Atomkärnans struktur (proton, neutron, elektron). Kapitel II. Atomernas struktur och den periodiska lagen

NEUTRON(n) (från lat. neutrum - varken det ena eller det andra) - en elementarpartikel med noll elektrisk. laddning och massa, något större än protonens massa. Tillsammans med protonen under det allmänna namnet. Nukleonen är en del av atomkärnorna. H. har spin 1/2 och lyder därför Fermi - Dirac statistik(är en fermion). tillhör familjen adra-nov; har baryon nummer B= 1, dvs ingår i gruppen baryoner.

Den upptäcktes 1932 av J. Chadwick, som visade att den hårt penetrerande strålning som uppstår vid bombardering av berylliumkärnor av a-partiklar består av elektriskt neutrala partiklar med en massa som är ungefär lika med en protons. 1932 lade D. D. Ivanenko och W. Heisenberg fram hypotesen att atomkärnor består av protoner och H. I motsats till laddningen. partiklar, tränger H. lätt in i kärnorna vid vilken energi som helst och med stor sannolikhet orsakar kärnreaktioner fånga (n,g), (n,a), (n, p) om energibalansen i reaktionen är positiv. Sannolikhet för exotermisk ökar med retardation H. omvänt proportionell. hans hastighet. En ökning av sannolikheten för H. infångningsreaktioner när de bromsas i väteinnehållande media upptäcktes av E. Fermi (E. Fermi) och kollegor 1934. Förmågan hos H. att orsaka klyvning av tunga kärnor, upptäcktes av O. Gan (O. Hahn) och F. Strassmann (F. . Strassman) 1938 (se Kärnfission), tjänade som grund för skapandet av kärnvapen och. Det speciella med växelverkan mellan långsamma neutroner och materia, som har en de Broglie-våglängd av storleksordningen atomavstånd (resonanseffekter, diffraktion, etc.), tjänar som grunden för den utbredda användningen av neutronstrålar i fysiken fast kropp. (Klassificering av H. efter energi - snabb, långsam, termisk, kall, ultrakall - se art. neutronfysik.)

I det fria tillståndet är H. instabil - den genomgår B-förfall; n p + e - + v e; dess livslängd t n = 898(14) s, gränsenergin för elektronspektrumet är 782 keV (se fig. neutron beta-sönderfall). PÅ bundet tillstånd i sammansättningen av stabila kärnor är H. stabil (enligt experimentella uppskattningar överstiger dess livslängd 10 32 år). Enligt aster. Det uppskattas att 15 % av universums synliga materia representeras av H., som är en del av de 4 He-kärnorna. H. är den huvudsakliga. komponent neutronstjärnor. Fria H. i naturen bildas i kärnreaktioner, orsakad av a-partiklar av radioaktivt sönderfall, kosmiska strålar och som ett resultat av spontan eller påtvingad klyvning av tunga kärnor. Konst. källor till H. är kärnreaktorer, kärnvapenexplosioner, acceleratorer av protoner (för jfr energi) och elektroner med mål gjorda av tunga grundämnen. Källor för monokromatiska strålar H. med en energi på 14 MeV är lågenergi. deuteronacceleratorer med ett tritium- eller litiummål, och i framtiden kan termonukleära installationer av CTS visa sig vara intensiva källor till sådan H. (Centimeter. .)

Nyckelfunktioner H.

Vikt h. t p = 939,5731(27) MeV/c2 = = 1,008664967(34) vid. enheter vikt 1.675. 10 -24 g. Skillnaden mellan massorna av H. och protonen mättes från max. noggrannhet från energisk. balansen för H.-infångningsreaktionen av en proton: n + p d + g (g-kvantenergi = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c2.

Elektrisk laddning H. F n = 0. Mest exakta direkta mätningar F n utförs av avböjning av strålar av kall eller ultrakall H. i elektrostatisk. fält: F n<= 3·10 -21 henneär elektronladdningen). Cosv. elektriska data. makroskopisk neutralitet. mängd gas ger Qn<= 2 10 -22 e.

Snurra H. J= 1/2 bestämdes från direkta experiment på stråldelning H. i ett inhomogent magnetfält. fältet i två komponenter [i det allmänna fallet är antalet komponenter (2 J + 1)].

Konsekvent beskrivning av strukturen av hadroner baserad på modern. stark interaktionsteori - kvantkromodynamik- medan möter teoretiska. svårigheter dock för många arbetsuppgifterna är ganska tillfredsställande. resultaten ger en beskrivning av interaktionen mellan nukleoner, representerade som elementära objekt, genom utbyte av mesoner. Experimentera. utforskning av utrymmen. struktur H. utförs med hjälp av spridning av högenergileptoner (elektroner, myoner, neutriner, betraktade i modern teori som punktpartiklar) på deuteroner. Bidraget av spridning på en proton mäts i djup. experiment och kan subtraheras med hjälp av def. Beräkna. förfaranden.

Elastisk och kvasi-elastisk (med splittring av deuteronet) spridning av elektroner på deuteronet gör det möjligt att hitta fördelningen av den elektriska densiteten. laddning och magnet. ögonblick H. ( formfaktor H.). Enligt experimentet, fördelningen av den magnetiska densiteten. moment H. med en noggrannhet af storleksordningen flera. procent sammanfaller med fördelningen av elektrisk densitet. protonladdning och har en RMS-radie på ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. formfaktor H. är ganska väl beskriven av den s.k. dipol f-loy G M n = m n (1+ q 2/0,71) -2, där q 2 är kvadraten på det överförda momentumet i enheter (GeV/c) 2 .

Mer komplicerad är frågan om storleken på det elektriska. (laddning) formfaktor H. G E n. Från experiment på spridning av deuteron kan man dra slutsatsen att G E n ( q 2 ) <= 0,1 i kvadratintervallet för de överförda impulserna (0-1) (GeV/c) 2 . På q 2 0 på grund av noll elektrisk. ladda H. G E n- > 0, men experimentellt är det möjligt att bestämma dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0. Detta värde är max. exakt hittat från mätningar spridningslängd H. på tunga atomers elektronskal. Main en del av denna interaktion bestäms av det magnetiska. ögonblick H. Max. exakta experiment ger ne-spridningslängden a ne = -1,378(18). 10 -16 cm, vilket skiljer sig från det beräknade, bestämt av magn. ögonblick H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm. Skillnaden mellan dessa värden ger rotmedelkvadraten elektrisk. radie H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Dessa siffror kan inte betraktas som slutgiltiga på grund av den stora spridningen av datadekomp. experiment som överskrider de givna felen.

Ett särdrag hos H.s interaktion med de flesta kärnor är positivt. spridningslängd, vilket leder till koefficienten. refraktion< 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. neutronoptik).

H. och svag (elektrosvag) interaktion. En viktig informationskälla om den elektrosvaga interaktionen är b-sönderfallet av fritt H. På kvarknivå motsvarar denna process övergången. Den omvända processen av interaktionen av en elektron med en proton, kallad. omvänt b-förfall. Denna klass av processer inkluderar elektronisk fångst, äger rum i kärnor, re - n v e.

Förfallet av fria H., med hänsyn till kinematik. parametrar beskrivs av två konstanter - vektor G V, vilket beror på vektorströmskonservering universell svag interaktionskonstant och axiell vektor G A, vars värde bestäms av dynamiken hos de starkt interagerande komponenterna i nukleonen - kvarkar och gluoner. Vågfunktioner för den initiala H. och den slutliga protonen och övergångsmatriselementet n p på grund av isotopen. invarianser beräknas ganska exakt. Som ett resultat, beräkningen av konstanterna G V och G A från sönderfallet av fritt H. (i motsats till beräkningar från b-sönderfallet av kärnor) är inte relaterat till redovisning av nukleära strukturella faktorer.

Livslängden för H. utan att ta hänsyn till några korrigeringar är: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1, där k inkluderar kinematisk. faktorer och Coulomb-korrigeringarna beroende på gränsenergin för b-förfall och strålningskorrigeringar.

Sannolikhet för sönderfall av polarisatorer. H. med snurr S , energier och momenta av elektronen och antineutrino och R e, beskrivs generellt med uttrycket:

Coef. korrelationer a, A, B, D kan representeras som en funktion av parametern a = (G A/G V,)exp( i f). Fasen f är icke-noll eller p if T- invariansen är bruten. I tabell. experiment ges. värden för dessa koefficienter. och de resulterande värdena a och f.

Det finns en märkbar skillnad mellan uppgifterna experiment för t n , som når flera. procent.

Beskrivningen av den elektrosvaga interaktionen som involverar H. vid högre energier är mycket svårare på grund av behovet av att ta hänsyn till nukleonernas struktur. Till exempel, m - fånga, m - p n v m beskrivs av minst två gånger antalet konstanter. H. upplever också elektrosvag interaktion med andra hadroner utan deltagande av leptoner. Dessa processer inkluderar följande.

1) Sönderfall av hyperoner L np 0 , S + np + , S - np - etc. Den minskade sannolikheten för dessa sönderfall i flera gånger mindre än för icke-konstiga partiklar, vilket beskrivs genom att introducera Cabibbo-vinkeln (se fig. cabibbo hörn).

2) Svag interaktion n - n eller n - p, som visar sig som kärnkrafter som inte bevarar utrymmen. paritet.Den vanliga storleken på effekterna som orsakas av dem är i storleksordningen 10 -6 -10 -7.

H.s växelverkan med medelstora och tunga kärnor har ett antal egenskaper, som i vissa fall leder till en betydande förstärker effekterna paritets icke-konservering i kärnor. En av dessa effekter är relaterad. skillnaden mellan absorptionstvärsnittet av H. c i utbredningsriktningen och mot den, som i fallet med 139 La-kärnan är 7% vid \u003d 1,33 eV, motsvarar R-våg neutronresonans. Anledningen till förstärkningen är en kombination av låg energi. bredden på tillstånden för den sammansatta kärnan och den höga tätheten av nivåer med motsatt paritet i denna sammansatta kärna, vilket ger 2–3 storleksordningar större blandning av komponenter med annan paritet än i kärnornas lågt liggande tillstånd. Som ett resultat, ett antal effekter: asymmetrin av emissionen av g-kvanta med avseende på spinn av de fångade polarisatorerna. H. i reaktionen (n, g), laddningsemissionsasymmetri. partiklar under sönderfallet av sammansatta tillstånd i reaktionen (n, p) eller asymmetrin i emissionen av ett lätt (eller tungt) klyvningsfragment i reaktionen (n, p) f). Asymmetrier har ett värde på 10 -4 -10 -3 vid termisk energi H. In R-vågsneutronresonanser realiseras dessutom. förbättring associerad med undertryckandet av sannolikheten för bildandet av en paritetsbevarande komponent i detta sammansatta tillstånd (på grund av den lilla neutronbredden R-resonans) med avseende på föroreningskomponenten med motsatt paritet, vilket är s-resonans-havskatt. Det är en kombination av flera Amplifieringsfaktorn tillåter en extremt svag effekt att manifestera sig med ett värde som är karakteristiskt för den nukleära interaktionen.

Interaktioner som bryter mot Baryonnummer. Teoretisk modeller stor enande och superunioner förutsäga baryonernas instabilitet - deras förfall till leptoner och mesoner. Dessa sönderfall kan bara märkas för de lättaste baryonerna - p och n, som är en del av atomkärnor. För en interaktion med en förändring av baryonnumret med 1, D B= 1 skulle man förvänta sig en transformation H. typ: n e + p - , eller en transformation med emission av konstiga mesoner. Sökandet efter sådana processer utfördes i experiment med underjordiska detektorer med en massa på flera. tusen ton. Baserat på dessa experiment kan man dra slutsatsen att sönderfallstiden för H. med kränkning av baryontalet är mer än 10 32 år.

Dr. möjlig typ av interaktion med D PÅ= 2 kan leda till fenomenet interkonvertering H. och antineutroner i ett vakuum, dvs till svängning . I avsaknad av yttre fält eller med deras ringa värde är tillstånden för H. och antineutronen degenererade, eftersom deras massor är desamma, därför kan även supersvag interaktion blanda dem. Kriteriet för litenheten av ext. fält är litenheten hos magnetens interaktionsenergi. stund H. med magn. fält (n och n ~ har magnetiska moment motsatt i tecken) jämfört med energin som bestäms av tiden T iakttagelser H. (enligt osäkerhetsförhållandet), D<=hT-ett . När man observerar produktionen av antineutroner i H. strålen från en reaktor eller annan källa Tär tiden för flygning H. till detektorn. Antalet antineutroner i strålen ökar kvadratiskt med flygtiden: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , där t osc - oscillationstid.

Direkta experiment för att observera produktionen av och i kalla H.-strålar från en högflödesreaktor ger en gräns t osc > 10 7 s. I de kommande experimenten kan vi förvänta oss en ökning av känsligheten till en nivå av t osc ~ 10 9 s. Begränsande omständigheter är max. intensitet av strålar H. och imitation av fenomenen av antineutroner i detektorn kosmich. strålar.

Dr. metoden för att observera svängningar är observationen av förintelsen av antineutroner, som kan bildas i stabila kärnor. I detta fall, på grund av den stora skillnaden i interaktionsenergierna för den framträdande antineutronen i kärnan från bindningsenergin H. eff. observationstiden blir ~ 10 -22 s, men det stora antalet observerade kärnor (~10 32) kompenserar delvis för minskningen i känslighet i jämförelse med H-stråleexperimentet, viss osäkerhet, beroende på okunnighet om den exakta typen av interaktion mellan antineutronen inuti kärnan, att t osc > (1-3) . 10 7 sid. Varelser. att öka gränsen för t osc i dessa experiment hindras av bakgrunden som orsakas av rymdens interaktion. neutriner med kärnor i underjordiska detektorer.

Det bör noteras att sökandet efter nukleonförfall med D B= 1 och sökningen efter -oscillationer är oberoende experiment, eftersom de orsakas av fundamentalt olika. typer av interaktioner.

Gravitationsinteraktion H. Neutron är en av få elementarpartiklar, faller till svärm i gravitac. Jordens fält kan observeras experimentellt. Direkt mätning för H. utförs med en noggrannhet på 0,3 % och skiljer sig inte från makroskopisk. Frågan om efterlevnad kvarstår likvärdighetsprincipen(likheter av tröghets- och gravitationsmassor) för H. och protoner.

De mest exakta experimenten utfördes med Et-vesh-metoden för kroppar med olika jfr. relationsvärden A/Z, var MEN- kl. rum, Z- laddning av kärnor (i enheter av elementär laddning e). Från dessa experiment följer samma acceleration av fritt fall för H. och protoner på nivån 2·10 -9 och gravitationslikheten. och tröghetsmassa vid nivån ~10 -12 .

Allvar acceleration och retardation används i stor utsträckning i experiment med ultrakall H. Användningen av gravitation refraktometer för kall och ultrakall H. låter dig mäta längden av koherent spridning H. på ett ämne med stor noggrannhet.

H. i kosmologi och astrofysik

Enligt modern representationer, i modellen av det heta universum (se. het universum teori) bildandet av baryoner, inklusive protoner och H., sker under de första minuterna av universums liv. I framtiden fångas en viss del av H., som inte hann förfalla, av protoner med bildandet av 4 He. Förhållandet mellan väte och 4He är i detta fall 70 till 30 viktprocent. Under bildandet av stjärnor och deras utveckling, vidare nukleosyntes upp till järnkärnor. Bildandet av tyngre kärnor uppstår som ett resultat av supernovaexplosioner med födelsen av neutronstjärnor, vilket skapar möjlighet till succession. H. fångst av nuklider. Samtidigt är kombinationen av den sk. s-process - långsam infångning av H. med b-förfall mellan successiva infångningar och r-process - snabb uppföljning. fånga under explosioner av stjärnor i huvudsak. kan förklara det observerade överflöd av element i rymden objekt.

I den primära komponenten av det kosmiska H. strålar är troligen frånvarande på grund av sin instabilitet. H., bildad nära jordens yta och diffunderar ut i rymden. rymden och sönderfallet där bidrar tydligen till bildandet av elektroniska komponenter och protonkomponenter strålningsbälten Jorden.

Belyst.: Gurevich I. S., Tarasov L. V., Physics of low energy neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu. A.,. Neutronens grundläggande egenskaper, 2:a upplagan, M., 1982.

→

Det är välkänt för många från skolan att all materia bestod av atomer. Atomer består i sin tur av protoner och neutroner som bildar kärnan av atomer och elektroner som ligger på något avstånd från kärnan. Många har också hört att ljus också består av partiklar – fotoner. Men partiklarnas värld är inte begränsad till detta. Hittills är mer än 400 olika elementarpartiklar kända. Låt oss försöka förstå hur elementarpartiklar skiljer sig från varandra.

Det finns många parametrar genom vilka elementarpartiklar kan särskiljas från varandra:

Vikt.
Elektrisk laddning.
Livstid. Nästan alla elementarpartiklar har en begränsad livstid varefter de sönderfaller.
Snurra. Det kan mycket ungefärligt betraktas som ett rotationsmoment.

Några fler parametrar, eller som de brukar kallas inom vetenskapen om kvanttal. Dessa parametrar har inte alltid en tydlig fysisk betydelse, men de behövs för att skilja en partikel från en annan. Alla dessa ytterligare parametrar introduceras som några kvantiteter som bevaras i interaktionen.

Nästan alla partiklar har massa, förutom fotoner och neutriner (enligt de senaste uppgifterna har neutriner en massa, men så liten att den ofta anses vara noll). Utan massa kan partiklar bara existera i rörelse. Massan av alla partiklar är olika. Elektronen har minsta massan, förutom neutrinon. Partiklar som kallas mesoner har en massa 300-400 gånger större än massan av en elektron, en proton och en neutron är nästan 2000 gånger tyngre än en elektron. Partiklar som är nästan 100 gånger tyngre än en proton har redan upptäckts. Massa (eller dess energiekvivalent enligt Einsteins formel:

bevaras i all interaktion av elementarpartiklar.

Alla partiklar har inte en elektrisk laddning, vilket gör att inte alla partiklar kan delta i elektromagnetisk interaktion. Alla fritt existerande partiklar elektrisk laddning multipel av elektronladdningen. Förutom fritt existerande partiklar finns det även partiklar som bara är i bundet tillstånd, vi kommer att prata om dem lite senare.

Spinn, liksom andra kvantantal av olika partiklar är olika och kännetecknar deras unika. Vissa kvanttal är bevarade i vissa interaktioner, vissa i andra. Alla dessa kvanttal avgör vilka partiklar som interagerar med vilka och hur.

Livslängden är också en mycket viktig egenskap hos en partikel, och vi kommer att överväga den mer i detalj. Låt oss börja med en anteckning. Som vi sa i början av artikeln består allt som omger oss av atomer (elektroner, protoner och neutroner) och ljus (fotoner). Och var finns det då hundratals olika typer av elementarpartiklar. Svaret är enkelt – överallt runt omkring oss, men vi märker det inte av två anledningar.

Den första av dem är att nästan alla andra partiklar lever väldigt lite, cirka 10 till minus 10 sekunder eller mindre, och därför inte bildar strukturer som atomer, kristallgitter etc. Det andra skälet gäller neutriner, även om dessa partiklar inte sönderfaller, utsätts de endast för svag och gravitationell interaktion. Det betyder att dessa partiklar interagerar så lite att det är nästan omöjligt att upptäcka dem.

Låt oss visualisera vad som uttrycker hur väl partikeln interagerar. Till exempel kan flödet av elektroner stoppas av en ganska tunn stålplåt, i storleksordningen några millimeter. Detta kommer att hända eftersom elektronerna omedelbart kommer att börja interagera med partiklarna i stålplåten, de kommer att kraftigt ändra riktning, avge fotoner och därmed förlora energi ganska snabbt. Med flödet av neutriner är allt inte så, de kan passera genom jorden nästan utan interaktioner. Det är därför det är väldigt svårt att hitta dem.

Så de flesta partiklar lever en mycket kort tid, varefter de sönderfaller. Partikelsönderfall är de vanligaste reaktionerna. Som ett resultat av sönderfallet bryts en partikel upp i flera andra med mindre massa, och de i sin tur sönderfaller ytterligare. Alla förfall följer vissa regler - bevarandelagar. Så, till exempel, som ett resultat av sönderfall måste en elektrisk laddning, massa, spinn och ett antal kvanttal bevaras. Vissa kvanttal kan ändras under sönderfallet, men även under vissa regler. Det är sönderfallsreglerna som säger oss att elektronen och protonen är stabila partiklar. De kan inte längre förfalla genom att lyda förfallets regler, och därför är det med dem som förfallets kedjor tar slut.

Här skulle jag vilja säga några ord om neutronen. En fri neutron sönderfaller också till en proton och en elektron på cirka 15 minuter. Men när neutronen finns i atomkärnan händer inte detta. Detta faktum kan förklaras på olika sätt. Till exempel, när en elektron och en extra proton från en sönderfallen neutron dyker upp i kärnan i en atom, sker den omvända reaktionen omedelbart - en av protonerna absorberar en elektron och förvandlas till en neutron. Denna bild kallas dynamisk jämvikt. Den observerades i universum i ett tidigt skede av dess utveckling strax efter big bang.

Förutom sönderfallsreaktioner finns det även spridningsreaktioner - när två eller flera partiklar interagerar samtidigt, och resultatet blir en eller flera andra partiklar. Det finns också absorptionsreaktioner, när en erhålls från två eller flera partiklar. Alla reaktioner sker som ett resultat av en stark svag eller elektromagnetisk interaktion. Reaktioner på grund av den starka interaktionen är de snabbaste, tiden för en sådan reaktion kan nå 10 till minus 20 sekunder. Reaktionshastigheten på grund av elektromagnetisk interaktion är lägre, här kan tiden vara cirka 10 till minus 8 sekunder. För svaga interaktionsreaktioner kan tiden uppgå till tiotals sekunder och ibland till och med år.

I slutet av berättelsen om partiklar, låt oss prata om kvarkar. Kvarkar är elementarpartiklar som har en elektrisk laddning som är en multipel av en tredjedel av en elektrons laddning och som inte kan existera i fritt tillstånd. Deras interaktion är arrangerat på ett sådant sätt att de bara kan leva som en del av något. Till exempel bildar en kombination av tre kvarkar av en viss typ en proton. En annan kombination ger en neutron. Totalt 6 kvarkar är kända. Deras olika kombinationer ger oss olika partiklar, och även om inte alla kombinationer av kvarkar är tillåtna enligt fysikaliska lagar, finns det ganska många partiklar som består av kvarkar.

Här kan frågan uppstå, hur kan en proton kallas elementär om den består av kvarkar. Mycket enkelt - protonen är elementär, eftersom den inte kan delas upp i sina beståndsdelar - kvarkar. Alla partiklar som deltar i den starka interaktionen är sammansatta av kvarkar, och är samtidigt elementära.

Att förstå växelverkan mellan elementarpartiklar är mycket viktigt för att förstå universums struktur. Allt som händer med makrokroppar är resultatet av samverkan mellan partiklar. Det är växelverkan mellan partiklar som beskriver tillväxten av träd på jorden, reaktioner i stjärnornas djup, strålningen från neutronstjärnor och mycket mer.

Sannolikheter och kvantmekanik

Vad är en neutron? Vad är dess struktur, egenskaper och funktioner? Neutroner är de största av de partiklar som utgör atomer, vilket är byggklossar allt spelar roll.

Atomstruktur

Neutroner finns i kärnan - en tät region av atomen, även fylld med protoner (positivt laddade partiklar). Dessa två element hålls samman av en kraft som kallas kärnkraft. Neutroner har en neutral laddning. Protonens positiva laddning matchas med elektronens negativa laddning för att skapa en neutral atom. Även om neutroner i kärnan inte påverkar laddningen av en atom, har de många egenskaper som påverkar en atom, inklusive nivån av radioaktivitet.

Neutroner, isotoper och radioaktivitet

En partikel som finns i en atoms kärna - en neutron är 0,2% större än en proton. Tillsammans utgör de 99,99 % av den totala massan av samma grundämne och kan ha olika antal neutroner. När forskare hänvisar till atommassa, menar de den genomsnittliga atommassan. Till exempel har kol vanligtvis 6 neutroner och 6 protoner med en atommassa på 12, men ibland förekommer det med en atommassa på 13 (6 protoner och 7 neutroner). Kol med atomnummer 14 finns också, men är sällsynt. Så, atomisk massa för kol är medelvärdet till 12,011.

När atomer har olika antal neutroner kallas de isotoper. Forskare har hittat sätt att lägga till dessa partiklar till kärnan för att skapa stora isotoper. Nu påverkar inte laddningen av atomen att lägga till neutroner, eftersom de inte har någon laddning. Men de ökar atomens radioaktivitet. Detta kan leda till mycket instabila atomer som kan urladdas höga nivåer energi.

Vad är en kärna?

Inom kemi är kärnan det positivt laddade mitten av en atom, som består av protoner och neutroner. Ordet "kärna" kommer från det latinska kärnan, som är en form av ordet som betyder "nöt" eller "kärna". Termen myntades 1844 av Michael Faraday för att beskriva en atoms centrum. De vetenskaper som är involverade i studiet av kärnan, studiet av dess sammansättning och egenskaper, kallas kärnfysik och kärnkemi.

Protoner och neutroner hålls samman av den starka kärnkraften. Elektroner attraheras till kärnan, men rör sig så snabbt att deras rotation utförs på ett visst avstånd från atomens centrum. Den positiva kärnladdningen kommer från protoner, men vad är en neutron? Det är en partikel som inte har någon elektrisk laddning. Nästan all vikt av en atom finns i kärnan, eftersom protoner och neutroner har mycket mer massa än elektroner. Antalet protoner i en atomkärna bestämmer dess identitet som grundämne. Antalet neutroner anger vilken isotop av ett grundämne som är en atom.

Atomkärnans storlek

Kärnan är mycket mindre total diameter atom, eftersom elektronerna kan flyttas bort från centrum. En väteatom är 145 000 gånger större än dess kärna och en uranatom är 23 000 gånger större än dess centrum. Vätekärnan är den minsta eftersom den består av en enda proton.

Plats för protoner och neutroner i kärnan

Protonen och neutronerna avbildas vanligtvis som packade och jämnt fördelade över sfärer. Detta är dock en förenkling av den faktiska strukturen. Varje nukleon (proton eller neutron) kan uppta en viss energinivå och intervall av platser. Även om kärnan kan vara sfärisk, kan den också vara päronformad, klotformad eller skivformad.

Protonernas och neutronernas kärnor är baryoner, bestående av de minsta, kallade kvarkar. Attraktionskraften har mycket kort räckvidd, så protoner och neutroner måste vara väldigt nära varandra för att kunna bindas. Denna starka attraktion övervinner den naturliga avstötningen av laddade protoner.

Proton, neutron och elektron

En kraftfull drivkraft i utvecklingen av en sådan vetenskap som kärnfysik var upptäckten av neutronen (1932). Tack för detta borde vara en engelsk fysiker som var elev av Rutherford. Vad är en neutron? Detta är en instabil partikel, som i fritt tillstånd på bara 15 minuter kan sönderfalla till en proton, en elektron och en neutrino, den så kallade masslösa neutrala partikeln.

Partikeln har fått sitt namn på grund av att den inte har någon elektrisk laddning, den är neutral. Neutroner är extremt täta. I ett isolerat tillstånd kommer en neutron att ha en massa på bara 1,67·10 - 27, och om du tar en tesked tätt packad med neutroner, kommer den resulterande biten materia att väga miljontals ton.

Antalet protoner i ett grundämnes kärna kallas atomnumret. Detta nummer ger varje element sin egen unika identitet. I atomerna i vissa grundämnen, såsom kol, är antalet protoner i kärnorna alltid detsamma, men antalet neutroner kan variera. Atom givet element med ett visst antal neutroner i kärnan kallas en isotop.

Är enskilda neutroner farliga?

Vad är en neutron? Detta är en partikel som, tillsammans med protonen, ingår i Men ibland kan de existera på egen hand. När neutroner befinner sig utanför atomernas kärnor får de en potential farliga egenskaper. När de flyttar med hög hastighet, producerar de dödlig strålning. Kända för sin förmåga att döda människor och djur, så kallade neutronbomber har minimal inverkan på icke-levande fysiska strukturer.

Neutroner är en mycket viktig del av en atom. Den höga densiteten hos dessa partiklar, i kombination med deras hastighet, ger dem extraordinär destruktiv kraft och energi. Som en konsekvens kan de förändra eller till och med riva sönder kärnorna av atomer som slår. Även om neutronen har en nettoneutral elektrisk laddning, är den uppbyggd av laddade komponenter som tar ut varandra med avseende på laddning.

Neutronen i en atom är en liten partikel. Precis som protoner är de för små för att ses även med ett elektronmikroskop, men de finns där eftersom det är det enda sättet att förklara atomernas beteende. Neutroner är mycket viktiga för stabiliteten hos en atom, men utanför dess atomcentrum kan de inte existera under en lång tid och sönderfaller i genomsnitt på bara 885 sekunder (cirka 15 minuter).

Hela materiell värld, enligt modern fysik, är byggd av tre elementarpartiklar: proton, neutron och elektron. Dessutom, enligt vetenskapen, finns det andra "elementära" partiklar av materia i universum, vars vissa namn är klart mer än normen. Samtidigt är funktionen av dessa andra "elementarpartiklar" i universums existens och utveckling inte klar.

Överväg en annan tolkning av elementarpartiklar:

Det finns bara en elementarpartikel av materia - protonen. Alla andra "elementarpartiklar", inklusive neutronen och elektronen, är bara derivat av protonen, och de spelar en mycket blygsam roll i universums utveckling. Låt oss överväga hur sådana "elementarpartiklar" bildas.

Vi undersökte i detalj strukturen för en elementär partikel av materia i artikeln "". Kort om elementarpartikeln:

En elementarpartikel av materia har formen av en långsträckt tråd i rymden.
En elementarpartikel är kapabel att sträcka sig. I processen att sträcka sig faller materiens densitet inuti en elementarpartikel.
Sektionen av en elementarpartikel, där materiens densitet sjunker med hälften, kallade vi materia kvantum .
I rörelseprocessen absorberar elementarpartikeln kontinuerligt (veckar, ) energi.
Energiabsorptionspunkt( förintelsepunkt ) är i spetsen av rörelsevektorn för en elementarpartikel.
Mer exakt: på toppen av det aktiva kvantumet av materia.
Genom att absorbera energi ökar elementarpartikeln kontinuerligt hastigheten på sin framåtgående rörelse.
Materiens elementarpartikel är en dipol. I vilken attraktionskrafterna är koncentrerade i den främre delen (i rörelseriktningen) av partikeln, och de frånstötande krafterna är koncentrerade i den bakre delen.

Egenskapen att vara elementär i rymden innebär teoretiskt möjligheten att reducera materiens densitet till noll. Och detta betyder i sin tur möjligheten av dess mekaniska brott: platsen för bristning av en elementarpartikel av materia kan representeras som dess sektion med noll densitet av materia.

I förintelseprocessen (absorption av energi) ökar en elementarpartikel, vikningsenergi, kontinuerligt hastigheten på sin translationsrörelse i rymden.

Utvecklingen av galaxen leder i slutändan materiens elementarpartiklar till det ögonblick då de blir kapabla att utöva en rivande effekt på varandra. Elementarpartiklar kanske inte möts på parallella kurser, när en partikel närmar sig en annan långsamt och smidigt, som ett fartyg till en pir. De kan mötas i rymden och på motsatta banor. Då är en hård kollision och, som ett resultat, ett brott av en elementarpartikel nästan oundviklig. De kan hamna under en mycket kraftfull våg av störningar av energi, vilket också leder till en bristning.

Vad kan vara "skräpet" som bildas som ett resultat av bristningen av en elementär partikel av materia?

Låt oss överväga fallet när, som ett resultat av yttre påverkan, från elementära partiklar av materia - en deuteriumatom - sönderföll till en proton och en neutron.

Bruten av parstrukturen uppstår inte på platsen för deras anslutning -. En av de två elementarpartiklarna i parstrukturen går sönder.

Proton och neutron skiljer sig från varandra i sin struktur.

En proton är en något förkortad (efter en paus) elementarpartikel,
neutron - en struktur som består av en fullvärdig elementarpartikel och en "stubbe" - den främre, lätta spetsen på den första partikeln.

En fullvärdig elementarpartikel har en komplett uppsättning - "N" materiakvanta i sin sammansättning. Protonen har "N-n" materiakvanta. Neutronen har "N + n"-kvanta.

Protonens beteende är tydligt. Även efter att ha förlorat den slutliga materiens kvantum fortsätter han aktivt energin: materiens täthet i hans nya slutliga kvant motsvarar alltid förintelsevillkoren. Detta nya slutliga kvantum av materia blir en ny punkt av förintelse. I allmänhet beter sig protonen som förväntat. Protonernas egenskaper är väl beskrivna i alla fysikböcker. Bara den kommer att bli lite lättare än sin "fullfjädrade" motsvarighet - en fullfjädrad elementarpartikel av materia.

Neutronen beter sig annorlunda. Betrakta först neutronens struktur. Det är dess struktur som förklarar dess "konstighet".

I huvudsak består neutronen av två delar. Den första delen är en fullfjädrad elementär partikel av materia med en förintelsepunkt vid dess främre ände. Den andra delen är en kraftigt förkortad, lätt "stubb" av den första elementarpartikeln, kvar efter brottet av den dubbla strukturen, och som också har en förintelsepunkt. Dessa två delar är sammankopplade av förintelsepunkter. Således har neutronen en dubbel annihilationspunkt.

Tankens logik antyder att dessa två viktade delar av neuronen kommer att bete sig annorlunda. Om den första delen, som är en fullviktselementarpartikel, som förväntat kommer att förinta fri energi och gradvis accelerera i universums rymd, så kommer den andra lättviktsdelen att börja förinta fri energi i en högre takt.

Rörelsen av en elementär materia partikel i rymden utförs på grund av: den spridande energin drar en partikel som har fallit in i dess flöden. Det är tydligt att ju mindre massiv materia partikel, desto lättare är det för energiflöden att dra denna partikel med sig, desto högre hastighet har denna partikel. Det är klart att vad stor kvantitet energi viks samtidigt av ett aktivt kvantum, ju kraftigare flöden av spridande energi är, desto lättare är det för dessa flöden att dra en partikel med sig. Vi får beroendet: Hastigheten för translationsrörelsen för en materia partikel i rymden är proportionell mot massan av materien av dess aktiva kvantum och är omvänt proportionell mot materiens totala massa :

Den andra lättviktsdelen av neutronen har en massa som är många gånger mindre än massan av en fullvikts elementarpartikel av materia. Men massorna av deras aktiva kvanta är lika. Det vill säga: de förstör energi i samma takt. Vi får: hastigheten på translationsrörelsen för den andra delen av neutronen kommer att tendera att öka snabbt, och den kommer att börja förstöra energin snabbare. (För att inte skapa förvirring kommer vi att kalla den andra, lätta, delen av neutronen för en elektron).

ritning av en neutron

En kraftigt ökande mängd energi som förintas samtidigt av en elektron, medan den är i en neutrons sammansättning, leder till neutronens tröghet. Elektronen börjar förstöra mer energi än sin "granne" - en fullvärdig elementarpartikel. Den kan ännu inte bryta sig loss från den vanliga neutronförintelsepunkten: kraftfulla attraktionskrafter stör. Som ett resultat börjar elektronen "äta" bakom den gemensamma förintelsepunkten.

Samtidigt börjar elektronen skifta i förhållande till sin partner och dess kondensation fri energi faller inom intervallet för sin grannes förintelsepunkt. Som direkt börjar "äta" denna förtjockning. En sådan omkoppling av en elektron och en fullfjädrad partikel till "inre" resurser - kondenseringen av fri energi bakom förintelsepunkten - leder till ett snabbt fall i neutronens attraktions- och repulsionskrafter.

Frigörandet av en elektron från den allmänna strukturen av en neutron inträffar i det ögonblick då förskjutningen av en elektron i förhållande till en fullvikts elementarpartikel blir tillräckligt stor, kraften som tenderar att bryta attraktionsbindningarna för två förintelsepunkter börjar överskrida attraktionskraften för dessa förintelsepunkter, och den andra, lätta delen av neutronen (elektronen) flyger snabbt iväg.

Som ett resultat sönderfaller neutronen till två enheter: en fullfjädrad elementarpartikel - en proton och en lätt, förkortad del av en elementarpartikel av materia - en elektron.

Enligt moderna data existerar strukturen av en enda neutron i cirka femton minuter. Den sönderfaller sedan spontant till en proton och en elektron. Dessa femton minuter är tiden för elektronens förskjutning i förhållande till neutronens gemensamma förintelsepunkt och dess kamp för dess "frihet".

Låt oss summera några resultat:

PROTON är en fullvärdig elementarpartikel av materia, med en förintelsepunkt, eller en tung del av en elementarpartikel av materia, som finns kvar efter att lätta kvantor separerats från den.
NEUTRON är en dubbel struktur, som har två förintelsepunkter, och består av en elementär materiepartikel och en lätt, främre del av en annan elementarpartikel av materia.
ELEKTRON - den främre delen av elementarpartikeln av materia, som har en förintelsepunkt, bestående av ljuskvanta, bildad som ett resultat av bristningen av elementarpartikeln av materia.
"Proton-neutron"-strukturen som erkänns av vetenskapen är DEUTERIUM ATOM, en struktur av två elementarpartiklar som har en dubbel förintelsepunkt.

En elektron är inte en oberoende elementarpartikel som kretsar kring en atoms kärna.

Elektronen, som vetenskapen anser det, finns inte i atomens sammansättning.

Och kärnan i en atom, som sådan, existerar inte i naturen, precis som det inte finns någon neutron i form av en oberoende elementarpartikel av materia.

Både elektronen och neutronen är derivat av en parstruktur av två elementarpartiklar, efter att den bryts i två olika delar som ett resultat av yttre påverkan. I sammansättningen av en atom av något kemiskt element är en proton och en neutron en standardparstruktur - två fullviktiga elementarpartiklar av materia - två protoner förenade av förintelsepunkter.

I modern fysik finns det en orubblig position att protonen och elektronen har lika men motsatta elektriska laddningar. Påstås, som ett resultat av interaktionen mellan dessa motsatta laddningar, attraheras de till varandra. Ganska logisk förklaring. Det återspeglar korrekt mekanismen för fenomenet, men det är helt fel - dess väsen.

Elementarpartiklar har varken positiva eller negativa "elektriska" laddningar, precis som det inte finns någon speciell form av materia i form av ett "elektriskt fält". Sådan "elektricitet" är en uppfinning av människan, orsakad av hennes oförmåga att förklara det existerande tillståndet.

Det "elektriska" och elektronen till varandra skapas faktiskt av energiflöden riktade till deras förintelsepunkter, som ett resultat av deras framåtrörelse i universums rymd. När de faller in i verkningszonen för varandras attraktionskrafter. Det ser verkligen ut som en interaktion av lika stor storlek men motsatta elektriska laddningar.

"liknande elektriska laddningar", till exempel: två protoner eller två elektroner har också en annan förklaring. Repulsion uppstår när en av partiklarna går in i verkningszonen för en annan partikels repulsiva krafter - det vill säga zonen för energikondensering bakom dess förintelsepunkt. Vi behandlade detta i en tidigare artikel.

Interaktionen "proton - antiproton", "elektron - positron" har också en annan förklaring. Med en sådan växelverkan förstår vi växelverkan mellan protonernas eller elektronernas anda när de rör sig på en kollisionskurs. I det här fallet, på grund av deras interaktion endast genom attraktion (det finns ingen avstötning, eftersom avstötningszonen för var och en av dem är bakom dem), uppstår deras hårda kontakt. Som ett resultat får vi i stället för två protoner (elektroner) helt olika "elementarpartiklar", som faktiskt är derivator av den stela interaktionen mellan dessa två protoner (elektroner).

Ämnes atomära struktur. Atommodell

Tänk på atomens struktur.

Neutron och elektron - som elementära partiklar av materia - existerar inte. Detta är vad vi har diskuterat ovan. Följaktligen: det finns ingen kärna av en atom och dess elektronskal. Detta fel är ett kraftfullt hinder för vidare forskning om materiens struktur.

Materiens enda elementarpartikel är bara protonen. En atom av vilket kemiskt element som helst består av parade strukturer av två elementära partiklar av materia (med undantag för isotoper, där fler elementarpartiklar läggs till den parade strukturen).

För vårt vidare resonemang är det nödvändigt att överväga begreppet en gemensam förintelsepunkt.

Elementära partiklar av materia interagerar med varandra genom förintelsepunkter. Denna interaktion leder till bildandet av materialstrukturer: atomer, molekyler, fysiska kroppar... som har en gemensam atomförintelsepunkt, en gemensam molekylförintelsepunkt...

ALLMÄN FÖRNIVNINGSPUNKT - är föreningen av två enstaka förintelsepunkter för elementarpartiklar av materia till en gemensam förintelsepunkt för en parstruktur, eller gemensamma förintelsepunkter för parstrukturer till en gemensam förintelsepunkt för en atom av ett kemiskt element, eller gemensam förintelsepunkt punkter av atomer kemiska grundämnen– till den gemensamma molekylära förintelsepunkten .

Huvudsaken här är att föreningen av materiepartiklar fungerar som attraktion och avstötning som ett enda integrerat objekt. I slutändan kan till och med vilken fysisk kropp som helst representeras som en gemensam punkt för förintelse av denna fysiska kropp: denna kropp attraherar andra fysiska kroppar till sig själv som ett enda, integrerat fysiskt objekt, som en enda punkt av förintelse. I det här fallet får vi gravitationsfenomen – attraktion mellan fysiska kroppar.

I fasen av galaxens utvecklingscykel, när attraktionskrafterna blir tillräckligt stora, börjar föreningen av deuteriumatomer till strukturerna hos andra atomer. Atomerna av kemiska grundämnen bildas sekventiellt, när hastigheten på translationsrörelsen för elementarpartiklar av materia ökar (läs: hastigheten för den translationella rörelsen för galaxen i universums rymd ökar) genom att fästa nya parstrukturer av elementarpartiklar av materia till deuteriumatomen.

Enandet sker sekventiellt: i varje ny atom uppträder en ny parstruktur av elementarpartiklar av materia (mindre ofta, en enda elementarpartikel). Vad ger oss kombinationen av deuteriumatomer till strukturen hos andra atomer:

En vanlig punkt för förintelse av atomen dyker upp. Detta innebär att vår atom kommer att interagera genom attraktion och repulsion med alla andra atomer och elementarpartiklar som en enda integrerad struktur.
Atomens utrymme uppträder, inom vilket tätheten av fri energi många gånger kommer att överstiga densiteten av fri energi utanför dess utrymme. En mycket hög energitäthet bakom en enda förintelsepunkt inne i en atoms utrymme kommer helt enkelt inte att hinna sjunka kraftigt: avstånden mellan elementarpartiklar är för små. Den genomsnittliga fria energitätheten i det intraatomära utrymmet är många gånger större än värdet av den fria energidensitetskonstanten för universums rymd.

I konstruktionen av atomer av kemiska element, molekyler kemiska substanser, fysiska kroppar, den viktigaste lagen för interaktion mellan materiella partiklar och kroppar manifesteras:

Styrkan hos intranukleära, kemiska, elektriska, gravitationsbindningar beror på avstånden mellan förintelsepunkter inuti en atom, mellan vanliga förintelsepunkter för atomer inuti molekyler, mellan vanliga förintelsepunkter för molekyler inuti fysiska kroppar, mellan fysiska kroppar. Ju mindre avståndet är mellan gemensamma förintelsepunkter, desto starkare attraktionskrafter verkar mellan dem.

Det är tydligt att:

Med intranukleära bindningar menar vi interaktioner mellan elementarpartiklar och mellan parstrukturer inom atomer.
Med kemiska bindningar menar vi interaktioner mellan atomer i molekylernas struktur.
Genom elektriska anslutningar förstår vi interaktionerna mellan molekyler i sammansättningen av fysiska kroppar, vätskor, gaser.
Med gravitationsbindningar menar vi interaktioner mellan fysiska kroppar.

Bildandet av det andra kemiska elementet - heliumatomen - sker när galaxen accelererar i rymden till en tillräckligt hög hastighet. När attraktionskraften hos två deuteriumatomer når ett stort värde närmar de sig på ett avstånd som gör att de kan kombineras till en heliumatomens fyrdubbla struktur.

En ytterligare ökning av hastigheten för den progressiva rörelsen av galaxen leder till bildandet av atomer av de efterföljande (enligt det periodiska systemet) kemiska grundämnen. Samtidigt: uppkomsten av atomer av varje kemiskt element motsvarar dess egen, strikt definierade hastighet för den progressiva rörelsen av galaxen i universums rymd. Låt oss ringa henne standardhastigheten för bildning av en atom av ett kemiskt element .

Heliumatomen är den andra atomen efter väte som bildas i galaxen. Sedan, när hastigheten på galaxens framåtrörelse ökar, bryter nästa atom av deuterium igenom till heliumatomen. Detta betyder att hastigheten för galaxens framåtrörelse har nått standardhastigheten för bildandet av en litiumatom. Då kommer den att nå standardhastigheten för bildandet av en atom av beryllium, kol ..., och så vidare, enligt det periodiska systemet.

atommodell

I diagrammet ovan kan vi se att:

Varje period i atomen är en ring av parade strukturer.
Atomens centrum upptas alltid av heliumatomens fyrdubbla struktur.
Alla parade strukturer från samma period är belägna strikt i samma plan.
Avstånden mellan perioder är mycket större än avstånden mellan parstrukturer inom en period.

Naturligtvis är detta ett mycket förenklat schema, och det återspeglar inte alla verkligheter i konstruktionen av atomer. Till exempel: varje ny parstruktur, som förenar en atom, förskjuter resten av parstrukturerna från den period som den är fäst vid.

Vi får principen att konstruera en period i form av en ring runt atomens geometriska centrum:

periodstrukturen är byggd i ett plan. Detta underlättas av den allmänna vektorn för translationsrörelse för alla elementarpartiklar i galaxen.
parstrukturer av samma period är byggda runt atomens geometriska centrum på lika avstånd.
atomen kring vilken en ny period är byggd beter sig mot denna nya period som en singel komplett system.

Så vi får den viktigaste regelbundenhet i konstruktionen av atomer av kemiska element:

REGELBUNDHET FÖR ETT STRENGT BESTÄMMT ANTAL PARSTRUKTURER: samtidigt, på ett visst avstånd från det geometriska centrumet för den gemensamma punkten för förintelse av en atom, kan endast ett visst antal parstrukturer av elementära partiklar av materia lokaliseras.

Det vill säga: i den andra, tredje perioden av det periodiska systemet - åtta element vardera, i den fjärde, femte - arton, i den sjätte, sjunde - trettiotvå. Atomens ökande diameter gör att antalet parade strukturer kan öka under varje efterföljande period.

Det är tydligt att detta mönster bestämmer principen om periodicitet i konstruktionen av atomer av kemiska element, upptäckt av D.I. Mendelejev.

Varje period inuti atomen av ett kemiskt element beter sig i förhållande till det som ett enda integrerat system. Detta bestäms av hopp i avstånden mellan perioder: mycket större än avstånden mellan parstrukturer inom en period.

En atom med en ofullständig period uppvisar kemisk aktivitet i enlighet med ovanstående regelbundenhet. Eftersom det finns en obalans mellan attraktionskrafterna och repulsionen av atomen till förmån för attraktionskrafterna. Men med tillägg av den sista parstrukturen försvinner obalansen, den nya perioden tar formen höger cirkel- blir ett enda, integrerat, komplett system. Och vi får en atom av en inert gas.

Det viktigaste mönstret för att konstruera en atoms struktur är: atomen har en plankaskadstrukturera . Något som en ljuskrona.

parstrukturer av samma period bör vara belägna i samma plan vinkelrätt mot vektorn för atomens translationella rörelse.
samtidigt måste perioderna i atomen kaskaderas.

Detta förklarar varför i den andra och tredje perioden (liksom i fjärde - femte, sjätte - sjunde) samma antal parade strukturer (se figuren nedan). En sådan struktur av en atom är en konsekvens av fördelningen av attraktionskrafter och repulsion av en elementarpartikel: attraktionskrafter verkar i den främre (i rörelseriktningen) halvklotet av partikeln, frånstötande krafter - i den bakre halvklotet.

Annars faller fri energikoncentrationer bakom förintelsepunkterna för vissa parstrukturer in i attraktionszonen för förintelsepunkterna för andra parstrukturer, och atomen kommer oundvikligen att falla isär.

Nedan ser vi en schematisk volymetrisk bild av argonatomen

argon atom modell

I figuren nedan kan vi se en "sektion", en "sidovy" av två perioder av en atom - den andra och tredje:

Det är precis så de parade strukturerna ska vara orienterade i förhållande till atomens centrum i perioder med lika många parade strukturer (den andra - den tredje, den fjärde - den femte, den sjätte - den sjunde).

Mängden energi i kondensationen bakom förintelsepunkten för en elementarpartikel växer kontinuerligt. Detta framgår av formeln:

E^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

var:

E 1 är mängden fri energi som rullas upp (absorberas) av annihilationspunkten från den främre rörelsehalvan.

E2 är mängden fri energi för den vikta (absorberade) förintelsepunkten från den bakre rörelsehalvan.

ΔЕ är skillnaden mellan mängden fri energi som rullas upp (absorberas) från den främre och bakre halvklotet av en elementarpartikels rörelse.

W är rörelsehastigheten för en elementarpartikel.

Här ser vi en kontinuerlig ökning av massan av energikondensation bakom förintelsepunkten för en rörlig partikel, när hastigheten på dess framåtrörelse ökar.

I atomens struktur kommer detta att visa sig i det faktum att energitätheten bakom strukturen för varje efterföljande atom kommer att öka i geometrisk progression. Förintelsepunkter håller varandra med sin attraktionskraft med ett "järngrepp". Samtidigt kommer den växande frånstötande kraften i allt högre grad att avleda atomens parstrukturer från varandra. Så vi får en platt - kaskadkonstruktion av en atom.

Atomen, till formen, ska likna formen av en skål, där "botten" är strukturen av heliumatomen. Och skålens "kanter" är den sista perioden. Platser för "böjningar av skålen": den andra - den tredje, den fjärde - den femte, den sjätte - den sjunde perioden. Dessa "böjningar" gör det möjligt att bilda olika perioder med lika många parade strukturer

helium atom modell

Det är atomens platta kaskadstruktur och ringarrangemanget av parstrukturer i den som bestämmer periodiciteten och radkonstruktionen periodiska systemet kemiska element av Mendeleev, frekvensen av manifestation av liknande kemiska egenskaper atomer i en rad i det periodiska systemet.

Plan - kaskadstruktur av atomen ger utseendet av ett enda utrymme av atomen med en hög densitet av fri energi.

Alla parstrukturer av en atom är orienterade i riktning mot atomens centrum (mer exakt: i riktningen av en punkt som ligger på atomens geometriska axel, i riktningen för atomens rörelse).
Alla individuella förintelsepunkter är belägna längs ringarna av perioder inuti atomen.
Alla individuella fri energikluster är belägna bakom sina förintelsepunkter.

Resultatet: en enda högdensitetskoncentration av fri energi, vars gränser är atomens gränser. Dessa gränser, som vi förstår, är gränserna för verkan av krafter kända inom vetenskapen som Yukawa-krafterna.

Atomens plankaskadstruktur ger en omfördelning av zonerna av attraktions- och repulsionskrafter på ett visst sätt. Vi observerar redan omfördelningen av zoner av attraktions- och avstötningskrafter i den parade strukturen:

Verkningszonen för parstrukturens frånstötande krafter ökar på grund av verkningszonen för krafterna för dess attraktion (jämfört med enstaka elementarpartiklar). Attraktionskrafternas verkningszon minskar i enlighet därmed. (Attraktionskraftens verkningszon minskar, men inte själva kraften). Atomens platta kaskadstruktur ger oss en ännu större ökning av verkningszonen för atomens repulsiva krafter.

Med varje ny period tenderar de frånstötande krafternas verkningszon att bilda en hel boll.
Attraktionskrafternas verkningszon kommer att vara en ständigt minskande kon i diameter

Vid konstruktionen av en ny period av atomen kan ytterligare en regelbundenhet spåras: alla parstrukturer av en period är belägna strikt symmetriskt i förhållande till atomens geometriska centrum, oavsett antalet parstrukturer i perioden.

Varje ny parstruktur, sammanfogning, ändrar platsen för alla andra parstrukturer i perioden så att avstånden mellan dem i perioden alltid är lika med varandra. Dessa avstånd minskar med tillägg av nästa parstruktur. Ofullständig yttre period en atom av ett kemiskt element gör det kemiskt aktivt.

Avstånden mellan perioder, som är mycket större än avstånden mellan parade partiklar inom en period, gör perioderna relativt oberoende av varandra.

Varje period av atomen är relaterad till alla andra perioder och till hela atomen som en oberoende helhetsstruktur.

Detta bestämmer att atomens kemiska aktivitet nästan 100% bestäms endast av atomens sista period. Den fullständigt fyllda sista perioden ger oss den maximalt fyllda zonen av atomens repulsiva krafter. Den kemiska aktiviteten hos en atom är nästan noll. En atom, som en boll, trycker bort andra atomer från sig själv. Vi ser gas här. Och inte bara en gas, utan en inert gas.

Tillägget av den nya periodens första parstruktur förändrar denna idylliska bild. Fördelningen av verkningszoner för avstötnings- och attraktionskrafterna förändras till förmån för attraktionskrafterna. Atomen blir kemiskt aktiv. Det här är en atom alkalimetall.

Med tillägget av varje nästa parstruktur förändras balansen mellan fördelningszonerna av attraktionskrafterna och repulsionen av atomen: zonen av frånstötande krafter ökar, zonen av attraktionskrafter minskar. Och varje nästa atom blir lite mindre metall och lite mer icke-metall.

Den platta kaskadformen av atomer, omfördelningen av aktionszonerna för attraktions- och repulsionskrafterna ger oss följande: En atom av ett kemiskt element, som möter en annan atom även på en kollisionskurs, faller utan misslyckande in i zonen av verkan av denna atoms avstötningskrafter. Och den förstör inte sig själv och förstör inte denna andra atom.

Allt detta leder oss till ett anmärkningsvärt resultat: atomerna av kemiska element, som går in i föreningar med varandra, bildar tredimensionella strukturer av molekyler. I motsats till den platta - kaskadstruktur av atomer. En molekyl är en stabil tredimensionell struktur av atomer.

Tänk på energiflödena inuti atomer och molekyler.

Först och främst noterar vi att en elementarpartikel kommer att absorbera energi i cykler. Det vill säga: under den första halvan av cykeln absorberar elementarpartikeln energi från närmaste utrymme. Här bildas ett tomrum - ett utrymme utan fri energi.

Under den andra halvan av cykeln: energier från en mer avlägsen miljö kommer omedelbart att börja fylla det resulterande tomrummet. Det vill säga, i rymden kommer det att finnas energiflöden riktade till förintelsepunkten. Partikeln får ett positivt momentum av translationell rörelse. MEN bunden energi inuti kommer partikeln att börja omfördela sin densitet.

Vad är vi intresserade av här?

Eftersom förintelsecykeln är uppdelad i två faser: fasen av energiabsorption och fasen av energirörelse (fyller tomrummet), då medelhastighet energiflödena i området för förintelsepunkten kommer att minska, grovt sett, med en faktor två.

Och vad är extremt viktigt:

Vid konstruktionen av atomer, molekyler, fysiska kroppar manifesteras en mycket viktig regelbundenhet: stabiliteten hos alla materiella strukturer, såsom: parade strukturer - deuteriumatomer, individuella perioder runt atomer, atomer, molekyler, fysiska kroppar säkerställs av den strikta ordningen i deras förintelseprocesser.

Överväg detta.

Energiflöden genererade av en parstruktur. I en parstruktur förstör elementarpartiklar energi synkront. Annars skulle elementarpartiklarna "äta upp" energikoncentrationen bakom varandras förintelsepunkt. Vi får tydliga vågegenskaper hos parstrukturen. Dessutom påminner vi dig om att på grund av den cykliska karaktären hos förintelseprocesser, sjunker den genomsnittliga hastigheten för energiflöden här med hälften.
Energi flödar inom en atom. Principen är densamma: alla parade strukturer av samma period måste förinta energi synkront - i synkrona cykler. Likaså: förintelseprocesserna inom atomen måste synkroniseras mellan perioder. Varje asynkroni leder till att atomen förstörs. Här kan synkroniciteten variera något. Det kan antas att perioder i en atom förstör energi sekventiellt, en efter en, i en våg.
Energi flödar inuti en molekyl, en fysisk kropp. Avstånden mellan atomer i en molekyls struktur är många gånger större än avstånden mellan perioder inuti en atom. Dessutom har molekylen en bulkstruktur. Precis som vilken fysisk kropp som helst har den en tredimensionell struktur. Det är tydligt att synkronismen mellan förintelseprocesserna här måste vara konsekvent. Riktat från periferin till centrum, eller vice versa: från centrum till periferin – räkna som du vill.

Principen om synkronicitet ger oss ytterligare två regelbundenheter:

Energins hastighet strömmar inuti atomer, molekyler, fysiska kroppar är mycket mindre än hastighetskonstanten för energirörelser i universums rymd. Detta mönster hjälper oss att förstå (i artikel #7) processerna för el.
Ju större struktur vi ser (successivt: elementarpartikel, atom, molekyl, fysisk kropp), desto större våglängd i dess vågegenskaper kommer vi att observera. Detta gäller även fysiska kroppar: ju större massa en fysisk kropp har, desto större våglängd har den.

Sida 1

Neutronladdningen är noll. Följaktligen spelar neutroner ingen roll i storleken på laddningen av en atoms kärna. Serienumret för krom är lika med samma värde.

Protonladdning qp e Neutronladdning är lika med noll.

Det är lätt att se att i det här fallet är neutronens laddning noll och protonens laddning 1, som förväntat. Alla baryoner som ingår i två familjer erhålls - de åtta och de tio. Mesoner består av en kvark och en antikvark. Stapeln betecknar antikvarkar; deras elektriska laddning skiljer sig i tecken från motsvarande kvark. En konstig kvark går inte in i en pi-meson, pi-mesoner, som vi redan har sagt, är partiklar med konstigheter och spin lika med noll.

Eftersom protonens laddning är lika med elektronens laddning och neutronens laddning är lika med kulan, så om den starka interaktionen är avstängd, kommer interaktionen av protonen med elektromagnetiskt fält Och det kommer att vara den vanliga interaktionen av Dirac-partikeln - Yp / V. Neutronen skulle inte ha någon elektromagnetisk interaktion.

Beteckningar: 67 - laddningsskillnad mellan elektron och proton; q är neutronladdningen; qg är det absoluta värdet av elektronladdningen.

Kärnan består av positivt laddade elementarpartiklar - protoner och neutroner som inte bär någon laddning.

Grunden för moderna idéer om materiens struktur är påståendet om existensen av materiens atomer, bestående av positivt laddade protoner och laddningslösa neutroner, som bildar en positivt laddad kärna och negativt laddade elektroner som roterar runt kärnan. Energinivåerna för elektroner, enligt denna teori, är diskreta till sin natur, och förlusten eller förvärvet av ytterligare energi av dem betraktas som en övergång från en tillåten energinivå till en annan. Samtidigt är energins diskreta natur elektroniska nivåer blir orsaken till samma diskreta absorption eller emission av energi av elektronen under övergången från en energinivå till en annan.

Vi antog att laddningen av en atom eller molekyl helt bestäms av skalärsumman q Z (q Nqn, där Z är antalet elektron-protonpar, (q qp - qe är skillnaden i laddningarna av elektronen och protonen , N är antalet neutroner och qn är neutronens laddning.

Kärnladdningen bestäms endast av antalet protoner Z, och dess massnummer A sammanfaller med det totala antalet protoner och neutroner. Eftersom neutronens laddning är noll finns det ingen elektrisk interaktion enligt Coulombs lag mellan två neutroner, och även mellan en proton och en neutron. Samtidigt verkar en elektrisk frånstötande kraft mellan de två protonerna.

Vidare, inom gränserna för mätnoggrannhet, har inte en enda kollisionsprocess någonsin registrerats, där lagen om laddningskonservering inte skulle följas. Till exempel inflexibiliteten hos neutroner i homogena elektriska fält tillåter oss att betrakta neutronladdningen som noll- exakt till 1 (H7 elektronladdning.

Vi har redan sagt att skillnaden mellan det magnetiska momentet för en proton och en kärnmagneton är ett fantastiskt resultat. Ännu mer överraskande (Det verkar som att det finns ett magnetiskt moment för en neutron utan laddning.

Det är lätt att se att dessa krafter inte reduceras till någon av de typer av krafter som beaktats i de tidigare delarna av fysikkursen. Ja, om vi till exempel antar att det finns mellan nukleoner i kärnor gravitationskrafter, då är det lätt att beräkna från de kända massorna av protonen och neutronen att bindningsenergin per partikel kommer att vara försumbar - den kommer att vara 1036 gånger mindre än den som observerats experimentellt. Antagandet om kärnkrafternas elektriska natur försvinner också. I det här fallet är det faktiskt omöjligt att föreställa sig en stabil kärna som består av en enda laddad proton och ingen laddning av en neutron.

Den starka bindning som finns mellan nukleoner i kärnan tyder på närvaron i atomkärnor av speciella, så kallade kärnkrafter. Det är lätt att se att dessa krafter inte reduceras till någon av de typer av krafter som beaktats i de tidigare delarna av fysikkursen. Faktum är att om vi till exempel antar att gravitationskrafter verkar mellan nukleoner i kärnor, så är det lätt att utifrån de kända massorna av protonen och neutronen beräkna att bindningsenergin per partikel kommer att vara försumbar - den kommer att vara 1038 gånger mindre än som observerats experimentellt. Antagandet om kärnkrafternas elektriska natur försvinner också. I det här fallet är det faktiskt omöjligt att föreställa sig en stabil kärna som består av en enda laddad proton och ingen laddning av en neutron.