มาพูดถึงวิธีการหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนกัน อนุภาคมูลฐาน

• 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 มีความแตกต่างที่ชัดเจนอย่างหนึ่งระหว่างพวกเขา: โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ในขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุ ดังนั้น แรงไฟฟ้าจึงกระทำต่ออันแรก แต่จะไม่กระทำในอันที่สอง เมื่อมองแวบแรก ความแตกต่างนี้ดูเหมือนจะสำคัญมาก! แต่แท้จริงแล้วมันไม่ใช่ ในแง่อื่นๆ โปรตอนและนิวตรอนเกือบจะเป็นฝาแฝดกัน พวกเขามีเหมือนกันไม่เพียง แต่มวล แต่ยังรวมถึงโครงสร้างภายในด้วย

เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกันมาก และเนื่องจากอนุภาคเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจึงมักถูกเรียกว่านิวคลีออน

โปรตอนถูกระบุและอธิบายเมื่อราวปี 1920 (แม้ว่าจะถูกค้นพบก่อนหน้านี้ นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนเป็นเพียงโปรตอนตัวเดียว) และนิวตรอนถูกพบในราวปี 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 นี่ไม่ได้หมายความว่าโดยหลักการแล้วอะตอมนั้นเรียบง่าย แต่อย่างน้อยหนึ่งสามารถพูดได้โดยไม่ลังเลว่าอะตอมฮีเลียมประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวในวงโคจรรอบนิวเคลียสฮีเลียมขนาดเล็ก และนิวเคลียสของฮีเลียมเป็นกลุ่มที่ค่อนข้างง่ายของสองนิวตรอนและสองโปรตอน แต่สำหรับนิวคลีออน ทุกอย่างไม่ธรรมดา ฉันได้เขียนบทความไปแล้วว่า "โปรตอนคืออะไรและมีอะไรอยู่ข้างใน" ว่าอะตอมเป็นเหมือนมินูเอตที่สง่างาม และนิวเคลียสก็เหมือนปาร์ตี้ที่บ้าคลั่ง

ความซับซ้อนของโปรตอนและนิวตรอนดูเหมือนจะเป็นของจริง และไม่ได้เกิดจากความรู้ทางกายภาพที่ไม่สมบูรณ์ เรามีสมการที่ใช้อธิบายควาร์ก แอนติควาร์ก และกลูออน และแรงนิวเคลียร์อย่างแรงที่เกิดขึ้นระหว่างพวกมัน สมการเหล่านี้เรียกว่า QCD จาก "quantum chromodynamics" ความถูกต้องของสมการสามารถทดสอบได้หลายวิธี รวมถึงการวัดจำนวนอนุภาคที่ปรากฏที่ Large Hadron Collider โดยนำสมการ QCD มาเสียบในคอมพิวเตอร์และทำการคำนวณคุณสมบัติของโปรตอนและนิวตรอน และอนุภาคอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน (เรียกรวมกันว่า "ฮาดรอน") เราได้รับการคาดคะเนคุณสมบัติของอนุภาคเหล่านี้ที่ใกล้เคียงกับการสังเกตที่เกิดขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง . ดังนั้นเราจึงมีเหตุผลที่จะเชื่อว่าสมการ QCD ไม่ได้โกหก และความรู้ของเราเกี่ยวกับโปรตอนและนิวตรอนก็ขึ้นอยู่กับสมการที่ถูกต้อง แต่การมีสมการที่ถูกต้องไม่เพียงพอเพราะ:

• สมการอย่างง่ายอาจมีคำตอบที่ซับซ้อนมาก
• บางครั้งมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายวิธีแก้ปัญหาที่ซับซ้อนด้วยวิธีง่ายๆ

เท่าที่เราสามารถบอกได้ นี่เป็นกรณีที่นิวคลีออนเป็นคำตอบที่ซับซ้อนสำหรับสมการ QCD อย่างง่าย 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) แต่ก็มีแปลกๆบ้างเหมือนกัน) พวกมันบินไปมาด้วยความเร็วสูงมาก (เข้าใกล้ความเร็วแสง); ชุดนี้ทั้งหมดถูกยึดไว้โดยแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง ฉันได้แสดงสิ่งนี้ในรูปที่ 3. นิวตรอนยังคงเหมือนเดิม แต่มีควาร์กขึ้นและลงหนึ่งตัว ควาร์กที่เปลี่ยนความเป็นเจ้าของจะแสดงด้วยลูกศร

ข้าว. 3: การแสดงภาพของโปรตอนและนิวตรอนที่สมจริงยิ่งขึ้น แม้ว่าจะยังไม่สมบูรณ์แบบก็ตาม

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

คำอธิบายทั้งสามนี้มีอะไรที่เหมือนกัน:

• 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 จุดสุดท้ายจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจธรรมชาติของเราอย่างถูกต้อง

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 บางส่วนจะทำลายล้าง 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 แต่มันให้ความรู้สึกผิดๆ ว่า ถ้าคุณมองเข้าไปในโปรตอน และดูควาร์กตัวใดตัวหนึ่งได้ คุณจะบอกได้ทันทีว่าเป็นส่วนหนึ่งของทะเลหรือวาเลนซ์ สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ ไม่มีทางเช่นนั้น

มวลโปรตอนและมวลนิวตรอน

เนื่องจากมวลของโปรตอนและนิวตรอนมีความคล้ายคลึงกันมาก และเนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนต่างกันเพียงแค่แทนที่อัพควาร์กด้วยดาวน์ควาร์ก ดูเหมือนว่ามวลของพวกมันจะได้รับในลักษณะเดียวกัน มาจากแหล่งเดียวกัน และความแตกต่างอยู่ที่ความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างควาร์กขึ้นและลง แต่ตัวเลขสามตัวข้างต้นแสดงให้เห็นว่ามีมุมมองที่แตกต่างกันมากสามประการเกี่ยวกับต้นกำเนิดของมวลโปรตอน

ข้าว. 1 กล่าวว่าควาร์กขึ้นและลงนั้นคิดเป็น 1/3 ของมวลโปรตอนและนิวตรอน: ประมาณ 0.313 GeV/c 2 หรือเพราะพลังงานที่จำเป็นในการเก็บควาร์กไว้ในโปรตอน และเนื่องจากความแตกต่างระหว่างมวลของโปรตอนกับนิวตรอนเป็นเพียงเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นความแตกต่างระหว่างมวลของควาร์กขึ้นและลงจะต้องเป็นเศษส่วนของเปอร์เซ็นต์ด้วย

ข้าว. 2 ไม่ชัดเจน เศษส่วนของมวลโปรตอนที่มีอยู่เนื่องจากกลูออน? แต่โดยหลักการแล้ว จากรูปที่มวลโปรตอนส่วนใหญ่ยังคงมาจากมวลของควาร์กดังในรูปที่ หนึ่ง.

ข้าว. 3 สะท้อนให้เห็นวิธีการที่ละเอียดยิ่งขึ้นว่ามวลของโปรตอนเกิดขึ้นได้อย่างไร (เนื่องจากเราสามารถตรวจสอบได้โดยตรงผ่านการคำนวณทางคอมพิวเตอร์ของโปรตอน และไม่ใช้วิธีทางคณิตศาสตร์อื่นโดยตรง) แตกต่างอย่างมากจากแนวคิดที่แสดงในรูปที่ 1 และ 2 และปรากฎว่าไม่ง่ายนัก

เพื่อให้เข้าใจว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไร เราต้องไม่คิดในแง่ของมวลโปรตอน m แต่ในแง่ของพลังงานมวล E = mc 2 พลังงานที่เกี่ยวข้องกับมวล คำถามที่ถูกต้องตามแนวคิดไม่ใช่ "มวลโปรตอน m มาจากไหน" หลังจากนั้นคุณสามารถคำนวณ E โดยการคูณ m ด้วย c 2 แต่ในทางกลับกัน: "พลังงานของมวลโปรตอน E มาจากไหน" หลังจากนั้น คุณสามารถคำนวณมวล 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 ในอะตอมและในระบบสุริยะ A) มีอำนาจเหนือกว่า ในขณะที่ B) และ C) ได้มาน้อยกว่ามากและมีขนาดใกล้เคียงกัน

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. เพื่อทดสอบ เราสามารถเรียกใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ได้ และที่สำคัญกว่านั้น ต้องขอบคุณข้อโต้แย้งทางทฤษฎีที่น่าสนใจต่างๆ ทำให้เราทราบดีว่าถ้ามวลของควาร์กขึ้นและลงเป็นศูนย์ (และทุกสิ่งทุกอย่างยังคงเหมือนเดิม) มวลของ โปรตอนจะเปลี่ยนแปลงได้จริง เห็นได้ชัดว่ามวลของควาร์กไม่สามารถมีส่วนสำคัญต่อมวลของโปรตอนได้

ถ้ารูปที่ 3 ไม่ได้โกหก มวลของควาร์กและแอนติควาร์กมีขนาดเล็กมาก พวกเขาเป็นอย่างไรจริงๆ? มวลของท็อปควาร์ก (เช่นเดียวกับแอนติควาร์ก) ไม่เกิน 0.005 GeV/c 2 ซึ่งน้อยกว่า 0.313 GeV/c 2 มาก ซึ่งต่อจากรูปที่ 1. (มวลของอัพควาร์กนั้นยากต่อการวัดและแปรผันเนื่องจากผลกระทบที่ละเอียดอ่อน 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 ภายในโปรตอนชนกัน และปรากฏขึ้นและหายไปอย่างต่อเนื่อง ไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งที่เรากำลังพูดถึง - พลังงานถูกสงวนไว้ในการชนกันใด ๆ พลังงานมวลและพลังงานของการเคลื่อนที่ของควาร์กและกลูออนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ เช่นเดียวกับพลังงานของการปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน แต่พลังงานทั้งหมดของโปรตอนไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าทุกสิ่งภายในจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นมวลของโปรตอนจึงคงที่ แม้ว่าจะมีกระแสน้ำวนอยู่ภายในก็ตาม

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

นิวตรอน(n) (จาก lat. เพศ - ไม่อย่างใดอย่างหนึ่ง) - อนุภาคมูลฐานที่มีไฟฟ้าเป็นศูนย์ ประจุและมวล มากกว่ามวลของโปรตอนเล็กน้อย พร้อมกับโปรตอนภายใต้ชื่อสามัญ นิวคลีออนเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม H. มีสปิน 1/2 จึงเชื่อฟัง Fermi - สถิติ Dirac(เป็นเฟอร์เมียน) เป็นของครอบครัว อดรานอฟ;มี แบริออนหมายเลข B= 1 คือ รวมอยู่ในกลุ่ม baryons.

มันถูกค้นพบในปี 1932 โดย J. Chadwick ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารังสีที่ทะลุทะลวงอย่างแรงที่เกิดขึ้นจากการทิ้งระเบิดของเบริลเลียมนิวเคลียสโดยอนุภาค a ประกอบด้วยอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งมีมวลประมาณเท่ากับโปรตอน ในปี 1932 D. D. Ivanenko และ W. Heisenberg เสนอสมมติฐานว่านิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและ H. ซึ่งตรงกันข้ามกับประจุ อนุภาค H. แทรกซึมนิวเคลียสได้อย่างง่ายดายด้วยพลังงานใด ๆ และมีความเป็นไปได้สูง สาเหตุ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ดักจับ (n,g), (n,a), (n, p) ถ้าสมดุลพลังงานในปฏิกิริยาเป็นบวก ความน่าจะเป็นของคายความร้อน เพิ่มขึ้นด้วยการชะลอตัว H. เป็นสัดส่วนผกผัน ความเร็วของเขา การเพิ่มขึ้นของความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาการจับ H. เมื่อพวกมันช้าลงในตัวกลางที่มีไฮโดรเจนถูกค้นพบโดย E. Fermi (E. Fermi) และเพื่อนร่วมงานในปี 1934 ความสามารถของ H. ในการทำให้เกิดฟิชชันของนิวเคลียสหนัก ค้นพบ โดย O. Gan (O. Hahn) และ F. Strassmann (F. . Strassman) ในปี 1938 (ดู นิวเคลียร์)ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอาวุธนิวเคลียร์และ. ลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาระหว่างนิวตรอนช้ากับสสาร ซึ่งมีความยาวคลื่นเดอบรอกลีตามลำดับของระยะทางอะตอม (เอฟเฟกต์การสะท้อน การเลี้ยวเบน ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้คานนิวตรอนในวงกว้างในฟิสิกส์สถานะของแข็ง (จำแนก H. โดยพลังงาน - เร็ว ช้า ความร้อน เย็น ultracold - ดู Art. ฟิสิกส์นิวตรอน.)

ในสถานะอิสระ H. นั้นไม่เสถียร - มันผ่าน B-decay; n p + e - + วี อี; อายุการใช้งาน t n = 898(14) s พลังงานขอบเขตของสเปกตรัมอิเล็กตรอนคือ 782 keV (ดูรูปที่ การสลายตัวของนิวตรอนเบตา). ในสถานะที่ถูกผูกไว้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสที่เสถียร H. มีความเสถียร (ตามการประมาณการทดลอง อายุการใช้งานจะเกิน 10 32 ปี) ตามดอกแอสเตอร์ ประมาณว่า 15% ของสสารที่มองเห็นได้ของจักรวาลเป็นตัวแทนของ H. ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียส 4 He ฮ.เป็นหลัก ส่วนประกอบ ดาวนิวตรอน. ฟรี H. ในธรรมชาติเกิดขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากอนุภาคของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี รังสีคอสมิกและเป็นผลมาจากการแตกตัวที่เกิดขึ้นเองหรือบังคับของนิวเคลียสหนัก ศิลปะ. แหล่งที่มาของ H. are เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ระเบิดนิวเคลียร์, เครื่องเร่งโปรตอน (สำหรับพลังงานเปรียบเทียบ) และอิเล็กตรอนที่มีเป้าหมายเป็นธาตุหนัก แหล่งที่มาของคานเอกรงค์ H. ที่มีพลังงาน 14 MeV เป็นพลังงานต่ำ เครื่องเร่งอนุภาคดิวเทอรอนที่มีเป้าหมายเป็นไอโซโทปหรือลิเธียม และในอนาคต การติดตั้งเทอร์โมนิวเคลียร์ของ CTS อาจกลายเป็นแหล่งกำเนิดที่รุนแรงของ H. (ซม. .)

คุณสมบัติที่สำคัญ H.

น้ำหนัก ชม. t p = 939.5731(27) MeV/c 2 = = 1.008664967(34) ที่ หน่วย มวล 1.675 10 -24 ก. ความแตกต่างระหว่างมวลของ H. และโปรตอนวัดจากค่าสูงสุด ความแม่นยำจากความกระฉับกระเฉง สมดุลของปฏิกิริยาการดักจับ H. โดยโปรตอน: n + p d + g (g-พลังงานควอนตัม = 2.22 MeV), มน- ม p = 1.293323 (16) MeV/c 2 .

ประจุไฟฟ้า H. คิวน = 0. การวัดโดยตรงที่แม่นยำที่สุด คิว n กระทำโดยการโก่งตัวของคานเย็นหรือเย็นจัด H. ในไฟฟ้าสถิต สนาม: คิวน<= 3·10 -21 ของเธอคือประจุอิเล็กตรอน) คอสวี ข้อมูลทางไฟฟ้า ความเป็นกลางในระดับมหภาค ปริมาณก๊าซที่ให้ Qn<= 2 10 -22 อี.

สปินเอช เจ= 1/2 ถูกกำหนดจากการทดลองโดยตรงเกี่ยวกับการแยกลำแสง H. ในสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน แบ่งเป็นสองส่วน [ในกรณีทั่วไป จำนวนองค์ประกอบคือ (2 .) เจ + 1)].

สม่ำเสมอ คำอธิบายของโครงสร้างของแฮดรอนตามสมัยใหม่ ทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง - โครโมไดนามิกควอนตัม- ตรงตามทฤษฏี ความยากลำบาก แต่สำหรับหลาย ๆ คน งานค่อนข้างน่าพอใจ ผลลัพธ์ให้คำอธิบายเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของนิวคลีออนซึ่งแสดงเป็นวัตถุพื้นฐานผ่านการแลกเปลี่ยนมีซอน การทดลอง. การสำรวจอวกาศ โครงสร้าง H. ดำเนินการโดยใช้การกระเจิงของเลปตอนพลังงานสูง (อิเล็กตรอน มิวออน นิวตริโน ซึ่งถือว่าในทฤษฎีสมัยใหม่เป็นอนุภาคจุด) บนดิวเทอรอน การมีส่วนร่วมของการกระเจิงบนโปรตอนวัดเป็นหน่วยความลึก การทดลองและสามารถลบได้โดยใช้ def คำนวณ. ขั้นตอน

การกระเจิงของอิเล็กตรอนบนดิวเทอรอนแบบยืดหยุ่นและกึ่งยืดหยุ่นได้ (ด้วยการแยกดิวเทอรอน) ทำให้สามารถหาการกระจายของความหนาแน่นทางไฟฟ้าได้ ชาร์จและแม่เหล็ก โมเมนต์ H. ( ฟอร์มแฟกเตอร์ชม.). จากการทดลองพบว่ามีการกระจายตัวของความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก โมเมนต์ H. ด้วยความแม่นยำของคำสั่งหลายตัว เปอร์เซ็นต์เกิดขึ้นพร้อมกับการกระจายความหนาแน่นของไฟฟ้า ประจุโปรตอนและมีรัศมี RMS ~0.8·10 -13 ซม. (0.8 F) แม็กน. ฟอร์มแฟกเตอร์ H. อธิบายได้ค่อนข้างดีโดยสิ่งที่เรียกว่า ไดโพล f-loy จีเอ็ม n = m n (1 + q 2 /0.71) -2 , โดยที่ q 2 คือกำลังสองของโมเมนตัมที่ถ่ายโอนในหน่วย (GeV/c) 2 .

ซับซ้อนกว่านั้นคือคำถามเรื่องขนาดของไฟฟ้า (ชาร์จ) ฟอร์มแฟคเตอร์ H. จีอีน. จากการทดลองการกระเจิงโดยดิวเทอรอน สรุปได้ว่า จีอีน ( q 2 ) <= 0.1 ในช่วงกำลังสองของแรงกระตุ้นที่ถ่ายโอน (0-1) (GeV/c) 2 . ที่ q 2 0 เนื่องจากไฟฟ้าเป็นศูนย์ ชาร์จ H. จีอีน- > 0 แต่จากการทดลองสามารถระบุได้ dG Eน ( q 2 )/dq 2 | q 2=0 . ค่านี้เป็นค่าสูงสุด พบตรงจากวัด ความยาวกระเจิง H. บนเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมหนัก หลัก ส่วนหนึ่งของปฏิสัมพันธ์นี้ถูกกำหนดโดยแม่เหล็ก ช่วงเวลา H. Max. การทดลองอย่างแม่นยำให้ความยาวกระเจิง เอเน = -1.378(18) . 10 -16 ซม. ซึ่งแตกต่างจากค่าที่คำนวณได้ซึ่งกำหนดโดยขนาด ช่วงเวลา H.: เอ ne \u003d -1.468. 10 -16 ซม. ความแตกต่างระหว่างค่าเหล่านี้ให้ค่าเฉลี่ยกำลังสองของรูต รัศมี H.<r 2 อี n >= = 0.088(12) ฟิลลิ dG Eน ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0.02 F 2 ตัวเลขเหล่านี้ไม่สามารถถือเป็นที่สิ้นสุดได้เนื่องจากการกระจายข้อมูลจำนวนมาก การทดลองที่เกินข้อผิดพลาดที่กำหนด

คุณลักษณะของปฏิสัมพันธ์ของ H. กับนิวเคลียสส่วนใหญ่เป็นบวก ความยาวกระเจิงซึ่งนำไปสู่สัมประสิทธิ์ การหักเหของแสง< 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. เลนส์นิวตรอน).

H. และปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ (electroweak). แหล่งข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กโตรวีกคือการสลายตัวของบีของเอชอิสระ ที่ระดับควาร์ก กระบวนการนี้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลง กระบวนการย้อนกลับของปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนที่เรียกว่า ผกผัน b-สลาย กระบวนการในชั้นนี้รวมถึง การจับอิเล็กทรอนิกส์, เกิดขึ้นในนิวเคลียส, re - n วีอี

การสลายตัวของ H. ฟรี โดยคำนึงถึงจลนศาสตร์ พารามิเตอร์อธิบายโดยค่าคงที่สองตัว - vector จี วีอันเนื่องมาจาก เวกเตอร์การอนุรักษ์ปัจจุบันสากล ค่าคงที่อันตรกิริยาอ่อน และเวกเตอร์แกน จีอาค่าที่กำหนดโดยพลวัตของส่วนประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์รุนแรงของนิวคลีออน - ควาร์กและกลูออน ฟังก์ชันคลื่นของ H เริ่มต้นและโปรตอนสุดท้ายและองค์ประกอบเมทริกซ์การเปลี่ยนแปลง n p เนื่องจากไอโซโทป ค่าคงที่คำนวณได้ค่อนข้างแม่นยำ เป็นผลให้การคำนวณค่าคงที่ จี วีและ จีอาจากการสลายตัวของ H. อิสระ (ตรงกันข้ามกับการคำนวณจากการสลายตัวของนิวเคลียส b) ไม่เกี่ยวข้องกับการบัญชีสำหรับปัจจัยโครงสร้างนิวเคลียร์

อายุการใช้งานของ H. โดยไม่คำนึงถึงการแก้ไขบางอย่างคือ: t n = กิโลกรัม 2 วี+ 3จี 2 อา) -1 โดยที่ kรวมถึงจลนศาสตร์ ปัจจัยและการแก้ไขคูลอมบ์ขึ้นอยู่กับพลังงานขอบเขตของการสลายตัว b และ การแก้ไขการแผ่รังสี.

ความน่าจะเป็นของการสลายตัวของโพลาไรเซอร์ H. พร้อมสปิน ส พลังงานและโมเมนต์ของอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโนและ R e อธิบายโดยทั่วไปโดยนิพจน์:

โคฟ. ความสัมพันธ์ A, B, Dสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของพารามิเตอร์ได้ ก = (จีอา/จี วี,)ประสบการณ์( ผมฉ) เฟส f ไม่ใช่ศูนย์หรือ p if ตู่- ค่าคงที่เสีย ในตาราง. การทดลองจะได้รับ ค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ และค่าผลลัพธ์ เอและฉ.

มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่างข้อมูล การทดลองสำหรับ t n ถึงหลายครั้ง เปอร์เซ็นต์

คำอธิบายของปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้ากับ H. ที่พลังงานที่สูงขึ้นนั้นยากกว่ามากเพราะจำเป็นต้องคำนึงถึงโครงสร้างของนิวคลีออน ตัวอย่างเช่น m - จับ m - p n วี m ถูกอธิบายด้วยค่าคงที่อย่างน้อยสองเท่า H. ยังประสบกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กโตรวีคกับฮาดรอนอื่น ๆ โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของเลปตอน กระบวนการเหล่านี้มีดังต่อไปนี้

1) การสลายตัวของไฮเปอร์รอน L np 0 , S + np + , S - np - ฯลฯ ความน่าจะเป็นที่ลดลงของการสลายตัวเหล่านี้ในหลาย ๆ มีขนาดเล็กกว่าอนุภาคที่ไม่แปลกซึ่งอธิบายไว้โดยการแนะนำมุม Cabibbo (ดูรูปที่ มุมห้องโดยสาร).

2) ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ n - n หรือ n - p ซึ่งแสดงออกว่าเป็นกองกำลังนิวเคลียร์ที่ไม่รักษาช่องว่าง ความเท่าเทียมกัน. ขนาดปกติของผลกระทบที่เกิดจากสิ่งเหล่านี้คือ 10 -6 -10 -7

อันตรกิริยาของ H. กับนิวเคลียสกลางและหนักมีคุณสมบัติหลายประการ ซึ่งนำไปสู่ในบางกรณี เพิ่มเอฟเฟกต์ การไม่อนุรักษ์ความเท่าเทียมกันในนิวเคลียส. หนึ่งในผลกระทบเหล่านี้เกี่ยวข้องกัน ความแตกต่างระหว่างการดูดซึมข้ามส่วน H. c ในทิศทางของการขยายพันธุ์และกับมันซึ่งในกรณีของ 139 La นิวเคลียสคือ 7% ที่ \u003d 1.33 eV สอดคล้องกับ R- คลื่นนิวตรอนเรโซแนนซ์ สาเหตุของการขยายเสียงคือพลังงานต่ำรวมกัน ความกว้างของสถานะของนิวเคลียสของสารประกอบและความหนาแน่นสูงของระดับที่มีความเท่าเทียมกันที่ตรงกันข้ามในนิวเคลียสของสารประกอบนี้ ซึ่งให้ลำดับความสำคัญ 2-3 ประการของการผสมส่วนประกอบที่มีความเท่าเทียมกันที่แตกต่างจากในสถานะที่อยู่ต่ำของนิวเคลียส ผลที่ได้คือ ผลกระทบหลายประการ: ความไม่สมมาตรของการปล่อย g-quanta ในส่วนที่เกี่ยวกับการหมุนของโพลาไรเซอร์ที่จับได้ H. ในปฏิกิริยา (n, g), ความไม่สมดุลของการปล่อยประจุ อนุภาคระหว่างการสลายตัวของสถานะสารประกอบในปฏิกิริยา (n, p) หรือความไม่สมดุลของการปล่อยชิ้นส่วนฟิชชันแบบเบา (หรือหนัก) ในปฏิกิริยา (n, p) ฉ). ความไม่สมดุลมีค่า 10 -4 -10 -3 ที่พลังงานความร้อน H. In R- คลื่นนิวตรอนเรโซแนนซ์ยังรับรู้อีกด้วย การปรับปรุงที่เกี่ยวข้องกับการปราบปรามของความน่าจะเป็นของการก่อตัวขององค์ประกอบที่รักษาความเท่าเทียมกันของสถานะสารประกอบนี้ (เนื่องจากความกว้างของนิวตรอนขนาดเล็ก R-resonance) เกี่ยวกับองค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ที่มีความเท่าเทียมกันซึ่งก็คือ ส-เรโซแนนซ์-ปลาดุก เป็นการรวมกันของหลาย ๆ ปัจจัยการขยายสัญญาณช่วยให้เอฟเฟกต์ที่อ่อนแออย่างยิ่งปรากฏขึ้นพร้อมกับค่าลักษณะพิเศษของปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิสัมพันธ์ที่ละเมิดหมายเลข Baryon. ทฤษฎี รุ่น ความสามัคคีที่ยิ่งใหญ่และ superunionsทำนายความไม่แน่นอนของแบริออน - การสลายตัวของพวกมันเป็นเลปตอนและมีซอน การสลายตัวเหล่านี้สามารถสังเกตได้เฉพาะสำหรับแบริออนที่เบาที่สุด - p และ n ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม สำหรับการโต้ตอบกับการเปลี่ยนแปลงในจำนวนแบริออน 1, D บี= 1 คาดว่าจะมีการแปลง H. type: n e + p - หรือการเปลี่ยนแปลงที่มีการปล่อย mesons แปลก ๆ การค้นหากระบวนการดังกล่าวได้ดำเนินการในการทดลองโดยใช้เครื่องตรวจจับใต้ดินที่มีมวลจำนวนมาก พันตัน จากการทดลองเหล่านี้สามารถสรุปได้ว่าเวลาการสลายตัวของ H. ที่มีการละเมิดจำนวนแบริออนมากกว่า 10 32 ปี

ดร. ประเภทของปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้กับD ที่= 2 สามารถนำไปสู่ปรากฏการณ์ของการแปลงระหว่างกัน H. และ แอนตินิวตรอนในสุญญากาศ คือ การสั่น . ในกรณีที่ไม่มีภายนอก เขตข้อมูลหรือด้วยค่าเล็กน้อยสถานะของ H. และแอนตินิวตรอนนั้นเสื่อมลงเนื่องจากมวลของพวกมันเท่ากันดังนั้นแม้แต่ปฏิกิริยาที่อ่อนแอมากก็สามารถผสมกันได้ เกณฑ์สำหรับความเล็กของนามสกุล สนามคือความเล็กของพลังงานปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็ก โมเมนต์ H. กับแม็กน. สนาม (n และ n ~ มีโมเมนต์แม่เหล็กตรงข้ามกับเครื่องหมาย) เทียบกับพลังงานที่กำหนดโดยเวลา ตู่ข้อสังเกต H. (ตามความสัมพันธ์ของความไม่แน่นอน), D<=hT-หนึ่ง . เมื่อสังเกตการผลิตแอนตินิวตรอนในลำแสงเอชจากเครื่องปฏิกรณ์หรือแหล่งอื่น ตู่คือ เวลาที่บิน H. ไปยังเครื่องตรวจจับ จำนวนแอนตินิวตรอนในลำแสงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าตามเวลาบิน: /นน ~ ~ (ตู่/t osc) 2 โดยที่ t osc - เวลาการสั่น

การทดลองโดยตรงเพื่อสังเกตการผลิตและในคานเอชเย็นจากเครื่องปฏิกรณ์ฟลักซ์สูงให้ขีดจำกัด t osc > 10 7 วินาที ในการทดลองที่จะเกิดขึ้น เราสามารถคาดหวังให้ความไวเพิ่มขึ้นถึงระดับ t osc ~ 10 9 วินาที สถานการณ์จำกัดสูงสุด ความเข้มของคาน H. และการเลียนแบบปรากฏการณ์ของแอนตินิวตรอนในเครื่องตรวจจับ kosmich รังสีเอกซ์

ดร. วิธีการสังเกตการสั่นคือการสังเกตการทำลายล้างของแอนตินิวตรอน ซึ่งสามารถก่อตัวได้ในนิวเคลียสที่เสถียร ในกรณีนี้ เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในพลังงานปฏิสัมพันธ์ของแอนตินิวตรอนที่เกิดขึ้นใหม่ในนิวเคลียสจากพลังงานจับ H. eff เวลาสังเกตจะกลายเป็น ~ 10 -22 วินาที แต่นิวเคลียสที่สังเกตได้จำนวนมาก (~10 32) ชดเชยความไวที่ลดลงบางส่วนเมื่อเปรียบเทียบกับการทดลองลำแสง H ความไม่แน่นอนบางอย่างขึ้นอยู่กับความไม่รู้ของประเภทที่แน่นอนของการโต้ตอบของ แอนตินิวตรอนภายในนิวเคลียส นั่นคือ t osc > (1-3) . 10 7 น. สิ่งมีชีวิต. การเพิ่มขีดจำกัดของ t osc ในการทดลองเหล่านี้ถูกขัดขวางโดยพื้นหลังที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของอวกาศ นิวตริโนที่มีนิวเคลียสในเครื่องตรวจจับใต้ดิน

ควรสังเกตว่าการค้นหานิวคลีออนสลายตัวด้วยD บี= 1 และการค้นหา -oscillations เป็นการทดลองอิสระ เนื่องจากมีสาเหตุมาจากความแตกต่างโดยพื้นฐาน ประเภทของปฏิสัมพันธ์

ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง H. นิวตรอนเป็นหนึ่งในอนุภาคพื้นฐานไม่กี่อย่างที่ตกลงไปในสนามโน้มถ่วง สนามของโลกสามารถสังเกตได้จากการทดลอง การวัดโดยตรงสำหรับ H. ดำเนินการด้วยความแม่นยำ 0.3% และไม่แตกต่างจากขนาดมหภาค ปัญหาการปฏิบัติตามยังคงอยู่ หลักการเทียบเท่า(ความเท่าเทียมกันของมวลเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง) สำหรับ H. และโปรตอน

การทดลองที่แม่นยำที่สุดดำเนินการโดยวิธี Et-vesh สำหรับวัตถุที่มี cf ต่างกัน ค่าความสัมพันธ์ A/Z, ที่ไหน แต่- ที่. ห้อง, Z- ประจุของนิวเคลียส (ในหน่วยของประจุพื้นฐาน จ). จากการทดลองเหล่านี้เป็นไปตามความเร่งของการตกอย่างอิสระแบบเดียวกันสำหรับ H และโปรตอนที่ระดับ 2·10 -9 และความเท่าเทียมของแรงโน้มถ่วง และมวลเฉื่อยที่ระดับ ~10 -12

แรงโน้มถ่วง การเร่งความเร็วและการชะลอตัวใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดลองกับ ultracold H. การใช้แรงโน้มถ่วง เครื่องวัดการหักเหของแสงสำหรับความเย็นและความเย็นสูงพิเศษ H. ช่วยให้คุณวัดความยาวของการกระเจิงที่สัมพันธ์กัน H. บนสารได้อย่างแม่นยำ

H. ในจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์

ตามความทันสมัย การเป็นตัวแทนในรูปแบบของ Hot Universe (ดู ทฤษฎีจักรวาลร้อน) การก่อตัวของแบริออน รวมถึงโปรตอนและเอช เกิดขึ้นในนาทีแรกของชีวิตของจักรวาล ในอนาคต บางส่วนของ H. ซึ่งไม่มีเวลาสลายตัว จะถูกจับโดยโปรตอนด้วยการก่อตัวของ 4 He อัตราส่วนของไฮโดรเจนและ 4 He ในกรณีนี้คือ 70% ถึง 30% โดยน้ำหนัก ในระหว่างการก่อตัวของดาวและการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ต่อไป การสังเคราะห์นิวเคลียสจนถึงนิวเคลียสของเหล็ก การก่อตัวของนิวเคลียสที่หนักกว่าเกิดขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาด้วยการกำเนิดของดาวนิวตรอน ทำให้เกิดความเป็นไปได้ของการสืบทอด H. ดักจับโดยนิวไคลด์ ในขณะเดียวกันก็รวมเอาสิ่งที่เรียกว่า ส- กระบวนการ - การจับภาพ H. ช้าด้วย b-decay ระหว่างการจับภาพต่อเนื่องและ r- กระบวนการ - ติดตามอย่างรวดเร็ว จับภาพระหว่างการระเบิดของดวงดาวในหลัก สามารถอธิบายการสังเกตได้ ธาตุมากมายในที่ว่าง วัตถุ

ในองค์ประกอบหลักของจักรวาล รังสีเอชอาจหายไปเนื่องจากความไม่เสถียร H. ก่อตัวขึ้นใกล้พื้นผิวโลกกระจายสู่อวกาศ เห็นได้ชัดว่าพื้นที่และการสลายตัวมีส่วนทำให้เกิดส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และโปรตอน สายพานรังสีโลก.

ย่อ: Gurevich I. S. , Tarasov L. V. , ฟิสิกส์ของนิวตรอนพลังงานต่ำ, M. , 1965; Alexandrov Yu. A.,. คุณสมบัติพื้นฐานของนิวตรอน 2nd ed., M. , 1982.

มาพูดถึงวิธีการหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนกัน อนุภาคมูลฐานมีสามประเภทในอะตอมและแต่ละชนิดมีประจุพื้นฐานคือมวล

โครงสร้างของนิวเคลียส

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน ลองนึกภาพว่ามันคือส่วนหลักของอะตอม ภายในนิวเคลียสมีโปรตอนและนิวตรอนที่เรียกว่านิวคลีออน ภายในนิวเคลียส อนุภาคเหล่านี้สามารถผ่านเข้าไปหากันได้

ตัวอย่างเช่น ในการที่จะหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน จำเป็นต้องรู้หมายเลขซีเรียลของมัน หากเราคำนึงว่าธาตุนี้เป็นตัวนำระบบธาตุ นิวเคลียสของมันมีโปรตอนหนึ่งตัว

เส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสของอะตอมคือหนึ่งในหมื่นของขนาดทั้งหมดของอะตอม ประกอบด้วยมวลของอะตอมทั้งหมด มวลของนิวเคลียสมากกว่าผลรวมของอิเล็กตรอนทั้งหมดที่มีอยู่ในอะตอมหลายพันเท่า

ลักษณะอนุภาค

พิจารณาวิธีค้นหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนในอะตอม และเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของพวกมัน โปรตอนเป็นโปรตอนที่สอดคล้องกับนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน มวลของมันเกินกว่าอิเล็กตรอนถึง 1836 เท่า ในการกำหนดหน่วยของไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำที่มีหน้าตัดที่กำหนด ให้ใช้ประจุไฟฟ้า

แต่ละอะตอมมีโปรตอนจำนวนหนึ่งในนิวเคลียส เป็นค่าคงที่ที่กำหนดลักษณะคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพขององค์ประกอบที่กำหนด

จะหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนในอะตอมของคาร์บอนได้อย่างไร? เลขอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีนี้คือ 6 ดังนั้นนิวเคลียสจึงมีโปรตอนหกตัว ตามระบบดาวเคราะห์ อิเล็กตรอนหกตัวเคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบนิวเคลียส ในการกำหนดจำนวนนิวตรอนจากค่าของคาร์บอน (12) ลบจำนวนโปรตอน (6) เราจะได้หกนิวตรอน

สำหรับอะตอมของเหล็ก จำนวนโปรตอนเท่ากับ 26 นั่นคือองค์ประกอบนี้มีเลขลำดับที่ 26 ในตารางธาตุ

นิวตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งไม่เสถียรในสถานะอิสระ นิวตรอนสามารถเปลี่ยนเป็นโปรตอนที่มีประจุบวกได้เองตามธรรมชาติ ในขณะที่ปล่อยแอนตินิวตริโนและอิเล็กตรอนออกมา ครึ่งชีวิตเฉลี่ยของมันคือ 12 นาที เลขมวลคือผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสของอะตอม ลองหาวิธีหาโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนในไอออนกัน? หากอะตอมได้รับสถานะออกซิเดชันในเชิงบวกระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีกับองค์ประกอบอื่น จำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนั้นจะไม่เปลี่ยนแปลง มีเพียงอิเล็กตรอนเท่านั้นที่มีขนาดเล็กลง

บทสรุป

มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม แต่ไม่มีทฤษฎีใดที่มีความเป็นไปได้ ก่อนหน้าเวอร์ชันที่สร้างโดย Rutherford ไม่มีคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับตำแหน่งของโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียส เช่นเดียวกับการหมุนของอิเล็กตรอนในวงโคจรเป็นวงกลม หลังจากการถือกำเนิดของทฤษฎีโครงสร้างดาวเคราะห์ของอะตอม นักวิจัยมีโอกาสไม่เพียงแต่กำหนดจำนวนอนุภาคมูลฐานในอะตอม แต่ยังทำนายคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีขององค์ประกอบทางเคมีโดยเฉพาะ

โลกวัตถุทั้งหมดตามฟิสิกส์สมัยใหม่นั้นสร้างขึ้นจากอนุภาคพื้นฐานสามตัว: โปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน นอกจากนี้ ตามหลักวิทยาศาสตร์ ยังมีอนุภาค "พื้นฐาน" อื่นๆ ของสสารในจักรวาล ซึ่งบางชื่อก็ชัดเจนกว่าปกติ ในขณะเดียวกัน หน้าที่ของ "อนุภาคมูลฐาน" อื่นๆ เหล่านี้ในการดำรงอยู่และวิวัฒนาการของจักรวาลยังไม่ชัดเจน

พิจารณาการตีความอนุภาคมูลฐานอื่น:

มีอนุภาคมูลฐานเพียงตัวเดียวคือโปรตอน "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 และนี่หมายถึงความเป็นไปได้ของการแตกทางกล: ตำแหน่งของการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสารสามารถแสดงเป็นส่วนที่มีความหนาแน่นเป็นศูนย์ของสสาร

ในกระบวนการทำลายล้าง (การดูดซับพลังงาน) อนุภาคมูลฐาน พลังงานการพับ จะเพิ่มความเร็วของการเคลื่อนที่ในอวกาศอย่างต่อเนื่อง

วิวัฒนาการของดาราจักรในท้ายที่สุด นำอนุภาคมูลฐานของสสารไปสู่ช่วงเวลาที่พวกมันสามารถทำให้เกิดผลกระทบต่อกันและกัน อนุภาคมูลฐานอาจไม่พบกันบนเส้นทางคู่ขนาน เมื่ออนุภาคหนึ่งเข้าใกล้อีกอนุภาคหนึ่งอย่างช้าๆ และราบรื่น เหมือนกับเรือไปยังท่าเรือ พวกเขาสามารถพบกันในอวกาศและในวิถีที่ตรงกันข้าม จากนั้นเกิดการชนกันอย่างหนักและเป็นผลให้การแตกของอนุภาคมูลฐานแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ พวกเขาสามารถอยู่ภายใต้คลื่นพลังงานอันทรงพลังซึ่งนำไปสู่การแตกร้าว

อะไรคือ "เศษซาก" ที่เกิดขึ้นจากการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสาร?

ให้เราพิจารณากรณีที่ผลจากอิทธิพลภายนอกจากอนุภาคมูลฐานของสสาร - 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: ความหนาแน่นของสสารของควอนตัมสุดท้ายใหม่ของเขานั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขของการทำลายล้างเสมอ 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 เป็นที่แน่ชัดว่ายิ่งปริมาณพลังงานจำนวนมากขึ้นพร้อมกันในการพับควอนตัมที่ทำงานอยู่ การไหลของพลังงานที่กระจายก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้น กระแสเหล่านี้จะลากอนุภาคไปด้วยได้ง่ายขึ้นเท่านั้น เราได้รับการพึ่งพา: ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของอนุภาคของสสารในอวกาศเป็นสัดส่วนกับมวลของสสารของควอนตัมที่ทำงานอยู่และเป็นสัดส่วนผกผันกับมวลรวมของอนุภาคของสสาร :

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 อิเล็กตรอนเริ่มเปลี่ยนสัมพันธ์กับคู่ของมัน และความเข้มข้นของพลังงานอิสระจะตกลงไปในโซนการกระทำของจุดทำลายล้างของเพื่อนบ้าน ซึ่งทันทีเริ่มที่จะ "กิน" ข้นนี้ การเปลี่ยนอิเล็กตรอนและอนุภาคที่เต็มเปี่ยมไปเป็นทรัพยากร "ภายใน" - การควบแน่นของพลังงานอิสระหลังจุดทำลายล้าง - นำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็วในแรงดึงดูดและแรงผลักของนิวตรอน

การแยกออกจากกันของอิเล็กตรอนจากโครงสร้างทั่วไปของนิวตรอนเกิดขึ้นในขณะที่การกระจัดของอิเล็กตรอนสัมพันธ์กับอนุภาคมูลฐานที่มีน้ำหนักเต็มมีขนาดใหญ่พอ 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 - ส่วนหน้าของอนุภาคมูลฐานของสสารซึ่งมีจุดทำลายล้างหนึ่งจุดซึ่งประกอบด้วยควอนตาแสงซึ่งเกิดขึ้นจากการแตกของอนุภาคมูลฐานของสสาร
• โครงสร้าง "โปรตอน-นิวตรอน" ที่วิทยาศาสตร์ยอมรับคือ DEUTERIUM ATOM ซึ่งเป็นโครงสร้างของอนุภาคมูลฐานสองอนุภาคที่มีจุดทำลายล้างสองเท่า

อิเล็กตรอนไม่ใช่อนุภาคมูลฐานอิสระที่หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอม

อิเล็กตรอนตามที่วิทยาศาสตร์พิจารณาว่าไม่อยู่ในองค์ประกอบของอะตอม

และนิวเคลียสของอะตอมเช่นนี้ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ เหมือนกับว่าไม่มีนิวตรอนในรูปของอนุภาคมูลฐานอิสระของสสาร

ทั้งอิเล็กตรอนและนิวตรอนเป็นอนุพันธ์ของโครงสร้างคู่ของอนุภาคมูลฐานสองอนุภาค หลังจากที่แตกออกเป็นสองส่วนที่ไม่เท่ากันอันเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก 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 การขับไล่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคตัวใดตัวหนึ่งเข้าสู่โซนการกระทำของแรงผลักของอีกอนุภาคหนึ่ง นั่นคือโซนของการควบแน่นของพลังงานที่อยู่ด้านหลังจุดทำลายล้าง เราได้กล่าวถึงสิ่งนี้ในบทความก่อนหน้านี้

ปฏิสัมพันธ์ "โปรตอน - แอนติโปรตอน", "อิเล็กตรอน - โพซิตรอน" ก็มีคำอธิบายที่แตกต่างกันเช่นกัน ปฏิกิริยาดังกล่าวทำให้เราเข้าใจปฏิกิริยาของวิญญาณของโปรตอนหรืออิเล็กตรอนเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางการชนกัน ในกรณีนี้เนื่องจากการโต้ตอบโดยแรงดึงดูดเท่านั้น (ไม่มีการผลักเนื่องจากโซนการขับไล่ของแต่ละคนอยู่ข้างหลังพวกเขา) 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 จุดอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี - เป็นจุดทำลายล้างทั่วไปของโมเลกุล

สิ่งสำคัญในที่นี้คือการรวมตัวของอนุภาคของสสารทำหน้าที่เป็นแรงดึงดูดและการขับไล่เป็นวัตถุสำคัญชิ้นเดียว ในท้ายที่สุด แม้แต่ร่างกายก็สามารถแสดงเป็นจุดร่วมของการทำลายล้างของร่างกายนี้: ร่างกายนี้ดึงดูดวัตถุทางกายภาพอื่น ๆ มาที่ตัวมันเองในฐานะวัตถุทางกายภาพหนึ่งเดียวซึ่งเป็นจุดทำลายล้างเพียงจุดเดียว ในกรณีนี้ เราได้รับปรากฏการณ์ความโน้มถ่วง - แรงดึงดูดระหว่างร่างกาย

ในระยะของวัฏจักรการพัฒนาของดาราจักร เมื่อแรงดึงดูดมีขนาดใหญ่เพียงพอ การรวมตัวของอะตอมดิวเทอเรียมเข้ากับโครงสร้างของอะตอมอื่นๆ จะเริ่มต้นขึ้น อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีก่อตัวขึ้นตามลำดับเมื่อความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของอนุภาคมูลฐานของสสารเพิ่มขึ้น (อ่านว่า ความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงแปลของกาแลคซีในอวกาศของจักรวาลเพิ่มขึ้น) โดยแนบโครงสร้างคู่ใหม่ของอนุภาคมูลฐาน ของสสารต่ออะตอมของดิวเทอเรียม

การรวมเข้าด้วยกันเกิดขึ้นตามลำดับ: ในแต่ละอะตอมใหม่ โครงสร้างคู่ใหม่ของอนุภาคมูลฐานของสสารปรากฏขึ้น (บ่อยครั้งน้อยกว่า อนุภาคมูลฐานเดียว) อะไรทำให้เรามีการรวมอะตอมของดิวเทอเรียมเข้ากับโครงสร้างของอะตอมอื่น:

1. จุดร่วมของการทำลายล้างของอะตอมปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่าอะตอมของเราจะโต้ตอบโดยการดึงดูดและการผลักกับอะตอมและอนุภาคมูลฐานอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นโครงสร้างอินทิกรัลเดียว
2. ช่องว่างของอะตอมปรากฏขึ้นภายในซึ่งความหนาแน่นของพลังงานอิสระจะเกินความหนาแน่นของพลังงานอิสระนอกพื้นที่หลายเท่า ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมากหลังจุดทำลายล้างเพียงจุดเดียวภายในพื้นที่ของอะตอมก็จะไม่มีเวลาตกต่ำอย่างรุนแรง: ระยะห่างระหว่างอนุภาคมูลฐานนั้นเล็กเกินไป ความหนาแน่นของพลังงานอิสระโดยเฉลี่ยในปริภูมิภายในอะตอมนั้นมากกว่าค่าคงที่ความหนาแน่นพลังงานอิสระของสเปซในจักรวาลหลายเท่า

ในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี, โมเลกุลของสารเคมี, วัตถุทางกายภาพ, กฎที่สำคัญที่สุดของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาควัสดุและวัตถุปรากฏ:

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:

1. แต่ละคาบในอะตอมเป็นวงแหวนของโครงสร้างคู่กัน
2. ศูนย์กลางของอะตอมมักถูกครอบครองโดยโครงสร้างสี่เท่าของอะตอมฮีเลียม
3. โครงสร้างที่จับคู่ทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกันจะอยู่ในระนาบเดียวกันอย่างเคร่งครัด
4. ระยะห่างระหว่างคาบมีค่ามากกว่าระยะห่างระหว่างโครงสร้างคู่ภายในช่วงหนึ่งมาก

แน่นอนว่านี่เป็นโครงร่างที่ง่ายมาก และไม่ได้สะท้อนถึงความเป็นจริงทั้งหมดของการสร้างอะตอม ตัวอย่างเช่น โครงสร้างคู่ใหม่แต่ละอัน การรวมอะตอม แทนที่โครงสร้างคู่ที่เหลือของช่วงเวลาที่ติดอยู่

เราได้รับหลักการสร้างคาบในรูปแบบของวงแหวนรอบจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของอะตอม:

• โครงสร้างช่วงเวลาถูกสร้างขึ้นในระนาบเดียว สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยเวกเตอร์ทั่วไปของการเคลื่อนที่เชิงแปลของอนุภาคมูลฐานทั้งหมดของดาราจักร
• โครงสร้างคู่ของช่วงเวลาเดียวกันถูกสร้างขึ้นรอบศูนย์กลางทางเรขาคณิตของอะตอมในระยะทางที่เท่ากัน
• อะตอมรอบ ๆ ที่สร้างคาบใหม่จะมีพฤติกรรมต่อคาบใหม่นี้ในฐานะระบบอินทิกรัลเดียว

ดังนั้นเราจึงได้รับความสม่ำเสมอที่สำคัญที่สุดในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี:

ความสม่ำเสมอของจำนวนโครงสร้างคู่ที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวด: พร้อมกันในระยะห่างที่แน่นอนจากจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิตของจุดร่วมของการทำลายล้างของอะตอมสามารถระบุโครงสร้างคู่จำนวนหนึ่งของอนุภาคมูลฐานของสสารได้

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

เป็นที่ชัดเจนว่ารูปแบบนี้กำหนดหลักการของคาบในการสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ค้นพบโดย D.I. เมนเดเลเยฟ.

แต่ละคาบภายในอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีจะมีพฤติกรรมสัมพันธ์กับคาบนั้นเป็นระบบหนึ่งเดียว พิจารณาจากการกระโดดในระยะทางระหว่างคาบ ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างโครงสร้างคู่ภายในคาบ

อะตอมที่มีคาบไม่ครบถ้วนจะแสดงกิจกรรมทางเคมีตามความสม่ำเสมอข้างต้น เนื่องจากมีความไม่สมดุลของแรงดึงดูดและการผลักของอะตอมเพื่อสนับสนุนแรงดึงดูด แต่ด้วยการเพิ่มโครงสร้างคู่สุดท้าย ความไม่สมดุลจะหายไป ช่วงเวลาใหม่จะอยู่ในรูปของวงกลมปกติ - มันกลายเป็นระบบเดียวที่ครบถ้วนสมบูรณ์ 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:

นี่คือสิ่งที่ควรวางโครงสร้างที่จับคู่ไว้ สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของอะตอม ในช่วงเวลาที่มีจำนวนโครงสร้างที่จับคู่เท่ากัน (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 สิ่งนี้จะแสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าความหนาแน่นของพลังงานที่อยู่เบื้องหลังโครงสร้างของแต่ละอะตอมที่ตามมาจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ จุดทำลายล้างจับกันด้วยแรงดึงดูดด้วย "ด้ามจับเหล็ก" ในเวลาเดียวกัน แรงผลักที่เพิ่มขึ้นจะเบี่ยงเบนโครงสร้างคู่ของอะตอมออกจากกันมากขึ้น ดังนั้นเราจึงได้โครงสร้างแบบเรียงซ้อนของอะตอม

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

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 คาบภายนอกที่ไม่สมบูรณ์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีทำให้มีปฏิกิริยาทางเคมี

ระยะห่างระหว่างคาบ ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างอนุภาคที่จับคู่กันภายในคาบมาก ทำให้คาบมีความเป็นอิสระจากกัน

แต่ละคาบของอะตอมเกี่ยวข้องกับคาบอื่น ๆ ทั้งหมดและกับอะตอมทั้งหมดเป็นโครงสร้างทั้งหมดอิสระ

สิ่งนี้กำหนดว่ากิจกรรมทางเคมีของอะตอมนั้นเกือบ 100% ถูกกำหนดโดยช่วงสุดท้ายของอะตอมเท่านั้น ช่วงสุดท้ายที่เติมอย่างสมบูรณ์ทำให้เรามีโซนสูงสุดของแรงผลักของอะตอม กิจกรรมทางเคมีของอะตอมเกือบจะเป็นศูนย์ อะตอมก็เหมือนลูกบอลผลักอะตอมอื่นๆ ออกจากตัวมันเอง เราเห็นก๊าซที่นี่ และไม่ใช่แค่ก๊าซ แต่เป็นก๊าซเฉื่อย

การเพิ่มโครงสร้างคู่แรกของช่วงเวลาใหม่จะเปลี่ยนภาพอันงดงามนี้ การกระจายของโซนการกระทำของแรงผลักและแรงดึงดูดเปลี่ยนไปตามแรงดึงดูด อะตอมจะออกฤทธิ์ทางเคมี นี่คืออะตอมของโลหะอัลคาไล

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 และพลังงานที่ถูกผูกไว้ภายในอนุภาคจะเริ่มกระจายความหนาแน่นของมัน

เราสนใจอะไรที่นี่?

เนื่องจากวัฏจักรการทำลายล้างแบ่งออกเป็น 2 ระยะ คือ ระยะการดูดกลืนพลังงานและระยะการเคลื่อนที่ของพลังงาน (การเติมช่องว่าง) ความเร็วเฉลี่ยของพลังงานที่ไหลในบริเวณจุดทำลายล้างจะลดลง กล่าวโดยคร่าว โดยปัจจัย สอง.

และที่สำคัญอย่างยิ่งคือ

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

พิจารณาสิ่งนี้.

1. กระแสพลังงานที่เกิดจากโครงสร้างคู่ ในโครงสร้างคู่ อนุภาคมูลฐานจะทำลายล้างพลังงานพร้อมกัน มิฉะนั้น อนุภาคมูลฐานจะ "กิน" ความเข้มข้นของพลังงานที่อยู่ด้านหลังจุดทำลายล้างของกันและกัน เราได้รับลักษณะคลื่นที่ชัดเจนของโครงสร้างคู่ นอกจากนี้ เราขอเตือนคุณว่าเนื่องจากลักษณะวัฏจักรของกระบวนการทำลายล้าง อัตราเฉลี่ยของการไหลของพลังงานที่นี่ลดลงครึ่งหนึ่ง
2. พลังงานไหลภายในอะตอม หลักการเหมือนกัน: โครงสร้างที่จับคู่ทั้งหมดในช่วงเวลาเดียวกันจะต้องทำลายพลังงานพร้อมกัน - ในรอบซิงโครนัส ในทำนองเดียวกัน: กระบวนการทำลายล้างภายในอะตอมจะต้องประสานกันระหว่างช่วงเวลา อะซิงโครนัสใด ๆ นำไปสู่การทำลายอะตอม ที่นี่ความบังเอิญอาจแตกต่างกันเล็กน้อย สามารถสันนิษฐานได้ว่าคาบในอะตอมทำลายพลังงานตามลำดับทีละคลื่น
3. พลังงานไหลเวียนอยู่ภายในโมเลกุลร่างกาย ระยะห่างระหว่างอะตอมในโครงสร้างของโมเลกุลนั้นมากกว่าระยะห่างระหว่างคาบต่างๆ ภายในอะตอมหลายเท่า นอกจากนี้โมเลกุลยังมีโครงสร้างที่เทอะทะ เช่นเดียวกับร่างกายอื่นๆ มันมีโครงสร้างสามมิติ เป็นที่ชัดเจนว่าการประสานกันของกระบวนการทำลายล้างที่นี่จะต้องสอดคล้องกัน ชี้นำจากขอบไปยังจุดศูนย์กลางหรือในทางกลับกัน: จากจุดศูนย์กลางไปยังจุดศูนย์กลาง - นับได้ตามใจชอบ

หลักการของความบังเอิญทำให้เรามีความสม่ำเสมออีกสองประการ:

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

หน้า 1

ประจุนิวตรอนเป็นศูนย์ ดังนั้นนิวตรอนจึงไม่มีบทบาทในขนาดของประจุของนิวเคลียสของอะตอม หมายเลขซีเรียลของโครเมียมมีค่าเท่ากัน

โปรตอนประจุ qp อี ประจุนิวตรอนเท่ากับศูนย์

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าในกรณีนี้ประจุของนิวตรอนเป็นศูนย์ และของโปรตอนคือ 1 ตามที่คาดไว้ แบริออนทั้งหมดรวมอยู่ในสองตระกูล - แปดและสิบ มีซอนประกอบด้วยควาร์กและแอนติควาร์ก แถบแสดงถึงโบราณวัตถุ ประจุไฟฟ้าของพวกมันแตกต่างจากของควาร์กที่สอดคล้องกัน ควาร์กแปลก ๆ ไม่ได้เข้าสู่ pi-meson, pi-mesons ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าเป็นอนุภาคที่มีความแปลกประหลาดและสปินเท่ากับศูนย์

เนื่องจากประจุของโปรตอนมีค่าเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนและประจุของนิวตรอนเท่ากับกระสุน จากนั้นหากปิดปฏิสัมพันธ์อย่างแรง ปฏิกิริยาของโปรตอนกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า A จะเป็นปฏิกิริยาปกติ ของอนุภาค Dirac - Yp / V. นิวตรอนจะไม่มีปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การกำหนด: 67 - ความแตกต่างของประจุระหว่างอิเล็กตรอนและโปรตอน q คือประจุนิวตรอน qg คือค่าสัมบูรณ์ของประจุอิเล็กตรอน

นิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่มีประจุบวก - โปรตอนและนิวตรอนที่ไม่มีประจุ

พื้นฐานของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของสสารคือคำกล่าวเกี่ยวกับการมีอยู่ของอะตอมของสสาร ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและนิวตรอนที่ไม่มีประจุ ก่อตัวเป็นนิวเคลียสที่มีประจุบวก และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหมุนรอบนิวเคลียส ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนตามทฤษฎีนี้มีลักษณะไม่ต่อเนื่องกัน และการสูญเสียหรือได้มาซึ่งพลังงานเพิ่มเติมจากพวกมันถือเป็นการเปลี่ยนแปลงจากระดับพลังงานที่อนุญาตหนึ่งไปสู่อีกระดับหนึ่ง ในกรณีนี้ ลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นสาเหตุของการดูดซับหรือการปล่อยพลังงานแบบไม่ต่อเนื่องแบบเดียวกันโดยอิเล็กตรอนในระหว่างการเปลี่ยนจากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง

เราคิดว่าประจุของอะตอมหรือโมเลกุลถูกกำหนดโดยผลรวมสเกลาร์ q Z (q Nqn โดยที่ Z คือจำนวนคู่อิเล็กตรอน-โปรตอน (q qp - qe คือความแตกต่างในประจุของอิเล็กตรอนและโปรตอน , N คือจำนวนนิวตรอนและ qn คือประจุของนิวตรอน

ประจุนิวเคลียร์ถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอน Z เท่านั้น และเลขมวล A ของประจุนั้นตรงกับจำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมด เนื่องจากประจุของนิวตรอนเป็นศูนย์ จึงไม่มีปฏิกิริยาทางไฟฟ้าตามกฎคูลอมบ์ระหว่างสองนิวตรอน และระหว่างโปรตอนกับนิวตรอนด้วย ในเวลาเดียวกัน แรงผลักไฟฟ้าจะกระทำระหว่างโปรตอนทั้งสอง

นอกจากนี้ ภายในขอบเขตของความแม่นยำในการวัด ยังไม่มีการลงทะเบียนกระบวนการชนกันเพียงครั้งเดียว ซึ่งจะไม่ปฏิบัติตามกฎหมายการอนุรักษ์ประจุ ตัวอย่างเช่น ความไม่ยืดหยุ่นของนิวตรอนในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอทำให้สามารถพิจารณาประจุนิวตรอนได้เท่ากับศูนย์ด้วยความแม่นยำ 1 (H7 ของประจุอิเล็กตรอน

เราได้กล่าวไปแล้วว่าความแตกต่างระหว่างโมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนกับแมกนีตอนนิวเคลียร์หนึ่งอันเป็นผลที่น่าอัศจรรย์ น่าประหลาดใจยิ่งกว่าเดิม (ดูเหมือนว่ามีโมเมนต์แม่เหล็กสำหรับนิวตรอนโดยไม่มีประจุ

เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าแรงเหล่านี้ไม่ได้ลดลงเหลือเพียงแรงประเภทใดก็ตามที่พิจารณาในส่วนก่อนหน้าของหลักสูตรฟิสิกส์ อันที่จริง ถ้าเราสมมติเช่น แรงโน้มถ่วงกระทำการระหว่างนิวคลีออนในนิวเคลียส จะเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณจากมวลโปรตอนและนิวตรอนที่ทราบแล้วว่าพลังงานจับต่ออนุภาคจะน้อยมาก - จะน้อยกว่าที่สังเกตได้ 1036 เท่า ทดลอง ข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับธรรมชาติทางไฟฟ้าของแรงนิวเคลียร์ก็หายไปเช่นกัน อันที่จริง ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงนิวเคลียสที่เสถียรซึ่งประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุเพียงตัวเดียวและไม่มีประจุของนิวตรอน

พันธะที่แข็งแกร่งระหว่างนิวคลีออนในนิวเคลียสบ่งชี้ว่ามีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมของกองกำลังพิเศษที่เรียกว่ากองกำลังนิวเคลียร์ เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าแรงเหล่านี้ไม่ได้ลดลงเหลือเพียงแรงประเภทใดก็ตามที่พิจารณาในส่วนก่อนหน้าของหลักสูตรฟิสิกส์ อันที่จริง ถ้าเราสมมติเช่น แรงดึงดูดนั้นกระทำระหว่างนิวคลีออนในนิวเคลียส ก็ง่ายที่จะคำนวณจากมวลที่ทราบของโปรตอนและนิวตรอนว่าพลังงานยึดเหนี่ยวต่ออนุภาคจะน้อยมาก - จะน้อยกว่า 1038 เท่า ที่สังเกตจากการทดลอง ข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับธรรมชาติทางไฟฟ้าของแรงนิวเคลียร์ก็หายไปเช่นกัน อันที่จริง ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงนิวเคลียสที่เสถียรซึ่งประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุเพียงตัวเดียวและไม่มีประจุของนิวตรอน