarni delec snovi z eno točko izničenja ali težji del elementarnega delca snovi, ki ostane po ločitvi svetlobnih kvantov od njega.
NEUTRON je dvojna struktura, ki ima dve anihilacijski točki in je sestavljena iz osnovnega delca snovi in lahkega sprednjega dela drugega elementarnega delca snovi.
ELEKTRON - sprednji del elementarnega delca snovi, ki ima eno točko anihilacije, sestavljeno iz svetlobnih kvantov, ki nastanejo kot posledica razpoka osnovnega delca snovi.
Struktura "proton-nevtron", ki jo priznava znanost, je DEVTERIJ ATOM, struktura dveh osnovnih delcev, ki ima dvojno točko uničenja.

Elektron ni neodvisen elementarni delec, ki se vrti okoli jedra atoma.

Elektron, kot meni znanost, ni v sestavi atoma.

In jedro atoma kot takega v naravi ne obstaja, tako kot ni nevtrona v obliki samostojnega elementarnega delca snovi.

Tako elektron kot nevtron sta derivata parne strukture dveh elementarnih delcev, potem ko se zaradi zunanjega vpliva razbije na dva neenaka dela. V sestavi atoma katerega koli kemičnega elementa sta proton in nevtron standardna parna struktura - dva polna osnovna delca snovi - dva protona, združena s točkami anihilacije.

V sodobni fiziki obstaja neomajno stališče, da imata proton in elektron enaka, a nasprotna električna naboja. Domnevno se zaradi interakcije teh nasprotnih nabojev privlačita drug drugega. Precej logična razlaga. Pravilno odraža mehanizem pojava, vendar je popolnoma napačno - njegovo bistvo.

Elementarni delci nimajo ne pozitivnih ne negativnih »električnih« nabojev, tako kot ni posebne oblike snovi v obliki »električnega polja«. Takšna "elektrika" je izum človeka, ki ga povzroča njegova nezmožnost razložiti obstoječe stanje.

"Elektriko" in elektron drug drugemu dejansko ustvarijo energijski tokovi, usmerjeni v njune uničevalne točke, kot rezultat njunega gibanja naprej v vesolju. Ko padejo v območje delovanja privlačnih sil drug drugega. Res je videti kot interakcija enake velikosti, vendar nasprotnih električnih nabojev.

"podobni električni naboji", na primer: dva protona ali dva elektrona ima tudi drugačno razlago. Do odboja pride, ko eden od delcev vstopi v območje delovanja odbojnih sil drugega delca – torej v cono kondenzacije energije za njegovo točko uničenja. To smo obravnavali v prejšnjem članku.

Interakcija "proton - antiproton", "elektron - pozitron" ima tudi drugačno razlago. Pod takšno interakcijo razumemo interakcijo duha protonov ali elektronov, ko se premikajo po poti trka. V tem primeru zaradi njihove interakcije le z privlačnostjo (odbojnosti ni, saj je za njima območje odbijanja), pride do njunega trdega stika. Posledično namesto dveh protonov (elektronov) dobimo popolnoma drugačne »elementarne delce«, ki so pravzaprav derivati togega medsebojnega delovanja teh dveh protonov (elektronov).

Atomska zgradba snovi. Atomski model

Razmislite o strukturi atoma.

Nevtron in elektron – kot elementarni delci snovi – ne obstajata. To je tisto, o čemer smo razpravljali zgoraj. V skladu s tem: ni jedra atoma in njegovega elektronska lupina. Ta napaka je močna ovira za nadaljnje raziskovanje strukture snovi.

Edini elementarni delec snovi je samo proton. Atom katerega koli kemičnega elementa je sestavljen iz parnih struktur dveh elementarnih delcev snovi (z izjemo izotopov, kjer je parni strukturi dodanih več elementarnih delcev).

Za naše nadaljnje razmišljanje je treba upoštevati koncept skupne točke izničenja.

Elementarni delci snovi medsebojno delujejo s točkami anihilacije. Ta interakcija vodi do nastanka materialnih struktur: atomov, molekul, fizičnih teles ... Ki imajo skupno točko uničenja atoma, skupno točko uničenja molekul ...

SPLOŠNA IZNIČILNA TOČKA - je združitev dveh posameznih anihilacijskih točk elementarnih delcev snovi v skupno točko uničenja parne strukture ali skupnih anihilacijskih točk parnih struktur v skupno točko uničenja atoma kemičnega elementa ali skupno anihilacijo točke atomov kemični elementi– do skupne točke molekularne anihilacije.

Glavna stvar pri tem je, da združitev delcev snovi deluje kot privlačnost in odboj kot en sam integralni predmet. Navsezadnje lahko celo vsako fizično telo predstavimo kot skupno točko izničenja tega fizičnega telesa: to telo pritegne k sebi druga fizična telesa kot en sam, celosten fizični objekt, kot eno samo točko izničenja. V tem primeru dobimo gravitacijske pojave – privlačnost med fizičnimi telesi.

V fazi razvojnega cikla galaksije, ko sile privlačnosti postanejo dovolj velike, se začne združevanje atomov devterija v strukture drugih atomov. Atomi kemičnih elementov nastajajo zaporedno, saj se povečuje hitrost translacijskega gibanja elementarnih delcev snovi (beri: povečuje se hitrost translacijskega gibanja galaksije v vesolju) s pritrjevanjem novih parnih struktur elementarnih delcev. snovi v atom devterija.

Združitev poteka zaporedno: v vsakem novem atomu se pojavi ena nova parna struktura elementarnih delcev snovi (redkeje en sam elementarni delec). Kaj nam daje kombinacijo atomov devterija v strukturo drugih atomov:

Pojavi se skupna točka uničenja atoma. To pomeni, da bo naš atom z vsemi drugimi atomi in elementarnimi delci sodeloval z privlačnostjo in odbijanjem kot enotna integralna struktura.
Pojavi se prostor atoma, znotraj katerega bo gostota proste energije večkrat presegla gostoto proste energije zunaj njegovega prostora. Zelo visoka gostota energije za eno samo točko uničenja v prostoru atoma preprosto ne bo imela časa, da bi močno padla: razdalje med elementarnimi delci so premajhne. Povprečna gostota proste energije v intraatomskem prostoru je večkrat večja od vrednosti konstante gostote proste energije prostora vesolja.

Pri gradnji atomov kemičnih elementov, molekul kemične snovi, fizična telesa, se kaže najpomembnejši zakon interakcije materialnih delcev in teles:

Moč intranuklearnih, kemičnih, električnih, gravitacijskih vezi je odvisna od razdalj med anihilacijskimi točkami znotraj atoma, med skupnimi točkami anihilacije atomov znotraj molekul, med skupnimi točkami uničenja molekul znotraj fizičnih teles, med fizičnimi telesi. Manjša kot je razdalja med skupnimi točkami izničenja, močnejše privlačne sile delujejo med njimi.

Jasno je, da:

Z intranuklearnimi vezmi razumemo interakcije med elementarnimi delci in med parnimi strukturami znotraj atomov.
S kemičnimi vezmi razumemo interakcije med atomi v strukturi molekul.
Pod električnimi povezavami razumemo interakcije med molekulami v sestavi fizičnih teles, tekočin, plinov.
Z gravitacijskimi vezmi razumemo interakcije med fizičnimi telesi.

Do nastanka drugega kemičnega elementa - atoma helija - pride, ko galaksija v vesolju pospeši do dovolj visoke hitrosti. Ko privlačna sila dveh atomov devterija doseže veliko vrednost, se približata na razdaljo, ki jima omogoča, da se združita v štirikratna struktura atoma helija.

Nadaljnje povečanje hitrosti progresivnega gibanja galaksije vodi do tvorbe atomov naslednjih (po periodnem sistemu) kemičnih elementov. Hkrati: geneza atomov vsakega kemičnega elementa ustreza lastni, strogo določeni hitrosti progresivnega gibanja galaksije v vesolju. Pokličimo jo standardna hitrost tvorbe atoma kemičnega elementa .

Atom helija je drugi atom za vodikom, ki nastane v galaksiji. Potem, ko se hitrost premikanja galaksije naprej poveča, se naslednji atom devterija prebije do atoma helija. To pomeni, da je hitrost gibanja galaksije naprej dosegla standardno hitrost tvorbe litijevega atoma. Potem bo dosegel standardno hitrost tvorbe atoma berilija, ogljika ..., in tako naprej, v skladu s periodnim sistemom.

atomski model

Na zgornjem diagramu lahko vidimo, da:

Vsako obdobje v atomu je obroč parnih struktur.
Središče atoma vedno zaseda štirikratna struktura atoma helija.
Vse seznanjene strukture istega obdobja se nahajajo strogo v isti ravnini.
Razdalje med obdobji so veliko večje kot razdalje med parnimi strukturami znotraj enega obdobja.

Seveda je to zelo poenostavljena shema in ne odraža vseh realnosti konstrukcije atomov. Na primer: vsaka nova parna struktura, ki se združuje z atomom, premakne preostale parne strukture obdobja, na katerega je vezana.

Dobimo načelo konstruiranja obdobja v obliki obroča okoli geometrijskega središča atoma:

struktura obdobja je zgrajena v eni ravnini. To olajša splošni vektor translacijskega gibanja vseh elementarnih delcev galaksije.
parne strukture istega obdobja so zgrajene okoli geometrijskega središča atoma na enaki razdalji.
atom, okoli katerega je zgrajeno novo obdobje, se do tega novega obdobja obnaša kot enotno popoln sistem.

Tako dobimo najpomembnejšo pravilnost pri gradnji atomov kemičnih elementov:

REGULARNOST STROGO DOLOČENEGA ŠTEVILA PARNIH STRUKTURA: hkrati se lahko na določeni razdalji od geometrijskega središča skupne točke uničenja atoma nahaja le določeno število parnih struktur elementarnih delcev snovi.

To je: v drugem, tretjem obdobju periodnega sistema - po osem elementov, v četrtem, petem - osemnajst, v šestem, sedmem - dvaintrideset. Naraščajoči premer atoma omogoča, da se število parnih struktur poveča v vsakem naslednjem obdobju.

Jasno je, da ta vzorec določa načelo periodičnosti pri konstrukciji atomov kemičnih elementov, ki ga je odkril D.I. Mendelejev.

Vsako obdobje znotraj atoma kemičnega elementa se v odnosu do njega obnaša kot en sam integralni sistem. To določajo skoki v razdaljah med obdobji: veliko večji od razdalj med parnimi strukturami znotraj obdobja.

Atom z nepopolno dobo kaže kemično aktivnost v skladu z zgornjo pravilnostjo. Ker obstaja neravnovesje sil privlačnosti in odbijanja atoma v korist privlačnih sil. Toda z dodajanjem strukture zadnjega para neravnovesje izgine, novo obdobje dobi obliko desni krog- postane enoten, celovit, celovit sistem. In dobimo atom inertnega plina.

Najpomembnejši vzorec gradnje strukture atoma je: atom ima ploskovno kaskadostrukturo . Nekaj takega kot lestenec.

parne strukture istega obdobja naj se nahajajo v isti ravnini, pravokotno na vektor translacijskega gibanja atoma.
hkrati pa morajo obdobja v atomu kaskadirati.

To pojasnjuje, zakaj je v drugem in tretjem obdobju (pa tudi v četrtem - petem, šestem - sedmem) enako število parnih struktur (glej spodnjo sliko). Takšna struktura atoma je posledica porazdelitve privlačnih in odbojnih sil osnovnega delca: privlačne sile delujejo v sprednji (v smeri gibanja) polobli delca, odbojne sile - v zadnji polobli.

V nasprotnem primeru koncentracije proste energije za točkami anihilacije nekaterih parnih struktur padejo v območje privlačnosti anihilacijskih točk drugih parnih struktur in atom bo neizogibno razpadel.

Spodaj vidimo shematsko volumetrično sliko atoma argona

model atoma argona

Na spodnji sliki lahko vidimo "presek", "stranski pogled" dveh obdobij atoma - drugega in tretjega:

Natanko tako naj bodo parne strukture usmerjene glede na središče atoma v obdobjih z enakim številom parnih struktur (druga - tretja, četrta - peta, šesta - sedma).

Količina energije v kondenzaciji za anihilacijsko točko elementarnega delca nenehno raste. To postane jasno iz formule:

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

kje:

E 1 je količina proste energije, ki jo zvije (absorbira) točka anihilacije s sprednje poloble gibanja.

E 2 je količina proste energije zložene (absorbirane) točke anihilacije iz zadnje poloble gibanja.

ΔЕ je razlika med količino proste energije, zvite (absorbirane) iz sprednje in zadnje poloble gibanja elementarnega delca.

W je hitrost gibanja elementarnega delca.

Tu vidimo nenehno povečevanje mase kondenzacije energije za točko anihilacije gibajočega se delca, saj se hitrost njegovega gibanja naprej povečuje.

V strukturi atoma se bo to pokazalo v tem, da se bo energijska gostota za strukturo vsakega naslednjega atoma povečala v geometrijska progresija. Anihilacijske točke se s svojo privlačno silo držijo druga drugo z "železnim oprijemom". Hkrati bo naraščajoča odbojna sila vse bolj odvračala parne strukture atoma drug od drugega. Tako dobimo ravno kaskadno konstrukcijo atoma.

Atom naj bi po obliki spominjal na obliko sklede, kjer je "dno" struktura atoma helija. In "robovi" sklede so zadnje obdobje. Mesta "upogibov sklede": drugo - tretje, četrto - peto, šesto - sedmo obdobje. Ti "upogibi" omogočajo oblikovanje različna obdobja z enakim številom parnih struktur

model atoma helija

Ravno kaskadna struktura atoma in obročna razporeditev parnih struktur v njej določata periodičnost in konstrukcijo vrstic periodični sistem kemični elementi Mendelejeva, pogostost manifestacije podobnega kemične lastnosti atomov v eni vrstici periodnega sistema.

Ravninsko - kaskadna struktura atoma daje videz enotnega prostora atoma z visoko gostoto proste energije.

Vse parne strukture atoma so usmerjene v smeri središča atoma (natančneje: v smeri točke, ki se nahaja na geometrijski osi atoma, v smeri gibanja atoma).
Vse posamezne točke anihilacije se nahajajo vzdolž obročev obdobij znotraj atoma.
Vsi posamezni grozdi proste energije se nahajajo za njihovimi točkami uničenja.

Rezultat: ena sama koncentracija proste energije visoke gostote, katere meje so meje atoma. Te meje, kot razumemo, so meje delovanja sil, ki jih v znanosti poznamo kot sile Yukawa.

Ravninsko-kaskadna struktura atoma daje na določen način prerazporeditev con privlačnosti in odbijanja. Že opazujemo prerazporeditev con privlačnosti in odbijanja v parni strukturi:

Območje delovanja odbojnih sil parne strukture se poveča zaradi območja delovanja privlačnih sil (v primerjavi z enojnimi elementarnimi delci). Območje delovanja privlačnih sil se ustrezno zmanjša. (Območje delovanja privlačne sile se zmanjša, ne pa tudi sama sila). Ploskokaskadna struktura atoma nam daje še večje povečanje območja delovanja odbojnih sil atoma.

Z vsakim novim obdobjem se območje delovanja odbojnih sil nagiba k oblikovanju polne krogle.
Območje delovanja privlačnih sil bo vedno manjši stožec v premeru

Pri gradnji novega obdobja atoma je mogoče zaslediti še eno pravilnost: vse parne strukture enega obdobja se nahajajo strogo simetrično glede na geometrijsko središče atoma, ne glede na število parnih struktur v obdobju.

Vsaka nova parna struktura, ki se združuje, spremeni lokacijo vseh ostalih parnih struktur obdobja, tako da so razdalje med njimi v obdobju vedno enake. Te razdalje se zmanjšajo z dodatkom naslednje strukture para. Nepopolna zunanje obdobje atom kemičnega elementa ga naredi kemično aktivnega.

Razdalje med obdobji, ki so veliko večje od razdalj med parnimi delci znotraj obdobja, naredijo obdobja relativno neodvisne druga od drugega.

Vsako obdobje atoma je povezano z vsemi drugimi obdobji in s celotnim atomom kot samostojno celoto.

To določa, da je kemična aktivnost atoma skoraj 100 % določena le z zadnjim obdobjem atoma. Popolnoma zapolnjeno zadnje obdobje nam daje maksimalno zapolnjeno območje odbojnih sil atoma. Kemična aktivnost atoma je skoraj nič. Atom, kot žogica, odriva druge atome od sebe. Tu vidimo plin. Pa ne samo plin, ampak inerten plin.

Dodatek prve parne strukture novega obdobja spremeni to idilično sliko. Razporeditev območij delovanja sil odbijanja in privlačnosti se spreminja v korist privlačnih sil. Atom postane kemično aktiven. To je atom alkalijske kovine.

Z dodajanjem vsake naslednje parne strukture se ravnotežje območij porazdelitve sil privlačnosti in odbijanja atoma spremeni: območje odbojnih sil se poveča, območje privlačnih sil se zmanjša. In vsak naslednji atom postane malo manj kovina in malo več nekovina.

Ploska kaskadna oblika atomov, prerazporeditev območij delovanja sil privlačnosti in odbijanja nam daje naslednje: Atom kemičnega elementa, ki se sreča z drugim atomom tudi na poti trka, brez napak pade v območje delovanja odbojnih sil tega atoma. In ne uniči samega sebe in ne uniči tega drugega atoma.

Vse to nas pripelje do izjemnega rezultata: atomi kemičnih elementov, ki vstopajo med seboj v spojine, tvorijo tridimenzionalne strukture molekul. V nasprotju s ploščato - kaskadno strukturo atomov. Molekula je stabilna tridimenzionalna struktura atomov.

Razmislite o energetskih tokovih znotraj atomov in molekul.

Najprej opozorimo, da bo elementarni delec absorbiral energijo v ciklih. Se pravi: v prvi polovici cikla elementarni delec absorbira energijo iz najbližjega prostora. Tu nastane praznina - prostor brez proste energije.

V drugi polovici cikla: energije iz bolj oddaljenega okolja bodo takoj začele zapolnjevati nastalo praznino. To pomeni, da bodo v vesolju prisotni energetski tokovi, usmerjeni do točke uničenja. Delec prejme pozitiven zagon translacijskega gibanja. AMPAK vezana energija znotraj delca bo začela prerazporediti svojo gostoto.

Kaj nas tukaj zanima?

Ker je cikel anihilacije razdeljen na dve fazi: fazo absorpcije energije in fazo gibanja energije (zapolnitev praznine), potem Povprečna hitrost energijski tokovi v območju anihilacijske točke se bodo, grobo rečeno, zmanjšali za faktor dva.

In kar je izjemno pomembno:

Pri gradnji atomov, molekul, fizičnih teles se kaže zelo pomembna pravilnost: stabilnost vseh materialnih struktur, kot so: parne strukture - atomi devterija, posamezne periode okoli atomov, atomi, molekule, fizična telesa je zagotovljena s strogo urejenostjo njihovih procesov anihilacije.

Razmislite o tem.

Energijski tokovi, ki jih ustvari parna struktura. V parni strukturi elementarni delci sinhrono uničijo energijo. V nasprotnem primeru bi elementarni delci "požrli" koncentracijo energije za točko uničenja drug drugega. Dobimo jasne valovne karakteristike parne strukture. Poleg tega vas spomnimo, da se zaradi ciklične narave procesov anihilacije povprečna hitrost energetskih tokov tukaj zmanjša za polovico.
Energija teče znotraj atoma. Načelo je enako: vse seznanjene strukture istega obdobja morajo uničiti energijo sinhrono - v sinhronih ciklih. Podobno: procesi uničenja znotraj atoma morajo biti sinhronizirani med obdobji. Vsaka asinhronija vodi v uničenje atoma. Tukaj se lahko sinhronost nekoliko razlikuje. Lahko se domneva, da obdobja v atomu v valu zaporedno uničijo energijo, druga za drugo.
Energija teče znotraj molekule, fizičnega telesa. Razdalje med atomi v strukturi molekule so večkrat večje od razdalje med obdobji znotraj atoma. Poleg tega ima molekula masivno strukturo. Tako kot vsako fizično telo ima tudi tridimenzionalno strukturo. Jasno je, da mora biti sinhronizem procesov anihilacije tukaj dosleden. Usmerjeno od obrobja do središča ali obratno: od središča do obrobja - štejte, kot želite.

Načelo sinhronosti nam daje še dve pravilnosti:

Hitrost pretoka energije znotraj atomov, molekul, fizičnih teles je veliko manjša od hitrostne konstante gibanja energije v vesolju. Ta vzorec nam bo pomagal razumeti (v članku #7) procese električne energije.
Večjo strukturo kot vidimo (zaporedoma: elementarni delec, atom, molekula, fizično telo), večjo valovno dolžino v njenih valovnih značilnostih bomo opazili. To velja tudi za fizična telesa: večja kot je masa fizičnega telesa, večjo je valovno dolžino.

stran 1

Nevtronski naboj je nič. Posledično nevtroni ne igrajo vloge pri velikosti naboja jedra atoma. Zaporedna številka kroma je enaka enaki vrednosti.

Protonski naboj qp e Nevtronski naboj je enak nič.

Zlahka je videti, da je v tem primeru naboj nevtrona nič, proton pa 1, kot je bilo pričakovano. Dobijo se vsi barioni, vključeni v dve družini - osem in deset. Mezoni so sestavljeni iz kvarka in antikvarka. Črtica označuje antikvarke; njihov električni naboj se po predznaku razlikuje od naboja ustreznega kvarka. Čuden kvark ne vstopi v pi-mezon, pi-mezoni, kot smo že rekli, so delci s čudnostjo in spinom enak nič.

Ker je naboj protona enak naboju elektrona in naboj nevtrona je enak naboju krogle, potem, če je močna interakcija izklopljena, interakcija protona z elektromagnetno polje In to bo običajna interakcija Diracovega delca - Yp / V. Nevtron ne bi imel elektromagnetne interakcije.

Oznake: 67 - razlika naboja med elektronom in protonom; q je nevtronski naboj; qg je absolutna vrednost naboja elektrona.

Jedro sestavljajo pozitivno nabiti elementarni delci – protoni in nevtroni, ki nimajo naboja.

Osnova sodobnih idej o strukturi snovi je izjava o obstoju atomov snovi, ki jih sestavljajo pozitivno nabiti protoni in nevtroni brez naboja, ki tvorijo pozitivno nabito jedro, in negativno nabiti elektroni, ki se vrtijo okoli jedra. Energijske ravni elektronov so po tej teoriji diskretne narave, izguba ali pridobitev dodatne energije z njimi pa se obravnava kot prehod z ene dovoljene energetske ravni na drugo. Hkrati pa diskretna narava energije elektronski nivoji postane vzrok za enako diskretno absorpcijo ali oddajanje energije s strani elektrona med prehodom z ene energetske ravni na drugo.

Domnevali smo, da je naboj atoma ali molekule v celoti določen s skalarno vsoto q Z (q Nqn, kjer je Z število parov elektron-proton, (q qp - qe je razlika v nabojih elektrona in protona , N je število nevtronov, qn pa naboj nevtrona.

Jedrski naboj je določen samo s številom protonov Z in njegovim masno število A sovpada s skupnim številom protonov in nevtronov. Ker je naboj nevtrona enak nič, po Coulombovem zakonu ni električne interakcije med dvema nevtronima, pa tudi med protonom in nevtronom. Hkrati med obema protonoma deluje električna odbojna sila.

Nadalje, v mejah merilne natančnosti ni bil nikoli zabeležen niti en kolizijski proces, pri katerem ne bi bil upoštevan zakon o ohranitvi naboja. Na primer, nefleksibilnost nevtronov v homogenih električna polja nam omogoča, da nevtronski naboj obravnavamo kot nič natančno do 1 (elektronski naboj H7.

Rekli smo že, da je razlika med magnetnim momentom protona in enega jedrskega magnetona neverjeten rezultat. Še bolj presenetljivo (Zdi se, da obstaja magnetni moment za nevtron brez naboja.

Zlahka je videti, da te sile niso reducirane na nobeno od vrst sil, obravnavanih v prejšnjih delih tečaja fizike. Dejansko, če predpostavimo, na primer, da so med nukleoni v jedrih gravitacijske sile, potem je iz znanih mas protona in nevtrona enostavno izračunati, da bo energija vezave na delec zanemarljiva – bo 1036-krat manjša od eksperimentalno opažene. Izgine tudi domneva o električni naravi jedrskih sil. Dejansko si je v tem primeru nemogoče predstavljati stabilno jedro, sestavljeno iz enega nabitega protona in brez naboja nevtrona.

Močna vez, ki obstaja med nukleoni v jedru, kaže na prisotnost v atomskih jedrih posebnih, tako imenovanih jedrskih sil. Zlahka je videti, da te sile niso reducirane na nobeno od vrst sil, obravnavanih v prejšnjih delih tečaja fizike. Dejansko, če predpostavimo, na primer, da med nukleoni v jedrih delujejo gravitacijske sile, potem je iz znanih mas protona in nevtrona enostavno izračunati, da bo energija vezave na delec zanemarljiva - bo 1038-krat manjša od ki so ga eksperimentalno opazili. Izgine tudi domneva o električni naravi jedrskih sil. Dejansko si je v tem primeru nemogoče predstavljati stabilno jedro, sestavljeno iz enega nabitega protona in brez naboja nevtrona.