สารานุกรมขนาดใหญ่ของน้ำมันและก๊าซ อนุภาคมูลฐาน

ทั้งหมด โลกวัตถุตามหลักฟิสิกส์สมัยใหม่ ถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคพื้นฐานสามตัว ได้แก่ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน นอกจากนี้ ตามหลักวิทยาศาสตร์ ยังมีอนุภาค "พื้นฐาน" อื่นๆ ของสสารในจักรวาล ซึ่งบางชื่อก็ชัดเจนกว่าปกติ ในขณะเดียวกัน หน้าที่ของ "อนุภาคมูลฐาน" อื่นๆ เหล่านี้ในการดำรงอยู่และวิวัฒนาการของจักรวาลยังไม่ชัดเจน

พิจารณาการตีความอนุภาคมูลฐานอื่น:

มีเพียงหนึ่งเดียว อนุภาคมูลฐานสสารเป็นโปรตอน "อนุภาคมูลฐาน" อื่นๆ ทั้งหมด รวมทั้งนิวตรอนและอิเล็กตรอน เป็นเพียงอนุพันธ์ของโปรตอนเท่านั้น และมีบทบาทเพียงเล็กน้อยในการวิวัฒนาการของจักรวาล ให้เราพิจารณาว่า "อนุภาคมูลฐาน" เกิดขึ้นได้อย่างไร

เราได้ตรวจสอบรายละเอียดโครงสร้างของอนุภาคมูลฐานในบทความ "" สั้น ๆ เกี่ยวกับอนุภาคมูลฐาน:

อนุภาคมูลฐานของสสารมีลักษณะเป็นเกลียวยาวในช่องว่าง
อนุภาคมูลฐานสามารถยืดตัวได้ ในกระบวนการยืดตัว ความหนาแน่นของสสารภายในอนุภาคมูลฐานจะลดลง
ส่วนของอนุภาคมูลฐานซึ่งความหนาแน่นของสสารลดลงครึ่งหนึ่งเราเรียกว่า สสารควอนตัม .
ในกระบวนการเคลื่อนที่ อนุภาคมูลฐานจะดูดซับพลังงาน (เท่า ) อย่างต่อเนื่อง
จุดดูดซับพลังงาน ( จุดพินาศ ) อยู่ที่ปลายเวกเตอร์การเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐาน
แม่นยำยิ่งขึ้น: ที่ส่วนปลายของควอนตัมที่ทำงานอยู่ของสสาร
ดูดซับพลังงาน อนุภาคมูลฐานเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง
อนุภาคมูลฐานของสสารเป็นไดโพล โดยที่แรงดึงดูดจะรวมอยู่ที่ส่วนหน้า (ในทิศทางของการเคลื่อนที่) ของอนุภาค และแรงผลักจะรวมตัวอยู่ที่ส่วนหลัง

คุณสมบัติของการเป็นพื้นฐานในอวกาศในทางทฤษฎีหมายถึงความเป็นไปได้ในการลดความหนาแน่นของสสารให้เป็นศูนย์ และนี่หมายถึงความเป็นไปได้ของการแตกทางกลของมัน: สถานที่ของการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสารสามารถแสดงเป็นส่วนที่มีความหนาแน่นเป็นศูนย์ของสสาร

ในกระบวนการทำลายล้าง (การดูดซับพลังงาน) อนุภาคมูลฐาน พลังงานการพับ จะเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนที่ในอวกาศอย่างต่อเนื่อง

ในที่สุด วิวัฒนาการของดาราจักรก็นำอนุภาคมูลฐานของสสารมาสู่ช่วงเวลาที่พวกมันสามารถทำให้เกิดผลกระทบต่อกันและกัน อนุภาคมูลฐานอาจไม่มาบรรจบกันในเส้นทางคู่ขนาน เมื่ออนุภาคหนึ่งเข้าใกล้อีกอนุภาคหนึ่งอย่างช้าๆ และราบรื่น เหมือนเรือไปยังท่าเรือ พวกเขาสามารถพบกันในอวกาศและในวิถีที่ตรงกันข้าม จากนั้นเกิดการชนกันอย่างหนักและเป็นผลให้การแตกของอนุภาคมูลฐานแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ พวกเขาสามารถอยู่ภายใต้คลื่นพลังงานอันทรงพลังซึ่งนำไปสู่การแตกร้าว

อะไรคือ "เศษซาก" ที่เกิดขึ้นจากการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสาร?

ขอให้เราพิจารณากรณีที่เป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอกจากอนุภาคมูลฐานของสสาร - อะตอมดิวเทอเรียม - สลายตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอน

การแตกของโครงสร้างคู่ไม่เกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อ - หนึ่งในสองอนุภาคมูลฐานของโครงสร้างคู่แตก

โปรตอนและนิวตรอนต่างกันในโครงสร้าง

โปรตอนเป็นอนุภาคมูลฐานที่สั้นลงเล็กน้อย (หลังจากการแตก)
นิวตรอน - โครงสร้างประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยมหนึ่งอนุภาคและ "ตอ" - ด้านหน้า ปลายแสงของอนุภาคแรก

อนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยมมีชุดที่สมบูรณ์ - "N" สสารควอนตัมในองค์ประกอบ โปรตอนมีสสาร "N-n" ควอนตัม นิวตรอนมีควอนตา "N + n"

พฤติกรรมของโปรตอนมีความชัดเจน แม้จะสูญเสียควอนตัมสุดท้ายของสสารไป เขาก็ยังคงมีพลังงานอย่างแข็งขัน: ความหนาแน่นของสสารของควอนตัมสุดท้ายใหม่ของเขาจะสอดคล้องกับเงื่อนไขของการทำลายล้างเสมอ ควอนตัมสุดท้ายของสสารกลายเป็นจุดใหม่ของการทำลายล้าง โดยทั่วไป โปรตอนจะทำงานตามที่คาดไว้ คุณสมบัติของโปรตอนมีอธิบายไว้อย่างดีในตำราฟิสิกส์ทุกเล่ม มีเพียงมันเท่านั้นที่จะเบากว่าคู่ที่ "เต็มเปี่ยม" เพียงเล็กน้อย - อนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยมของสสาร

นิวตรอนมีพฤติกรรมแตกต่างกัน พิจารณาโครงสร้างของนิวตรอนก่อน โครงสร้างของมันที่อธิบาย "ความแปลก" ของมัน

โดยพื้นฐานแล้วนิวตรอนประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกเป็นอนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยมของสสารที่มีจุดทำลายล้างที่ส่วนหน้า ส่วนที่สองคือ "ตอ" ที่สั้นลงอย่างมากและเบาของอนุภาคมูลฐานตัวแรก ซึ่งเหลือหลังจากการแตกของโครงสร้างสองชั้น และยังมีจุดทำลายล้างอีกด้วย ทั้งสองส่วนนี้เชื่อมต่อกันด้วยจุดทำลายล้าง ดังนั้นนิวตรอนจึงมีจุดทำลายล้างสองเท่า

ตรรกะของการคิดชี้ให้เห็นว่าสองส่วนที่ถ่วงน้ำหนักของเซลล์ประสาทจะมีพฤติกรรมแตกต่างกัน หากส่วนแรกซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่มีน้ำหนักเต็มจะทำลายพลังงานอิสระตามที่คาดไว้และค่อยๆ เร่งความเร็วในอวกาศของจักรวาล ส่วนที่สองที่มีน้ำหนักเบาจะเริ่มทำลายล้างพลังงานอิสระในอัตราที่สูงขึ้น

การเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐานของสสารในอวกาศเกิดจาก: พลังงานที่กระจายตัวดึงอนุภาคที่ตกลงสู่กระแส เป็นที่ชัดเจนว่ายิ่งอนุภาคของสสารที่มีมวลน้อยกว่า พลังงานจะไหลลากอนุภาคนี้ไปพร้อมกับมันได้ง่ายขึ้น ความเร็วของอนุภาคนี้จะยิ่งสูงขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าอะไร ปริมาณมากพลังงานถูกพับโดยควอนตัมที่ทำงานพร้อมกัน ยิ่งการไหลของพลังงานกระจายแรงมากเท่าใด กระแสเหล่านี้จะลากอนุภาคไปด้วยได้ง่ายขึ้นเท่านั้น เราได้รับการพึ่งพา: ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของอนุภาคของสสารในอวกาศเป็นสัดส่วนกับมวลของสสารของควอนตัมที่ทำงานอยู่และแปรผกผันกับมวลรวมของอนุภาคของสสาร :

ส่วนที่สองที่มีน้ำหนักเบาของนิวตรอนมีมวลที่น้อยกว่ามวลของอนุภาคมูลฐานที่มีน้ำหนักเต็มของสสารหลายเท่า แต่มวลของควอนตัมที่ใช้งานอยู่นั้นเท่ากัน นั่นคือ: พวกเขาทำลายล้างพลังงานในอัตราเดียวกัน เราได้รับ: ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงแปลของส่วนที่สองของนิวตรอนมักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และมันจะเริ่มทำลายล้างพลังงานเร็วขึ้น (เพื่อไม่ให้เกิดความสับสน เราจะเรียกส่วนที่สองของนิวตรอนที่มีน้ำหนักเบาว่า อิเล็กตรอน)

การวาดนิวตรอน

ปริมาณพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งทำลายล้างไปพร้อม ๆ กันโดยอิเล็กตรอน ในขณะที่มันอยู่ในองค์ประกอบของนิวตรอน นำไปสู่ความเฉื่อยของนิวตรอน อิเล็กตรอนเริ่มทำลายล้างพลังงานมากกว่า "เพื่อนบ้าน" ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยม มันยังไม่สามารถแยกออกจากจุดทำลายล้างนิวตรอนทั่วไป: แรงดึงดูดอันทรงพลังรบกวน เป็นผลให้อิเล็กตรอนเริ่ม "กิน" หลังจุดทำลายล้างทั่วไป

ในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนเริ่มเปลี่ยนสัมพันธ์กับคู่ของมันและการควบแน่นของมัน พลังงานฟรีอยู่ในขอบเขตของจุดทำลายล้างของเพื่อนบ้าน ซึ่งทันทีเริ่มที่จะ "กิน" ข้นนี้ การเปลี่ยนอิเล็กตรอนและอนุภาคที่เต็มเปี่ยมไปเป็นทรัพยากร "ภายใน" - การควบแน่นของพลังงานอิสระหลังจุดทำลายล้าง - นำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็วในแรงดึงดูดและแรงผลักของนิวตรอน

การหลุดออกของอิเล็กตรอนจากโครงสร้างทั่วไปของนิวตรอนเกิดขึ้นในขณะที่การกระจัดของอิเล็กตรอนสัมพันธ์กับอนุภาคมูลฐานที่มีน้ำหนักเต็มมีขนาดใหญ่พอ แรงที่พุ่งทำลายพันธะของแรงดึงดูดของจุดทำลายล้างสองจุดเริ่มมีมากขึ้น แรงดึงดูดของจุดทำลายล้างเหล่านี้ และส่วนแสงที่สองของนิวตรอน (อิเล็กตรอน) ก็บินหนีไปอย่างรวดเร็ว

เป็นผลให้นิวตรอนสลายตัวเป็นสองหน่วย: อนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยม - โปรตอนและแสง ส่วนที่สั้นลงของอนุภาคมูลฐานของสสาร - อิเล็กตรอน

ตามข้อมูลสมัยใหม่ โครงสร้างของนิวตรอนเดี่ยวมีอยู่ประมาณสิบห้านาที จากนั้นจะสลายตัวเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอนโดยธรรมชาติ สิบห้านาทีนี้เป็นช่วงเวลาของการกระจัดของอิเล็กตรอนที่สัมพันธ์กับจุดร่วมของการทำลายล้างของนิวตรอนและการต่อสู้เพื่อ "อิสรภาพ" ของอิเล็กตรอน

มาสรุปผลลัพธ์กัน:

โปรตอนเป็นอนุภาคมูลฐานที่เต็มเปี่ยมของสสาร โดยมีจุดทำลายล้างเพียงจุดเดียว หรือส่วนที่หนักของอนุภาคมูลฐานของสสาร ซึ่งยังคงอยู่หลังจากควอนตาแสงถูกแยกออกจากมัน
นิวตรอนเป็นโครงสร้างคู่ มีจุดทำลายล้างสองจุด และประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานของสสาร และส่วนหน้าของอนุภาคมูลฐานอีกตัวหนึ่งของสสาร
อิเลคตรอน - ส่วนหน้าของอนุภาคมูลฐานของสสารซึ่งมีจุดทำลายล้างจุดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยควอนตาแสงซึ่งเกิดขึ้นจากการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสาร
โครงสร้าง "โปรตอน-นิวตรอน" ที่วิทยาศาสตร์ยอมรับคือ DEUTERIUM ATOM ซึ่งเป็นโครงสร้างของอนุภาคมูลฐานสองอนุภาคที่มีจุดทำลายล้างสองเท่า

อิเล็กตรอนไม่ใช่อนุภาคมูลฐานอิสระที่หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอม

อิเล็กตรอนตามที่วิทยาศาสตร์พิจารณาว่าไม่อยู่ในองค์ประกอบของอะตอม

และนิวเคลียสของอะตอมเช่นนี้ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ เหมือนกับว่าไม่มีนิวตรอนในรูปของอนุภาคมูลฐานอิสระของสสาร

ทั้งอิเล็กตรอนและนิวตรอนเป็นอนุพันธ์ของโครงสร้างคู่ของอนุภาคมูลฐานสองอนุภาค หลังจากที่แยกออกเป็นสองส่วนที่ไม่เท่ากันอันเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก ในองค์ประกอบของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีใด ๆ โปรตอนและนิวตรอนเป็นโครงสร้างคู่มาตรฐาน - อนุภาคมูลฐานที่มีน้ำหนักเต็มสองตัวของสสาร - โปรตอนสองตัวรวมกันด้วยจุดทำลายล้าง.

ในฟิสิกส์สมัยใหม่ มีตำแหน่งที่ไม่สั่นคลอนที่โปรตอนและอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเท่ากันแต่ตรงกันข้าม ถูกกล่าวหาว่าเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของประจุตรงข้ามเหล่านี้พวกมันถูกดึงดูดเข้าหากัน คำอธิบายตรรกะสวย มันสะท้อนกลไกของปรากฏการณ์อย่างถูกต้อง แต่มันผิดอย่างสิ้นเชิง - สาระสำคัญของมัน

อนุภาคมูลฐานไม่มีประจุ "ไฟฟ้า" ทั้งบวกและลบ เช่นเดียวกับที่ไม่มีรูปแบบพิเศษของสสารในรูปของ "สนามไฟฟ้า" "ไฟฟ้า" ดังกล่าวเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ซึ่งเกิดจากการที่เขาไม่สามารถอธิบายสถานะที่มีอยู่ได้

แท้จริงแล้ว "ไฟฟ้า" และอิเล็กตรอนที่เชื่อมต่อกันนั้นถูกสร้างขึ้นโดยกระแสพลังงานที่พุ่งตรงไปยังจุดทำลายล้าง อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในอวกาศของจักรวาล เมื่อตกอยู่ในโซนการกระทำของแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน ดูเหมือนปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากัน แต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน

"ประจุไฟฟ้าที่คล้ายกัน" ตัวอย่างเช่น โปรตอนสองตัวหรืออิเล็กตรอนสองตัวก็มีคำอธิบายที่แตกต่างกันเช่นกัน การขับไล่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคตัวใดตัวหนึ่งเข้าสู่โซนการกระทำของแรงผลักของอนุภาคอื่น - นั่นคือโซนของการควบแน่นของพลังงานหลังจุดทำลายล้าง เราได้กล่าวถึงสิ่งนี้ในบทความก่อนหน้านี้

ปฏิสัมพันธ์ "โปรตอน - แอนติโปรตอน", "อิเล็กตรอน - โพซิตรอน" ก็มีคำอธิบายที่แตกต่างกันเช่นกัน ปฏิกิริยาดังกล่าวทำให้เราเข้าใจปฏิกิริยาของวิญญาณของโปรตอนหรืออิเล็กตรอนเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางการชนกัน ในกรณีนี้เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์โดยการดึงดูดเท่านั้น (ไม่มีการขับไล่เนื่องจากโซนการขับไล่ของแต่ละคนอยู่ด้านหลังพวกเขา) การสัมผัสอย่างหนักของพวกเขาจึงเกิดขึ้น เป็นผลให้แทนที่จะเป็นสองโปรตอน (อิเล็กตรอน) เราได้รับ "อนุภาคมูลฐาน" ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงซึ่งเป็นอนุพันธ์ของปฏิสัมพันธ์ที่เข้มงวดของโปรตอนทั้งสองนี้ (อิเล็กตรอน)

โครงสร้างอะตอมของสาร โมเดลอะตอม

พิจารณาโครงสร้างของอะตอม

นิวตรอนและอิเล็กตรอน - เป็นอนุภาคมูลฐานของสสาร - ไม่มีอยู่จริง นี่คือสิ่งที่เราได้กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้น: ไม่มีนิวเคลียสของอะตอมและเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม ข้อผิดพลาดนี้เป็นอุปสรรคสำคัญในการค้นคว้าเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร

อนุภาคมูลฐานเพียงอย่างเดียวของสสารคือโปรตอนเท่านั้น อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีใดๆ ประกอบด้วยโครงสร้างที่จับคู่กันของอนุภาคมูลฐานสองอนุภาคของสสาร (ยกเว้นไอโซโทปซึ่งมีการเพิ่มอนุภาคมูลฐานลงในโครงสร้างที่จับคู่กันมากขึ้น)

สำหรับการให้เหตุผลเพิ่มเติมของเรา จำเป็นต้องพิจารณาแนวคิดของจุดทำลายล้างทั่วไป

อนุภาคมูลฐานของสสารมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยจุดทำลายล้าง อันตรกิริยานี้นำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างวัสดุ: อะตอม โมเลกุล ร่างกาย... ซึ่งมีจุดทำลายล้างของอะตอมร่วมกัน จุดทำลายล้างของโมเลกุลทั่วไป...

GENERAL ANNIHILATION POINT - เป็นการรวมตัวกันของจุดทำลายล้างเดี่ยวสองจุดของอนุภาคมูลฐานของสสารเข้าสู่จุดทำลายล้างร่วมกันของโครงสร้างคู่ หรือจุดทำลายล้างทั่วไปของโครงสร้างคู่เป็นจุดทำลายล้างร่วมกันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี หรือการทำลายล้างร่วมกัน จุดอะตอม องค์ประกอบทางเคมี– ถึงจุดทำลายล้างระดับโมเลกุลทั่วไป

สิ่งสำคัญในที่นี้คือการรวมตัวของอนุภาคของสสารทำหน้าที่เป็นแรงดึงดูดและการขับไล่เป็นวัตถุสำคัญชิ้นเดียว ในท้ายที่สุด แม้แต่ร่างกายก็สามารถแสดงเป็นจุดร่วมของการทำลายล้างของร่างกายนี้: ร่างกายนี้ดึงดูดวัตถุทางกายภาพอื่น ๆ มาที่ตัวมันเองในฐานะวัตถุทางกายภาพหนึ่งเดียวซึ่งเป็นจุดทำลายล้างเพียงจุดเดียว ในกรณีนี้ เราได้รับปรากฏการณ์ความโน้มถ่วง - แรงดึงดูดระหว่างร่างกาย

ในระยะของวัฏจักรการพัฒนาของดาราจักร เมื่อแรงดึงดูดมีขนาดใหญ่เพียงพอ การรวมตัวของอะตอมดิวเทอเรียมเข้ากับโครงสร้างของอะตอมอื่นๆ จะเริ่มต้นขึ้น อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีก่อตัวขึ้นตามลำดับเมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของอนุภาคมูลฐานของสสารเพิ่มขึ้น (อ่านว่า ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงแปลของกาแลคซีในอวกาศของจักรวาลเพิ่มขึ้น) โดยแนบโครงสร้างคู่ใหม่ของอนุภาคมูลฐาน ของสสารต่ออะตอมของดิวเทอเรียม

การรวมเข้าด้วยกันเกิดขึ้นตามลำดับ: ในแต่ละอะตอมใหม่ โครงสร้างคู่ใหม่ของอนุภาคมูลฐานของสสารปรากฏขึ้น (บ่อยครั้งน้อยกว่า อนุภาคมูลฐานเดียว) อะไรทำให้เรามีการรวมอะตอมของดิวเทอเรียมเข้ากับโครงสร้างของอะตอมอื่น:

จุดร่วมของการทำลายล้างของอะตอมปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่าอะตอมของเราจะโต้ตอบโดยการดึงดูดและการผลักกับอะตอมและอนุภาคมูลฐานอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นโครงสร้างอินทิกรัลเดียว
ช่องว่างของอะตอมปรากฏขึ้นภายในซึ่งความหนาแน่นของพลังงานอิสระจะเกินความหนาแน่นของพลังงานอิสระนอกพื้นที่หลายเท่า ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมากหลังจุดทำลายล้างเพียงจุดเดียวภายในพื้นที่ของอะตอมก็จะไม่มีเวลาตกต่ำอย่างรุนแรง: ระยะห่างระหว่างอนุภาคมูลฐานนั้นเล็กเกินไป ความหนาแน่นของพลังงานอิสระโดยเฉลี่ยในปริภูมิภายในอะตอมนั้นมากกว่าค่าคงที่ความหนาแน่นพลังงานอิสระของสเปซในจักรวาลหลายเท่า

ในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี โมเลกุล สารเคมี, ร่างกาย, กฎที่สำคัญที่สุดของปฏิสัมพันธ์ของอนุภาควัสดุและร่างกายเป็นที่ประจักษ์:

ความแข็งแรงของพันธะภายในนิวเคลียร์ เคมี ไฟฟ้า และแรงโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างจุดทำลายล้างภายในอะตอม ระหว่างจุดทำลายล้างทั่วไปของอะตอมภายในโมเลกุล ระหว่างจุดทำลายล้างทั่วไปของโมเลกุลภายในร่างกาย ระหว่างร่างกาย ยิ่งระยะห่างระหว่างจุดทำลายล้างทั่วไปน้อยเท่าใด กองกำลังที่น่าดึงดูดก็ยิ่งมีพลังมากเท่านั้น

เป็นที่ชัดเจนว่า:

โดยพันธะภายในนิวเคลียร์ เราหมายถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคมูลฐานและระหว่างโครงสร้างคู่ภายในอะตอม
โดยพันธะเคมี เราหมายถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมในโครงสร้างของโมเลกุล
โดยการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า เราเข้าใจปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลในองค์ประกอบของร่างกาย ของเหลว และก๊าซ
โดยพันธะโน้มถ่วงเราหมายถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกาย

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีที่สอง - อะตอมฮีเลียม - เกิดขึ้นเมื่อดาราจักรเร่งความเร็วในอวกาศจนมีความเร็วสูงเพียงพอ เมื่อแรงดึงดูดของอะตอมดิวเทอเรียมสองอะตอมมีค่ามาก พวกมันจะเข้าใกล้ในระยะทางที่รวมเข้าด้วยกันเป็น โครงสร้างสี่เท่าของอะตอมฮีเลียม

ความเร็วที่เพิ่มขึ้นอีกของการเคลื่อนที่แบบโปรเกรสซีฟของดาราจักรนำไปสู่การก่อตัวของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ตามมา (ตามตารางธาตุ) ในเวลาเดียวกัน: การกำเนิดของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดนั้นสอดคล้องกับความเร็วที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวดของการเคลื่อนที่ของดาราจักรในอวกาศในจักรวาล มาเรียกเธอว่า อัตรามาตรฐานของการก่อตัวของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี .

อะตอมฮีเลียมเป็นอะตอมที่สองรองจากไฮโดรเจนที่ก่อตัวในดาราจักร จากนั้น เมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของดาราจักรเพิ่มขึ้น อะตอมถัดไปของดิวเทอเรียมจะทะลุผ่านไปยังอะตอมฮีเลียม ซึ่งหมายความว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของกาแลคซีถึงอัตรามาตรฐานของการก่อตัวของอะตอมลิเธียม จากนั้นจะถึงอัตรามาตรฐานของการก่อตัวของอะตอมเบริลเลียม คาร์บอน ... และอื่นๆ ตามตารางธาตุ

แบบจำลองอะตอม

ในแผนภาพด้านบน เราจะเห็นได้ว่า:

แต่ละคาบในอะตอมเป็นวงแหวนของโครงสร้างคู่กัน
ศูนย์กลางของอะตอมมักถูกครอบครองโดยโครงสร้างสี่เท่าของอะตอมฮีเลียม
โครงสร้างที่จับคู่ทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกันจะอยู่ในระนาบเดียวกันอย่างเคร่งครัด
ระยะห่างระหว่างคาบมีค่ามากกว่าระยะห่างระหว่างโครงสร้างคู่ภายในช่วงหนึ่งมาก

แน่นอนว่านี่เป็นโครงร่างที่ง่ายมาก และไม่ได้สะท้อนถึงความเป็นจริงทั้งหมดของการสร้างอะตอม ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคู่ใหม่แต่ละอัน การรวมอะตอม แทนที่โครงสร้างคู่ที่เหลือของช่วงเวลาที่ติดอยู่

เราได้รับหลักการสร้างคาบในรูปแบบของวงแหวนรอบจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของอะตอม:

โครงสร้างช่วงเวลาถูกสร้างขึ้นในระนาบเดียว สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยเวกเตอร์ทั่วไปของการเคลื่อนที่เชิงแปลของอนุภาคมูลฐานทั้งหมดของดาราจักร
โครงสร้างคู่ของช่วงเวลาเดียวกันถูกสร้างขึ้นรอบศูนย์กลางทางเรขาคณิตของอะตอมในระยะทางที่เท่ากัน
อะตอมรอบ ๆ ที่สร้างช่วงเวลาใหม่จะทำงานต่อช่วงเวลาใหม่นี้เป็นโสด ระบบที่สมบูรณ์.

ดังนั้นเราจึงได้รับความสม่ำเสมอที่สำคัญที่สุดในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี:

ความสม่ำเสมอของจำนวนโครงสร้างคู่ที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวด: พร้อมกันในระยะห่างที่แน่นอนจากจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของจุดร่วมของการทำลายล้างของอะตอมสามารถระบุโครงสร้างคู่จำนวนหนึ่งของอนุภาคมูลฐานของสสารได้

นั่นคือ: ในช่วงที่สอง, สามของตารางธาตุ - แต่ละองค์ประกอบแปด, ในสี่, ห้า - สิบแปด, ในหก, เจ็ด - สามสิบสอง เส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมที่เพิ่มขึ้นทำให้จำนวนโครงสร้างที่จับคู่เพิ่มขึ้นในแต่ละช่วงเวลาต่อมา

เป็นที่ชัดเจนว่ารูปแบบนี้กำหนดหลักการของคาบในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ค้นพบโดย D.I. เมนเดเลเยฟ.

แต่ละคาบภายในอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีจะมีพฤติกรรมสัมพันธ์กับคาบนั้นเป็นระบบหนึ่งเดียว พิจารณาจากการกระโดดในระยะทางระหว่างคาบ ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างโครงสร้างคู่ภายในคาบ

อะตอมที่มีคาบไม่ครบถ้วนจะแสดงกิจกรรมทางเคมีตามความสม่ำเสมอข้างต้น เนื่องจากมีความไม่สมดุลของแรงดึงดูดและการผลักของอะตอมเพื่อสนับสนุนแรงดึงดูด แต่ด้วยการเพิ่มโครงสร้างคู่สุดท้ายความไม่สมดุลจะหายไป ช่วงเวลาใหม่จึงเกิดขึ้น วงกลมขวา- กลายเป็นระบบเดียวที่ครบถ้วนสมบูรณ์ และเราได้อะตอมของก๊าซเฉื่อย

รูปแบบที่สำคัญที่สุดในการสร้างโครงสร้างของอะตอมคือ: อะตอมมีระนาบ-น้ำตกโครงสร้าง . บางอย่างเช่นโคมระย้า

โครงสร้างคู่ของคาบเดียวกันควรอยู่ในระนาบเดียวกันในแนวตั้งฉากกับเวกเตอร์ของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของอะตอม
ในเวลาเดียวกัน ช่วงเวลาในอะตอมต้องลดหลั่นกัน

สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมในช่วงที่สองและสาม (เช่นเดียวกับในช่วงที่สี่ - ห้า, หก - เจ็ด) จำนวนโครงสร้างที่จับคู่เท่ากัน (ดูรูปด้านล่าง) โครงสร้างของอะตอมดังกล่าวเป็นผลมาจากการกระจายแรงดึงดูดและการขับไล่ของอนุภาคมูลฐาน: แรงดึงดูดกระทำที่ด้านหน้า (ในทิศทางของการเคลื่อนที่) ซีกของอนุภาค, แรงผลัก - ในซีกโลกด้านหลัง.

มิฉะนั้น กลุ่มพลังงานอิสระที่อยู่เบื้องหลังจุดทำลายล้างของโครงสร้างคู่บางคู่จะตกไปสู่โซนแรงดึงดูดของจุดทำลายล้างของโครงสร้างคู่อื่นๆ และอะตอมจะแยกออกจากกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ด้านล่างเราจะเห็นภาพปริมาตรแผนผังของอะตอมอาร์กอน

แบบจำลองอะตอมอาร์กอน

ในรูปด้านล่าง เราสามารถเห็น "ส่วน" "มุมมองด้านข้าง" ของสองช่วงเวลาของอะตอม - ที่สองและสาม:

นี่คือสิ่งที่โครงสร้างที่จับคู่ควรสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของอะตอมในช่วงเวลาที่มีโครงสร้างคู่เท่ากัน (ที่สอง - สาม, สี่ - ห้า, หก - เจ็ด)

ปริมาณพลังงานในการควบแน่นที่อยู่เบื้องหลังจุดทำลายล้างของอนุภาคมูลฐานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ชัดเจนจากสูตร:

E 1 ~m(C+W)/2

E 2 ~m(C–W)/2

ΔE \u003d E 1 -E 2 \u003d m (C + W) / 2 - m (C - W) / 2

∆E~W×m

ที่ไหน:

E 1 คือปริมาณพลังงานอิสระที่สะสม (ดูดซับ) โดยจุดทำลายล้างจากซีกโลกด้านหน้าของการเคลื่อนที่

E 2 คือปริมาณพลังงานอิสระของจุดทำลายล้างที่ถูกพับ (ดูดซับ) จากซีกโลกหลังของการเคลื่อนไหว

ΔЕ คือความแตกต่างระหว่างปริมาณพลังงานอิสระที่สะสม (ดูดซับ) จากซีกโลกด้านหน้าและด้านหลังของการเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐาน

W คือความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคมูลฐาน

ที่นี่เราเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในมวลของการควบแน่นของพลังงานที่อยู่เบื้องหลังจุดทำลายล้างของอนุภาคเคลื่อนที่ เมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเพิ่มขึ้น

ในโครงสร้างของอะตอม สิ่งนี้จะแสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าความหนาแน่นของพลังงานที่อยู่เบื้องหลังโครงสร้างของแต่ละอะตอมที่ตามมาจะเพิ่มขึ้นใน ความก้าวหน้าทางเรขาคณิต. จุดทำลายล้างจับกันด้วยแรงดึงดูดด้วย "ด้ามจับเหล็ก" ในเวลาเดียวกัน แรงผลักที่เพิ่มขึ้นจะเบี่ยงเบนโครงสร้างคู่ของอะตอมออกจากกันมากขึ้น ดังนั้นเราจึงได้โครงสร้างแบบเรียงซ้อนของอะตอม

อะตอมที่มีรูปร่างควรมีลักษณะคล้ายชาม โดยที่ "ก้น" เป็นโครงสร้างของอะตอมฮีเลียม และ "ขอบ" ของชามเป็นระยะสุดท้าย สถานที่ของ "โค้งของชาม": ที่สอง - สาม, สี่ - ห้า, หก - เจ็ดงวด "โค้ง" เหล่านี้ทำให้สามารถสร้าง ช่วงเวลาต่างๆด้วยจำนวนโครงสร้างที่เท่ากัน

แบบจำลองอะตอมฮีเลียม

มันเป็นโครงสร้างแบบเรียงซ้อนของอะตอมและการจัดเรียงวงแหวนของโครงสร้างคู่ในนั้นที่กำหนดคาบและแถวของการสร้างระบบธาตุเคมีของ Mendeleev ระยะของการแสดงคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกันของอะตอม แถวของตารางธาตุ

ระนาบ - โครงสร้างน้ำตกของอะตอมทำให้ปรากฏเป็นช่องว่างเดียวของอะตอมที่มีความหนาแน่นของพลังงานอิสระสูง

โครงสร้างคู่ทั้งหมดของอะตอมถูกวางในทิศทางของศูนย์กลางของอะตอม (หรือมากกว่า: ในทิศทางของจุดที่อยู่บนแกนเรขาคณิตของอะตอมในทิศทางของการเคลื่อนที่ของอะตอม)
จุดทำลายล้างแต่ละจุดจะตั้งอยู่ตามวงแหวนรอบระยะเวลาภายในอะตอม
กลุ่มพลังงานอิสระทั้งหมดตั้งอยู่หลังจุดทำลายล้าง

ผลลัพธ์: ความเข้มข้นของพลังงานอิสระที่มีความหนาแน่นสูงเพียงตัวเดียว ขอบเขตที่เป็นขอบเขตของอะตอม ดังที่เราเข้าใจ ขอบเขตเหล่านี้เป็นขอบเขตของการกระทำของกองกำลังที่รู้จักกันในทางวิทยาศาสตร์ว่ากองกำลังยุกาวะ

โครงสร้างระนาบ-น้ำตกของอะตอมให้การกระจายโซนของแรงดึงดูดและแรงผลักในลักษณะที่แน่นอน เราได้สังเกตการกระจายโซนของแรงดึงดูดและแรงผลักในโครงสร้างที่จับคู่แล้ว:

เขตการกระทำของแรงผลักของโครงสร้างคู่เพิ่มขึ้นเนื่องจากโซนการกระทำของแรงดึงดูด (เมื่อเทียบกับอนุภาคมูลฐานเดี่ยว) โซนของการกระทำของกองกำลังที่น่าดึงดูดลดลงตามลำดับ (โซนการกระทำของแรงดึงดูดลดลง แต่ไม่ใช่แรงเอง) โครงสร้างแบบเรียงซ้อนของอะตอมทำให้เราเพิ่มมากขึ้นในเขตการกระทำของแรงผลักของอะตอม

ในแต่ละช่วงเวลาใหม่ โซนของการกระทำของกองกำลังขับไล่มีแนวโน้มที่จะสร้างลูกบอลเต็ม
เขตการกระทำของแรงดึงดูดจะเป็นรูปกรวยที่ลดลงเรื่อย ๆ

ในการสร้างช่วงเวลาใหม่ของอะตอมสามารถตรวจสอบความสม่ำเสมอได้อีกประการหนึ่ง: โครงสร้างคู่ทั้งหมดในคาบเดียวจะอยู่อย่างสมมาตรสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของอะตอม โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของโครงสร้างคู่ในช่วงเวลา.

โครงสร้างคู่ใหม่แต่ละอัน การรวมเข้าด้วยกัน เปลี่ยนตำแหน่งของโครงสร้างคู่อื่นๆ ทั้งหมดของคาบเพื่อให้ระยะห่างระหว่างกันในช่วงเวลานั้นเท่ากันเสมอ ระยะทางเหล่านี้ลดลงด้วยการเพิ่มโครงสร้างคู่ถัดไป ไม่สมบูรณ์ ช่วงนอกอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีทำให้มีปฏิกิริยาทางเคมี

ระยะห่างระหว่างคาบ ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างอนุภาคที่จับคู่กันภายในคาบมาก ทำให้คาบมีความเป็นอิสระจากกัน

แต่ละคาบของอะตอมเกี่ยวข้องกับคาบอื่น ๆ ทั้งหมดและกับอะตอมทั้งหมดเป็นโครงสร้างทั้งหมดอิสระ

สิ่งนี้กำหนดว่ากิจกรรมทางเคมีของอะตอมนั้นเกือบ 100% ถูกกำหนดโดยช่วงสุดท้ายของอะตอมเท่านั้น ช่วงสุดท้ายที่เติมอย่างสมบูรณ์ทำให้เรามีโซนสูงสุดของแรงผลักของอะตอม กิจกรรมทางเคมีของอะตอมเกือบจะเป็นศูนย์ อะตอมก็เหมือนลูกบอลผลักอะตอมอื่นๆ ออกจากตัวมันเอง เราเห็นก๊าซที่นี่ และไม่ใช่แค่ก๊าซ แต่เป็นก๊าซเฉื่อย

การเพิ่มโครงสร้างคู่แรกของช่วงเวลาใหม่จะเปลี่ยนภาพอันงดงามนี้ การกระจายของโซนการกระทำของแรงผลักและแรงดึงดูดเปลี่ยนไปตามแรงดึงดูด อะตอมจะออกฤทธิ์ทางเคมี นี่คืออะตอม โลหะอัลคาไล.

ด้วยการเพิ่มโครงสร้างคู่ถัดไปความสมดุลของโซนการกระจายของแรงดึงดูดและการผลักของอะตอมจะเปลี่ยนไป: โซนของแรงผลักเพิ่มขึ้นโซนของแรงดึงดูดจะลดลง และอะตอมแต่ละอันถัดไปจะกลายเป็นโลหะน้อยลงเล็กน้อยและเป็นอโลหะอีกเล็กน้อย

อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่พบกับอะตอมอื่นแม้ในเส้นทางการชนกันโดยไม่ล้มเหลวตกลงไปในโซน ของการกระทำของแรงผลักของอะตอมนี้ และมันไม่ทำลายตัวเองและไม่ทำลายอะตอมอื่นนี้

ทั้งหมดนี้นำเราไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง นั่นคือ อะตอมขององค์ประกอบทางเคมี การเข้าสู่สารประกอบซึ่งกันและกัน ก่อตัวเป็นโครงสร้างสามมิติของโมเลกุล ตรงกันข้ามกับโครงสร้างแบบเรียงซ้อนของอะตอม โมเลกุลเป็นโครงสร้างสามมิติที่เสถียรของอะตอม

พิจารณาพลังงานที่ไหลภายในอะตอมและโมเลกุล

ก่อนอื่น เราสังเกตว่าอนุภาคมูลฐานจะดูดซับพลังงานเป็นรอบ กล่าวคือ ในช่วงครึ่งแรกของวัฏจักร อนุภาคมูลฐานจะดูดซับพลังงานจากอวกาศที่ใกล้ที่สุด ความว่างเปล่าเกิดขึ้นที่นี่ - พื้นที่ที่ไม่มีพลังงานอิสระ

ในช่วงครึ่งหลังของวัฏจักร: พลังงานจากสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลออกไปจะเริ่มเติมเต็มความว่างเปล่าที่เกิดขึ้นทันที นั่นคือในอวกาศจะมีกระแสพลังงานพุ่งตรงไปยังจุดแห่งการทำลายล้าง อนุภาคได้รับโมเมนตัมเชิงบวกของการเคลื่อนที่เชิงแปล แต่ พลังงานที่ถูกผูกไว้ภายในอนุภาคจะเริ่มกระจายความหนาแน่นของมัน

เราสนใจอะไรที่นี่?

เนื่องจากวัฏจักรการทำลายล้างแบ่งออกเป็น 2 ระยะ คือ ระยะดูดกลืนพลังงาน และระยะการเคลื่อนที่ของพลังงาน (เติมช่องว่าง) ดังนั้น ความเร็วเฉลี่ยพลังงานที่ไหลในบริเวณจุดทำลายล้างจะลดลงประมาณสองเท่า

และที่สำคัญอย่างยิ่งคือ

ในการสร้างอะตอม โมเลกุล ร่างกาย มีความสม่ำเสมอที่สำคัญมาก: ความเสถียรของโครงสร้างวัสดุทั้งหมด เช่น: โครงสร้างคู่ - อะตอมดิวเทอเรียม, คาบแต่ละรอบอะตอม, อะตอม, โมเลกุล, ร่างกายได้รับการตรวจสอบด้วยความเป็นระเบียบเรียบร้อยของกระบวนการทำลายล้างที่เข้มงวด.

พิจารณาสิ่งนี้.

กระแสพลังงานที่เกิดจากโครงสร้างคู่ ในโครงสร้างคู่ อนุภาคมูลฐานจะทำลายล้างพลังงานพร้อมกัน มิฉะนั้น อนุภาคมูลฐานจะ "กิน" ความเข้มข้นของพลังงานที่อยู่ด้านหลังจุดทำลายล้างของกันและกัน เราได้รับลักษณะคลื่นที่ชัดเจนของโครงสร้างคู่ นอกจากนี้ เราขอเตือนคุณว่าเนื่องจากลักษณะวัฏจักรของกระบวนการทำลายล้าง อัตราเฉลี่ยของการไหลของพลังงานที่นี่ลดลงครึ่งหนึ่ง
พลังงานไหลภายในอะตอม หลักการเหมือนกัน: โครงสร้างที่จับคู่ทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกันจะต้องทำลายพลังงานพร้อมกัน - ในรอบซิงโครนัส ในทำนองเดียวกัน: กระบวนการทำลายล้างภายในอะตอมจะต้องประสานกันระหว่างช่วงเวลา อะซิงโครนัสใด ๆ นำไปสู่การทำลายอะตอม ที่นี่ความบังเอิญอาจแตกต่างกันเล็กน้อย สามารถสันนิษฐานได้ว่าคาบในอะตอมทำลายพลังงานตามลำดับทีละคลื่น
พลังงานไหลเวียนอยู่ภายในโมเลกุลร่างกาย ระยะห่างระหว่างอะตอมในโครงสร้างของโมเลกุลนั้นมากกว่าระยะห่างระหว่างคาบต่างๆ ภายในอะตอมหลายเท่า นอกจากนี้โมเลกุลยังมีโครงสร้างที่เทอะทะ เช่นเดียวกับร่างกายอื่นๆ มันมีโครงสร้างสามมิติ เป็นที่ชัดเจนว่าการประสานกันของกระบวนการทำลายล้างที่นี่จะต้องสอดคล้องกัน ส่งตรงจากขอบไปยังจุดศูนย์กลาง หรือกลับกัน จากจุดศูนย์กลางไปยังจุดศูนย์กลาง - นับตามต้องการ

หลักการของความบังเอิญทำให้เรามีความสม่ำเสมออีกสองประการ:

ความเร็วของพลังงานไหลภายในอะตอม โมเลกุล วัตถุทางกายภาพนั้นน้อยกว่าค่าคงที่ความเร็วของการเคลื่อนที่ของพลังงานในอวกาศของจักรวาลมาก รูปแบบนี้จะช่วยให้เราเข้าใจ (ในบทความ #7) กระบวนการไฟฟ้า
โครงสร้างที่เราเห็นมีขนาดใหญ่ขึ้น (ตามลำดับ: อนุภาคมูลฐาน อะตอม โมเลกุล ร่างกาย) เราจะสังเกตความยาวคลื่นในลักษณะคลื่นของมันมากขึ้น สิ่งนี้ยังใช้กับวัตถุทางกายภาพด้วย: ยิ่งมวลของร่างกายยิ่งใหญ่เท่าไหร่ก็ยิ่งมีความยาวคลื่นมากขึ้นเท่านั้น

การแปล

ที่ศูนย์กลางของทุกอะตอมคือนิวเคลียส ซึ่งเป็นกลุ่มอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่าโปรตอนและนิวตรอน ในบทความนี้ เราจะศึกษาธรรมชาติของโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่านั้น เช่น ควาร์ก กลูออน และแอนติควาร์ก (กลูออนเหมือนโฟตอนเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง) เท่าที่เราทราบ ควาร์กและกลูออนสามารถเป็นพื้นฐานได้อย่างแท้จริง (แบ่งแยกไม่ได้และไม่ได้ประกอบด้วยสิ่งที่เล็กกว่า) แต่สำหรับพวกเขาในภายหลัง

น่าแปลกที่โปรตอนและนิวตรอนมีมวลเกือบเท่ากัน - มากถึงร้อยละ:

0.93827 GeV/c 2 สำหรับโปรตอน
0.93957 GeV/c 2 สำหรับนิวตรอน

นี่คือกุญแจสู่ธรรมชาติของมัน - จริงๆ แล้วพวกมันคล้ายกันมาก ใช่ มีความแตกต่างที่ชัดเจนอย่างหนึ่ง: โปรตอนมีค่าเป็นบวก ค่าไฟฟ้าในขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุ (เป็นกลาง จึงเป็นที่มาของชื่อ) ดังนั้น แรงไฟฟ้าจึงกระทำต่ออันแรก แต่จะไม่กระทำในอันที่สอง เมื่อมองแวบแรก ความแตกต่างนี้ดูเหมือนจะสำคัญมาก! แต่แท้จริงแล้วมันไม่ใช่ ในแง่อื่นๆ โปรตอนและนิวตรอนเกือบจะเป็นฝาแฝดกัน พวกเขามีเหมือนกันไม่เพียง แต่มวล แต่ยังรวมถึงโครงสร้างภายในด้วย

เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกันมาก และเนื่องจากอนุภาคเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจึงมักถูกเรียกว่านิวคลีออน

โปรตอนถูกระบุและอธิบายประมาณปี 1920 (แม้ว่าจะถูกค้นพบก่อนหน้านี้ นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนเป็นเพียงโปรตอนตัวเดียว) และนิวตรอนถูกพบที่ไหนสักแห่งในปี 1933 ความจริงที่ว่าโปรตอนและนิวตรอนมีความคล้ายคลึงกันมากนั้นเป็นที่เข้าใจเกือบจะในทันที แต่ความจริงที่ว่าพวกมันมีขนาดที่วัดได้เทียบได้กับขนาดของนิวเคลียส (เล็กกว่าอะตอมในรัศมีประมาณ 100,000 เท่า) ไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งปี 1954 พวกมันประกอบด้วยควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออน ค่อยๆ เข้าใจตั้งแต่กลางทศวรรษ 1960 ถึงกลางปี 1970 ในช่วงปลายยุค 70 และต้นยุค 80 ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโปรตอน นิวตรอน และสิ่งที่ประกอบขึ้นจากมันได้คลี่คลายลงอย่างมาก และยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

นิวคลีออนอธิบายได้ยากกว่าอะตอมหรือนิวเคลียส ไม่ต้องพูดอย่างนั้น แต่อย่างน้อยก็พูดได้โดยไม่ลังเลว่าอะตอมของฮีเลียมประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวที่โคจรรอบนิวเคลียสฮีเลียมขนาดเล็ก และนิวเคลียสของฮีเลียมเป็นกลุ่มที่ค่อนข้างง่ายของสองนิวตรอนและสองโปรตอน แต่สำหรับนิวคลีออน ทุกอย่างไม่ธรรมดา ฉันเขียนไปแล้วในบทความ "" ว่าอะตอมดูเหมือนมินูเอตที่สง่างาม และนิวเคลียสก็ดูเหมือนปาร์ตี้สุดเหวี่ยง

ความซับซ้อนของโปรตอนและนิวตรอนดูเหมือนจะเป็นของจริง และไม่ได้เกิดจากความรู้ทางกายภาพที่ไม่สมบูรณ์ เรามีสมการที่ใช้อธิบายควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออน และแรงนิวเคลียร์อย่างแรงที่เกิดขึ้นระหว่างพวกมัน สมการเหล่านี้เรียกว่า QCD จาก "quantum chromodynamics" สามารถตรวจสอบความถูกต้องของสมการได้ วิธีทางที่แตกต่างรวมถึงการวัดจำนวนอนุภาคที่ปรากฏที่ Large Hadron Collider การแทนที่สมการ QCD ลงในคอมพิวเตอร์และคำนวณคุณสมบัติของโปรตอนและนิวตรอน และอนุภาคอื่นๆ ที่คล้ายกัน (เรียกรวมกันว่า "ฮาดรอน") เราได้รับการคาดการณ์คุณสมบัติของอนุภาคเหล่านี้ซึ่งใกล้เคียงกับการสังเกตที่เกิดขึ้นใน โลกแห่งความจริง. ดังนั้นเราจึงมีเหตุผลที่จะเชื่อว่าสมการ QCD ไม่ได้โกหก และความรู้ของเราเกี่ยวกับโปรตอนและนิวตรอนก็ขึ้นอยู่กับสมการที่ถูกต้อง แต่การมีสมการที่ถูกต้องไม่เพียงพอเพราะ:

ที่ สมการง่ายๆอาจจะมาก การตัดสินใจที่ซับซ้อน,
บางครั้งมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายวิธีแก้ปัญหาที่ซับซ้อนด้วยวิธีง่ายๆ

เท่าที่เราสามารถบอกได้ นี่เป็นกรณีที่นิวคลีออนเป็นคำตอบที่ซับซ้อนสำหรับสมการ QCD ที่ค่อนข้างง่าย และไม่สามารถอธิบายได้ด้วยคำหรือรูปภาพสองสามคำ

เนื่องจากความซับซ้อนโดยธรรมชาติของนิวคลีออน คุณผู้อ่านจะต้องเลือก: คุณต้องการทราบเกี่ยวกับความซับซ้อนที่อธิบายไว้มากแค่ไหน? ไม่ว่าคุณจะไปไกลแค่ไหน คุณมักจะไม่พอใจ: ยิ่งคุณเรียนรู้มากเท่าไหร่ หัวข้อก็จะยิ่งเข้าใจมากขึ้นเท่านั้น แต่คำตอบสุดท้ายจะยังคงเหมือนเดิม - โปรตอนและนิวตรอนนั้นซับซ้อนมาก ฉันสามารถให้ความเข้าใจคุณสามระดับพร้อมรายละเอียดที่เพิ่มขึ้น คุณสามารถหยุดหลังจากระดับใดก็ได้และไปยังหัวข้ออื่น ๆ หรือคุณสามารถดำดิ่งสู่ระดับสุดท้าย แต่ละระดับทำให้เกิดคำถามที่ฉันสามารถตอบได้บางส่วนในตอนต่อไป แต่คำตอบใหม่ทำให้เกิดคำถามใหม่ โดยสรุป - เช่นเดียวกับที่ฉันทำในการสนทนาอย่างมืออาชีพกับเพื่อนร่วมงานและนักเรียนขั้นสูง - ฉันสามารถอ้างอิงข้อมูลจากการทดลองจริง ข้อโต้แย้งเชิงทฤษฎีที่มีอิทธิพลต่างๆ และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เท่านั้น

ความเข้าใจระดับแรก

โปรตอนและนิวตรอนทำมาจากอะไร?

ข้าว. 1: รุ่นโปรตอนที่มีความเรียบง่ายเกินไป ประกอบด้วยอัพควาร์กเพียงสองตัวและดาวน์ควาร์กหนึ่งตัว และนิวตรอนซึ่งประกอบด้วยดาวน์ควาร์กเพียงสองตัวและอัพควาร์กหนึ่งตัว

เพื่อให้เรื่องง่ายขึ้น หนังสือ บทความ และเว็บไซต์จำนวนมากระบุว่าโปรตอนประกอบด้วยควาร์กสามตัว (สองตัวบนและล่างหนึ่งตัว) และวาดรูปบางอย่าง 1. นิวตรอนเหมือนกัน โดยประกอบด้วยควาร์กขึ้นหนึ่งตัวและดาวน์สองตัวเท่านั้น ภาพธรรมดาๆ นี้แสดงให้เห็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อ ส่วนใหญ่ในทศวรรษ 1960 แต่ในไม่ช้ามันก็ชัดเจนว่ามุมมองนี้เรียบง่ายเกินไปจนไม่ถูกต้องอีกต่อไป

จากแหล่งข้อมูลที่ซับซ้อนมากขึ้น คุณจะได้เรียนรู้ว่าโปรตอนประกอบด้วยควาร์กสามตัว (สองตัวบนและล่างหนึ่งตัว) ที่กลูออนจับไว้ด้วยกัน และอาจมีภาพที่คล้ายกับรูปที่ 2 ซึ่งกลูออนถูกดึงออกมาเป็นสปริงหรือสตริงที่ยึดควาร์ก นิวตรอนเหมือนกัน โดยมีอัพควาร์กเพียงตัวเดียวและดาวน์ควาร์กสองตัว

ข้าว. 2: รูปการปรับปรุง 1 เนื่องจากการเน้นที่บทบาทสำคัญของแรงนิวเคลียร์อย่างแรง ซึ่งทำให้ควาร์กอยู่ในโปรตอน

ไม่ใช่วิธีที่ไม่ดีนักในการอธิบายนิวคลีออน เนื่องจากเป็นการเน้นย้ำถึงบทบาทที่สำคัญของแรงนิวเคลียร์แบบรุนแรง ซึ่งกักเก็บควาร์กไว้ในโปรตอนโดยเสียกลูออน (ในลักษณะเดียวกับที่โฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่สร้างแสง สัมพันธ์กับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า) แต่นั่นก็ทำให้สับสนเช่นกันเพราะมันไม่ได้อธิบายจริงๆ ว่ากลูออนคืออะไรหรือทำอะไร

มีเหตุผลที่จะต้องอธิบายสิ่งต่างๆ ในแบบที่ฉันทำ โปรตอนประกอบด้วยควาร์กสามตัว (ขึ้นและลงหนึ่งตัว) กลูออนจำนวนหนึ่ง และภูเขาของควาร์กกับแอนติควาร์ก (ส่วนใหญ่เป็นควาร์กขึ้นและลง) แต่ก็มีแปลกๆอยู่บ้างเหมือนกัน) พวกมันบินไปมาด้วยความเร็วสูงมาก (เข้าใกล้ความเร็วแสง); ชุดนี้ทั้งหมดถูกยึดไว้โดยแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง ฉันได้แสดงสิ่งนี้ในรูปที่ 3. นิวตรอนยังคงเหมือนเดิม แต่มีควาร์กขึ้นและลงหนึ่งตัว ควาร์กที่เปลี่ยนความเป็นเจ้าของจะแสดงด้วยลูกศร

ข้าว. 3: การแสดงภาพของโปรตอนและนิวตรอนที่สมจริงยิ่งขึ้น แม้ว่าจะยังไม่สมบูรณ์แบบก็ตาม

ควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออนเหล่านี้ไม่เพียงลุกลามไปมา แต่ยังชนกันและกลายเป็นกันผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การทำลายอนุภาค (ซึ่งควาร์กและแอนติควาร์กประเภทเดียวกันกลายเป็นสองกลูออน หรือรอง ในทางกลับกัน) หรือการดูดซับและการปล่อยกลูออน (ซึ่งควาร์กและกลูออนสามารถชนกันและผลิตควาร์กและกลูออนสองกลูออน หรือในทางกลับกัน)

เหล่านี้ทำอะไร สามคำอธิบายทั่วไป:

อัพควาร์กสองตัวและดาวน์ควาร์ก (บวกอย่างอื่น) สำหรับโปรตอน
อัพควาร์กหนึ่งตัวและดาวน์ควาร์กสองตัว (บวกอย่างอื่นด้วย) สำหรับนิวตรอน
"อย่างอื่น" สำหรับนิวตรอนก็เหมือนกับ "อย่างอื่น" สำหรับโปรตอน นั่นคือนิวคลีออนมี "อย่างอื่น" เหมือนกัน
ความแตกต่างของมวลเล็กน้อยระหว่างโปรตอนและนิวตรอนปรากฏขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของมวลของดาวน์ควาร์กและอัพควาร์ก

และตั้งแต่:

สำหรับอัพควาร์ก ประจุไฟฟ้าคือ 2/3 e (โดยที่ e คือประจุของโปรตอน -e คือประจุของอิเล็กตรอน)
ดาวน์ควาร์กมีประจุ -1/3e
กลูออนมีประจุเป็น 0,
ควาร์กใดๆ และแอนติควาร์กที่เกี่ยวข้องจะมีประจุรวมเป็น 0 (เช่น แอนติ-ดาวน์ควาร์กมีประจุเป็น +1/3e ดังนั้นดาวน์ควาร์กและแอนติควาร์กจะมีประจุ –1/3 e +1/ 3 อี = 0),

แต่ละรูปกำหนดประจุไฟฟ้าของโปรตอนให้กับควาร์กขึ้นและลงหนึ่งตัว และ "อย่างอื่น" บวก 0 เข้ากับประจุ ในทำนองเดียวกัน นิวตรอนมีประจุเป็นศูนย์เนื่องจากควาร์กขึ้นหนึ่งตัวและดาวน์สองตัว:

ประจุไฟฟ้าทั้งหมดของโปรตอน 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
ประจุไฟฟ้าทั้งหมดของนิวตรอนคือ 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0

คำอธิบายเหล่านี้แตกต่างกันดังนี้:

"อย่างอื่น" ภายในนิวคลีออนมากแค่ไหน
มันทำอะไรอยู่ที่นั่น
มวลและพลังงานมวลอยู่ที่ไหน (E = mc 2 พลังงานที่มีอยู่แม้ในขณะที่อนุภาคอยู่นิ่ง) ของนิวคลีออนมาจากไหน

เนื่องจากมวลส่วนใหญ่ของอะตอม และด้วยเหตุนี้จากสสารธรรมดาทั้งหมด จึงมีอยู่ในโปรตอนและนิวตรอน จุดสุดท้ายจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ ความเข้าใจที่ถูกต้องธรรมชาติของเรา

ข้าว. 1 กล่าวว่าในความเป็นจริงควาร์กเป็นตัวแทนของหนึ่งในสามของนิวคลีออน - เหมือนกับโปรตอนหรือนิวตรอนแสดงถึงหนึ่งในสี่ของนิวเคลียสของฮีเลียมหรือ 1/12 ของนิวเคลียสคาร์บอน หากภาพนี้เป็นจริง ควาร์กในนิวคลีออนจะเคลื่อนที่ค่อนข้างช้า (ที่ความเร็วช้ากว่าความเร็วแสงมาก) โดยมีแรงที่ค่อนข้างอ่อนกระทำระหว่างกัน มวลของควาร์กขึ้นและลงจะอยู่ที่ 0.3 GeV/c 2 ประมาณหนึ่งในสามของมวลของโปรตอน แต่นี่เป็นภาพธรรมดา และแนวคิดที่วางไว้นั้นผิดเพียง

ข้าว. 3. ให้ความคิดที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงของโปรตอนเนื่องจากหม้อน้ำของอนุภาควิ่งผ่านมันด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วของแสง อนุภาคเหล่านี้ชนกัน และในการชนกันเหล่านี้ อนุภาคเหล่านี้จะถูกทำลายล้าง และบางส่วนถูกสร้างขึ้นแทน กลูออนไม่มีมวล มวลของควาร์กบนมีค่าประมาณ 0.004 GeV/c 2 และมวลของควาร์กล่างมีค่าประมาณ 0.008 GeV/c 2 - น้อยกว่าโปรตอนหลายร้อยเท่า พลังงานมวลของโปรตอนมาจากไหน คำถามนี้ซับซ้อน: ส่วนหนึ่งมาจากพลังงานของมวลของควาร์กและแอนติควาร์ก ส่วนหนึ่งมาจากพลังงานการเคลื่อนที่ของควาร์ก แอนติควาร์กและกลูออน และบางส่วน (อาจเป็นบวกได้ ซึ่งอาจเป็นผลลบ) จากพลังงานที่เก็บไว้ในปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างแรง จับควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออนไว้ด้วยกัน

ในแง่หนึ่ง รูปที่ 2 พยายามขจัดความแตกต่างระหว่างรูปที่ 1 และรูปที่ 3. ทำให้ข้าวง่ายขึ้น 3 ลบคู่ควาร์ก - แอนติควาร์กจำนวนมากซึ่งโดยหลักการแล้วสามารถเรียกได้ว่าชั่วคราวเนื่องจากเกิดขึ้นและหายไปอย่างต่อเนื่องและไม่จำเป็น แต่มันทำให้รู้สึกว่ากลูออนในนิวคลีออนเป็นส่วนโดยตรงของแรงนิวเคลียร์อย่างแรงที่เก็บโปรตอนไว้ และไม่ได้อธิบายว่ามวลของโปรตอนมาจากไหน

ที่รูป 1 มีข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่ง นอกเหนือจากเฟรมแคบของโปรตอนและนิวตรอน ไม่ได้อธิบายคุณสมบัติบางอย่างของเฮดรอนอื่นๆ เช่น ไพออนและโรเมซอน ปัญหาเดียวกันมีอยู่ในรูป 2.

ข้อ จำกัด เหล่านี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าฉันให้รูปภาพจากมะเดื่อแก่นักเรียนและเว็บไซต์ของฉัน 3. แต่ฉันต้องการเตือนคุณว่ามันยังมีข้อจำกัดมากมาย ซึ่งฉันจะพิจารณาในภายหลัง

ควรสังเกตว่าโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก แสดงเป็นนัยในรูปที่ 3 เป็นที่คาดหวังจากวัตถุที่ยึดเข้าด้วยกันโดยแรงที่ทรงพลังเช่นแรงนิวเคลียร์อย่างแรง และอีกสิ่งหนึ่ง: ควาร์กสามตัว (สองขึ้นและหนึ่งลงสำหรับโปรตอน) ที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มของควาร์กกับแอนติควาร์กมักถูกเรียกว่า "วาเลนซ์ควาร์ก" และควาร์ก - แอนติควาร์กคู่หนึ่งเรียกว่า "ทะเลแห่ง คู่ควาร์ก" ภาษาดังกล่าวสะดวกทางเทคนิคในหลายกรณี แต่มันทำให้เข้าใจผิดว่า ถ้าคุณมองเข้าไปในโปรตอน และดูควาร์กตัวใดตัวหนึ่งได้ คุณจะบอกได้ทันทีว่าเป็นส่วนหนึ่งของทะเลหรือวาเลนซ์ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ ไม่มีทางเช่นนั้น

มวลโปรตอนและมวลนิวตรอน

เนื่องจากมวลของโปรตอนและนิวตรอนมีความคล้ายคลึงกันมาก และเนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนต่างกันเพียงแค่แทนที่อัพควาร์กด้วยดาวน์ควาร์ก ดูเหมือนว่ามวลของพวกมันจะได้รับในลักษณะเดียวกัน มาจากแหล่งเดียวกัน และความแตกต่างอยู่ที่ความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างควาร์กขึ้นและลง แต่ตัวเลขสามตัวข้างต้นแสดงให้เห็นว่ามีมุมมองที่แตกต่างกันมากสามประการเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมวลโปรตอน

ข้าว. 1 กล่าวว่าควาร์กขึ้นและลงนั้นประกอบขึ้นเป็น 1/3 ของมวลโปรตอนและนิวตรอน: ประมาณ 0.313 GeV/c 2 หรือเนื่องจากพลังงานที่จำเป็นในการเก็บควาร์กไว้ในโปรตอน และเนื่องจากความแตกต่างระหว่างมวลของโปรตอนกับนิวตรอนเป็นเพียงเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นความแตกต่างระหว่างมวลของควาร์กขึ้นและลงจะต้องเป็นเศษส่วนของเปอร์เซ็นต์ด้วย

ข้าว. 2 ไม่ชัดเจน เศษส่วนของมวลโปรตอนที่มีอยู่เนื่องจากกลูออน? แต่โดยหลักการแล้ว จากรูปที่มวลโปรตอนส่วนใหญ่ยังคงมาจากมวลของควาร์กดังในรูปที่ หนึ่ง.

ข้าว. 3 สะท้อนให้เห็นวิธีการที่ละเอียดยิ่งขึ้นว่ามวลของโปรตอนเกิดขึ้นได้อย่างไร (เนื่องจากเราสามารถตรวจสอบได้โดยตรงผ่านการคำนวณด้วยโปรตอนด้วยคอมพิวเตอร์ และไม่ใช้วิธีอื่นโดยตรง วิธีการทางคณิตศาสตร์). แตกต่างอย่างมากจากแนวคิดที่แสดงในรูปที่ 1 และ 2 และปรากฎว่าไม่ง่ายนัก

เพื่อให้เข้าใจว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไร เราต้องไม่คิดในแง่ของมวลโปรตอน m แต่ในแง่ของพลังงานมวล E = mc 2 พลังงานที่เกี่ยวข้องกับมวล แนวความคิด คำถามถูกมันจะไม่เป็น "มวลโปรตอน m มาจากไหน" หลังจากนั้นคุณสามารถคำนวณ E โดยการคูณ m ด้วย c 2 แต่ในทางกลับกัน: "พลังงานของมวลโปรตอน E มาจากไหน" หลังจากนั้นคุณสามารถ คำนวณมวล m โดยหาร E ด้วย c 2 .

เป็นประโยชน์ในการจำแนกการมีส่วนร่วมของพลังงานมวลโปรตอนออกเป็นสามกลุ่ม:

A) พลังงานมวล (พลังงานพักผ่อน) ของควาร์กและแอนติควาร์กที่มีอยู่ในนั้น (กลูออน อนุภาคที่ไม่มีมวล ไม่มีส่วนสนับสนุนใดๆ)
B) พลังงานของการเคลื่อนไหว (พลังงานจลน์) ของควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออน
C) พลังงานปฏิสัมพันธ์ (พลังงานจับหรือพลังงานศักย์) ที่เก็บไว้ในปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างแรง (แม่นยำกว่าในทุ่งกลูออน) ที่ถือโปรตอน

ข้าว. 3 กล่าวว่าอนุภาคภายในโปรตอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง และเต็มไปด้วยกลูออนไร้มวล ดังนั้นการมีส่วนร่วมของ B) จึงมากกว่า A) โดยปกติ ในระบบทางกายภาพส่วนใหญ่ B) และ C) จะเปรียบเทียบกันได้ ในขณะที่ C) มักจะเป็นค่าลบ ดังนั้นพลังงานมวลของโปรตอน (และนิวตรอน) ส่วนใหญ่มาจากการรวมกันของ B และ C) โดยที่ A) มีส่วนทำให้เกิดเศษส่วนเล็กน้อย ดังนั้นมวลของโปรตอนและนิวตรอนจึงส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดจากมวลของอนุภาคที่มีอยู่ในนั้น แต่เนื่องจากพลังงานของการเคลื่อนที่ของอนุภาคเหล่านี้และพลังงานของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสนามกลูออนที่สร้างแรงที่กักเก็บ โปรตอน ในระบบอื่นๆ ส่วนใหญ่ที่เราคุ้นเคย ความสมดุลของพลังงานมีการกระจายแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในอะตอมและใน ระบบสุริยะ A มีอำนาจเหนือกว่า) ในขณะที่ B) และ C) มีขนาดเล็กกว่ามากและมีขนาดใกล้เคียงกัน

โดยสรุป เราชี้ให้เห็นว่า:

ข้าว. 1 แสดงว่าพลังงานมวลของโปรตอนมาจากการมีส่วนสนับสนุน A)
ข้าว. 2 แนะนำว่าทั้งการบริจาค A) และ C) มีความสำคัญ และ B) บริจาคเพียงเล็กน้อย
ข้าว. 3 แสดงให้เห็นว่า B) และ C) มีความสำคัญในขณะที่การมีส่วนร่วมของ A) นั้นเล็กน้อย

เรารู้ว่าข้าวถูกต้อง 3.ตรวจสอบได้ ดำเนินการได้เลย การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และที่สำคัญกว่านั้น ต้องขอบคุณข้อโต้แย้งทางทฤษฎีที่น่าสนใจหลายประการ เรารู้ว่าถ้ามวลของควาร์กขึ้นและลงเป็นศูนย์ (และทุกสิ่งทุกอย่างยังคงเหมือนเดิม) มวลของโปรตอนก็แทบจะไม่เปลี่ยนแปลง เห็นได้ชัดว่ามวลของควาร์กไม่สามารถมีส่วนสำคัญต่อมวลของโปรตอนได้

ถ้ารูปที่ 3 ไม่ได้โกหก มวลของควาร์กและแอนติควาร์กมีขนาดเล็กมาก พวกเขาเป็นอย่างไรจริงๆ? มวลของท็อปควาร์ก (เช่นเดียวกับแอนติควาร์ก) ไม่เกิน 0.005 GeV/c 2 ซึ่งน้อยกว่า 0.313 GeV/c 2 มาก ซึ่งต่อจากรูปที่ 1. (มวลของอัพควาร์กนั้นยากต่อการวัด และค่านี้แตกต่างกันเนื่องจากผลกระทบที่ละเอียดอ่อน ดังนั้นจึงอาจน้อยกว่า 0.005 GeV/c2) มาก มวลของควาร์กด้านล่างมีค่าประมาณ 0.004 GeV/c 2 มากกว่ามวลของควาร์กบน ซึ่งหมายความว่ามวลของควาร์กหรือแอนติควาร์กใด ๆ ไม่เกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของมวลโปรตอน

โปรดทราบว่านี่หมายความว่า (ตรงกันข้ามกับรูปที่ 1) ว่าอัตราส่วนของมวลของดาวน์ควาร์กกับอัพควาร์กไม่เข้าใกล้ความสามัคคี! มวลของดาวน์ควาร์กอย่างน้อยสองเท่าของอัพควาร์ก เหตุผลที่มวลของนิวตรอนและโปรตอนมีความคล้ายคลึงกันไม่ใช่เพราะมวลของควาร์กขึ้นและลงจะคล้ายกัน แต่มวลของควาร์กขึ้นและลงนั้นน้อยมาก และความแตกต่างระหว่างพวกมันนั้นน้อย เทียบกับมวลของโปรตอนและนิวตรอน จำไว้ว่าในการแปลงโปรตอนให้เป็นนิวตรอน คุณเพียงแค่แทนที่หนึ่งในควาร์กอัพของมันด้วยดาวน์ควาร์ก (รูปที่ 3) การเปลี่ยนแปลงนี้เพียงพอที่จะทำให้นิวตรอนหนักกว่าโปรตอนเล็กน้อย และเปลี่ยนประจุจาก +e เป็น 0

อย่างไรก็ตาม ความจริงที่ว่าอนุภาคต่าง ๆ ภายในโปรตอนชนกันและปรากฏขึ้นและหายไปอย่างต่อเนื่องนั้นไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งที่เรากำลังพูดถึง - พลังงานถูกสงวนไว้ในการปะทะกัน พลังงานมวลและพลังงานของการเคลื่อนที่ของควาร์กและกลูออนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ เช่นเดียวกับพลังงานของการปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน แต่พลังงานทั้งหมดของโปรตอนไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าทุกสิ่งภายในจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นมวลของโปรตอนจึงคงที่ แม้ว่าจะมีกระแสน้ำวนอยู่ภายในก็ตาม

ณ จุดนี้ คุณสามารถหยุดและรับข้อมูลที่ได้รับ อัศจรรย์! มวลเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ในสสารธรรมดานั้นมาจากมวลของนิวคลีออนในอะตอม และมวลส่วนใหญ่นี้มาจากความโกลาหลที่มีอยู่ในโปรตอนและนิวตรอน - จากพลังงานของการเคลื่อนที่ของควาร์ก กลูออน และแอนติควาร์กในนิวเคลียส และจากพลังงานของการทำงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างแรงที่ยึดนิวคลีออนไว้ในสถานะทั้งหมด ใช่: โลกของเรา ร่างกายของเรา ลมหายใจของเราเป็นผลมาจากความเงียบดังกล่าว และจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ปีศาจที่จินตนาการไม่ถึง

ตามที่ระบุไว้แล้ว อะตอมประกอบด้วยอนุภาคพื้นฐานสามประเภท: โปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน นิวเคลียสของอะตอมเป็นส่วนตรงกลางของอะตอม ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน โปรตอนและนิวตรอนมี ชื่อสามัญนิวเคลียสในนิวเคลียสพวกมันสามารถเปลี่ยนเป็นกันและกันได้ นิวเคลียสของอะตอมที่ง่ายที่สุด - อะตอมไฮโดรเจน - ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานหนึ่งตัว - โปรตอน

เส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสของอะตอมจะอยู่ที่ประมาณ 10-13 - 10-12 ซม. และเท่ากับ 0.0001 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอม อย่างไรก็ตาม มวลเกือบทั้งหมดของอะตอม (99.95-99.98%) กระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส หากเป็นไปได้ที่จะได้รับสสารนิวเคลียร์บริสุทธิ์ 1 ซม. 3 จะมีมวลเป็น 100-200 ล้านตัน มวลของนิวเคลียสของอะตอมนั้นมากกว่ามวลของอิเล็กตรอนทั้งหมดที่ประกอบเป็นอะตอมหลายพันเท่า

โปรตอน- อนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน มวลของโปรตอนคือ 1.6721 x 10-27 กก. มันคือ 1836 เท่าของมวลอิเล็กตรอน ประจุไฟฟ้าเป็นบวกและเท่ากับ 1.66 x 10-19 C. คูลอมบ์เป็นหน่วยของประจุไฟฟ้าเท่ากับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ส่วนตามขวางตัวนำเป็นเวลา 1 วินาทีที่ความแรงกระแสคงที่ 1A (แอมแปร์)

แต่ละอะตอมของธาตุใด ๆ มีอยู่ในนิวเคลียส ตัวเลขที่แน่นอนโปรตอน ตัวเลขนี้เป็นค่าคงที่สำหรับ องค์ประกอบที่กำหนดและกำหนดทางกายภาพและ คุณสมบัติทางเคมี. นั่นคือจำนวนโปรตอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีที่เรากำลังเผชิญอยู่ ตัวอย่างเช่น ถ้าโปรตอนหนึ่งตัวในนิวเคลียสเป็นไฮโดรเจน ถ้า 26 โปรตอนเป็นธาตุเหล็ก จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมเป็นตัวกำหนดประจุของนิวเคลียส (หมายเลขประจุ Z) และหมายเลขซีเรียลของธาตุในระบบธาตุของธาตุ D.I. Mendeleev (เลขอะตอมของธาตุ)

นิวตรอน- อนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า มีมวล 1.6749 x 10-27 กก. ซึ่งเท่ากับ 1839 เท่าของมวลอิเล็กตรอน เซลล์ประสาทในสภาวะอิสระเป็นอนุภาคที่ไม่เสถียร โดยจะเปลี่ยนเป็นโปรตอนอย่างอิสระโดยปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโน ครึ่งชีวิตของนิวตรอน (เวลาที่ครึ่งหนึ่งของจำนวนนิวตรอนเดิมสลายตัว) คือประมาณ 12 นาที อย่างไรก็ตาม ใน รัฐที่ถูกผูกไว้ภายในคอกม้า นิวเคลียสของอะตอมเขามั่นคง จำนวนทั้งหมดนิวคลีออน (โปรตอนและนิวตรอน) ในนิวเคลียสเรียกว่าเลขมวล (มวลอะตอม - A) จำนวนนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสเท่ากับผลต่างระหว่างมวลและจำนวนประจุ: N = A - Z

อิเล็กตรอน- อนุภาคมูลฐานซึ่งเป็นพาหะของมวลที่เล็กที่สุด - 0.91095x10-27g และประจุไฟฟ้าที่เล็กที่สุด - 1.6021x10-19 C. นี่คืออนุภาคที่มีประจุลบ จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมเท่ากับจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสนั่นคือ อะตอมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า

โพซิตรอน- อนุภาคมูลฐานที่มีประจุไฟฟ้าบวก ซึ่งเป็นปฏิปักษ์เทียบกับอิเล็กตรอน มวลของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนเท่ากัน และประจุไฟฟ้ามีค่าสัมบูรณ์เท่ากัน แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม

นิวเคลียสชนิดต่างๆ เรียกว่า นิวไคลด์ นิวไคลด์ - อะตอมชนิดหนึ่งที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่กำหนด ในธรรมชาติมีอะตอมของธาตุเดียวกันที่มีมวลอะตอมต่างกัน (เลขมวล):
, Cl เป็นต้น นิวเคลียสของอะตอมเหล่านี้ประกอบด้วย เบอร์เดียวกันโปรตอน แต่ จำนวนที่แตกต่างกันนิวตรอน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีประจุนิวเคลียร์เหมือนกันแต่ต่างกัน เลขมวลเรียกว่า ไอโซโทป . มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ไอโซโทปมีโครงสร้างเดียวกันของเปลือกอิเล็กตรอน กล่าวคือ คุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายกันมากและครอบครองที่เดียวกันในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี

พวกมันถูกแทนด้วยสัญลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีที่สอดคล้องกับดัชนี A ที่ด้านบนซ้าย - เลขมวล บางครั้งจำนวนโปรตอน (Z) ก็ถูกกำหนดที่ด้านล่างซ้ายด้วย ตัวอย่างเช่น ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของฟอสฟอรัสถูกกำหนดให้เป็น 32P, 33P หรือ P และ P ตามลำดับ เมื่อกำหนดไอโซโทปโดยไม่ระบุสัญลักษณ์ของธาตุ หมายเลขมวลจะได้รับหลังการกำหนดองค์ประกอบ เช่น ฟอสฟอรัส - 32, ฟอสฟอรัส - 33

องค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่มีไอโซโทปหลายชนิด นอกจากไฮโดรเจนไอโซโทป 1H-protium แล้ว ไฮโดรเจน 2H-ดิวเทอเรียมหนักและไฮโดรเจน 3H-ไอโซโทป superheavy ยังเป็นที่รู้จักอีกด้วย ยูเรเนียมมี 11 ไอโซโทป สารประกอบธรรมชาติมีสามคน (ยูเรเนียม 238, ยูเรเนียม 235, ยูเรเนียม 233) พวกมันมี 92 โปรตอนและ 146.143 และ 141 นิวตรอนตามลำดับ

ปัจจุบันรู้จักไอโซโทปมากกว่า 1900 ไอโซโทปจาก 108 องค์ประกอบทางเคมี ไอโซโทปธรรมชาติในจำนวนนี้รวมถึงไอโซโทปที่เสถียรทั้งหมด (มีประมาณ 280 ตัว) และไอโซโทปธรรมชาติที่เป็นส่วนหนึ่งของตระกูลกัมมันตภาพรังสี (มี 46 ตัว) ส่วนที่เหลือเป็นของเทียมซึ่งได้มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ

คำว่า "ไอโซโทป" ควรใช้เฉพาะเมื่อ เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับอะตอมของธาตุเดียวกัน เช่น คาร์บอน 12C และ 14C หากหมายถึงอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน ขอแนะนำให้ใช้คำว่า "นิวไคลด์" เช่น นิวไคลด์กัมมันตรังสี 90Sr, 131J, 137Cs

บทที่หนึ่ง. คุณสมบัติของนิวเคลียสที่เสถียร

มีการกล่าวไว้ข้างต้นแล้วว่านิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนที่ผูกมัดด้วยแรงนิวเคลียร์ หากเราวัดมวลของนิวเคลียสในหน่วยมวลอะตอม ก็ควรจะใกล้เคียงกับมวลของโปรตอนคูณด้วยจำนวนเต็มที่เรียกว่าเลขมวล ถ้าประจุของนิวเคลียสและเลขมวล แสดงว่าองค์ประกอบของนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน (จำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสมักจะแสดงด้วย

คุณสมบัติเหล่านี้ของนิวเคลียสสะท้อนให้เห็นในสัญกรณ์สัญลักษณ์ ซึ่งจะใช้ในภายหลังในรูปแบบ

โดยที่ X คือชื่อของธาตุที่มีอะตอมของนิวเคลียสอยู่ (เช่น นิวเคลียส: ฮีเลียม - , ออกซิเจน - , เหล็ก - ยูเรเนียม

ลักษณะสำคัญของนิวเคลียสที่เสถียร ได้แก่ ประจุ มวล รัศมี โมเมนต์ทางกลและแม่เหล็ก สเปกตรัมของสถานะตื่นเต้น โมเมนต์ความเท่าเทียมกันและโมเมนต์สี่เท่า นิวเคลียสกัมมันตภาพรังสี (ไม่เสถียร) ยังมีลักษณะพิเศษเพิ่มเติมตามอายุการใช้งาน ประเภทของการเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสี พลังงานของอนุภาคที่ปล่อยออกมา และคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ จำนวนหนึ่ง ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง

ก่อนอื่น ให้พิจารณาคุณสมบัติของอนุภาคมูลฐานที่ประกอบเป็นนิวเคลียส: โปรตอนและนิวตรอน

§ 1. ลักษณะสำคัญของโปรตอนและนิวตรอน

น้ำหนัก.ในหน่วยมวลของอิเล็กตรอน: มวลของโปรตอนคือมวลของนิวตรอน

ในหน่วยมวลอะตอม: มวลโปรตอน มวลนิวตรอน

ในหน่วยพลังงาน มวลที่เหลือของโปรตอนคือมวลส่วนที่เหลือของนิวตรอน

ค่าไฟฟ้า. q เป็นพารามิเตอร์ที่แสดงลักษณะปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคกับ สนามไฟฟ้า, แสดงเป็นหน่วยประจุอิเล็กตรอนโดยที่

อนุภาคมูลฐานทั้งหมดมีปริมาณไฟฟ้าเท่ากับ 0 หรือประจุของโปรตอน ประจุของนิวตรอนเป็นศูนย์

สปิน.การหมุนของโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน อนุภาคทั้งสองเป็น fermion และเป็นไปตามสถิติของ Fermi-Dirac และด้วยเหตุนี้หลักการของ Pauli

ช่วงเวลาแม่เหล็กถ้าเราแทนด้วยสูตร (10) ซึ่งกำหนดโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนแทนมวลของอิเล็กตรอน มวลของโปรตอน เราจะได้

ปริมาณนี้เรียกว่าแมกนีตอนนิวเคลียร์ สามารถสันนิษฐานได้โดยการเปรียบเทียบกับอิเล็กตรอนว่าโมเมนต์แม่เหล็กหมุนของโปรตอนมีค่าเท่ากัน อย่างไรก็ตาม จากประสบการณ์พบว่าโมเมนต์แม่เหล็กที่แท้จริงของโปรตอนมีค่ามากกว่าแมกนีตอนนิวเคลียร์ ตามข้อมูลสมัยใหม่

นอกจากนี้ ปรากฎว่าอนุภาคที่ไม่มีประจุ - นิวตรอน - ยังมีโมเมนต์แม่เหล็กที่แตกต่างจากศูนย์และเท่ากับ

การปรากฏตัวของโมเมนต์แม่เหล็กในนิวตรอนและอื่น ๆ สำคัญมากโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนขัดแย้งกับสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติจุดของอนุภาคเหล่านี้ ข้อมูลการทดลองจำนวนหนึ่งที่ได้รับใน ปีที่แล้วแสดงว่าทั้งโปรตอนและนิวตรอนมีโครงสร้างที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันที่ซับซ้อน ในเวลาเดียวกัน ประจุบวกจะอยู่ที่ศูนย์กลางของนิวตรอน และบริเวณรอบนอกนั้นมีประจุลบที่มีขนาดเท่ากับประจุซึ่งกระจายอยู่ในปริมาตรของอนุภาค แต่เนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กไม่ได้ถูกกำหนดโดยขนาดของกระแสไหลเท่านั้น แต่ยังกำหนดโดยพื้นที่ที่ครอบคลุมด้วย โมเมนต์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยโมเมนต์แม่เหล็กจึงไม่เท่ากัน ดังนั้น นิวตรอนสามารถมีโมเมนต์แม่เหล็กในขณะที่ยังคงเป็นกลางอยู่

การเปลี่ยนแปลงร่วมกันของนิวคลีออนมวลของนิวตรอนมากกว่ามวลของโปรตอน 0.14% หรือ 2.5 มวลอิเล็กตรอน

ในสภาวะอิสระ นิวตรอนสลายตัวเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และแอนตินิวตริโน: อายุขัยเฉลี่ยของมันคือ 17 นาที

โปรตอนเป็นอนุภาคที่เสถียร อย่างไรก็ตาม ภายในนิวเคลียส มันสามารถกลายเป็นนิวตรอนได้ ในขณะที่ปฏิกิริยาดำเนินไปตามแบบแผน

ความแตกต่างของมวลของอนุภาคที่อยู่ทางด้านซ้ายและด้านขวานั้นชดเชยด้วยพลังงานที่นิวคลีออนอื่นๆ ของนิวเคลียสส่งให้กับโปรตอน

โปรตอนและนิวตรอนมีสปินเหมือนกัน มีมวลเกือบเท่ากัน และสามารถแปลงเป็นกันและกันได้ จะแสดงให้เห็นในภายหลังว่าแรงนิวเคลียร์ที่กระทำระหว่างอนุภาคเหล่านี้เป็นคู่ก็เหมือนกัน จึงเรียกกันว่า นิกายทั่วไป- นิวคลีออนและพวกเขาบอกว่านิวคลีออนสามารถอยู่ในสองสถานะ: โปรตอนและนิวตรอนซึ่งสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่างกัน

นิวตรอนและโปรตอนมีปฏิสัมพันธ์กันเนื่องจากการมีอยู่ของแรงนิวเคลียร์ซึ่งมีลักษณะที่ไม่ใช่ไฟฟ้า กองกำลังนิวเคลียร์เป็นหนี้ต้นกำเนิดของการแลกเปลี่ยนมีซอน หากเราแสดงให้เห็นการพึ่งพาพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของโปรตอนและนิวตรอนพลังงานต่ำในระยะห่างระหว่างพวกมัน มันก็จะดูเหมือนกราฟที่แสดงในรูปที่ 5a คือ มันมีรูปร่างของศักยภาพที่ดี

ข้าว. มะเดื่อ 5. การพึ่งพาพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างนิวคลีออน: a - สำหรับคู่นิวตรอน - นิวตรอนหรือนิวตรอน - โปรตอน; b - สำหรับโปรตอนหนึ่งคู่ - โปรตอน

§หนึ่ง. พบกับอิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน

อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร
ถ้าขยายเป็น โลกแอปเปิ้ลขนาดกลางแล้วอะตอมจะกลายเป็นขนาดของแอปเปิ้ลเท่านั้น แม้จะมีขนาดที่เล็ก แต่อะตอมก็ประกอบด้วยอนุภาคทางกายภาพที่เล็กกว่า
คุณน่าจะคุ้นเคยกับโครงสร้างของอะตอมจากวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียนอยู่แล้ว และเราจำได้ว่าอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียสอย่างรวดเร็วจนแยกไม่ออก - ก่อตัวเป็น "เมฆอิเล็กตรอน" หรือ เปลือกอิเล็กตรอนอะตอม.

อิเล็กตรอนมักจะแสดงดังนี้: อี − . อิเล็กตรอน อี- เบามาก แทบไม่มีน้ำหนัก แต่มี เชิงลบค่าไฟฟ้า. เท่ากับ -1 ไฟฟ้าซึ่งเราทุกคนใช้คือกระแสของอิเล็กตรอนที่วิ่งเป็นสาย

นิวเคลียสของอะตอมซึ่งมวลเกือบทั้งหมดของมันมีความเข้มข้นประกอบด้วยอนุภาคสองประเภท - นิวตรอนและโปรตอน

นิวตรอนระบุไว้ดังนี้: น 0 , แ โปรตอนดังนั้น: พี + .
โดยมวล นิวตรอนและโปรตอนเกือบจะเท่ากัน - 1.675 10 −24 g และ 1.673 10 −24 g
จริงอยู่ ไม่สะดวกมากที่จะนับมวลของอนุภาคขนาดเล็กดังกล่าวเป็นกรัม ดังนั้นจึงแสดงเป็น หน่วยคาร์บอนซึ่งแต่ละอันมีค่าเท่ากับ 1.673 10 −24 ก.
สำหรับแต่ละอนุภาคได้รับ มวลอะตอมสัมพัทธ์เท่ากับผลหารหารมวลของอะตอม (เป็นกรัม) ด้วยมวลของหน่วยคาร์บอน ญาติ มวลอะตอมโปรตอนและนิวตรอนมีค่าเท่ากับ 1 แต่ประจุของโปรตอนเป็นบวกและเท่ากับ +1 ในขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุ

. ปริศนาเกี่ยวกับอะตอม

อะตอมสามารถประกอบขึ้น "ในใจ" จากอนุภาค เช่น ของเล่น หรือรถยนต์จากชิ้นส่วนต่างๆ คอนสตรัคเตอร์เด็ก. จำเป็นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขสำคัญสองประการเท่านั้น

เงื่อนไขแรก: อะตอมแต่ละประเภทมีของตัวเอง ชุดของตัวเอง"รายละเอียด" - อนุภาคมูลฐาน. ตัวอย่างเช่น อะตอมไฮโดรเจนจำเป็นต้องมีนิวเคลียสที่มีประจุบวกเป็น +1 ซึ่งหมายความว่าต้องมีโปรตอนหนึ่งตัว (และไม่มีอีกแล้ว)
อะตอมไฮโดรเจนยังสามารถประกอบด้วยนิวตรอน เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในย่อหน้าถัดไป
อะตอมออกซิเจน (เลขลำดับในระบบธาตุคือ 8) จะมีประจุนิวเคลียส แปดประจุบวก (+8) ซึ่งหมายความว่ามีโปรตอนแปดตัว เนื่องจากมวลของอะตอมออกซิเจนมีหน่วยสัมพัทธ์ 16 หน่วย เพื่อให้ได้นิวเคลียสออกซิเจน เราจะเพิ่มอีก 8 นิวตรอน
เงื่อนไขที่สองคือแต่ละอะตอมคือ เป็นกลางทางไฟฟ้า. ในการทำเช่นนี้ จะต้องมีอิเล็กตรอนเพียงพอที่จะปรับสมดุลประจุของนิวเคลียส กล่าวอีกนัยหนึ่ง จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมเท่ากับจำนวนโปรตอนที่เป็นแกนหลักและ หมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบนี้ในระบบธาตุ.