Строение атомного ядра (протон, нейтрон, электрон). Глава ii.строение атомов и периодический закон

НЕЙТРОН (n) (от лат. neuter - ни тот, ни другой) - элементарная частица с нулевым электрич. зарядом и массой, незначительно большей массы протона. Наряду с протоном под общим назв. нуклон входит в состав атомных ядер. H. имеет спин 1 / 2 и, следовательно, подчиняется Ферми - Дирака статистике (является фермионом). Принадлежит к семейству адра-нов; обладает барионным числом B= 1, т. е. входит в группу барионов .

Открыт в 1932 Дж. Чедвиком (J. Chadwick), показавшим, что жёсткое проникающее излучение, возникающее при бомбардировке ядер бериллия a-частицами, состоит из электрически нейтральных частиц с массой, примерно равной протонной. В 1932 Д. Д. Иваненко и В. Гей-зенберг (W. Heisenberg) выдвинули гипотезу о том, что атомные ядра состоят из протонов и H. В отличие от заряж. частиц, H. легко проникает в ядра при любой энергии и с большой вероятностью вызывает ядерные реакции захвата (n,g), (n,a), (n, p), если баланс энергии в реакции положительный. Вероятность экзотермич. увеличивается при замедлении H. обратно пропорц. его скорости. Увеличение вероятности реакций захвата H. при их замедлении в водородсодержащих средах было обнаружено Э. Ферми (E. Fermi) с сотрудниками в 1934. Способность H. вызывать деление тяжёлых ядер, открытая О. Ганом (О. Hahn) и Ф. Штрасманом (F. Strassman) в 1938 (см. Деление ядер) , послужила основой для создания ядерного оружия и . Своеобразие взаимодействия с веществом медленных H., имеющих де-бройлевскую длину волны порядка атомных расстояний (резонансные эффекты, дифракция и т. д.), служит основой широкого использования нейтронных пучков в физике твёрдого тела. (Классификацию H. по энергиям - быстрые, медленные, тепловые, холодные, ультрахолодные - см. в ст. Нейтронная физика .)

В свободном состоянии H. нестабилен - испытывает B-распад; n p + е - + v e ; его время жизни t n = = 898(14) с, граничная энергия спектра электронов 782 кэВ (см. Бета-распад нейтрона) . В связанном состоянии в составе стабильных ядер H. стабилен (по эксперим. оценкам, его время жизни превышает 10 32 лет). По астр. оценкам, 15% видимого вещества Вселенной представлено H., входящими в состав ядер 4 He. H. является осн. компонентой нейтронных звёзд . Свободные H. в природе образуются в ядерных реакциях, вызываемых a-частицами радиоактивного распада, космическими лучами и в результате спонтанного либо вынужденного деления тяжёлых ядер. Искусств. источниками H. служат ядерные реакторы, ядерные взрывы , ускорители протонов (на ср. энергии) и электронов с мишенями из тяжёлых элементов. Источниками монохроматичных пучков H. с энергией 14 МэВ являются низкоэнергетич. ускорители дейтронов с тритиевой или литиевой мишенью, а в будущем интенсивными источниками таких H. могут оказаться термоядерные установки УТС. (См. .)

Основные характеристики H .

Масса H. т п = 939,5731(27) МэВ/с 2 = = 1,008664967(34) ат. ед. массы 1,675 . 10 -24 г. Разность масс H. и протона измерена с наиб. точностью из энергетич. баланса реакции захвата H. протоном: n + p d + g (энергия g-кванта = 2,22 МэВ), m n - m p = 1,293323 (16) МэВ/с 2 .

Электрический заряд H. Q n = 0. Наиболее точные прямые измерения Q n выполнены по отклонению пучков холодных либо ультрахолодных H. в электростатич. поле: Q n <= 3·10 -21 е (е - заряд электрона). Косв. данные по электрич. нейтральности мак-роскопич. кол-ва газа дают Q n <= 2·10 -22 е .

Спин H. J = 1 / 2 был определён из прямых опытов по расщеплению пучка H. в неоднородном магн. поле на две компоненты [в общем случае число компонент равно (2J + 1)].

Последоват. описание структуры адронов на основе совр. теории сильного взаимодействия - квантовой хромодинамики - пока встречает теоретич. трудности, однако для мн. задач вполне удовлетворит. результаты даёт описание взаимодействия нуклонов, представляемых как элементарные объекты, посредством обмена мезонами. Эксперим. исследование пространств. структуры H. выполняется с помощью рассеяния высокоэнергичных лептонов (электронов, мюонов, нейтрино, рассматриваемых в совр. теории как точечные частицы) на дейтронах. Вклад рассеяния на протоне измеряется в отд. эксперименте и может быть вычтен с помощью определ. вычислит. процедуры.

Упругое и квазиупругое (с расщеплением дейтрона) рассеяние электронов на дейтроне позволяет найти распределение плотности электрич. заряда и магн. момента H. (формфактор H.). Согласно эксперименту, распределение плотности магн. момента H. с точностью порядка неск. процентов совпадает с распределением плотности электрич. заряда протона и имеет среднеквадратичный радиус ~0,8·10 -13 см (0,8 Ф). Магн. форм-фактор H. довольно хорошо описывается т. н. диполь-ной ф-лой G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , где q 2 - квадрат переданного импульса в единицах (ГэВ/с) 2 .

Более сложен вопрос о величине электрич. (зарядового) формфактора H. G E n . Из экспериментов по рассеянию на дейтроне можно сделать заключение, что G E n (q 2 ) <= 0,1 в интервале квадратов переданных импульсов (0-1) (ГэВ/с) 2 . При q 2 0 вследствие равенства нулю электрич. заряда H. G E n -> 0, однако экспериментально можно определить дG E n (q 2 )/дq 2 | q 2=0 . Эта величина наиб. точно находится из измерений длины рассеяния H. на электронной оболочке тяжёлых атомов. Осн. часть такого взаимодействия определяется магн. моментом H. Наиб. точные эксперименты дают длину ne-рассеяния а nе = -1,378(18) . 10 -16 см, что отличается от расчётной, определяемой магн. моментом H.: a nе = -1,468 . 10 -16 см. Разность этих значений даёт среднеквадратичный электрич. радиус H. <r 2 E n >= = 0,088(12) Фили дG E n (q 2)/дq 2 | q 2=0 = -0,02 F 2 . Эти циф-ры нельзя рассматривать как окончательные из-за большого разброса данных разл. экспериментов, превышающих приводимые ошибки.

Особенностью взаимодействия H. с большинством ядер является положит. длина рассеяния, что приводит к коэф. преломления < 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. Нейтронная оптика ).

H. и слабое (электрослабое) взаимодействие . Важным источником сведений об электрослабом взаимодействии является b-распад свободного H. .На квар-ковом уровне этот процесс соответствует переходу . Обратный процесс взаимодействия электронного с протоном, , наз. обратным b-распадом. К этому же классу процессов относится электронный захват ,имеющий место в ядрах, ре - nv e .

Распад свободного H. с учётом кинематич. параметров описывается двумя константами - векторной G V , являющейся вследствие векторного тока сохранения универс. константой слабого взаимодействия, и аксиально-векторной G A , величина к-рой определяется динамикой сильно взаимодействующих компонент нуклона - кварков и глюонов. Волновые ф-ции начального H. и конечного протона и матричный элемент перехода n p благодаря изотопич. инвариантности вычисляются достаточно точно. Вследствие этого вычисление констант G V и G A из распада свободного H. (в отличие от вычислений из b-распада ядер) не связано с учётом ядерно-структурных факторов.

Время жизни H. без учёта нек-рых поправок равно: t n = k(G 2 V + 3G 2 A ) -1 , где k включает кинематич. факторы и зависящие от граничной энергии b-распада кулонов-ские поправки и радиационные поправки .

Вероятность распада поляризов. H. со спином S , энергиями и импульсами электрона и антинейтрино и р е, в общем виде описывается выражением:

Коэф. корреляции a, А, В, D могут быть представлены в виде ф-ции от параметра а = (G A /G V ,)exp(i f). Фаза f отлична от нуля или p, если T -инвариантность нарушена. В табл. приведены эксперим. значения для этих коэф. и вытекающие из них значения a и f.

Имеется заметное отличие данных разл. экспериментов для т n , достигающее неск. процентов.

Описание электрослабого взаимодействия с участием H. при более высоких энергиях гораздо сложнее из-за необходимости учитывать структуру нуклонов. Напр., m - -захват, m - p nv m , описывается по крайней мере удвоенным числом констант. H. испытывает также электрослабое взаимодействие с др. адронами без участия лептонов. К таким процессам относятся следующие.

1) Распады гиперонов L np 0 , S + np + , S - np - и т. д. Приведённая вероятность этих распадов в неск. раз меньше, чем у нестранных частиц, что описывается введением угла Кабиббо (см. Кабиббо угол ).

2) Слабое взаимодействие n - n или n - p, к-рое проявляется как ядерные силы, не сохраняющие пространств. чётность .Обычная величина обусловленных ими эффектов порядка 10 -6 -10 -7 .

Взаимодействие H. со средними и тяжёлыми ядрами имеет ряд особенностей, приводящих в нек-рых случаях к значит. усилению эффектов несохранения чётности в ядрах . Один из таких эффектов - относит. разность сечения поглощения H. с по направлению распространения и против него, к-рая в случае ядра 139 La равна 7% при = 1,33 эВ, соответствуют щей р -волновому нейтронному резонансу. Причиной усиления является сочетание малой энергетич. ширины состояний компаунд-ядра и большой плотности уровней с противоположной чётностью у этого компаунд-ядра, обеспечивающей на 2-3 порядка большее смешивание компонент с разной чётностью, чем у низко лежащих состояний ядер. В результате ряд эффектов: асимметрия испускания g-квантов относительно спина захватываемого поляризов. H. в реакции (n, g), асимметрия вылета заряж. частиц при распаде компаунд-состояний в реакции (n, р) или асимметрия вылета лёгкого (или тяжёлого) осколка деления в реакции (n, f ). Асимметрии имеют величину 10 -4 -10 -3 при энергии тепловых H. В р -волновых нейтронных резонансах реализуется дополнит. усиление, связанное с подавленностью вероятности образования сохраняющей чётность компоненты этого компаунд-состояния (из-за малой нейтронной ширины р -резонанса) по отношению к примесной компоненте с противоположной четностью, являющейся s -резонан-сом. Именно сочетание неск. факторов усиления позволяет крайне слабому эффекту проявляться с величиной, характерной для ядерного взаимодействия.

Взаимодействия с нарушением барионного числа . Теоретич. модели великого объединения и суперобъединения предсказывают нестабильность барионов - их распад в лептоны и мезоны. Эти распады могут быть заметны только для легчайших барионов - p и п, входящих в состав атомных ядер. Для взаимодействия с изменением барионного числа на 1, DB = 1, можно было бы ожидать превращения H. типа: n е + p - , или превращения с испусканием странных мезонов. Поиски такого рода процессов производились в экспериментах с применением подземных детекторов с массой в неск. тысяч тонн. На основании этих экспериментов можно сделать заключение, что время распада H. с нарушением барионного числа составляет более 10 32 лет.

Др. возможный тип взаимодействия с DВ = 2 может привести к явлению взаимопревращения H. и антинейтронов в вакууме, т. е. к осцилляции . В отсутствие внеш. полей или при их малой величине состояния H. и антинейтрона вырождены, поскольку массы их одинаковы, поэтому даже сверхслабое взаимодействие может их перемешивать. Критерием малости внеш. полей является малость энергии взаимодействия магн. момента H. с магн. полем (n и n ~ имеют противоположные по знаку магн. моменты) по сравнению с энергией, определяемой временем T наблюдения H. (согласно соотношению неопределённостей), D <=hT -1 . При наблюдении рождения антинейтронов в пучке H. от реактора или др. источника T есть время пролёта H. до детектора. Число антинейтронов в пучке растёт с ростом времени пролёта квадратично: /N n ~ ~ (T /t осц) 2 , где t осц - время осцилляции.

Прямые эксперименты по наблюдению рождения и в пучках холодных H. от высокопоточного реактора дают ограничение t осц > 10 7 с. В готовящихся экспериментах можно ожидать увеличения чувствительности до уровня t осц ~ 10 9 с. Ограничивающими обстоятельствами являются макс. интенсивность пучков H. и имитация явлений антинейтронов в детекторе космич. лучами.

Др. метод наблюдения осцилляции - наблюдение аннигиляции антинейтронов, к-рые могут образовываться в стабильных ядрах. При этом из-за большого отличия энергий взаимодействий возникающего антинейтрона в ядре от энергии связи H. эфф. время наблюдения становится ~ 10 -22 с, но большое число наблюдаемых ядер (~10 32) частично компенсирует уменьшение чувствительности по сравнению с экспериментом на пучках H. Из данных подземных экспериментов по поиску распада протона об отсутствии событий с энерговыделением ~2 ГэВ можно заключить с нек-рой неопределённостью, зависящей от незнания точного вида взаимодействия антинейтрона внутри ядра, что t осц > (1-3) . 10 7 с. Существ. повышение предела t осц в этих экспериментах затруднено фоном, обусловленным взаимодействием космич. нейтрино с ядрами в подземных детекторах.

Следует отметить, что поиски распада нуклона с DB = 1 и поиски -осцилляции являются независимыми экспериментами, т. к. вызываются принципиально разл. видами взаимодействий.

Гравитационное взаимодействие H . Нейтрон - одна из немногих элементарных частиц, падение к-рой в гравитац. поле Земли можно наблюдать экспериментально. Прямое измерение для H. выполнено с точностью 0,3% и не отличается от макроскопического. Актуальным остаётся вопрос о соблюдении эквивалентности принципа (равенства инертной и гравитац. масс) для H. и протонов.

Самые точные эксперименты выполнены методом Эт-веша для тел, имеющих разные ср. значения отношения A/Z , где А - ат. номер, Z - заряд ядер (в ед. элементарного заряда е) . Из этих опытов следует одинаковость ускорения свободного падения для H. и протонов на уровне 2·10 -9 , а равенство гравитац. и инертной масс на уровне ~10 -12 .

Гравитац. ускорение и замедление широко используются в опытах с ультрахолодными H. Применение гравитац. рефрактометра для холодных и ультрахолодных H. позволяет с большой точностью измерить длины когерентного рассеяния H. на веществе.

H. в космологии и астрофизике

Согласно совр. представлениям, в модели Горячей Вселенной (см. Горячей Вселенной теория )образование барионов, в т. ч. протонов и H., происходит в первые минуты жизни Вселенной. В дальнейшем нек-рая часть H., не успевших распасться, захватывается протонами с образованием 4 He. Соотношение водорода и 4 He при этом составляет по массе 70% к 30%. При формировании звёзд и их эволюции происходит дальнейший нуклеосинтез , вплоть до ядер железа. Образование более тяжёлых ядер происходит в результате взрывов сверхновых с рождением нейтронных звёзд, создающих возможность последоват. захвата H. нуклидами. При этом комбинация т. н. s -процесса - медленного захвата H. с b-распадом между последовательными захватами и r -процесса - быстрого последоват. захвата при взрывах звёзд в осн. может объяснить наблюдаемую распространённость элементов в космич. объектах.

В первичной компоненте космич. лучей H. из-за своей нестабильности вероятно отсутствуют. H., образующиеся у поверхности Земли, диффундирующие в космич. пространство и распадающиеся там, по-видимому, вносят вклад в формирование электронной и протонной компоненты радиационных поясов Земли.

Лит.: Гуревич И. С., Тарасов Л. В., Физика нейтронов низких энергий, M., 1965; Александров Ю. А.,. Фундаментальные свойства нейтрона, 2 изд., M., 1982.

→

Многим со школы хорошо известно, что все вещества состоял из атомы. Атомы в свою очередь состоят из протонов и нейтронов образующих ядро атомы и электронов, расположенных на некотором расстоянии от ядра. Многие также слышали, что свет тоже состоит из частиц – фотонов. Однако на этом мир частиц не ограничивается. На сегодняшний день известно более 400 различных элементарных частиц. Попробуем понять, чем элементарные частицы отличаются друг от друга.

Существует множество параметров, по которым можно отличить элементарные частицы друг от друга:

Масса.
Электрический заряд.
Время жизни. Почти все элементарные частицы имеют конечное время жизни по истечении которого они распадаются.
Спин. Его можно, весьма приближенно считать как вращательный момент.

Еще несколько параметров, или как их принято называть в науке квантовых чисел. Эти параметры не всегда имеют понятный физический смысл, но они нужны для того, чтобы отличать одни частицы от других. Все эти дополнительные параметры введены как некоторые величины, сохраняющиеся во взаимодействии.

Массой обладают почти все частицы, кроме фотоны и нейтрино (по последним данным нейтрино обладают массой, но столь малой, что часто ее считают нулем). Без массовые частицы могут существуют только в движении. Масса у всех частиц различна. Минимальной массой, не считая нейтрино, обладает электрон. Частицы, которые называются мезонами обладают массой в 300-400 раз большей массы электрона, протон и нейтрон почти в 2000 раз тяжелее электрона. Сейчас уже открыты частицы, которые почти в 100 раз тяжелее протона. Масса,(или ее энергетический эквивалент по формуле Эйнштейна:

сохраняется во всех взаимодействиях элементарных частиц.

Электрическим зарядом обладают не все частицы, а значит что не все частицы способны участвовать в электромагнитном взаимодействии. У всех свободно существующих частиц электрический заряд кратен заряду электрона. Кроме свободно существующих частиц существуют также частицы, находящие только в связанном состоянии, о них мы скажем чуть позже.

Спин, как и другие квантовые числа у различных частиц различны и характеризуют их уникальность. Некоторые квантовые числа сохраняются в одних взаимодействиях, некоторые в других. Все эти квантовые числа определяют то, какие частицы взаимодействуют с какими и как.

Время жизни также очень важная характеристика частицы и ее мы рассмотрим наиболее подробно. Начнем с замечания. Как мы уже сказали в начале статьи – все что нас окружает состоит из атомов (электронов, протонов и нейтронов) и света (фотонов). А где же тогда еще сотни различных видов элементарных частиц. Ответ прост – всюду вокруг нас, но мы из не замечаем по двум причинам.

Первая из них – почти все остальные частицы живут очень мало, примерно 10 в минус 10 степени секунд и меньше, и потому не образовывают таких структур как атомы, кристаллические решетки и т.п. Вторая причина касается нейтрино, эти частицы хоть и не распадаются, но они подвержены только слабому и гравитационному взаимодействию. Это значит, что эти частицы взаимодействуют на столько незначительно, что обнаружить из почти невозможно.

Представим наглядно в чем выражается то, на сколько частица хорошо взаимодействуем. Например поток электронов можно остановить довольно тонким листом стали, порядка нескольких миллиметров. Это произойдет потому, что электроны сразу начнут взаимодействовать с частицами листа стали, будут резко менять свой направления, излучать фотоны, и таким образом довольно быстро потеряют энергию. С потоком нейтрино все не так, они почти без взаимодействий могут пройти насквозь Земного Шара. И потому обнаружить их очень тяжело.

Итак, большинство частиц живут очень короткое время, по истечении которого она распадаются. Распады частиц- наиболее часто встречающиеся реакции. В результате распада одна частица распадается на несколько других меньшей массы, а те в свою очередь распадаются дальше. Все распады подчиняются определенным правилам – законам сохранения. Так, например, в результате распада должен сохраняться электрический заряд, масса, спин и еще ряд квантовых чисел. Некоторые квантовые числа в ходе распада могут меняться, но тоже подчиняясь определенным правилам. Именно правила распада говорят нам о том, что электрон и протон это стабильные частицы. Они уже не могут распадаются подчиняясь правилам распада, и потому именно ими заканчиваются цепочки распада.

Здесь хочется сказать несколько слов о нейтроне. Свободный нейтрон тоже распадается, на протон и электрон примерно за 15 минут. Однако когда нейтрон находится в атомном ядре это не происходит. Этот факт можно объяснить различными способами. Например так, когда в ядре атома появляется электрон и лишний протон от распавшегося нейтрона, то тут же происходит обратная реакция – один из протонов поглощает электрон и превращается в нейтрон. Такая картина называется динамическим равновесием. Она наблюдалась в вселенной на ранней стадии ее развития вскоре после большого взрыва.

Кроме реакций распада есть еще реакции рассеяния – когда две или более частиц вступают во взаимодействие одновременно, и в результате получается одна или несколько других частиц. Также есть реакции поглощение, когда из двух или более частиц получается одна. Все реакции происходят в результате сильного слабого или электромагнитного взаимодействия. Реакции идущие за счет сильного взаимодействия идут быстрее всего, время такой реакции может достигать 10 в минус 20 секунды. Скорость реакций идущих за счет электромагнитного взаимодействия ниже, тут время может быть порядка 10 в минус 8 секунды. Для реакций слабого взаимодействия время может достигать десятков секунд а иногда и годы.

В завершении рассказа про частицы расскажем про кварки. Кварки – это элементарные частицы, имеющие электрический заряд кратный трети заряда электрона и которые не могут существовать в свободном состоянии. Их Взаимодействие устроено так, что они могут жить только в составе чего либо. Например комбинация из трех кварков определенного типа образуют протон. Другая комбинация дает нейтрон. Всего известно 6 кварков. Их различные комбинации дают нам разные частицы, и хотя далеко не все комбинации кварков разрешены физическими законами, частиц, составленных из кварков довольно много.

Здесь может возникнуть вопрос, как можно протон называть элементарным если он состоит из кварков. Очень просто – протон элементарен, так как его невозможно расщепить на составные части – кварки. Все частицы, которые участвуют в сильном взаимодействии состоят из кварков, и при этом являются элементарными.

Понимание взаимодействий элементарных частиц очень важно для понимания устройства вселенной. Все что происходит с макро телами есть результат взаимодействия частиц. Именно взаимодействием частиц описываются рост деревьев на земле, реакции в недрах звезд, излучение нейтронных звезд и многое другое.

Вероятности и квантовая механика

Что такое нейтрон? Каковы его структура, свойства и функции? Нейтроны - это самые большие из частиц, составляющих атомы, являющиеся строительными блоками всей материи.

Структура атома

Нейтроны находятся в ядре - плотной области атома, также заполненной протонами (положительно заряженными частицами). Эти два элемента удерживаются вместе при помощи силы, называем ядерной. Нейтроны имеют нейтральный заряд. Положительный заряд протона сопоставляется с отрицательным зарядом электрона для создания нейтрального атома. Несмотря на то что нейтроны в ядре не влияют на заряд атома, они все же обладают многими свойствами, которые влияют на атом, включая уровень радиоактивности.

Нейтроны, изотопы и радиоактивность

Частица, которая находится в ядре атома - нейтрон на 0,2% больше протона. Вместе они составляют 99,99% всей массы одного и того же элемента могут иметь различное количество нейтронов. Когда ученые ссылаются на атомную массу, они имеют в виду среднюю атомную массу. Например, углерод обычно имеет 6 нейтронов и 6 протонов с атомной массой 12, но иногда он встречается с атомной массой 13 (6 протонов и 7 нейтронов). Углерод с атомным номером 14 также существует, но встречается редко. Итак, атомная масса для углерода усредняется до 12,011.

Когда атомы имеют различное количество нейтронов, их называют изотопами. Ученые нашли способы добавления этих частиц в ядро для создания больших изотопов. Теперь добавление нейтронов не влияет на заряд атома, так как они не имеют заряда. Однако они увеличивают радиоактивность атома. Это может привести к очень неустойчивым атомам, которые могут разряжать высокие уровни энергии.

Что такое ядро?

В химии ядро является положительно заряженным центром атома, который состоит из протонов и нейтронов. Слово «ядро» происходит от латинского nucleus, которое является формой слова, означающего "орех" или "ядро". Этот термин был придуман в 1844 году Майклом Фарадеем для описания центра атома. Науки, участвующие в исследовании ядра, изучении его состава и характеристик, называются ядерной физикой и ядерной химией.

Протоны и нейтроны удерживаются сильной ядерной силой. Электроны притягиваются к ядру, но двигаются так быстро, что их вращение осуществляется на некотором расстоянии от центра атома. Заряд ядра со знаком плюс исходит от протонов, а что такое нейтрон? Это частица, которая не имеет электрического заряда. Почти весь вес атома содержится в ядре, так как протоны и нейтроны имеют гораздо большую массу, чем электроны. Число протонов в атомном ядре определяет его идентичность как элемента. Число нейтронов означает, какой изотоп элемента является атомом.

Размер атомного ядра

Ядро намного меньше общего диаметра атома, потому что электроны могут быть отдалены от центра. Атом водорода в 145 000 раз больше своего ядра, а атом урана в 23 000 раз больше своего центра. Ядро водорода является наименьшим, потому что оно состоит из одиночного протона.

Расположение протонов и нейтронов в ядре

Протон и нейтроны обычно изображаются как уплотненные вместе и равномерно распределенные по сферам. Однако это упрощение фактической структуры. Каждый нуклон (протон или нейтрон) может занимать определенный уровень энергии и диапазон местоположений. В то время как ядро может быть сферическим, оно может быть также грушевидным, шаровидным или дисковидным.

Ядра протонов и нейтронов представляют собой барионы, состоящие из наименьших называемых кварками. Сила притяжения имеет очень короткий диапазон, поэтому протоны и нейтроны должны быть очень близки друг к другу, чтобы быть связанными. Это сильное притяжение преодолевает естественное отталкивание заряженных протонов.

Протон, нейтрон и электрон

Мощным толчком в развитии такой науки, как ядерная физика, стало открытие нейтрона (1932 год). Благодарить за это следует английского физика который был учеником Резерфорда. Что такое нейтрон? Это нестабильная частица, которая в свободном состоянии всего за 15 минут способна распадаться на протон, электрон и нейтрино, так называемую безмассовую нейтральную частицу.

Частица получила свое название из-за того, что она не имеет электрического заряда, она нейтральна. Нейтроны являются чрезвычайно плотными. В изолированном состоянии один нейтрон будет иметь массу всего 1,67·10 - 27 , а если взять чайную ложку плотно упакованную нейтронами, то получившийся кусок материи будет весить миллионы тонн.

Количество протонов в ядре элемента называется атомным номером. Это число дает каждому элементу свою уникальную идентичность. В атомах некоторых элементов, например углерода, число протонов в ядрах всегда одинаково, но количество нейтронов может различаться. Атом данного элемента с определенным количеством нейтронов в ядре называется изотопом.

Опасны ли одиночные нейтроны?

Что такое нейтрон? Это частица, которая наряду с протоном входит в Однако иногда они могут существовать сами по себе. Когда нейтроны находятся вне ядер атомов, они приобретают потенциально опасные свойства. Когда они двигаются с высокой скоростью, они производят смертельную радиацию. Так называемые нейтронные бомбы, известные своей способностью убивать людей и животных, при этом оказывают минимальное влияние на неживые физические структуры.

Нейтроны являются очень важной частью атома. Высокая плотность этих частиц в сочетании с их скоростью придает им чрезвычайную разрушительную силу и энергию. Как следствие, они могут изменить или даже разорвать на части ядра атомов, которые поражают. Хотя нейтрон имеет чистый нейтральный электрический заряд, он состоит из заряженных компонентов, которые отменяют друг друга относительно заряда.

Нейтрон в атоме - это крошечная частица. Как и протоны, они слишком малы, чтобы увидеть их даже с помощью электронного микроскопа, но они там есть, потому что это единственный способ, объясняющий поведение атомов. Нейтроны очень важны для обеспечения стабильности атома, однако за пределами его атомного центра они не могут существовать долго и распадаются в среднем всего лишь за 885 секунд (около 15 минут).

Весь материальный мир, по данным современной физики, построен из трех элементарных частиц: протона, нейтрона и электрона. Кроме того, согласно данным науки, во вселенной существуют и другие «элементарные» частицы материи, одних названий которых явно больше нормы. При этом, функция этих других «элементарных частиц» в существовании и эволюции мироздания непонятна.

Рассмотрим иную интерпретацию элементарных частиц:

Существует только одна элементарная частица материи – протон. Все остальные «элементарные частицы», включая нейтрон и электрон, являются только производными от протона, и им в эволюции вселенной отводится весьма скромная роль. Рассмотрим, как образуются такие «элементарные частицы».

Строение элементарной частицы материи мы подробно рассмотрели в статье « «. Коротко об элементарной частице:

Элементарная частица материи имеет форму вытянутой, в пространстве, нити.
Элементарная частица способна к растяжению. В процессе растяжения плотность материи внутри элементарной частицы падает.
Участок элементарной частицы, где плотность материи падает в два раза, мы назвали квантом материи .
В процессе движения, элементарная частица непрерывно поглощает (сворачивает, ) энергию.
Точка поглощения энергии(точка аннигиляции ) находится на острие вектора движения элементарной частицы.
Точнее: на острие активного кванта материи.
Поглощая энергию, элементарная частица непрерывно наращивает скорость своего поступательного движения.
Элементарная частица материи представляет собой диполь. В котором силы притяжения сосредоточены в передней части (по ходу движения) частицы, а силы отталкивания — в задней части.

Свойство элементарной в пространстве теоретически означает возможность уменьшения плотности материи до нулевой отметки. А это, в свою очередь, означает возможность ее механического разрыва: место разрыва элементарной частицы материи можно представить как ее участок с нулевой плотностью материи.

В процессе аннигиляции (поглощения энергии) элементарная частица, сворачивая энергию, непрерывно увеличивает скорость своего поступательного движения в пространстве.

Эволюция галактики, в конце концов, приводит элементарные частицы материи к моменту, когда они становятся способны оказать разрывающее воздействие друг на друга. Элементарные частицы могут встретиться не на параллельных курсах, когда одна частица подходит к другой медленно и плавно, как корабль к причалу. Они могут встретиться в пространстве и на встречных траекториях. Тогда жесткое столкновение и, как следствие – разрыв элементарной частицы – почти неизбежно. Они могут попасть под очень мощную волну возмущения энергии, что также ведет к разрыву.

Что же могут представлять собой «обломки», образовавшиеся в результате разрыва элементарной частицы материи?

Рассмотрим случай, когда в результате стороннего воздействия, из элементарных частиц материи – атом дейтерия — распалась на протон и нейтрон.

Разрыв парной структуры происходит не в месте их соединения — . Разрывается одна из двух элементарных частиц парной структуры.

Протон и нейтрон отличаются друг от друга своим строением.

Протон – это чуть укороченная (после разрыва) элементарная частица,
нейтрон – структура, состоящая из одной полноценной элементарной частицы и «обрубка» — передней, легкой оконечности первой частицы.

Полноценная элементарная частица имеет полный набор — «N» квантов материи в своем составе. Протон имеет «N-n» квантов материи. Нейтрон же имеет «N+n» квантов.

Поведение протона ясно. Даже лишившись оконечных квантов материи, он продолжает активно энергию: плотность материи его нового оконечного кванта всегда соответствует условиям аннигиляции. Этот новый оконечный квант материи становится новой точкой аннигиляции. В общем, протон ведет себя, как положено. Свойства протонов хорошо описаны в любом учебнике физики. Только он станет чуть легче своего «полноценного» собрата – полноценной элементарной частицы материи.

Иначе ведет себя нейтрон. Рассмотрим сначала строение нейтрона. Именно его строение объясняет его «странности».

По сути, нейтрон состоит из двух частей. Первая часть – это полноценная элементарная частица материи с точкой аннигиляции в своей передней оконечности. Вторая часть – сильно укороченный, легкий «обрубок» первой элементарной частицы, оставшийся после разрыва двойной структуры, и также обладающий точкой аннигиляции. Эти две части соединены между собой точками аннигиляции. Таким образом, нейтрон имеет двойную точку аннигиляции.

Логика мышления подсказывает, что эти две разновесные части нейрона будут вести себя по-разному. Если первая часть, представляющая собой полновесную элементарную частицу, будет, как положено, аннигилировать свободную энергию и постепенно разгоняться в пространстве вселенной, то вторая, легковесная часть, начинает аннигилировать свободную энергию более высокими темпами.

Движение элементарной частицы материи в пространстве осуществляется благодаря : диффузирующая энергия тащит частицу, попавшую в ее потоки. Понятно, что чем менее массивна частица материи, тем легче потокам энергии тащить за собой эту частицу, тем выше скорость этой частицы. Понятно, что чем большее количество энергии одномоментно сворачивает активный квант, тем мощнее потоки диффузирующей энергии, тем легче этим потокам тащить за собой частицу. Получаем зависимость: Скорость поступательного движения частицы материи в пространстве пропорциональна массе материи ее активного кванта и обратно пропорциональна общей массе частицы материи :

Вторая, легковесная часть нейтрона имеет массу, многократно меньшую массы полновесной элементарной частицы материи. Но массы их активных квантов равны. То есть: они аннигилируют энергию одинаковыми темпами. Получаем: скорость поступательного движения второй части нейтрона будет стремиться быстро нарастать, и она начинает быстрее аннигилировать энергию. (Чтобы не вносить путаницу, будем называть вторую, легковесную, часть нейтрона электроном).

рисунок нейтрона

Резко повышающееся количество одномоментно аннигилируемой энергии электроном, пока он находится в составе нейтрона, ведет к инертности нейтрона. Электрон начинает аннигилировать больше энергии, чем его «сосед» — полноценная элементарная частица. Оторваться от общей точки аннигиляции нейтрона он пока не может: мешают мощные силы притяжения. В результате, электрон начинает «съедать» позади общей точки аннигиляции.

Одновременно, электрон начинает смещение относительно своего напарника и его сгущение свободной энергии попадает в зону действия точки аннигиляции своего соседа. Который немедленно начинает «съедать» это сгущение. Такое переключение электрона и полноценной частицы на «внутренние» ресурсы – сгущение свободной энергии позади точки аннигиляции – ведет к стремительному падению сил притяжения и отталкивания нейтрона.

Отрыв электрона от общей структуры нейтрона происходит в момент, когда смещение электрона относительно полновесной элементарной частицы станет достаточно большим, сила, стремящаяся разорвать путы притяжения двух точек аннигиляции, начинает превышать силу притяжения этих точек аннигиляции, и вторая, легкая часть нейтрона (электрон) быстро улетает прочь.

В результате, нейтрон распадается на две единицы: полноценную элементарную частицу — протон и легкую, укороченную часть элементарной частицы материи — электрон.

Согласно современным данным, структура одиночного нейтрона существует около пятнадцати минут. Далее он самопроизвольно распадается на протон и электрон. Эти пятнадцать минут – есть время смещения электрона относительно общей точки аннигиляции нейтрона и его борьбы за свою «свободу».

Подведем некоторые итоги:

ПРОТОН – это полноценная элементарная частица материи, с одной точкой аннигиляции, либо тяжелая часть элементарной частицы материи, оставшаяся после отрыва от нее легких квантов.
НЕЙТРОН — это двойная структура, имеющая две точки аннигиляции, и состоящая из элементарной частицы материи, и легкой, передней части другой элементарной частицы материи.
ЭЛЕКТРОН – передняя часть элементарной частицы материи, имеющая одну точку аннигиляции, состоящая из легких квантов, образовавшаяся в результате разрыва элементарной частицы материи.
Признаваемая наукой структура «протон — нейтрон» — есть АТОМ ДЕЙТЕРИЯ –структура из двух элементарных частиц, имеющая двойную точку аннигиляции.

Электрон не является самостоятельной элементарной частицей, вращающейся вокруг ядра атома.

Электрона, каким считает его наука, нет в составе атома.

И ядра атома, как такового, не существует в природе, как не существует и нейтрона в виде самостоятельной элементарной частицы материи.

И электрон, и нейтрон представляют собой производные от парной структуры из двух элементарных частиц, после ее разрыва на две неравные части в результате стороннего воздействия. В составе атома любого химического элемента протон и нейтрон представляют собой стандартную парную структуру — две полновесные элементарные частицы материи – два протона, объединенных точками аннигиляции .

В современной физике существует незыблемое положение, что протон и электрон имеют равные, но противоположные электрические заряды. Якобы в результате взаимодействия этих противоположных зарядов они притягиваются друг к другу. Довольно логичное объяснение. Оно верно отражает механизм явления, но совершенно неверно – его суть.

Элементарные частицы не имеют ни положительного, ни отрицательного «электрических» зарядов, как не существует особой формы материи в виде «электрического поля». Такое «электричество» — есть выдумка человека, вызванная его неспособностью объяснить существующее положение вещей.

«Электрическое» и электрона друг к другу на самом деле создается потоками энергии, направленными к их точкам аннигиляции, в результате их поступательного движения в пространстве вселенной. Когда они попадают в зону действия сил притяжения друг друга. Это действительно выглядит как взаимодействие равных по величине, но противоположных электрических зарядов.

«одноименных электрических зарядов», например: двух протонов или двух электронов также имеет другое объяснение. Отталкивание происходит, когда одна из частиц попадает в зону действия сил отталкивания другой частицы – то есть в зону сгущения энергии позади ее точки аннигиляции. Это мы рассмотрели в предыдущей статье.

Взаимодействие «протон – антипротон», «электрон – позитрон» также имеет другое объяснение. Под таким взаимодействием мы понимаем взаимодействие дух протонов или электронов, когда они движутся на встречных курсах. В этом случае, благодаря их взаимодействию только притяжением (отталкивания нет, поскольку зона отталкивания каждой из них находится позади них), происходит их жесткий контакт. В результате, вместо двух протонов (электронов) получаем совершенно другие «элементарные частицы», которые на самом деле являются производными от жесткого взаимодействия этих двух протонов (электронов).

Атомное строение веществ. Модель атома

Рассмотрим строение атома.

Нейтрона и электрона – как элементарных частиц материи — не существует. Это мы рассмотрели выше. Соответственно: не существует и никакого ядра атома и его электронной оболочки. Эта ошибка является мощным препятствием на пути дальнейшего исследования структуры материи.

Единственной элементарной частицей материи является только протон. Атом любого химического элемента состоит из парных структур из двух элементарных частиц материи (за исключением изотопов, где к парной структуре добавляются еще элементарные частицы).

Для наших дальнейших рассуждений необходимо рассмотреть понятие общей точки аннигиляции.

Элементарные частицы материи взаимодействуют между собой точками аннигиляции. Это взаимодействие ведет к образованию материальных структур: атомов, молекул, физических тел… Которые имеют общую точку аннигиляции атома, общую точку аннигиляции молекулы…

ОБЩАЯ ТОЧКА АННИГИЛЯЦИИ – есть объединение двух единичных точек аннигиляции элементарных частиц материи в общую точку аннигиляции парной структуры, или общих точек аннигиляции парных структур в общую точку аннигиляции атома химического элемента, или общих точек аннигиляции атомов химических элементов – в общую точку аннигиляции молекулы .

Главное здесь, что объединение из частиц материи выступает притяжением и отталкиванием как единый цельный объект. В конце концов, даже любое физическое тело можно представить как общую точку аннигиляции этого физического тела: это тело притягивает к себе другие физические тела как единый, цельный физический объект, как единая точка аннигиляции. В этом случае мы получаем гравитационные явления – притяжение между физическими телами.

В фазе цикла развития галактики, когда силы притяжения становятся достаточно большим, начинается объединение атомов дейтерия в структуры других атомов. Атомы химических элементов образуются последовательно, по мере повышения скорости поступательного движения элементарных частиц материи (читай: повышения скорости поступательного движения галактики в пространстве вселенной) путем присоединения к атому дейтерия новых парных структур из элементарных частиц материи.

Объединение происходит последовательно: в каждом новом атоме появляется по одной новой парной структуре из элементарных частиц материи (реже – по одиночной элементарной частице). Что дает нам объединение атомов дейтерия в структуру других атомов:

Появляется общая точка аннигиляции атома. Это означает, что взаимодействовать притяжением и отталкиванием со всеми остальными атомами и элементарными частицами наш атом будет как единая цельная структура.
Появляется пространство атома, внутри которого плотность свободной энергии будет многократно превышать плотность свободной энергии вне его пространства. Очень высокая плотность энергии позади единичной точки аннигиляции внутри пространства атома просто не будет успевать сильно падать: слишком малы расстояния между элементарными частицами. Средняя плотность свободной энергии во внутриатомном пространстве многократно превышает значение константы плотности свободной энергии пространства вселенной.

В построении атомов химических элементов, молекул химических веществ, физических тел, проявляется важнейший закон взаимодействия материальных частиц и тел:

Сила внутриядерных, химических, электрических, гравитационных связей зависит от расстояний между точками аннигиляции внутри атома, между общими точками аннигиляции атомов внутри молекул, между общими точками аннигиляции молекул внутри физических тел, между физическими телами. Чем меньше расстояние между общими точками аннигиляции, тем более мощные силы притяжения действуют между ними .

Понятно, что:

Под внутриядерными связями мы имеем ввиду взаимодействия между элементарными частицами и между парными структурами внутри атомов.
Под химическими связями мы имеем ввиду взаимодействия между атомами в структуре молекул.
Под электрическими связями мы понимаем взаимодействия между молекулами в составе физических тел, жидкостей, газов.
Под гравитационными связями мы имеем ввиду взаимодействия между физическими телами.

Образование второго химического элемента — атома гелия — происходит, когда галактика разгоняется в пространстве до достаточно высокой скорости.Когда силы притяжения двух атомов дейтерия достигнет большой величины, они сближаются на расстояния, позволяющие им соединиться в счетверенную структуру атома гелия.

Дальнейшее повышение скорости поступательного движения галактики ведет к образованию атомов последующих (согласно таблице Менделеева) химических элементов. При этом: генезису атомов каждого химического элемента соответствует своя, строго определенная скорость поступательного движения галактики в пространстве вселенной. Назовем ее стандартной скоростью образования атома химического элемента .

Атом гелия – второй после водорода атом, образовавшийся в галактике. Затем, по мере повышения скорости поступательного движения галактики, к атому гелия прорывается следующий атом дейтерия. Это означает, что скорость поступательного движения галактики достигла стандартной скорости образования атома лития. Затем она достигнет стандартной скорости образования атома бериллия, углерода…, и так далее, согласно таблице Менделеева.

модель атома

На приведенной схеме мы можем видеть, что:

Каждый период в составе атома представляет собой кольцо из парных структур.
Центр атома всегда занимает счетверенная структура атома гелия.
Все парные структуры одного периода расположены строго в одной плоскости.
Расстояния между периодами намного больше, чем расстояния между парными структурами внутри одного периода.

Разумеется, это весьма упрощенная схема, и она не отражает всех реальностей построения атомов. Например: каждая новая парная структура, присоединяясь к атому, смещает и остальные парные структуры того периода, к которому присоединяется.

Получаем принцип построения периода в виде кольца вокруг геометрического центра атома:

структура периода строится в одной плоскости. Этому способствует общий вектор поступательного движения всех элементарных частиц галактики.
парные структуры одного периода строятся вокруг геометрического центра атома на равном расстоянии.
атом, вокруг которого строится новый период, ведет себя к этому новому периоду как единая целостная система.

Вот и получаем важнейшую закономерность построения атомов химических элементов:

ЗАКОНОМЕРНОСТЬ СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННОГО КОЛИЧЕСТВА ПАРНЫХ СТРУКТУР: одновременно, на определенном расстоянии от геометрического центра общей точки аннигиляции атома может находиться только определенное количество парных структур из элементарных частиц материи.

То есть: во втором, третьем периодах таблицы Менделеева – по восемь элементов, в четвертом, пятом — по восемнадцать, в шестом, седьмом – по тридцать два. Увеличивающийся диаметр атома позволяет увеличиваться количеству парных структур в каждом последующем периоде.

Понятно, что эта закономерность определяет принцип периодичности построения атомов химических элементов, открытого еще Д.И. Менделеевым.

Каждый период внутри атома химического элемента ведет себя по отношению к нему как единая целостная система. Это определяется скачками расстояний между периодами: намного большими, чем расстояния между парными структурами внутри периода.

Атом с неполным периодом проявляет химическую активность в соответствии выше названной закономерности. Поскольку существует дисбаланс сил притяжения и отталкивания атома в пользу сил притяжения. Но с присоединением последней парной структуры дисбаланс исчезает, новый период приобретает форму правильного круга — становится единой, целостной, завершенной системой. А мы получаем атом инертного газа.

Важнейшей закономерностью построения структуры атома является: атом имеет плоско — каскадную структуру . Что-то наподобие люстры.

парные структуры одного периода должны располагаться в одной плоскости, перпендикулярной вектору поступательного движения атома.
в то же время периоды в атоме должны располагаться каскадом.

Это объясняет, почему во втором и третьем периодах (также как и в четвертом – пятом, шестом — седьмом) одинаковое количество парных структур (смотри рисунок ниже). Такая структура атома есть следствие распределения сил притяжения и отталкивания элементарной частицы: силы притяжения действуют в передней (по ходу движения) полусфере частицы, силы отталкивания – в задней полусфере .

В противном случае, сгущения свободной энергии позади точек аннигиляции одних парных структур попадают в зону притяжения точек аннигиляции других парных структур, и атом неминуемо развалится.

Ниже мы видим схематичное объемное изображения атома аргона

модель атома аргона

На нижеприведенном рисунке мы можем видеть «разрез», вид «сбоку» -двух периодов атома — второго и третьего:

Именно так должны быть отриентированы, относительно центра атома, парные структуры в периодах с равным количеством парных структур (второй — третий, четвертый — пятый, шастой — седьмой).

Количество энергии в сгущении позади точки аннигиляции элементарной частицы непрерывно растет. Это становится понятным из формулы:

E 1 ~m(C+W)/2

Е 2 ~m(C–W)/2

ΔE= Е 1 –Е 2 = m(C+W)/2 — m(C–W)/2

ΔE~W×m

где:

Е 1 – количество свободной энергии, сворачиваемой (поглощаемой) точкой аннигиляции с передней полусферы движения.

Е 2 — количество свободной энергии сворачиваемой (поглощаемой) точкой аннигиляции с задней полусферы движения.

ΔЕ – разница между количеством свободной энергии сворачиваемой (поглощаемой) с передней и задней полусфер движения элементарной частицы.

W – скорость движения элементарной частицы.

Здесь мы видим непрерывный рост массы сгущения энергии позади точки аннигиляции движущейся частицы, по мере повышения скорости ее поступательного движения.

В структуре атома это проявится в том, что плотность энергии позади структуры каждого последующего атома будет расти в геометрической прогрессии. Точки аннигиляции своей силой притяжения «железной хваткой» держат друг друга. В то же время, растущая сила отталкивания будет все больше отклонять друг от друга парные структуры атома. Вот и получаем плоско – каскадное построение атома.

Атом, по форме, должен напоминать форму чаши, где «дном» является структура атома гелия. А «краями» чаши является последний период. Места «изгибов чаши»: второй – третий, четвертый – пятый, шестой – седьмой периоды. Эти «изгибы» и позволяют образовывать разные периоды с равным количество парных структур

модель атома гелия

Именно плоско — каскадная структура атома и кольцевое расположение парных структур в нем, определяют периодичность и рядность построения периодической системы химических элементов Менделеева, периодичность проявления схожих химических свойств атомов одного ряда периодической таблицы.

Плоско — каскадная структура атома дает появление единого пространства атома с высокой плотностью свободной энергии.

Все парные структуры атома ориентированы в направлении центра атома (вернее: в направлении точки, находящейся на геометрической оси атома, по направлению движения атома).
Все индивидуальные точки аннигиляции располагаются по кольцам периодов внутри атома.
Все индивидуальные сгущения свободной энергии расположены позади их точек аннигиляции.

Результат: единое сгущение свободной энергии высокой плотности, границы которого являются границами атома. Эти границы, как мы понимаем, есть границы действия сил, известных в науке как силы Юкавы.

Плоско-каскадная структура атома дает перераспределение зон сил притяжения и отталкивания определенным образом. Перераспределение зон сил притяжения и отталкивания мы наблюдаем уже у парной структуры:

Зона действия сил отталкивания парной структуры увеличивается за счет зоны действия сил ее притяжения (по сравнению с одиночными элементарными частицами). Зона действия сил притяжения соответственно уменьшается. (Уменьшается зона действия силы притяжения, но никак не сама сила). Плоско – каскадная структура атома дает нам еще большее увеличение зоны действия сил отталкивания атома.

С каждым новым периодом, зона действия сил отталкивания стремится к форме полного шара.
Зона действия сил притяжения будет представлять собой все более уменьшающийся в диаметре конус

В построении нового периода атома прослеживается еще одна закономерность: все парные структуры одного периода расположены строго симметрично относительно геометрического центра атома, независимо от количества парных структур в периоде .

Каждая новая парная структура, присоединяясь, меняет расположение всех остальных парных структур периода так, что расстояния между ними в периоде всегда равны друг другу. Эти расстояния уменьшаются с присоединением следующей парной структуры. Неполный внешний период атома химического элемента делает его химически активным.

Расстояния между периодами, намного большие, чем расстояния между парными частицами внутри периода, делают периоды относительно независимыми друг от друга.

Каждый период атома относится ко всем другим периодам и ко всему атому как независимая цельная структура.

Это определяет, что химическая активность атома почти на 100% определяется только последним периодом атома. Полностью заполненный последний период дает нам максимально заполненную зону сил отталкивания атома. Химическая активность атома почти нулевая. Атом, как мячик, отталкивает от себя другие атомы. Мы здесь видим газ. И не просто газ, а инертный газ.

Присоединение первой парной структуры нового периода меняет эту идиллическую картину. Распределение зон действия сил отталкивания и притяжения меняется в пользу сил притяжения. Атом становится химически активным. Это атом щелочного металла.

С присоединением каждой следующей парной структуры меняется баланс зон распределения сил притяжения и отталкивания атома: зона сил отталкивания усиливается, зона сил притяжения уменьшается. И каждый следующий атом становится чуть менее металлом и чуть более – неметаллом.

Плоско – каскадная форма атомов, перераспределение зон действия сил притяжения и отталкивания дает нам следующее: Атом химического элемента, встречаясь с другим атомом даже на встречных курсах, в обязательном порядке попадает в зону действия сил отталкивания этого атома. И не разрушается сам и не разрушает этот другой атом.

Все это приводит нас к замечательному результату: атомы химических элементов, вступая в соединения друг с другом, образуют объемные структуры молекул. В противовес плоско – каскадной структуре атомов . Молекула — есть устойчивая объемная структура из атомов.

Рассмотрим потоки энергии внутри атомов и молекул.

Прежде всего отметим, что элементарная частица будет поглощать энергию циклами. То есть: в первую половину цикла элементарная частица поглощает энергию из ближайшего пространства. Здесь образуется пустота – пространство без свободной энергии.

Во вторую половину цикла: энергии из более дальнего окружения немедленно станет заполнять образовавшуюся пустоту. То есть – в пространстве возникнут потоки энергии, направленные к точке аннигиляции. Частица получает положительный импульс поступательного движения. А связанная энергия внутри частицы начнет перераспределять свою плотность.

Что нам здесь интересно.

Поскольку цикл аннигиляции делится на две фазы: фазу поглощения энергии и фазу движения энергии (заполнение пустоты), то средняя скорость потоков энергии в районе точки аннигиляции уменьшится, грубо говоря – в два раза.

И, что чрезвычайно важно:

В построении атомов, молекул, физических тел проявляется очень важная закономерность: устойчивость всех материальных структур, как то: парных структур – атомов дейтерия, отдельных периодов вокруг атомов, атомов, молекул, физических тел обеспечивается строгой упорядоченностью процессов их аннигиляции .

Рассмотрим это.

Потоки энергии, создаваемые парной структурой. В парной структуре элементарные частицы аннигилируют энергию синхронно. В противном случае, элементарные частицы «съедали» бы сгущение энергии позади точки аннигиляции друг друга. Получаем четкие волновые характеристики парной структуры. Кроме того, напоминаем, что благодаря цикличности процессов аннигиляции, средняя скорость потоков энергии здесь падает в два раза.
Потоки энергии внутри атома. Принцип тот же: все парные структуры одного периода должны аннигилировать энергию синхронно – синхронными циклами. Точно также: процессы аннигиляции внутри атома должны быть синхронизированы между периодами. Любая асинхронность ведет к разрушению атома. Здесь синхронность может чуть меняться. Можно предположить, что периоды в атоме аннигилируют энергию последовательно, друг за другом, волной.
Потоки энергии внутри молекулы, физического тела. Расстояния между атомами в структуре молекулы многократно превышают расстояния между периодами внутри атома. Кроме того, молекула имеет объемную структуру. Точно также, как и любое физическое тело имеет объемную структуру. Понятно, что синхронность процессов аннигиляции здесь должна быть последовательная. Направленная от периферии к центру, или наоборот: от центра — к периферии — считайте как угодно.

Принцип синхронности дает нам ещё две закономерностьи:

Скорость потоков энергии внутри атомов, молекул, физических тел значительно меньше константы скорости движения энергии в пространстве вселенной. Эта закономерность поможет нам понять (в статье №7) процессы электричества.
Чем большую структуру мы видим (последовательно: элементарная частица, атом, молекула, физическое тело), тем большую длину волны в ее волновых характеристиках мы будем наблюдать. Это касается и физических тел: чем большеймассой обладает физическое тело, тем большей длиной волны оно обладает.

Cтраница 1

Заряд нейтрона равен нулю. Следовательно, нейтроны не играют роли в величине заряда ядра атома. Этой же величине равен и порядковый номер хрома.

Заряд протона qp e Заряд нейтрона равен нулю.

Легко увидеть, что при этом заряд нейтрона равен нулю, а протона 1, как и полагается. Получаются все барионы, входящие в два семейства - восьмерку и десятку. Мезоны состоят из кварка и антикварка. Чертой обозначаются антикварки; их электрический заряд отличается знаком от заряда соответствующего кварка. В пи-мезон странный кварк не входит, пи-мезоны, как мы уже говорили, - частицы со странностью и спином, равными нулю.

Так как заряд протона равен заряду электрона и заряд нейтрона равен пулю, то если выключить сильный взаимодействия, взаимодействие протона с электромагнитным полем А будет обычным взаимодействием дираковской частицы - Yp / V У нейтрона же электромагнитное взаимодействие отсутствовало бы.

Обозначения: 67 - разность зарядов электрона и протона; q - заряд нейтрона; qg - абсолютная величина заряда электрона.

Ядро состоит из заряженных положительно элементарных частиц - протонов и не несущих заряда нейтронов.

В основу современных представлений о строении материи положено утверждение о существовании атомов вещества, состоящих из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов, образующих положительно заряженное ядро, и отрицательно заряженных вращающихся вокруг ядра электронов. Энергетические уровни электронов, согласно этой теории, носят дискретный характер, а потеря или приобретение ими некоторой дополнительной энергии рассматривается как переход с одного разрешенного энергетического уровня на другой. При этом дискретный характер энергетических электронных уровней становится причиной такого же дискретного поглощения или излучения электроном энергии при переходе с одного энергетического уровня на другой.

Мы принимали, что заряд атома или молекулы полностью определяется скалярной суммой q Z (q Nqn, где Z - число пар электрон - протон, (q qp - qe - разность зарядов электрона и протона, Л - число нейтронов, a qn - заряд нейтрона.

Заряд ядра определяется только числом протонов Z, а его массовое число А совпадает с полным числом протонов и нейтронов. Поскольку заряд нейтрона равен нулю, электрическое взаимодействие по закону Кулона между двумя нейтронами, а также между протоном и нейтроном отсутствует. В то же время между двумя протонами действует электрическая сила отталкивания.

Далее, в пределах точности измерений, ни разу не был зарегистрирован ни один процесс столкновения, при котором не соблюдался бы закон сохранения заряда. Например, неотклоняемость нейтронов в однородных электрических полях позволяет рассматривать заряд нейтрона как равный нулю с точностью до 1 (Н7 заряда электрона.

Мы уже говорили, что отличие магнитного момента протона от одного ядерного магнетона является удивительным результатом. Еще более удивительным (Представляется существование магнитного момента у не имеющего заряда нейтрона.

Легко убедиться в том, что эти силы не сводятся ни к одному из типов сил, рассмотренных в предыдущих частях курса физики. В самом деле, если предположить, например, что между нуклонами в ядрах действуют гравитационные силы, то легко подсчитать по известным массам протона и нейтрона, что энергия связи на одну частицу окажется ничтожной - она будет в 1036 раз меньше той, которая наблюдается экспериментально. Отпадает также и предположение об электрическом характере ядерных сил. Действительно, в этом случае невозможно представить себе устойчивого ядра, состоящего из одного заряженного протона и не имеющего заряда нейтрона.

Прочная связь, существующая между нуклонами в ядре, свидетельствует о наличии в атомных ядрах особых, так называемых ядерных сил. Легко убедиться в том, что эти силы не сводятся ни к одному из типов сил, рассмотренных в предыдущих частях курса физики. В самом деле, если предположить, например, что между нуклонами в ядрах действуют гравитационные силы, то легко подсчитать по известным массам протона и нейтрона, что энергия связи на одну частицу окажется ничтожной - она будет в 1038 раз меньше той, которая наблюдается экспериментально. Отпадает также и предположение об электрическом характере ядерных сил. Действительно, в этом случае невозможно представить себе устойчивого ядра, состоящего из одного заряженного протона и не имеющего заряда нейтрона.