Будова атомного ядра (протон, нейтрон, електрон). Глава ii. будова атомів та періодичний закон

НЕЙТРОН(n) (від латів. neuter - ні той, ні інший) - елементарна частка з нульовим електрич. зарядом і масою, трохи більшої маси протона. Поряд із протоном під загальним назв. нуклон входить до складу атомних ядер. H. має спин 1/2 і, отже, підпорядковується Фермі - Дірака статистиці(є ферміоном). Належить до сімейства адра-нов;має баріонним числом B = 1, тобто входить до групи баріонів.

Відкритий в 1932 Дж. Чедвіком (J. Chadwick), який показав, що жорстке проникаюче випромінювання, що виникає при бомбардуванні ядер берилію a-частинками, складається з електрично нейтральних частинок з масою приблизно рівної протонної. У 1932 Д. Д. Іваненко та В. Гей-зенберг (W. Heisenberg) висунули гіпотезу про те, що атомні ядра складаються з протонів і H. На відміну від зарядів. частинок, H. легко проникає в ядра за будь-якої енергії і з великою ймовірністю викликає ядерні реакціїзахоплення (n, g), (n, a), (n, p), якщо баланс енергії реакції позитивний. Можливість екзотерміч. збільшується при уповільненні H. обернено пропорц. його швидкість. Збільшення ймовірності реакцій захоплення H. при їх уповільненні у водневмісних середовищах було виявлено Е. Фермі (E. Fermi) зі співробітниками в 1934. Здатність H. викликати поділ важких ядер, відкрита О. Ганом (О. Hahn) та Ф. Штрасманом (F .Strassman) в 1938 (див. Поділ ядер), послужила основою створення ядерної зброї і . Своєрідність взаємодії з речовиною повільних H., що мають дебройлівську довжину хвилі порядку атомних відстаней (резонансні ефекти, дифракція тощо), є основою широкого використання нейтронних пучків у фізиці. твердого тіла. (Класифікацію H. за енергіями - швидкі, повільні, теплові, холодні, ультрахолодні - див. ст. Нейтронна фізика.)

У вільному стані H. нестабільний – відчуває B-розпад; n p + е - + v e; його час життя t n = = 898(14) з, гранична енергія спектра електронів 782 кеВ (див. Бета-розпад нейтрону). В пов'язаному станіу складі стабільних ядер H. стабільний (за експерім. Оцінками, його час життя перевищує 10 32 років). По астр. оцінкам, 15% видимої речовини Всесвіту представлено H., що входять до складу ядер 4 He. H. є осн. компонентом нейтронних зірок. Вільні H. у природі утворюються в ядерних реакціях, що викликаються a-частинами радіоактивного розпаду, космічними променямий у результаті спонтанного чи вимушеного поділу важких ядер. Мистецтв. джерелами H. служать ядерні реактори, ядерні вибухи, прискорювачі протонів (на порівн. енергії) та електронів з мішенями з важких елементів. Джерелами монохроматичних пучків H. з енергією 14 МеВ є низькоенергетич. прискорювачі дейтронів з тритієвою або літієвою мішенню, а в майбутньому інтенсивними джерелами таких H. можуть бути термоядерні установки УТС. (Див. .)

Основні характеристики H.

Маса H. т п = 939,5731 (27) МеВ / с 2 = = 1,008664967 (34) ат. од. маси 1,675. 10 -24 р. Різниця мас H. і протона виміряна з наиб. точністю з енергії. балансу реакції захоплення H. протоном: n + p d + g (енергія g-кванта = 2,22 МеВ), m n - m p = 1,293323 (16) МеВ / с2.

Електричний заряд H. Q n = 0. Найбільш точні прямі виміри Q n виконані за відхиленням пучків холодних або ультрахолодних H. електростатич. поле: Q n<= 3·10 -21 е (е- Заряд електрона). Косв. дані з електрич. нейтральності мак-роскопіч. кількість газу дають Q n<= 2·10 -22 е.

Спін H. J= 1/2 був визначений із прямих дослідів з розщеплення пучка H. у неоднорідному магн. поле на дві компоненти [загалом число компонент дорівнює (2 J + 1)].

Послідовний. опис структури адронів на основі суч. теорії сильної взаємодії - квантової хромодинаміки- Поки зустрічає теоретич. Проблеми, але для мн. задач цілком задовольнить. результати дає опис взаємодії нуклонів, що представляють елементарні об'єкти, за допомогою обміну мезонами. Експерим. Вивчення просторів. структури H. виконується за допомогою розсіювання високоенергійних лептонів (електронів, мюонів, нейтрино, що розглядаються в суч. теорії як точкові частки) на дейтронах. Внесок розсіювання на протоні вимірюється у отд. експерименті і може бути віднятий за допомогою визнач. обчислить. процедури.

Пружне та квазіупруге (з розщепленням дейтрона) розсіювання електронів на дейтроні дозволяє знайти розподіл щільності електрич. заряду та магн. моменту H. ( формфактор H.). Відповідно до експерименту, розподіл густини магн. моменту H. з точністю порядку дек. відсотків збігається з розподілом щільності електрич. заряду протона має середньоквадратичний радіус ~0,8·10 -13 см (0,8 Ф). Магніт. форм-фактор H. досить добре описується т.з. диполь-ної ф-лою G M n = m n (1 + q 2/0,71) -2, де q 2 - квадрат переданого імпульсу одиницях (ГэВ/с) 2 .

Більш складне питання про величину електрич. (зарядового) формфактору H. G E n. З експериментів з розсіювання на дейтроні можна зробити висновок, що G E n ( q 2 ) <= 0,1 в інтервалі квадратів переданих імпульсів (0-1) (ГеВ/с) 2 . При q 2 0 внаслідок рівності нулю електрич. заряду H. G E n - > 0, але експериментально можна визначити дG E n ( q 2 )/Дq 2 | q 2=0. Ця величина наиб. точно знаходиться з вимірів довжини розсіювання H на електронній оболонці важких атомів. Осн. частина такої взаємодії визначається магн. моментом H. Найб. точні експерименти дають довжину ne-розсіювання а nе = -1,378 (18). 10 -16 см, що відрізняється від розрахункової, що визначається магн. моментом H.: a nе = -1,468. 10 -16 см. Різниця цих значень дає середньоквадратичний електрич. радіус H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Філі дG E n ( q 2)/дq 2 | q 2 = 0 = -0,02 F2. Ці цифри не можна розглядати як остаточні через великий розкид даних разл. експериментів, що перевищують наведені помилки.

Особливістю взаємодії H. з більшістю ядер є поклад. довжина розсіювання, що призводить до коеф. заломлення< 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. Нейтронна оптика).

H. та слабка (електрослабка) взаємодія. Важливим джерелом відомостей про електрослабку взаємодію є b-розпад вільного H. .На кварковому рівні цей процес відповідає переходу. Зворотний процес електронної взаємодії з протоном, , зв. зворотним b-розпадом. До цього ж класу процесів належить електронне захоплення, що має місце в ядрах, ре - n v e.

Розпад вільного H. з урахуванням кінематич. параметрів описується двома константами - векторною G V, що є внаслідок векторного струму збереженняуніверс. константою слабкої взаємодії, та аксіально-векторною G A, величина к-рой визначається динамікою сильно взаємодіючих компонентів нуклону - кварків і глюонів. Хвильові ф-ції початкового H. і кінцевого протона та матричний елемент переходу n p завдяки ізотопіч. інваріантності обчислюються досить точно. Внаслідок цього обчислення констант G Vі G Aз розпаду вільного H. (на відміну обчислень з b-розпаду ядер) пов'язані з урахуванням ядерно-структурных чинників.

Час життя H. без урахування деяких поправок дорівнює: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , де kвключає кінематич. фактори та залежні від граничної енергії b-розпаду кулонівські поправки та радіаційні поправки.

Імовірність розпаду поляризів. H. зі спином S , енергіями та імпульсами електрона та антинейтрино та р е, у загальному вигляді описується виразом:

Коеф. кореляції a, А, В, Dможуть бути представлені у вигляді ф-ції від параметра а = (G A/G V,) Exp ( i f). Фаза f відрізняється від нуля або p, якщо T-інваріантність порушена. У табл. наведено експерим. значення для цих коеф. і які з них значення aта f.

Є помітна відмінність даних разл. експериментів для т n досягає дек. відсотків.

Опис електрослабкої взаємодії за участю H. при більш високих енергіях набагато складніше через необхідність враховувати структуру нуклонів. Напр., m - захоплення, m - p n v m описується принаймні подвоєним числом констант. H. відчуває також електрослабку взаємодію з ін. адронами без участі лептонів. До таких процесів належать такі.

1) Розпади гіперонів L np 0 , S + np + , S - np - і т. д. Наведена ймовірність цих розпадів у дек. разів менше, ніж у недивних частинок, що описується запровадженням кута Кабіббо (див. Кабібо кут).

2) Слабка взаємодія n - n або n - p, яка проявляється як ядерні сили, що не зберігають просторів. парність. Звичайна величина обумовлених ними ефектів порядку 10-6-10-7.

Взаємодія H. з середніми і важкими ядрами має ряд особливостей, що призводять в деяких випадках до значить. посилення ефектів незбереження парності в ядрах. Один із таких ефектів – відносить. різниця перерізу поглинання H. з напрямку поширення і проти нього, к-раю у разі ядра 139 La дорівнює 7% при = 1,33 еВ, відповідають ще р-хвильового нейтронного резонансу. Причиною посилення є поєднання малої енергії. ширини станів компаунд-ядра і великої щільності рівнів з протилежною парністю цього компаунд-ядра, що забезпечує на 2-3 порядку більше змішування компонент з різною парністю, ніж у станів ядер, що низько лежать. В результаті ряд ефектів: асиметрія випромінювання g-квантів щодо спини поляризів, що захоплюються. H. реакції (n, g), асиметрія вильоту заряд. частинок при розпаді компаунд-станів у реакції (n, р) або асиметрія вильоту легкого (або важкого) уламка поділу в реакції (n, f). Асиметрії мають величину 10 -4 -10 -3 при енергії теплових H. р-хвильових нейтронних резонансах реалізується доповн. посилення, пов'язане з пригніченістю ймовірності утворення компонентів цього компаунд-стану, що зберігає парність (через малу нейтронну ширину р-резонансу) по відношенню до домішкової компоненти з протилежною парністю, що є s-резонан-сом. Саме поєднання дек. факторів посилення дозволяє дуже слабкому ефекту виявлятися з величиною, характерною для ядерної взаємодії.

Взаємодії з порушенням баріонного числа. Теоретич. моделі великого об'єднанняі супероб'єднанняпророкують нестабільність баріонів - їх розпад у лептони та мезони. Ці розпади можна помітити лише найлегших баріонів - p і п, які входять до складу атомних ядер. Для взаємодії із зміною баріонного числа на 1, D B= 1, можна було б очікувати перетворення H. типу: n е + p -, або перетворення з випромінюванням дивних мезонів. Пошуки такого роду процесів проводилися в експериментах із застосуванням підземних детекторів з масою в дек. тисяч тон. З цих експериментів можна зробити висновок, що час розпаду H. з порушенням баріонного числа становить понад 10 32 років.

Др. можливий тип взаємодії з D В= 2 може призвести до явища взаємоперетворення H. та антинейтроніву вакуумі, тобто до осциляції . У відсутність внеш. полів або за їх малої величини стану H. і антинейтрона вироджені, оскільки маси їх однакові, тому навіть надслабка взаємодія може їх перемішувати. Критерієм дещиці внеш. полів є трохи енергії взаємодії магн. моменту H. із магн. полем (n і n ~ мають протилежні за знаком магн. моменти) в порівнянні з енергією, що визначається часом Tспостереження H. (відповідно до співвідношення невизначеностей), D<=hT-1. При спостереженні народження антинейтронів у пучку H. від реактора або ін. Tє час прольоту H. до детектора. Число антинейтронів у пучку зростає зі зростанням часу прольоту квадратично: /N n ~ ~ (T/t осц) 2 де t осц - час осциляції.

Прямі експерименти зі спостереження народження та в пучках холодних H. від високопотокового реактора дають обмеження t осц > 10 7 с. У експериментах, що готуються, очікується збільшення чутливості до рівня t осц ~ 10 9 с. Обмежувальними обставинами є макс. інтенсивність пучків H. та імітація явищ антинейтронів у детекторі косміч. променями.

Др. метод спостереження осциляції - спостереження анігіляції антинейтронів, які можуть утворюватися в стабільних ядрах. При цьому через велику відмінність енергій взаємодій антинейтрона в ядрі від енергії зв'язку H. ефф. час спостереження стає ~ 10 -22 с, але велика кількість ядер (~10 32) частково компенсує зменшення чутливості в порівнянні з експериментом на пучках H. З даних підземних експериментів з пошуку розпаду протона про відсутність подій з енерговиділенням ~2 ГеВ можна укласти з деякою невизначеністю, що залежить від незнання точного виду взаємодії антинейтрона всередині ядра, що t осц > (1-3) . 10 7 с. Істот. підвищення межі t осц у цих експериментах утруднено тлом, зумовленим взаємодією косміч. нейтрино з ядрами у підземних детекторах.

Слід зазначити, що пошуки розпаду нуклону з D B= 1 і пошуки -осциляції є незалежними експериментами, тому що викликаються принципово разл. видами взаємодій.

Гравітаційна взаємодія H. Нейтрон – одна з небагатьох елементарних частинок, падіння до-рой у гравітації. Поле Землі можна спостерігати експериментально. Прямий вимір H. виконано з точністю 0,3% і не відрізняється від макроскопічного. Актуальним залишається питання дотримання еквівалентності принципу(рівності інертної та гравітації. мас) для H. та протонів.

Найточніші експерименти виконані методом Ет-віша для тіл, що мають різні пор. значення відношення A/Z, де А- Ат. номер, Z- заряд ядер (у од. елементарного заряду е). З цих дослідів випливає однаковість прискорення вільного падіння для H. і протонів на рівні 2 · 10 -9 а рівність гравітацій. та інертної маси на рівні ~10 -12 .

Гравітац. прискорення та уповільнення широко використовуються в дослідах з ультрахолодними H. Застосування гравітації. рефрактометр для холодних і ультрахолодних H. дозволяє з великою точністю виміряти довжини когерентного розсіювання H. на речовині.

H. у космології та астрофізиці

Відповідно до совр. уявленням, у моделі Гарячого Всесвіту (див. Гарячого Всесвіту теорія) Освіта баріонів, у т. ч. протонів і H., відбувається в перші хвилини життя Всесвіту. Надалі деяка частина H., що не встигли розпатися, захоплюється протонами з утворенням 4 He. Співвідношення водню та 4 He при цьому становить масою 70% до 30%. При формуванні зірок та його еволюції відбувається подальший нуклеосинтез, до ядер заліза. Утворення більш важких ядер відбувається в результаті вибухів наднових з народженням нейтронних зірок, що створюють послідовність. захоплення H. нуклідами. У цьому комбінація т. зв. s-процесу - повільного захоплення H. з b-розпадом між послідовними захопленнями та r-процесу - швидкого послідовності. захоплення під час вибухів зірок в осн. може пояснити спостерігається поширеність елементіву косміч. об'єктах.

У первинному компоненті косміч. променів H. через свою нестабільність, ймовірно, відсутні. H., що утворюються біля поверхні Землі, що дифундують у косміч. простір і розпадаються там, мабуть, роблять внесок у формування електронної та протонної компоненти радіаційних поясівЗемлі.

Літ.:Гуревич І. С., Тарасов Л. Ст, Фізика нейтронів низьких енергій, M., 1965; Александров Ю. А.,. Фундаментальні властивості нейтрона, 2 видавництва, M., 1982.

→

Багатьом зі школи добре відомо, що всі речовини складалися з атомів. Атоми у свою чергу складаються з протонів і нейтронів, що утворюють ядро атоми та електронів, розташованих на деякій відстані від ядра. Багато хто також чув, що світло теж складається з частинок - фотонів. Однак у цьому світ частинок не обмежується. На сьогоднішній день відомо понад 400 різних елементарних частинок. Спробуємо зрозуміти, чим елементарні частинки відрізняються одна від одної.

Існує безліч параметрів, якими можна відрізнити елементарні частинки один від одного:

Маса.
Електричний заряд.
Час життя. Майже всі елементарні частинки мають кінцевий час життя після якого вони розпадаються.
Спін. Його можна, дуже приблизно вважати як обертальний момент.

Ще кілька параметрів або як їх прийнято називати в науці квантових чисел. Ці параметри не завжди мають зрозумілий фізичний сенс, але вони потрібні для того, щоб відрізняти частинки від інших. Всі ці додаткові параметри введені деякі величини, що зберігаються у взаємодії.

Маса має майже всі частинки, крім фотони і нейтрино (за останніми даними нейтрино мають масу, але настільки малою, що часто її вважають нулем). Без масові частки можуть існувати лише у русі. Маса у всіх частинок різна. Мінімальною масою, крім нейтрино, має електрон. Частинки, які називаються мезонами мають масу в 300-400 разів більшу масу електрона, протон і нейтрон майже в 2000 разів важчі за електрон. Зараз вже відкриті частинки, які майже в 100 разів важчі за протон. Маса, (або її енергетичний еквівалент за формулою Ейнштейна:

зберігається у всіх взаємодіях елементарних частинок.

Електричний заряд має не всі частинки, а значить що не всі частинки здатні брати участь в електромагнітній взаємодії. У всіх вільно існуючих частинок електричний зарядкратний заряду електрона. Крім вільно існуючих частинок існують також частинки, що знаходяться тільки у зв'язаному стані, про них ми скажемо трохи згодом.

Спин, як і інші квантові числа, у різних частинок різні і характеризують їх унікальність. Деякі квантові числа зберігаються в одних взаємодіях, деякі в інших. Всі ці квантові числа визначають те, які частки взаємодіють із якими і як.

Час життя також дуже важлива характеристика частки, і її ми розглянемо докладніше. Почнемо із зауваження. Як ми вже сказали на початку статті – все, що нас оточує, складається з атомів (електронів, протонів і нейтронів) і світла (фотонів). А де тоді ще сотні різних видів елементарних частинок. Відповідь проста - всюди навколо нас, але ми не помічаємо з двох причин.

Перша з них - майже всі інші частинки живуть дуже мало, приблизно 10 мінус 10 ступеня секунд і менше, і тому не утворюють таких структур як атоми, кристалічні решітки і т.п. Друга причина стосується нейтрино, ці частинки хоч і не розпадаються, але вони схильні лише до слабкої та гравітаційної взаємодії. Це означає, що ці частинки взаємодіють на стільки незначно, що виявити майже неможливо.

Уявимо наочно у чому виражається те, наскільки частка добре взаємодіємо. Наприклад, потік електронів можна зупинити досить тонким листом сталі, близько декількох міліметрів. Це станеться тому, що електрони відразу почнуть взаємодіяти з частинками листа сталі, різко змінюватимуть свій напрямок, випромінюватиме фотони, і таким чином досить швидко втратить енергію. З потоком нейтрино все не так, вони майже без взаємодій можуть пройти наскрізь Земної Кулі. І тому виявити їх дуже важко.

Отже, більшість частинок живуть дуже короткий час, після якого вона розпадаються. Розпади частинок - реакції, що найчастіше зустрічаються. В результаті розпаду одна частка розпадається на кілька інших меншої маси, а ті в свою чергу розпадаються далі. Усі розпади підпорядковуються певним правилам – законам збереження. Так, наприклад, в результаті розпаду повинен зберігатися електричний заряд, маса, спин і ще ряд квантових чисел. Деякі квантові числа під час розпаду можуть змінюватися, але також підкоряючись певним правилам. Саме правила розпаду говорять нам про те, що електрон та протон це стабільні частинки. Вони вже не можуть розпадатися підкоряючись правилам розпаду, і тому саме ними закінчуються ланцюжки розпаду.

Тут хочеться сказати кілька слів про нейтрон. Вільний нейтрон теж розпадається, на протон та електрон приблизно за 15 хвилин. Однак коли нейтрон знаходиться в атомному ядрі, це не відбувається. Цей факт можна пояснити у різний спосіб. Наприклад так, коли в ядрі атома з'являється електрон і зайвий протон від нейтрону, що розпався, то тут же відбувається зворотна реакція - один з протонів поглинає електрон і перетворюється на нейтрон. Така картина називається динамічною рівновагою. Вона спостерігалася у всесвіті на ранній стадії її розвитку невдовзі після великого вибуху.

Крім реакцій розпаду є ще реакції розсіювання – коли дві або більше частинок вступають у взаємодію одночасно, і в результаті виходить одна або кілька інших частинок. Також є реакції поглинання, коли із двох або більше частинок виходить одна. Всі реакції відбуваються в результаті сильної слабкої або електромагнітної взаємодії. Реакції, що йдуть за рахунок сильної взаємодії, йдуть швидше за все, час такої реакції може досягати 10 мінус 20 секунд. Швидкість реакцій що йдуть з допомогою електромагнітного взаємодії нижче, тут час то, можливо близько 10 мінус 8 секунди. Для реакцій слабкої взаємодії час може досягати десятків секунд, а іноді й роки.

На завершення розповіді про частинки розповімо про кварки. Кварки - це елементарні частинки, що мають електричний заряд кратний третини заряду електрона і які не можуть існувати у вільному стані. Їх Взаємодія влаштовано так, що вони можуть жити лише у складі чогось. Наприклад, комбінація з трьох кварків певного типу утворюють протон. Інша комбінація дає нейтрон. Усього відомо 6 кварків. Їхні різні комбінації дають нам різні частинки, і хоча далеко не всі комбінації кварків дозволені фізичними законами, частинок, складених з кварків досить багато.

Тут може виникнути питання, як можна протон називати елементарним, якщо він складається з кварків. Дуже просто – протон елементарний, тому що його неможливо розщепити на складові – кварки. Всі частинки, які беруть участь у сильній взаємодії складаються з кварків, і є елементарними.

Розуміння взаємодій елементарних частинок дуже важливе розуміння устрою всесвіту. Все, що відбувається з макро тілами є результатом взаємодії частинок. Саме взаємодією частинок описуються зростання дерев на землі, реакції в надрах зірок, випромінювання нейтронних зірок та багато іншого.

Імовірності та квантова механіка

Що таке нейтрон? Які його структура, властивості та функції? Нейтрони - це найбільші з частинок, що становлять атоми, що є будівельними блокамивсієї матерії.

Структура атома

Нейтрони перебувають у ядрі - щільної області атома, також заповненої протонами (позитивно зарядженими частинками). Ці два елементи утримуються разом з допомогою сили, називаємо ядерної. Нейтрони мають нейтральний заряд. Позитивний заряд протона зіставляється із негативним зарядом електрона до створення нейтрального атома. Незважаючи на те, що нейтрони в ядрі не впливають на заряд атома, вони все ж таки володіють багатьма властивостями, які впливають на атом, включаючи рівень радіоактивності.

Нейтрони, ізотопи та радіоактивність

Частка, що знаходиться в ядрі атома - нейтрон на 0,2% більше за протон. Разом вони становлять 99,99% усієї маси одного і того ж елемента можуть мати різну кількість нейтронів. Коли вчені посилаються на атомну масу, вони мають на увазі середню атомну масу. Наприклад, вуглець зазвичай має 6 нейтронів та 6 протонів з атомною масою 12, але іноді він зустрічається з атомною масою 13 (6 протонів та 7 нейтронів). Вуглець з атомним номером 14 також існує, але трапляється рідко. Отже, атомна масадля вуглецю усереднюється до 12,011.

Коли атоми мають різну кількість нейтронів, їх називають ізотопами. Вчені знайшли способи додавання цих частинок в ядро для створення великих ізотопів. Тепер додавання нейтронів не впливає на заряд атома, оскільки вони не мають заряду. Однак вони збільшують радіоактивність атома. Це може призвести до дуже нестійких атомів, які можуть розряджати високі рівніенергії.

Що таке ядро?

У хімії ядро є позитивно зарядженим центром атома, що складається з протонів та нейтронів. Слово "ядро" походить від латинського nucleus, яке є формою слова, що означає "горіх" або "ядро". Цей термін був придуманий в 1844 Майклом Фарадеєм для опису центру атома. Науки, що беруть участь у дослідженні ядра, вивченні його складу та характеристик, називаються ядерною фізикоюта ядерної хімією.

Протони та нейтрони утримуються сильною ядерною силою. Електрони притягуються до ядра, але рухаються так швидко, що їхнє обертання здійснюється на деякій відстані від центру атома. Заряд ядра зі знаком плюс походить від протонів, а що таке нейтрон? Це частка, яка не має електричного заряду. Майже вся вага атома міститься у ядрі, оскільки протони і нейтрони мають значно більшу масу, ніж електрони. Число протонів в атомному ядрі визначає його ідентичність як елемента. Число нейтронів означає, який ізотоп елемент є атомом.

Розмір атомного ядра

Ядро набагато менше загального діаметраатома, тому що електрони можуть бути віддалені від центру. Атом водню в 145 000 разів більше свого ядра, а атом урану в 23 000 разів більший за свій центр. Ядро водню є найменшим, тому що воно складається із одиночного протона.

Розташування протонів та нейтронів у ядрі

Протон і нейтрони зазвичай зображуються як ущільнені разом і рівномірно розподілені за сферами. Однак це спрощення фактичної структури. Кожен нуклон (протон або нейтрон) може займати певний рівень енергії та діапазон розташування. У той час як ядро може бути сферичним, воно може бути також грушоподібним, кулястим або дископодібним.

Ядра протонів і нейтронів є баріонами, що складаються з найменших званих кварками. Сила тяжіння має дуже короткий діапазон, тому протони та нейтрони повинні бути дуже близькими один до одного, щоб бути пов'язаними. Це сильне тяжіння долає природне відштовхування заряджених протонів.

Протон, нейтрон та електрон

Потужним поштовхом у розвитку такої науки, як ядерна фізика, стало відкриття нейтрона (1932). Дякувати за це слід англійського фізика, який був учнем Резерфорда. Що таке нейтрон? Це нестабільна частка, яка у вільному стані всього за 15 хвилин здатна розпадатися на протон, електрон та нейтрино, так звану безмасову нейтральну частинку.

Частка отримала свою назву через те, що вона не має електричного заряду, вона нейтральна. Нейтрони є надзвичайно щільними. В ізольованому стані один нейтрон матиме масу всього 1,67 · 10 - 27, а якщо взяти чайну ложку щільно упаковану нейтронами, то шматок матерії, що вийшов, важитиме мільйони тонн.

Кількість протонів у ядрі елемента називається атомним номером. Це число дає кожному елементу унікальну ідентичність. В атомах деяких елементів, наприклад, вуглецю, число протонів в ядрах завжди однаково, але кількість нейтронів може відрізнятися. атом даного елементаз певною кількістю нейтронів у ядрі називається ізотопом.

Чи небезпечні поодинокі нейтрони?

Що таке нейтрон? Це частинка, яка поряд з протоном входить в інколи іноді вони можуть існувати самі по собі. Коли нейтрони знаходяться поза ядерами атомів, вони набувають потенційно небезпечні властивості. Коли вони рухаються з високою швидкістю, вони справляють смертельну радіацію Так звані нейтронні бомби, відомі своєю здатністю вбивати людей і тварин, при цьому мінімально впливають на неживі фізичні структури.

Нейтрони є надзвичайно важливою частиною атома. Висока щільність цих частинок у поєднанні зі своїми швидкістю надає їм надзвичайну руйнівну силу та енергію. Як наслідок, вони можуть змінити або навіть розірвати частини ядра атомів, які вражають. Хоча нейтрон має чистий нейтральний електричний заряд, він складається із заряджених компонентів, які скасовують один одного щодо заряду.

Нейтрон в атомі – це крихітна частка. Як і протони, вони занадто малі, щоб побачити їх навіть за допомогою електронного мікроскопа, але вони там є, тому що це єдиний спосіб, що пояснює поведінку атомів. Нейтрони дуже важливі для забезпечення стабільності атома, проте за межами його атомного центру вони не можуть існувати довго і розпадаються в середньому лише за 885 секунд (близько 15 хвилин).

Весь матеріальний світ, За даними сучасної фізики, побудований з трьох елементарних частинок: протона, нейтрона та електрона. Крім того, згідно з даними науки, у всесвіті існують і інші «елементарні» частинки матерії, одних назв яких явно більше за норму. При цьому функція цих інших «елементарних частинок» у існуванні та еволюції світобудови незрозуміла.

Розглянемо іншу інтерпретацію елементарних частинок:

Існує лише одна елементарна частка матерії – протон. Решта «елементарних частинок», включаючи нейтрон і електрон, є лише похідними від протона, й у еволюції всесвіту відводиться дуже скромна роль. Розглянемо, як утворюються такі "елементарні частинки".

Будівлю елементарної частинки матерії ми докладно розглянули у статті "". Коротко про елементарну частинку:

Елементарна частка матерії має форму витягнутої, у просторі, нитки.
Елементарна частка здатна до розтягування. У процесі розтягування щільність матерії всередині елементарної частки падає.
Ділянку елементарної частки, де щільність матерії падає вдвічі, ми назвали квантом матерії .
У процесі руху елементарна частка безперервно поглинає (згортає, ) енергію.
Точка поглинання енергії( точка анігіляції ) знаходиться на вістрі вектора руху елементарної частки.
Точніше: на вістря активного кванта матерії.
Поглинаючи енергію, елементарна частка безперервно нарощує швидкість свого поступального руху.
Елементарна частка матерії є диполь. У якому сили тяжіння зосереджені передній частині (по ходу руху) частки, а сили відштовхування — у задній частині.

Властивість елементарної просторі теоретично означає можливість зменшення щільності матерії до нульової позначки. І це, своєю чергою, означає можливість її механічного розриву: місце розриву елементарної частинки матерії можна як її ділянку з нульової щільністю матерії.

У процесі анігіляції (поглинання енергії) елементарна частка, згортаючи енергію, постійно збільшує швидкість свого поступального руху у просторі.

Еволюція галактики, нарешті, наводить елементарні частинки матерії до моменту, коли вони стають здатні вплинути один на одного. Елементарні частинки можуть зустрітися не так на паралельних курсах, коли одна частка підходить до іншої повільно і плавно, як корабель до причалу. Вони можуть зустрітися у просторі та на зустрічних траєкторіях. Тоді жорстке зіткнення і, як наслідок – розрив елементарної частки – майже неминуче. Вони можуть потрапити під дуже сильну хвилю обурення енергії, що також веде до розриву.

Що ж можуть бути «уламками», що утворилися в результаті розриву елементарної частинки матерії?

Розглянемо випадок, коли в результаті стороннього впливу з елементарних частинок матерії - атом дейтерію - розпалася на протон і нейтрон.

Розрив парної структури відбувається над місці їх з'єднання — . Розривається одна із двох елементарних частинок парної структури.

Протон і нейтрон відрізняються одна від одної своєю будовою.

Протон - це трохи укорочена (після розриву) елементарна частка,
нейтрон – структура, що складається з однієї повноцінної елементарної частинки та «обрубка» — переднього, легкого краю першої частинки.

Повноцінна елементарна частка має повний набір — «N» квантів матерії у своєму складі. Протон має "N-n" квантів матерії. Нейтрон має «N+n» квантів.

Поведінка протона зрозуміла. Навіть втративши кінцеві кванти матерії, він продовжує активно енергію: щільність матерії його нового кінцевого кванта завжди відповідає умовам анігіляції. Цей новий кінцевий квант матерії стає новою точкою анігіляції. Загалом, протон веде себе як належить. Властивості протонів добре описані у будь-якому підручнику фізики. Тільки він стане трохи легшим за свого «повноцінного» побратима – повноцінної елементарної частинки матерії.

Інакше веде себе нейтрон. Розглянемо спочатку будову нейтрона. Саме його будова пояснює його «дивності».

По суті, нейтрон складається із двох частин. Перша частина – це повноцінна елементарна частка матерії з точкою анігіляції у своєму передньому краю. Друга частина – сильно укорочений, легкий «обрубок» першої елементарної частинки, що залишився після розриву подвійної структури, і також має точку анігіляції. Ці дві частини з'єднані між собою точками анігіляції. Таким чином, нейтрон має подвійну точку анігіляції.

Логіка мислення підказує, що ці дві різновижні частини нейрона будуть поводитися по-різному. Якщо перша частина, що є повноцінною елементарною частинкою, буде, як належить, анігілювати вільну енергію і поступово розганятися в просторі всесвіту, то друга, легковажна частина, починає анігілювати вільну енергію вищими темпами.

Рух елементарної частинки матерії в просторі здійснюється завдяки: дифузіююча енергія тягне частинку, що потрапила в її потоки. Зрозуміло, що менше масивна частка матерії, тим легше потокам енергії тягнути у себе цю частинку, тим вища швидкість цієї частки. Зрозуміло, що чим більша кількістьенергії миттєво згортає активний квант, тим потужнішими потоки дифузної енергії, тим легше цим потокам тягнути за собою частинку. Отримуємо залежність: Швидкість поступального руху частинки матерії у просторі пропорційна масі матерії її активного кванта і обернено пропорційна загальній масі частинки матерії :

Друга, легковажна частина нейтрона має масу, багаторазово меншу за масу повноцінної елементарної частинки матерії. Але маси їхніх активних квантів рівні. Тобто вони анігілюють енергію однаковими темпами. Отримуємо: швидкість поступального руху другої частини нейтрона прагнутиме швидко наростати, і вона починає швидше анігілювати енергію. (Щоб не вносити плутанину, називатимемо другу, легковагу, частину нейтрона електроном).

малюнок нейтрона

Різко підвищується кількість одномоментно анігільованої енергії електроном, поки він перебуває у складі нейтрона, веде до інертності нейтрона. Електрон починає анігілювати більше енергії, ніж його "сусід" - повноцінна елементарна частка. Відірватися від загальної точки анігіляції нейтрона він не може: заважають потужні сили тяжіння. В результаті, електрон починає «з'їдати» позаду загальної точки анігіляції.

Одночасно, електрон починає зміщення щодо свого партнера та його згущення вільної енергіїпотрапляє до зони дії точки анігіляції свого сусіда. Який негайно починає «з'їдати» це згущення. Таке перемикання електрона та повноцінної частинки на «внутрішні» ресурси – згущення вільної енергії позаду точки анігіляції – веде до стрімкого падіння сил тяжіння та відштовхування нейтрона.

Відрив електрона від загальної структури нейтрона відбувається в момент, коли зсув електрона щодо повноцінної елементарної частинки стане досить великим, сила, що прагне розірвати пута тяжіння двох точок анігіляції, починає перевищувати силу тяжіння цих точок анігіляції, і друга легка частина нейтрона (електрон) швидко ульоту геть.

В результаті, нейтрон розпадається на дві одиниці: повноцінну елементарну частинку – протон та легку, укорочену частину елементарної частинки матерії – електрон.

Згідно з сучасними даними, структура одиночного нейтрона існує близько п'ятнадцяти хвилин. Далі він мимоволі розпадається на протон та електрон. Ці п'ятнадцять хвилин є час усунення електрона щодо загальної точки анігіляції нейтрона та його боротьби за свою «свободу».

Підіб'ємо деякі підсумки:

ПРОТОН - це повноцінна елементарна частка матерії, з однією точкою анігіляції, або важка частина елементарної частинки матерії, що залишилася після відриву від неї легких квантів.
НЕЙТРОН - це подвійна структура, що має дві точки анігіляції, що складається з елементарної частинки матерії, і легкої передньої частини іншої елементарної частинки матерії.
ЕЛЕКТРОН – передня частина елементарної частинки матерії, що має одну точку анігіляції, що складається з легких квантів, що утворилася в результаті розриву елементарної частинки матерії.
Визнана наукою структура "протон - нейтрон" - є АТОМ ДЕЙТЕРІЯ -структура з двох елементарних частинок, що має подвійну точку анігіляції.

Електрон не є самостійною елементарною часткою, що обертається навколо ядра атома.

Електрона, яким вважає наука, немає у складі атома.

І ядра атома, як такого, немає у природі, як немає і нейтрона як самостійної елементарної частинки матерії.

І електрон, і нейтрон є похідні від парної структури з двох елементарних частинок, після її розриву на дві нерівні частини в результаті стороннього впливу. У складі атома будь-якого хімічного елемента протон і нейтрон є стандартною парною структурою - дві повноважні елементарні частинки матерії - два протони, об'єднаних точками анігіляції..

У сучасній фізиці існує непорушне становище, що протон та електрон мають рівні, але протилежні електричні заряди. Нібито внаслідок взаємодії цих протилежних зарядів вони притягуються один до одного. Досить логічне пояснення. Воно вірно відбиває механізм явища, але неправильно – його суть.

Елементарні частинки немає ні позитивного, ні негативного «електричних» зарядів, як немає особливої форми матерії як «електричного поля». Така «електрика» є вигадка людини, викликана її нездатністю пояснити існуючий стан речей.

«Електричне» та електрона один до одного насправді створюється потоками енергії, спрямованими до їх точок анігіляції, внаслідок їх поступального руху у просторі всесвіту. Коли вони потрапляють у зону дії сил тяжіння одне одного. Це справді виглядає як взаємодія рівних за величиною, але протилежних електричних зарядів.

"одноіменних електричних зарядів", наприклад: двох протонів або двох електронів також має інше пояснення. Відштовхування відбувається, коли одна з частинок потрапляє в зону дії сил відштовхування іншої частинки - тобто в зону згущення енергії позаду її точки анігіляції. Це ми розглянули у попередній статті.

Взаємодія "протон - антипротон", "електрон - позитрон" також має інше пояснення. Під такою взаємодією ми розуміємо взаємодію духу протонів або електронів, коли вони рухаються на зустрічних курсах. У цьому випадку, завдяки їхній взаємодії тільки тяжінням (відштовхування немає, оскільки зона відштовхування кожної з них знаходиться позаду них), відбувається їх жорсткий контакт. В результаті замість двох протонів (електронів) отримуємо зовсім інші «елементарні частинки», які насправді є похідними від жорсткої взаємодії цих двох протонів (електронів).

Атомна будова речовин. Модель атома

Розглянемо будову атома.

Нейтрона та електрона – як елементарних частинок матерії – не існує. Це ми розглянули вище. Відповідно: не існує і жодного ядра атома та його електронної оболонки. Ця помилка є потужною перешкодою для подальшого дослідження структури матерії.

Єдиною елементарною частинкою матерії є лише протон. Атом будь-якого хімічного елемента складається з парних структур із двох елементарних частинок матерії (крім ізотопів, де до парної структури додаються елементарні частинки).

Для подальших міркувань необхідно розглянути поняття загальної точки анігіляції.

Елементарні частинки матерії взаємодіють між собою точками анігіляції. Ця взаємодія веде до утворення матеріальних структур: атомів, молекул, фізичних тіл.

ЗАГАЛЬНА ТОЧКА АННІГІЛЯЦІЇ – є об'єднання двох одиничних точок анігіляції елементарних частинок матерії в загальну точку анігіляції парної структури, або загальних точок анігіляції парних структур у загальну точку анігіляції атома хімічного елемента, або загальних точок анігі хімічних елементів- У загальну точку анігіляції молекули.

Головне тут, що об'єднання частинок матерії виступає тяжінням і відштовхуванням як єдиний цілісний об'єкт. Зрештою, навіть будь-яке фізичне тіло можна як загальну точку анігіляції цього фізичного тіла: це тіло притягує себе інші фізичні тіла як єдиний, цілісний фізичний об'єкт, як єдина точка анігіляції. І тут ми отримуємо гравітаційні явища – тяжіння між фізичними тілами.

У фазі циклу розвитку галактики, коли сили тяжіння стають досить великими, починається об'єднання атомів дейтерію в структури інших атомів. Атоми хімічних елементів утворюються послідовно, з підвищенням швидкості поступального руху елементарних частинок матерії (читай: підвищення швидкості поступального руху галактики у просторі всесвіту) шляхом приєднання до атома дейтерію нових парних структур з елементарних частинок матерії.

Об'єднання відбувається послідовно: у кожному новому атомі утворюється по одній новій парній структурі з елементарних частинок матерії (рідше – по одиночній елементарній частинці). Що дає нам об'єднання атомів дейтерію у структуру інших атомів:

З'являється загальна точка анігіляції атома. Це означає, що взаємодіяти тяжінням і відштовхуванням з іншими атомами і елементарними частинками наш атом буде як єдина цільна структура.
З'являється простір атома, всередині якого щільність вільної енергії багаторазово перевищуватиме щільність вільної енергії поза його простором. Дуже висока щільність енергії позаду одиничної точки анігіляції всередині простору атома просто не встигатиме сильно падати: занадто малі відстані між елементарними частинками. Середня щільність вільної енергії у внутрішньоатомному просторі багаторазово перевищує значення константи щільності вільної енергії простору всесвіту.

У побудові атомів хімічних елементів, молекул хімічних речовин, фізичних тіл, проявляється найважливіший закон взаємодії матеріальних частинок та тіл:

Сила внутрішньоядерних, хімічних, електричних, гравітаційних зв'язків залежить від відстаней між точками анігіляції всередині атома, між загальними точками анігіляції атомів усередині молекул, між загальними точками анігіляції молекул усередині фізичних тіл, між фізичними тілами. Чим менша відстань між загальними точками анігіляції, тим більше потужні сили тяжіння діють між ними.

Зрозуміло, що:

Під внутрішньоядерними зв'язками ми маємо на увазі взаємодії між елементарними частинками та між парними структурами всередині атомів.
Під хімічними зв'язками маємо на увазі взаємодії між атомами у структурі молекул.
Під електричними зв'язками розуміємо взаємодії між молекулами у складі фізичних тіл, рідин, газів.
Під гравітаційними зв'язками ми маємо на увазі взаємодії між фізичними тілами.

Утворення другого хімічного елемента — атома гелію — відбувається, коли галактика розганяється в просторі до досить високої швидкості.

Подальше підвищення швидкості поступального руху галактики веде до утворення атомів наступних (відповідно до таблиці Менделєєва) хімічних елементів. У цьому: генезі атомів кожного хімічного елемента відповідає своя, суворо певна швидкість поступального руху галактики у просторі всесвіту. Назвемо її стандартною швидкістю утворення атома хімічного елемента .

Атом гелію – другий після водню атом, що утворився у галактиці. Потім, з підвищення швидкості поступального руху галактики, до атома гелію проривається наступний атом дейтерію. Це означає, що швидкість поступального руху галактики досягла стандартної швидкості утворення атома літію. Потім вона досягне стандартної швидкості утворення атома берилію, вуглецю ..., і так далі, згідно з таблицею Менделєєва.

модель атома

На наведеній схемі ми можемо бачити, що:

Кожен період у складі атома є кільцем з парних структур.
Центр атома завжди займає чотиривірна структура атома гелію.
Всі парні структури одного періоду розташовані лише в одній площині.
Відстань між періодами набагато більша, ніж відстані між парними структурами всередині одного періоду.

Очевидно, це дуже спрощена схема, і вона не відображає всіх реальностей побудови атомів. Наприклад: кожна нова парна структура, приєднуючись до атома, зміщує та інші парні структури періоду, якого приєднується.

Отримуємо принцип побудови періоду як кільця навколо геометричного центру атома:

Структура періоду будується в одній площині. Цьому сприяє загальний вектор поступального руху всіх елементарних частинок галактики.
парні структури одного періоду будуються навколо геометричного центру атома на рівній відстані.
атом, навколо якого будується новий період, поводиться до цього нового періоду як єдина цілісна система.

Ось і отримуємо найважливішу закономірність побудови атомів хімічних елементів:

ЗАКОНОМІРНІСТЬ СТРОГО ВИЗНАЧЕНОЇ КІЛЬКОСТІ ПАРНИХ СТРУКТУР: одночасно, на певній відстані від геометричного центру загальної точки анігіляції атома може бути лише певна кількість парних структур з елементарних частинок матерії.

Тобто: у другому, третьому періодах таблиці Менделєєва – по вісім елементів, у четвертому, п'ятому – по вісімнадцять, у шостому, сьомому – по тридцять два. Збільшується діаметр атома дозволяє збільшуватися кількості парних структур у кожному наступному періоді.

Відомо, що це закономірність визначає принцип періодичності побудови атомів хімічних елементів, відкритого ще Д.І. Менделєєвим.

Кожен період усередині атома хімічного елемента веде себе як єдина цілісна система. Це визначається стрибками відстаней між періодами: набагато більшими, ніж відстані між парними структурами всередині періоду.

Атом з неповним періодом виявляє хімічну активність відповідно до вищезазначеної закономірності. Оскільки існує дисбаланс сил тяжіння та відштовхування атома на користь сил тяжіння. Але з приєднанням останньої парної структури дисбаланс зникає, новий період набуває форми правильного коластає єдиною, цілісною, завершеною системою. А ми одержуємо атом інертного газу.

Найважливішою закономірністю побудови структури атома є: атом має плоско-каскаднуструктуру . Щось на зразок люстри.

парні структури одного періоду повинні розташовуватися в одній площині, перпендикулярній до вектора поступального руху атома.
у той же час періоди в атомі повинні розташовуватись каскадом.

Це пояснює, чому у другому та третьому періодах (так само як і в четвертому – п'ятому, шостому – сьомому) однакова кількість парних структур (дивися малюнок нижче). Така структура атома є наслідок розподілу сил тяжіння та відштовхування елементарної частки: сили тяжіння діють у передній (по ходу руху) півсфері частинки, сили відштовхування – у задній півсфері.

Інакше, згущення вільної енергії позаду точок анігіляції одних парних структур потрапляють у зону тяжіння точок анігіляції інших парних структур, і атом неминуче розвалиться.

Нижче бачимо схематичне об'ємне зображення атома аргону

модель атома аргону

На наведеному нижче малюнку ми можемо бачити «розріз», вид «збоку» - двох періодів атома — другого і третього:

Саме так мають бути відорієнтовані щодо центру атома парні структури в періодах з рівною кількістю парних структур (другий — третій, четвертий — п'ятий, шостий — сьомий).

Кількість енергії в згущенні позаду точки анігіляції елементарної частки постійно зростає. Це стає зрозумілим із формули:

E 1 ~m(C+W)/2

Е 2 ~m(C-W)/2

ΔE = Е 1 -Е 2 = m (C + W) / 2 - m (C - W) / 2

ΔE~W×m

де:

Е 1 - кількість вільної енергії, що згортається (поглинається) точкою анігіляції з передньої півсфери руху.

Е 2 - кількість вільної енергії згортається (поглинається) точкою анігіляції з задньої півсфери руху.

ΔЕ – різниця між кількістю вільної енергії, що згортається (поглинається) з передньої та задньої півсфер руху елементарної частинки.

W – швидкість руху елементарної частки.

Тут ми бачимо безперервне зростання маси згущення енергії позаду точки анігіляції частинки, що рухається, у міру підвищення швидкості її поступального руху.

У структурі атома це виявиться в тому, що щільність енергії позаду структури кожного наступного атома зростатиме геометричної прогресії. Крапки анігіляції своєю силою тяжіння «залізною хваткою» тримають одна одну. У той самий час, зростаюча сила відштовхування дедалі більше відхилятиме один від одного парні структури атома. Ось і отримуємо плоско - каскадна побудова атома.

Атом, формою, повинен нагадувати форму чаші, де «дном» є структура атома гелію. А "краями" чаші є останній період. Місця «вигинів чаші»: другий – третій, четвертий – п'ятий, шостий – сьомий періоди. Ці «вигини» і дозволяють утворювати різні періодиз рівною кількістю парних структур

модель атома гелію

Саме плоско — каскадна структура атома та кільцеве розташування парних структур у ньому, визначають періодичність та рядність побудови періодичної системихімічних елементів Менделєєва, періодичність прояву схожих хімічних властивостейатомів одного ряду періодичної таблиці.

Плоско - Каскадна структура атома дає появу єдиного простору атома з високою щільністю вільної енергії.

Усі парні структури атома спрямовані у бік центру атома (вірніше: у бік точки, що знаходиться на геометричній осі атома, у напрямку руху атома).
Усі індивідуальні точки анігіляції розташовуються за кільцями періодів усередині атома.
Всі індивідуальні згущення вільної енергії розташовані за їх точками анігіляції.

Результат: єдине згущення вільної енергії високої густини, межі якого є межами атома. Ці межі, як ми розуміємо, є межами дії сил, відомих у науці як сили Юкави.

Плоско-каскадна структура атома дає перерозподіл зон сил тяжіння та відштовхування певним чином. Перерозподіл зон сил тяжіння та відштовхування ми спостерігаємо вже у парної структури:

Зона дії сил відштовхування парної структури збільшується за рахунок зони дії сил її тяжіння (порівняно з одиночними елементарними частинками). Зона дії сил тяжіння відповідно зменшується. (Зменшується зона дії сили тяжіння, але не сама сила). Плоско – каскадна структура атома дає ще більше збільшення зони дії сил відштовхування атома.

З кожним новим періодом, зона дії сил відштовхування прагне формі повної кулі.
Зона дії сил тяжіння буде все більш зменшується в діаметрі конус

У побудові нового періоду атома простежується ще одна закономірність: всі парні структури одного періоду розташовані строго симетрично щодо геометричного центру атома, незалежно від кількості парних структур у періоді.

Кожна нова парна структура, приєднуючись, змінює розташування решти парних структур періоду отже відстані між ними періоді завжди рівні одна одній. Ці відстані зменшуються із приєднанням наступної парної структури. Неповний зовнішній періодатом хімічного елемента робить його хімічно активним.

Відстані між періодами, набагато більшими, ніж відстані між парними частинками всередині періоду, роблять періоди відносно незалежними один від одного.

Кожен період атома відноситься до всіх інших періодів і всього атома як незалежна цільна структура.

Це визначає, що хімічна активність атома майже 100% визначається лише останнім періодом атома. Цілком заповнений останній період дає нам максимально заповнену зону сил відштовхування атома. Хімічна активність атома майже нульова. Атом як м'ячик відштовхує від себе інші атоми. Ми тут бачимо газ. І не просто газ, а інертний газ.

Приєднання першої парної структури нового періоду змінює цю ідилічну картину. Розподіл зон дії сил відштовхування та тяжіння змінюється на користь сил тяжіння. Атом стає хімічно активним. Це атом лужного металу.

З приєднанням кожної наступної парної структури змінюється баланс зон розподілу сил тяжіння та відштовхування атома: зона сил відштовхування посилюється, зона сил тяжіння зменшується. І кожен наступний атом стає трохи меншим металом і трохи більше – неметалом.

Плоско - каскадна форма атомів, перерозподіл зон дії сил тяжіння та відштовхування дає нам наступне: Атом хімічного елемента, зустрічаючись з іншим атомом навіть на зустрічних курсах, обов'язково потрапляє до зони дії сил відштовхування цього атома. І не руйнується сам і не руйнує цей інший атом.

Усе це приводить нас до чудового результату: атоми хімічних елементів, вступаючи у сполуки друг з одним, утворюють об'ємні структури молекул. На противагу плоско - каскадної структури атомів. Молекула є стійка об'ємна структура з атомів.

Розглянемо потоки енергії всередині атомів та молекул.

Насамперед зазначимо, що елементарна частка поглинатиме енергію циклами. Тобто: у першу половину циклу елементарна частка поглинає енергію з найближчого простору. Тут утворюється порожнеча – без вільної енергії.

У другу половину циклу: енергії з більш далекого оточення негайно заповнюватиме порожнечу. Тобто – у просторі виникнуть потоки енергії, спрямовані на точку анігіляції. Частка отримує позитивний імпульс поступального руху. А пов'язана енергіяусередині частки почне перерозподіляти свою густину.

Що нам тут цікаво.

Оскільки цикл анігіляції поділяється на дві фази: фазу поглинання енергії та фазу руху енергії (заповнення порожнечі), то Середня швидкістьпотоків енергії в районі точки анігіляції зменшиться, власне кажучи – вдвічі.

І, що надзвичайно важливо:

У побудові атомів, молекул, фізичних тіл проявляється дуже важлива закономірність: стійкість всіх матеріальних структур, як то: парних структур – атомів дейтерію, окремих періодів навколо атомів, атомів, молекул, фізичних тіл забезпечується суворою впорядкованістю процесів їх анігіляції..

Розглянемо це.

Потоки енергії, що створюються парною структурою. У парній структурі елементарні частки анігілюють енергію синхронно. Інакше, елементарні частинки «з'їдали» згущення енергії позаду точки анігіляції один одного. Отримуємо чіткі хвильові параметри парної структури. Крім того, нагадуємо, що завдяки циклічності процесів анігіляції середня швидкість потоків енергії тут падає вдвічі.
Потік енергії всередині атома. Принцип той самий: всі парні структури одного періоду повинні анігілювати енергію синхронно – синхронними циклами. Так само: процеси анігіляції всередині атома мають бути синхронізовані між періодами. Будь-яка асинхронність веде до руйнації атома. Тут синхронність може трохи змінюватись. Можна припустити, що періоди в атомі анігілюють енергію послідовно, один за одним хвилею.
Потік енергії всередині молекули, фізичного тіла. Відстань між атомами у структурі молекули багаторазово перевищує відстані між періодами всередині атома. З іншого боку, молекула має об'ємну структуру. Так само, як і будь-яке фізичне тіло має об'ємну структуру. Зрозуміло, що синхронність процесів анігіляції має бути послідовна. Спрямована від периферії до центру, або навпаки: від центру – до периферії – рахуйте як завгодно.

Принцип синхронності дає нам ще дві закономірності:

Швидкість потоків енергії всередині атомів, молекул, фізичних тіл значно менша за константу швидкості руху енергії в просторі всесвіту. Ця закономірність допоможе нам зрозуміти (стаття №7) процеси електрики.
Чим більшу структуру ми бачимо (послідовно: елементарна частка, атом, молекула, фізичне тіло), тим більшу довжину хвилі у її хвильових характеристиках ми спостерігатимемо. Це стосується і фізичних тіл: чим більша маса має фізичне тіло, тим більшою довжиною хвилі воно володіє.

Сторінка 1

Заряд нейтрону дорівнює нулю. Отже, нейтрони не грають ролі величині заряду ядра атома. Цією ж величиною дорівнює порядковий номер хрому.

Заряд протона qp e Заряд нейтрону дорівнює нулю.

Легко побачити, що при цьому заряд нейтрона дорівнює нулю, а протона 1, як і належить. Виходять всі баріони, що входять у два сімейства - вісімку та десятку. Мезони складаються з кварку та антикварку. Рисою позначаються антикварки; їхній електричний заряд відрізняється знаком від заряду відповідного кварка. У пі-мезон дивний кварк не входить, пі-мезони, як ми вже казали, - частки з дивністю та спином, рівними нулю.

Так як заряд протона дорівнює заряду електрона і заряд нейтрону дорівнює кулю, то якщо вимкнути сильний взаємодії, взаємодія протона з електромагнітним полемА буде звичайною взаємодією дираківської частки - Yp/V У нейтрону ж електромагнітна взаємодія була б відсутньою.

Позначення: 67 - різницю зарядів електрона та протона; q – заряд нейтрона; qg – абсолютна величина заряду електрона.

Ядро складається з заряджених позитивно елементарних частинок - протонів і нейтронів, що не несуть заряду.

В основу сучасних уявлень про будову матерії покладено твердження про існування атомів речовини, що складаються з позитивно заряджених протонів і не мають заряду нейтронів, що утворюють позитивно заряджене ядро, і негативно заряджених ядро, що обертаються навколо ядра. Енергетичні рівні електронів, згідно з цією теорією, носять дискретний характер, а втрата або придбання ними деякої додаткової енергії сприймається як перехід із одного дозволеного енергетичного рівня на інший. При цьому дискретний характер енергетичних електронних рівнівстає причиною такого ж дискретного поглинання або випромінювання електроном енергії під час переходу з одного енергетичного рівня на інший.

Ми приймали, що заряд атома або молекули повністю визначається скалярною сумою q Z (q Nqn, де Z – число пар електрон – протон, (q qp – qe – різниця зарядів електрона та протона, Л – число нейтронів, a qn – заряд нейтрону).

Заряд ядра визначається лише числом протонів Z, яке масове числоА збігається з повним числом протонів та нейтронів. Оскільки заряд нейтрона дорівнює нулю, електрична взаємодія за законом Кулона між двома нейтронами, а також між протоном та нейтроном відсутня. У той самий час між двома протонами діє електрична сила відштовхування.

Далі, в межах точності вимірювань, жодного разу не було зареєстровано жодного процесу зіткнення, при якому не дотримувався закон збереження заряду. Наприклад, невідхилення нейтронів у однорідних електричних поляхдозволяє розглядати заряд нейтрона як рівний нулюз точністю до 1 (Н7 заряд електрона.

Ми вже говорили, що відмінність магнітного моменту протона від одного ядерного магнетону є дивовижним результатом. Ще більш дивовижним (є існування магнітного моменту у не має заряду нейтрона.

Легко переконатися, що ці сили не зводяться до жодного з типів сил, розглянутих у попередніх частинах курсу фізики. Справді, якщо припустити, наприклад, що між нуклонами у ядрах діють гравітаційні сили, то легко підрахувати за відомими масами протона і нейтрона, що енергія зв'язку на одну частинку виявиться нікчемною - вона буде в 1036 разів меншою за ту, яка спостерігається експериментально. Відпадає також припущення про електричний характер ядерних сил. Дійсно, в цьому випадку неможливо уявити стійкого ядра, що складається з одного зарядженого протона і не має заряду нейтрона.

Міцний зв'язок, що існує між нуклонами в ядрі, свідчить про наявність в атомних ядрах спеціальних, так званих ядерних сил. Легко переконатися, що ці сили не зводяться до жодного з типів сил, розглянутих у попередніх частинах курсу фізики. Справді, якщо припустити, наприклад, що між нуклонами в ядрах діють гравітаційні сили, то легко підрахувати за відомими масами протона і нейтрона, що енергія зв'язку на одну частинку виявиться мізерною - вона буде у 1038 разів меншою за ту, що спостерігається експериментально. Відпадає також припущення про електричний характер ядерних сил. Дійсно, в цьому випадку неможливо уявити стійкого ядра, що складається з одного зарядженого протона і не має заряду нейтрона.