Proton kütləsi. Proton elementar hissəcikdir.Şərti vahidlərdə protonun yükü nə qədərdir?
Fəsil 9. Elementar ödənişlər. Elektron və proton
§ 9.1. Elektromaqnit kütləsi və yükü. Yükün mahiyyəti ilə bağlı sual
5-ci fəsildə biz ətalət mexanizmini öyrəndik, “inertial kütlə”nin nə olduğunu və elementar yüklərin hansı elektrik hadisələri və xassələrinin onu müəyyən etdiyini izah etdik. 7-ci fəsildə biz cazibə və “qravitasiya kütləsi” fenomeni üçün eyni şeyi etdik. Məlum oldu ki, cisimlərin həm ətaləti, həm də cazibə qüvvəsi elementar hissəciklərin həndəsi ölçüsü və onların yükü ilə müəyyən edilir. Həndəsi ölçü tanış bir anlayış olduğundan, ətalət və cazibə kimi fundamental hadisələr yalnız bir az öyrənilmiş varlığa - "yük"ə əsaslanır. İndiyə qədər "şarj" anlayışı sirli və demək olar ki, mistikdir. Əvvəlcə elm adamları yalnız makroskopik yüklərlə məşğul olurdular, yəni. makroskopik cisimlərin yükləri. Elmdə elektrikin öyrənilməsinin başlanğıcında, artıqlığı və ya çatışmazlığı cisimlərin elektrikləşməsinə səbəb olan görünməz "elektrik mayeləri" haqqında fikirlərdən istifadə edilmişdir. Uzun müddət müzakirələr yalnız bir maye və ya iki: müsbət və mənfi olması ilə bağlı idi. Sonra bildilər ki, "elementar" yük daşıyıcıları, elektronlar və ionlaşmış atomlar, yəni. artıq elektronu və ya çatışmazlığı olan atomlar. Hətta sonralar "ən elementar" müsbət yük daşıyıcıları - protonlar kəşf edildi. Sonra məlum oldu ki, çoxlu "elementar" hissəciklər var və onların bir çoxunun elektrik yükü var və böyüklük baxımından bu yük həmişə
q 0 ≈ 1,602 10− 19 C yükün bəzi minimum aşkar edilən hissəsinin qatıdır. Bu
hissəsi “elementar yük” adlanırdı. Yük bir cismin elektrik qarşılıqlı təsirlərində və xüsusən də elektrostatik qarşılıqlı təsirlərdə iştirak dərəcəsini müəyyənləşdirir. Bu günə qədər elementar yükün nə olduğuna dair heç bir aydın izahat yoxdur. Yükün digər yüklərdən (məsələn, fraksiya yüklü kvarklardan) ibarət olması ilə bağlı hər hansı əsaslandırma izahat deyil, məsələnin sxolastik “bulanıklığı”dır.
Əvvəllər təyin etdiyimizdən istifadə edərək, özümüz ittihamlar haqqında düşünməyə çalışaq. Unutmayaq ki, yüklər üçün müəyyən edilmiş əsas qanun Coulomb qanunudur: iki yüklənmiş cismin qarşılıqlı təsir qüvvəsi onların yüklərinin böyüklüyünün hasilinə düz mütənasibdir və aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir. Belə çıxır ki, Kulon qanununu hər hansı konkret artıq öyrənilmiş fiziki mexanizmlərdən çıxarsaq, bununla da yüklərin mahiyyətini anlamaqda bir addım atmış olarıq. Artıq dedik ki, elementar yüklər xarici aləmlə qarşılıqlı əlaqə baxımından tamamilə onların elektrik sahəsi ilə müəyyən edilir: quruluşu və hərəkəti. Və dedilər ki, elementar yüklərdə ətalət və cazibə qüvvəsini izah etdikdən sonra hərəkətdən başqa bir şey yoxdur elektrik sahəsi, və heç biri qalmadı. Elektrik sahəsi isə vakuum, efir, plenumun pozulmuş vəziyyətlərindən başqa bir şey deyil. Yaxşı, gəlin ardıcıl olaq və elektron və onun yükünü hərəkət edən sahəyə endirməyə çalışaq! Biz artıq 5-ci fəsildə təxmin etdik ki, proton yükünün işarəsi və həndəsi ölçüsü istisna olmaqla, elektrona tamamilə bənzəyir. Əgər elektronu hərəkət edən sahəyə endirməklə həm yükün işarəsini, həm də zərrəciklərin yük miqdarının ölçüyə görə müstəqilliyini izah edə bildiyimizi görsək, onda bizim tapşırığımız ən azı birinci yaxınlaşmaya qədər tamamlanacaq.
§ 9.2. Qəribə cərəyanlar və qəribə dalğalar. Düz elektron
Əvvəlcə r 0 radiuslu dairəvi yol boyunca hərəkət edən halqa yükünün son dərəcə sadələşdirilmiş model vəziyyətini (şək. 9.1) nəzərdən keçirək. Və ümumiyyətlə ona icazə verin
elektrik neytral, yəni. onun mərkəzində əks işarəli yük var. Bu, "düz elektron" adlanan elektrondur. Biz əsl elektronun belə olduğunu iddia etmirik, sadəcə olaraq, düz, iki ölçülü halda sərbəst elementar yükə ekvivalent elektrik neytral obyekti əldə etməyin mümkün olub-olmadığını hələlik anlamağa çalışırıq. Efirin əlaqəli yüklərindən (vakuum, plenum) yükümüzü yaratmağa çalışaq. Müəyyənlik üçün halqanın yükü mənfi olsun və üzük saat əqrəbi istiqamətində hərəkət etsin (şək. 9.1). Bu zaman cərəyan I t saat əqrəbinin əksinə axır. Kiçik seçək
halqa yükünün elementi dq və ona kiçik bir uzunluq dl təyin edin. Aydındır ki, zamanın hər anında dq elementi tangensial sürətlə v t və normal sürətlənmə a n ilə hərəkət edir. Belə bir hərəkətlə di elementinin ümumi cərəyanını əlaqələndirə bilərik -
vektor kəmiyyəti. Bu dəyər sabit tangensial cərəyan kimi təqdim edilə bilər dI t, daim axını ilə istiqamətini "çevirir"
zaman, yəni sürətlənmişdir. Yəni sahib olmaq normal sürətlənmə dI&n. Çətinlik
daha ətraflı nəzərdən keçirilməsi onunla əlaqədardır ki, indiyə qədər fizikada biz əsasən sürətlənməsi cərəyanın öz istiqaməti ilə eyni düz xətt üzərində olan alternativ cərəyanları nəzərdən keçirmişik. Bu vəziyyətdə vəziyyət fərqlidir: cərəyan perpendikulyar onun sürətlənməsinə. Və nə? Bu, əvvəllər qəti şəkildə müəyyən edilmiş fizika qanunlarını qüvvədən salırmı?
düyü. 9.1. Halqa cərəyanı və onun sınaq yükünə qüvvə təsiri
Onun maqnit sahəsi elementar cərəyanın özü ilə bağlı olduğu kimi (Bio-Savart-Laplas qanununa görə), elementar cərəyanın sürətlənməsi də əvvəlki fəsillərdə göstərdiyimiz kimi, induksiyanın elektrik sahəsi ilə bağlıdır. Bu sahələr xarici q yükü üzərində F qüvvə hərəkəti edir (şək. 9.1). Radius r 0 sonlu olduğundan, hərəkətlər
Halqanın sağ yarısının (şəklə görə) elementar cərəyanları sol yarısının elementar cərəyanlarının əks təsiri ilə tamamilə kompensasiya edilə bilməz.
Beləliklə, halqa cərəyanı arasında I və xarici sınaq yükü q olmalıdır
qüvvənin qarşılıqlı təsiri yaranır.
Nəticədə, biz spekulyativ olaraq bütövlükdə tikintidə tamamilə elektrik neytral olacaq, lakin halqa cərəyanı ehtiva edən bir obyekt yarada biləcəyimizi tapdıq. Vakuumda halqa cərəyanı nədir? Bu, yan cərəyandır. Biz onu əks yüklərin tam qalan hissəsi ilə əlaqəli mənfi (və ya əksinə - müsbət) vakuum yüklərinin dairəvi hərəkəti kimi təsəvvür edə bilərik.
V Mərkəz. O, həmçinin müsbət və mənfi bağlı yüklərin birgə dairəvi hərəkəti kimi də təsəvvür edilə bilər, lakin müxtəlif sürətlərdə və ya müxtəlif radiuslar və ya
V fərqli tərəflər... Nəhayət, vəziyyətə necə baxsaq da, belə olacaq
fırlanan elektrik sahəsinə E azaltmaq, bir dairədə bağlıdır . Bu maqnit sahəsi yaradır B, cərəyanların axması və əlavə, məhdud olmayan cr ilə əlaqəli saat hom elektrik sahəsi Eind , bu cərəyanların olması səbəbindən sürətləndirdi.
Həqiqi elementar yüklərin (məsələn, elektronların) yaxınlığında müşahidə etdiyimiz budur! Budur "elektrostatik" qarşılıqlı təsirin fenomenologiyası. Elektron yaratmaq üçün pulsuz yüklər (kəsik və ya digər yük qiymətləri ilə) tələb olunmur. Sadəcə kifayətdir bağlı vakuum yükləri! Unutmayın ki, müasir anlayışlara görə, foton da hərəkət edən elektrik sahəsindən ibarətdir və ümumiyyətlə elektrik cəhətdən neytraldır. Bir foton bir halqaya "əyilirsə", onda bir yük olacaq, çünki onun elektrik sahəsi indi düz və bərabər şəkildə deyil, sürətlə hərəkət edəcəkdir. İndi müxtəlif işarəli yüklərin necə əmələ gəldiyi aydın olur: əgər “halqa modeli”ndə (şək. 9.1) E sahəsi hissəciyin mərkəzindən periferiyaya yönəlibsə, onda yük bir işarəlidir, əgər əksinə. , sonra digərindən. Bir elektronu (və ya pozitronu) açsaq, bir foton yaradırıq. Əslində, bucaq impulsunu qorumaq ehtiyacından ötəri, bir yükü fotona çevirmək üçün iki əks yük götürməli, onları bir araya gətirməli və nəticədə iki elektrik neytral fotonu əldə etməlisiniz. Bu fenomen (annihilasiya reaksiyası) əslində təcrübələrdə müşahidə olunur. Beləliklə, bir ittiham budur - bu elektrik sahəsinin fırlanma anı! Sonra, biz düsturlar və hesablamalar aparmağa çalışacağıq və dəyişən əyilmə cərəyanı vəziyyətinə tətbiq olunan induksiya qanunlarından Coulomb qanununu çıxaracağıq.
§ 9.3. Faradeyin induksiya qanununun nəticəsi olaraq Coulomb qanunu
Göstərək ki, ikiölçülü (düz) yaxınlaşmada elektron elektrostatik mənada cərəyanın dairəvi hərəkətinə bərabərdir və bu cərəyanın böyüklüyü ilə r 0 radiusu boyunca sürətlə hərəkət edən q 0 yük cərəyanına bərabərdir. işıq sürətinə bərabər c .
Bunun üçün ümumi dairəvi cərəyanı I (şəkil 9.1) elementar cərəyanlara bölürük İdl, sınaq yükünün q yerləşdiyi nöqtədə hərəkət edən dE ind hesablayırıq və halqa üzərində inteqrasiya edirik.
Beləliklə, bizim vəziyyətimizdə halqadan keçən cərəyan bərabərdir:
(9.1) I = q 0 v = q 0 c . 2 π r 0 2 π r 0
Bu cərəyan əyri, yəni sürətlənmiş olduğundan, elədir
dəyişənlər:
İ.Misyuçenko |
Allahın son sirri |
|||||||
dt 2 π r |
2πr |
|||||||
burada a - c sürəti ilə dairədə hərəkət edərkən hər bir cərəyan elementinin yaşadığı mərkəzdənqaçma sürətidir.
Kinematikadan məlum olan ifadəni a = c 2 sürətlənməsi ilə əvəz edərək əldə edirik: r 0
q0 c2 |
||||||
2πr |
2 π r 2 |
|||||
Aydındır ki, cari element üçün törəmə düsturla ifadə olunacaq:
dl = |
q0 c2 |
dl. |
|||||
2πr |
2 π r 2 |
||||||
Biot-Savart-Laplas qanunundan aşağıdakı kimi, hər bir cari element Idl sınaq yükünün yerləşdiyi nöqtədə “elementar” maqnit sahəsi yaradır:
(9.5) dB = |
mən[ dl , rr ] |
|||
4-cü fəsildən məlum olur ki, elementar cərəyanın dəyişən maqnit sahəsi elektrik cərəyanını yaradır:
(9.6) dE r = v r B dB r = |
μ 0 |
|||||||||
mən[dl,r] |
||||||||||
İndi (9.4) elementar dairəvi cərəyanın törəməsinin qiymətini bu ifadədə əvəz edək:
dl sin(β) |
|||||||||||
dE = |
|||||||||||
2 π r 2 |
|||||||||||
Bu elementar elektrik sahəsinin güclərini cari kontur boyunca, yəni dairədə müəyyən etdiyimiz bütün dl üzərində inteqrasiya etmək qalır:
q0 c2 |
günah(β) |
r 2 ∫ |
günah(β) |
||||||||
E = ∫ dE = ∫ 8 π |
2 π r 2 |
dl = |
16 π 2 ε |
dl. |
|||||||
Asanlıqla görmək olar (Şəkil 9.1) bucaqlar üzərində inteqrasiya aşağıdakıları verəcəkdir:
(9.9) ∫ |
günah(β) |
4 π r 2 |
|||
dl = 2 π r0 |
r 2 0 |
r 2 0. |
Müvafiq olaraq, sınaq yükünün yerləşdiyi nöqtədə əyri cərəyanımızdan induksiya E ind elektrik sahəsinin gücünün ümumi dəyəri bərabər olacaqdır.
Əgər siz atomun quruluşu ilə tanışsınızsa, onda yəqin ki, hər hansı bir elementin atomunun üç növ elementar hissəcikdən ibarət olduğunu bilirsiniz: protonlar, elektronlar və neytronlar. Protonlar neytronlarla birləşərək atom nüvəsini əmələ gətirir.Protonun yükü müsbət olduğu üçün atom nüvəsi həmişə müsbət yüklü olur. atom nüvəsi onu əhatə edən digər elementar hissəciklərin buludu ilə kompensasiya olunur. Mənfi yüklü elektron protonun yükünü sabitləşdirən atomun tərkib hissəsidir. Ətrafdakı atom nüvəsindən asılı olaraq, element ya elektrik cəhətdən neytral ola bilər (atomda bərabər sayda proton və elektron olduqda) və ya müsbət və ya mənfi yükə malik ola bilər (müvafiq olaraq elektronların çatışmazlığı və ya artıqlığı halında) ). Müəyyən bir yük daşıyan bir elementin atomuna ion deyilir.
Yadda saxlamaq lazımdır ki, elementlərin xassələrini və dövri cədvəldəki mövqeyini təyin edən protonların sayıdır. D.I.Mendeleyev. Daxildir atom nüvəsi neytronların yükü yoxdur. Protonların qarşılıqlı əlaqədə olması və praktiki olaraq bir-birinə bərabər olması və elektronun kütləsinin onlarla müqayisədə cüzi olması (1836 dəfə az) səbəbindən atomun nüvəsindəki neytronların sayı çox mühüm rol oynayır, yəni: sistemin sabitliyini və nüvələrin sürətini müəyyən edir.Mərzmun neytronlar elementin izotopunu (müxtəlifliyini) təyin edir.
Bununla belə, yüklənmiş hissəciklərin kütlələri arasındakı uyğunsuzluğa görə protonlar və elektronlar fərqli xüsusi yüklərə malikdirlər (bu dəyər elementar hissəciyin yükünün onun kütləsinə nisbəti ilə müəyyən edilir). Nəticədə, protonun xüsusi yükü elektron üçün -1,758820088(39)·1011-ə qarşı 9,578756(27)·107 C/kq təşkil edir. Yüksək xüsusi yükə görə sərbəst protonlar maye mühitdə mövcud ola bilməz: onlar nəmləndirilə bilər.
Protonun kütləsi və yükü keçən əsrin əvvəllərində müəyyən edilmiş xüsusi dəyərlərdir. Bunu XX əsrin ən böyük kəşflərindən biri olan hansı alim etdi? Geri 1913-cü ildə Rutherford, bütün kütlələrə əsaslanaraq bilinir kimyəvi elementlər bir hidrogen atomunun kütləsindən tam sayda dəfə böyük olduqda, o, hidrogen atomunun nüvəsinin hər hansı bir elementin atomunun nüvəsinə daxil olduğunu fərz etdi. Bir qədər sonra Ruterford bir azot atomunun nüvələrinin alfa hissəcikləri ilə qarşılıqlı təsirini tədqiq etdiyi bir təcrübə keçirdi. Təcrübə nəticəsində atomun nüvəsindən bir hissəcik uçdu, Ruterford bunu "proton" (yunanca "protos" sözündən - birinci) adlandırdı və onun hidrogen atomunun nüvəsi olduğunu fərz etdi. Fərziyyə bu elmi təcrübənin bulud kamerasında təkrarlanması ilə eksperimental olaraq sübuta yetirildi.
Həmin Rezerford 1920-ci ildə atom nüvəsində kütləsi protonun kütləsinə bərabər olan, lakin heç bir elektrik yükü daşımayan hissəciyin mövcudluğu haqqında fərziyyə irəli sürdü. Lakin Ruterfordun özü bu hissəciyi aşkar edə bilmədi. Lakin 1932-ci ildə onun tələbəsi Çadvik eksperimental olaraq atom nüvəsində neytronun - Ruterfordun proqnozlaşdırdığı, kütləsi təxminən protona bərabər olan hissəcik olduğunu sübut etdi. Neytronları aşkar etmək daha çətin idi, çünki onların elektrik yükü yoxdur və buna görə də digər nüvələrlə qarşılıqlı təsir göstərmirlər. Yükün olmaması neytronların çox yüksək nüfuzetmə qabiliyyətini izah edir.
Protonlar və neytronlar atom nüvəsində çox güclü bir qüvvə ilə bir-birinə bağlıdır. İndi fiziklər bu iki elementar nüvə hissəciyinin bir-birinə çox oxşar olması ilə razılaşırlar. Beləliklə, onların spinləri bərabərdir və nüvə qüvvələri onlara tamamilə bərabər təsir göstərir. Yeganə fərq odur ki, proton müsbət yükə malikdir, neytron isə ümumiyyətlə yükə malik deyil. Amma o vaxtdan elektrik yükü nüvə qarşılıqlı təsirində heç bir əhəmiyyəti yoxdur, yalnız bir növ proton işarəsi kimi qəbul edilə bilər. Əgər bir protonu elektrik yükündən məhrum etsəniz, o, fərdiliyini itirəcək.
Bu yazıda siz digər elementləri ilə birlikdə kainatın əsasını təşkil edən elementar hissəcik kimi kimya və fizikada istifadə edilən proton haqqında məlumat tapa bilərsiniz. Protonun xassələri, kimyadakı xüsusiyyətləri və sabitliyi müəyyən ediləcək.
Proton nədir
Proton elementar hissəciklərin nümayəndələrindən biridir, barion kimi təsnif edilir, məs. burada fermionlar güclü qarşılıqlı təsir göstərir və hissəcik özü 3 kvarkdan ibarətdir. Proton sabit hissəcikdir və şəxsi impulsuna malikdir - spin ½. Proton üçün fiziki təyinatdır səh(və ya səh +)
Proton - elementar hissəcik, termonüvə tipli proseslərdə iştirak edir. Məhz bu reaksiya növü bütün kainatda ulduzların yaratdığı əsas enerji mənbəyidir. Günəşin buraxdığı enerjinin demək olar ki, bütün miqdarı yalnız 4 protonun bir helium nüvəsində birləşməsi və iki protondan bir neytron meydana gəlməsi səbəbindən mövcuddur.
Protona xas olan xüsusiyyətlər
Proton barionların nümayəndələrindən biridir. Bu bir faktdır. Protonun yükü və kütləsi - sabitlər. Proton +1 elektrik yüklüdür və onun kütləsi müxtəlif ölçü vahidlərində müəyyən edilir və MeV 938,272 0813(58), protonun kiloqramında çəkisi 1,672 621 898(21) 10 −27 kq rəqəmlərindədir, atom kütlələrinin vahidlərində protonun çəkisi 1,007 276 466 879(91) a. e.m. və elektronun kütləsinə nisbətdə protonun çəkisi elektrona nisbətdə 1836,152 673 89 (17) təşkil edir.
Fizika baxımından yuxarıda tərifi verilmiş bir proton izospin +½ proyeksiyasına malik elementar hissəcikdir və nüvə fizikası bu hissəciyi əks işarə ilə qəbul edir. Protonun özü nuklondur və 3 kvarkdan (iki u kvark və bir d kvark) ibarətdir.
Protonun quruluşu eksperimental olaraq Amerika Birləşmiş Ştatlarından olan nüvə fiziki Robert Hofstadter tərəfindən tədqiq edilmişdir. Bu məqsədə çatmaq üçün fizik protonları yüksək enerjili elektronlarla toqquşdurdu və təsvirinə görə fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görüldü.
Protonda protonun elektrik yükünün enerjisinin təxminən otuz beş faizini ehtiva edən və kifayət qədər yüksək sıxlığa malik nüvə (ağır nüvə) var. Nüvəni əhatə edən qabıq nisbətən boşaldılır. Qabıq əsasən və p tipli virtual mezonlardan ibarətdir və protonun elektrik potensialının təxminən əlli faizini daşıyır və təxminən 0,25 * 10 13 ilə 1,4 * 10 13 məsafədə yerləşir. Daha da irəlidə, təxminən 2,5 * 10 13 santimetr məsafədə, qabıq və w virtual mezonlardan ibarətdir və protonun elektrik yükünün təxminən qalan on beş faizini ehtiva edir.
Proton Sabitliyi və Sabitliyi
Sərbəst vəziyyətdə proton heç bir çürümə əlaməti göstərmir, bu da onun sabitliyini göstərir. Barionların ən yüngül nümayəndəsi kimi protonun sabit vəziyyəti barionların sayının qorunma qanunu ilə müəyyən edilir. SBC qanununu pozmadan protonlar neytrinolara, pozitronlara və digər daha yüngül elementar hissəciklərə parçalanmağa qadirdir.
Atom nüvəsinin protonu K, L, M atom qabıqlarına malik olan müəyyən növ elektronları tutmaq qabiliyyətinə malikdir. Elektron tutulmasını tamamlayan proton neytrona çevrilir və nəticədə neytrino buraxır və elektron tutma nəticəsində əmələ gələn “deşik” atom təbəqələrinin üstündəki elektronlarla doldurulur.
Qeyri-inertial istinad sistemlərində protonlar hesablana bilən məhdud bir ömür əldə etməlidirlər; bu, Unruh effekti (radiasiya) ilə bağlıdır. kvant nəzəriyyəsi sahə, bu tip radiasiya olmadıqda sürətlənən istinad çərçivəsindəki istilik radiasiyasının mümkün təfəkkürünü proqnozlaşdırır. Beləliklə, bir proton, əgər məhdud bir ömrü varsa, belə parçalanma prosesinin özünün ZSE tərəfindən qadağan edilməsinə baxmayaraq, pozitron, neytron və ya neytrinoya beta parçalanmasına məruz qala bilər.
Protonların kimyada istifadəsi
Proton tək protondan qurulmuş H atomudur və elektronu yoxdur, ona görə də kimyəvi mənada proton H atomunun bir nüvəsidir.Protonla qoşalaşmış neytron atomun nüvəsini yaradır. Dmitri İvanoviç Mendeleyevin PTCE-də element nömrəsi müəyyən bir elementin atomundaki protonların sayını göstərir və element nömrəsi atom yükü ilə müəyyən edilir.
Hidrogen kationları çox güclü elektron qəbulediciləridir. Kimyada protonlar əsasən üzvi və mineral turşulardan alınır. İonlaşma qaz fazalarında proton istehsal etmək üsuludur.
Elektrik yükünün eterodinamik mahiyyətinə və elementar hissəciklərin strukturlarına əsaslanan bu məqalə proton, elektron və fotonun elektrik yüklərinin qiymətlərinin hesablanmasını təmin edir.
Yalan bilik cəhalətdən daha təhlükəlidir
J.B.Şou
Giriş. Müasir fizikada elektrik yükü bunlardan biridir ən mühüm xüsusiyyətləri və elementar hissəciklərin xas xüsusiyyəti. Eterodinamik konsepsiya əsasında müəyyən edilən elektrik yükünün fiziki mahiyyətindən bir sıra xüsusiyyətlər gəlir, məsələn, elektrik yükünün böyüklüyünün onun daşıyıcısının kütləsinə mütənasibliyi; elektrik yükü kvantlaşdırılmır, lakin kvantlarla (hissəciklər) ötürülür; elektrik yükünün böyüklüyü müəyyən bir işarəyə malikdir, yəni həmişə müsbətdir; elementar hissəciklərin təbiətinə əhəmiyyətli məhdudiyyətlər qoyan. Məhz: təbiətdə elektrik yükü olmayan elementar hissəciklər yoxdur; Elementar hissəciklərin elektrik yükünün böyüklüyü müsbətdir və sıfırdan böyükdür. Fiziki mahiyyətə əsaslanaraq, elektrik yükünün böyüklüyü kütləsi, elementar hissəciyin strukturunu təşkil edən efirin axınının sürəti və onların həndəsi parametrləri ilə müəyyən edilir. Elektrik yükünün fiziki mahiyyəti ( elektrik yükü efir axınının ölçüsüdür) elementar hissəciklərin eterodinamik modelini birmənalı şəkildə müəyyən edir, bununla da bir tərəfdən elementar hissəciklərin quruluşu məsələsini aradan qaldırır və digər tərəfdən elementar hissəciklərin standart, kvark və digər modellərinin uyğunsuzluğunu göstərir.
Elektrik yükünün böyüklüyü elementar hissəciklərin elektromaqnit qarşılıqlı təsirinin intensivliyini də müəyyən edir. Elektromaqnit qarşılıqlı təsirinin köməyi ilə atom və molekullarda proton və elektronların qarşılıqlı təsiri baş verir. Beləliklə, elektromaqnit qarşılıqlı təsir belə mikroskopik sistemlərin sabit vəziyyətinin mümkünlüyünü müəyyən edir. Onların ölçüləri elektron və protonun elektrik yüklərinin böyüklüyü ilə əhəmiyyətli dərəcədə müəyyən edilir.
Səhv şərh müasir fizika müsbət və mənfi, elementar, diskret, kvantlaşdırılmış elektrik yükünün mövcudluğu və s. kimi xassələri, elektrik yükünün miqyasının ölçülməsinə dair təcrübələrin düzgün şərh edilməməsi elementar hissəciklərin fizikasında bir sıra kobud səhvlərə səbəb oldu (quruluşsuzluq). elektron, sıfır kütləsi və fotonun yükü, neytrino varlığı, proton və elektronun elektrik yüklərinin mütləq qiymətində elementar ilə bərabərliyi).
Yuxarıda deyilənlərdən belə çıxır ki, müasir fizikada elementar hissəciklərin elektrik yükü mikrokosmosun əsaslarını anlamaqda həlledici əhəmiyyətə malikdir və onların dəyərlərinin balanslaşdırılmış və əsaslı qiymətləndirilməsini tələb edir.
Təbii şəraitdə protonlar və elektronlar bağlı vəziyyətdədirlər və proton-elektron cütlərini əmələ gətirirlər. Bu vəziyyətin səhv başa düşülməsi, həmçinin elektron və protonun yüklərinin mütləq qiymətdə elementar yükə bərabər olması barədə yanlış fikir müasir fizika sualına cavab olmadan: proton, elektron və fotonun elektrik yüklərinin həqiqi dəyəri nədir?
Proton və elektronun elektrik yükü. Təbii vəziyyətdə proton-elektron cütü kimyəvi element hidrogen atomu şəklində mövcuddur. Nəzəriyyəyə görə: “Hidrogen atomu reduksiya olunmazdır struktur vahidi Mendeleyevin dövri cədvəlinin yuxarısında olan maddə. Bu baxımdan hidrogen atomunun radiusu əsas sabit kimi təsnif edilməlidir. ... Hesablanmış Bor radiusu = 0,529 Å-dir. Bu vacibdir, çünki hidrogen atomunun radiusunu ölçmək üçün birbaşa üsullar yoxdur. ...Bohr radiusu elektronun dairəvi orbitinin dairəsinin radiusudur və o, “radius” termininin ümumi qəbul edilmiş anlayışına tam uyğun olaraq müəyyən edilir.
Proton radiusunun ölçülməsinin adi hidrogen atomlarından istifadə edilərək aparıldığı da məlumdur ki, bu da (CODATA -2014) 0,8751 ± 0,0061 femtometr (1 fm = 10 -15 m) nəticəyə gətirib çıxardı.
Protonun (elektronun) elektrik yükünün böyüklüyünü qiymətləndirmək üçün elektrik yükü üçün ümumi ifadədən istifadə edirik:
q = (1/ k) 1/2 u r (ρ S) 1/2 , (1)
burada k = 1 / 4πε 0 – Kulon qanununun ifadəsindən mütənasiblik əmsalı,
ε0 ≈ 8,85418781762039·10 −12 F m −1 – elektrik sabiti; u – sürət, ρ – efir axınının sıxlığı; S – proton (elektron) gövdəsinin kəsişməsi.
(1) ifadəsini aşağıdakı kimi çevirək
q = (1/ k) 1/2 u r (Xanım/ V) 1/2 ,
Harada V = r S – bədən həcmi, m — elementar hissəciyin kütləsi.
Bir proton və elektron duetondur: - torinin yan səthləri ilə birləşdirilmiş, bölünmə müstəvisinə nisbətən simmetrik olan iki torus formalı cisimdən ibarət bir quruluş, buna görə də
q = (1/ k) 1/2 u r (m2 S T/2 V T) 1/2 ,
Harada S T- bölmə, r- uzunluq, V T = r ST- torusun həcmi.
q = (1/ k) 1/2 u r (mS T/ V T) 1/2 ,
q = (1/k) 1/2 u r (mS T /rS T) 1/2 ,
q = (1/ k) 1/2 u (Cənab) 1/2 . (2)
İfadə (2) protonun (elektronun) elektrik yükü üçün (1) ifadəsinin dəyişdirilməsidir.
R 2 = 0,2 R 1 olsun, burada R 1 torusun xarici və R 2 daxili radiusudur.
r= 2π 0.6 R 1 ,
müvafiq olaraq proton və elektronun elektrik yükü
q = ( 1/ k) 1/2 u (m 2π 0.6 R 1 ) 1/2 ,
q= (2π 0.6 / k) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 ,
q= 2π ( 1.2 ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2
q = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 (3)
İfadə (3) proton və elektron üçün elektrik yükünün böyüklüyünü ifadə etmək formasıdır.
At u = 3∙10 8 m / с – efirin ikinci səs sürəti, ifadə 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u = 2.19 π( 8,85418781762 10 −12 F/m ) 1/2 3∙10 8 m / c = 0,6142∙ 10 4 m 1/2 F 1/2 s -1 .
Fərz edək ki, yuxarıda göstərilən strukturda protonun (elektronun) radiusu R 1 radiusudur.
Proton üçün məlumdur ki, m р = 1,672∙10 -27 kq, R 1 = r р = 0,8751∙10 -15 m, onda
qR = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 u (m R 1 ) 1/2 = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 s -1 ] ∙ (1,672∙10 -27 [kq] ∙
0,8751∙10 -15 [m]) 1/2 = 0,743∙10 -17 Cl.
Beləliklə, bir protonun elektrik yükü qR= 0,743∙10 -17 Cl.
Bir elektron üçün məlumdur ki, m e = 0,911∙10 -31 kq. Elektronun radiusunu təyin etmək üçün elektronun strukturunun protonun quruluşuna bənzədiyini və elektronun bədənindəki efir axınının sıxlığının da protonun bədənindəki efir axınının sıxlığına bərabər olduğunu fərz edərək, istifadə edirik. bərabər olan proton və elektron kütlələri arasında məlum nisbət
m r / m e = 1836.15.
Onda r r /r e = (m r /m e) 1/3 = 1836,15 1/3 = 12,245, yəni r e = r r /12,245.
Elektron üçün verilənləri ifadədə (3) əvəz edərək əldə edirik
q e = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 /s] ∙ (0,911∙10 -31 [kq] 0,8751∙10 -15 [m]/12,245) 1/2 =
0,157∙10 -19 Cl.
Beləliklə, bir elektronun elektrik yükü quh = 0,157∙10 -19 Cl.
Proton xüsusi yükü
q р /m р = 0,743∙10 -17 [C] /1,672∙10 -27 [kq] = 0,444∙10 10 C /kq.
Xüsusi elektron yükü
q e / m e = 0,157∙10 -19 [C] /0,911∙10 -31 [kq] = 0,172∙10 12 C /kq.
Proton və elektronun elektrik yüklərinin əldə edilən dəyərləri təxmin edilir və fundamental statusa malik deyildir. Bu onunla əlaqədardır ki, proton-elektron cütlüyündə proton və elektronun həndəsi və fiziki parametrləri bir-birindən asılıdır və proton-elektron cütünün maddənin atomunda yerləşməsi ilə müəyyən edilir və qanunla tənzimlənir. bucaq momentumunun qorunması. Elektronun hərəkət orbitinin radiusu dəyişdikdə, proton və elektronun kütləsi və müvafiq olaraq öz fırlanma oxu ətrafında fırlanma sürəti də müvafiq olaraq dəyişir. Elektrik yükü kütləyə mütənasib olduğundan, protonun və ya elektronun kütləsindəki dəyişiklik müvafiq olaraq onların elektrik yüklərinin dəyişməsinə səbəb olacaqdır.
Beləliklə, bir maddənin bütün atomlarında protonların və elektronların elektrik yükləri bir-birindən fərqlənir və özünəməxsus məna daşıyır, lakin birinci yaxınlaşma üçün onların dəyərləri elektrik yükünün dəyərləri kimi qiymətləndirilə bilər. yuxarıda müəyyən edilmiş hidrogen atomunun protonu və elektronunun. Bundan əlavə, bu vəziyyət bir maddənin atomunun elektrik yükünün onu müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilən unikal xarakteristikası olduğunu göstərir.
Bir hidrogen atomu üçün proton və elektronun elektrik yüklərinin böyüklüyünü bilməklə, hidrogen atomunun sabitliyini təmin edən elektromaqnit qüvvələri təxmin etmək olar.
Dəyişdirilmiş Coulomb qanununa görə, elektrik cazibə qüvvəsi Fpr bərabər olacaq
Fpr = k (q 1 - q 2) 2 / r 2, saat q 1 ≠ q 2,
burada q 1 protonun elektrik yükü, q 2 elektronun elektrik yükü, r atomun radiusudur.
Fpr =(1/4πε 0)(q 1 - q 2) 2 / r 2 = (1/4π 8,85418781762039 10 −12 F m −1)
- (0,743∙10 -17 C - 0,157∙10 -19 C) 2 /(5,2917720859·10 −11 ) 2 = 0,1763·10 -3 N.
Hidrogen atomunda elektrona 0,1763·10 -3 N bərabər olan elektrik (Kulon) cazibə qüvvəsi təsir edir.Hidrogen atomu sabit vəziyyətdə olduğundan maqnit itələmə qüvvəsi də 0,1763·10 -3 N-ə bərabərdir. Müqayisə üçün, bütün elmi və tədris ədəbiyyatı qüvvə hesablamalarını təmin edin elektrik qarşılıqlı əlaqəsi, məsələn, 0,923·10 -7 N nəticəsini verir. Ədəbiyyatda verilmiş hesablama yuxarıda müzakirə olunan xətalara əsaslandığı üçün yanlışdır.
Müasir fizika bildirir ki, atomdan elektron çıxarmaq üçün tələb olunan minimum enerjiyə ionlaşma enerjisi və ya bağlanma enerjisi deyilir ki, bu da hidrogen atomu üçün 13,6 eV-dir. Proton və elektronun elektrik yükünün əldə edilmiş qiymətlərinə əsasən hidrogen atomunda proton və elektronun bağlanma enerjisini qiymətləndirək.
E St. = F pr ·r n = 0,1763·10 -3 · 6,24151·10 18 eV/m · 5,2917720859·10 −11 = 58271 eV.
Hidrogen atomunda proton və elektronun bağlanma enerjisi 58,271 KeV-dir.
Əldə edilən nəticə ionlaşma enerjisi anlayışının yanlışlığını və Borun ikinci postulatının yanlışlığını göstərir: “ İşıq emissiyası elektron daha yüksək enerjili stasionar vəziyyətdən daha az enerjili stasionar vəziyyətə keçdikdə baş verir. Buraxılan fotonun enerjisi stasionar vəziyyətlərin enerjiləri arasındakı fərqə bərabərdir”. Xarici amillərin təsiri altında proton-elektron cütünün həyəcanlanması prosesində elektron protondan müəyyən bir miqdarda yerdəyişmə (uzaqlaşma) baş verir, onun maksimum dəyəri ionlaşma enerjisi ilə müəyyən edilir. Fotonlar proton-elektron cütü tərəfindən əmələ gəldikdən sonra elektron əvvəlki orbitinə qayıdır.
Hidrogen atomunun bəziləri tərəfindən oyandırılması zamanı elektronun maksimal yerdəyişməsinin böyüklüyünü qiymətləndirək xarici amil enerji 13,6 eV.
Hidrogen atomunun radiusu 5,29523·10 −11-ə bərabər olacaq, yəni təxminən 0,065% artacaq.
Fotonun elektrik yükü. Eterodinamik konsepsiyaya görə, foton: torusun halqalı hərəkəti (təkər kimi) və onun daxilində vida hərəkəti ilə sıxlaşmış efirin qapalı toroidal burulğanı olan elementar hissəcik, onun giroskopik anlarının yaratdığı translyasiya sikloid hərəkətini (vida trayektoriyası boyunca) həyata keçirir. dairəvi yol boyunca öz fırlanma və fırlanma və enerji ötürülməsi üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Fotonun spiral trayektoriya ilə hərəkət edən toroidal burulğan cismi kimi quruluşuna əsasən, burada r γ λ xarici radius, m γ λ kütlə, ω γ λ təbii fırlanma tezliyi, fotonun elektrik yüküdür. aşağıdakı kimi təmsil oluna bilər.
Hesablamaları sadələşdirmək üçün foton cismində efir axınının uzunluğunu qəbul edirik r = 2π r γ λ,
u = ω γ λ r γ λ , r 0 λ = 0.2 r γ λ foton cismin en kəsiyinin radiusudur.
q γ λ = (1/k) 1/2 ω γ λ r γ λ 2πr γ λ (m λ /V · V/2πr γ λ) 1/2 = (1/k) 1/2 ω γ λ r γ λ (m λ 2πr γ λ) 1/2 =
= (4πε 0) 1/2 ω γ λ r γ λ (m λ 2πr γ λ) 1/2 = 2π(2ε 0) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ) 1/2 ,
q γ λ = 2 π (2 ε 0 ) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ ) 1/2 . (4)
İfadə (4) dairəvi yol boyunca hərəkəti nəzərə almadan fotonun öz elektrik yükünü əks etdirir. ε 0, m λ, r γ λ parametrləri kvazi sabitdir, yəni. Fotonun mövcudluğunun bütün diapazonunda (infraqırmızıdan qammaya qədər) dəyərləri cüzi dəyişən dəyişənlər (% fraksiyaları). Bu o deməkdir ki, fotonun öz elektrik yükü öz oxu ətrafında fırlanma tezliyinin bir funksiyasıdır. İşdə göstərildiyi kimi, qamma fotonun ω γ λ Г tezliklərinin infraqırmızı fotona ω γ λ И nisbəti ω γ λ Г /ω γ λ И ≈ 1000, fotonun qiyməti isə öz elektrik yükü də müvafiq olaraq dəyişir. IN müasir şərait bu kəmiyyət ölçülə bilməz və ona görə də yalnız nəzəri əhəmiyyətə malikdir.
Fotonun tərifinə görə, o, dairəvi yol və düzxətli hərəkətə parçalana bilən mürəkkəb bir sarmal hərəkətə malikdir. Fotonun elektrik yükünün ümumi dəyərini qiymətləndirmək üçün dairəvi yol boyunca hərəkəti nəzərə almaq lazımdır. Bu vəziyyətdə fotonun öz elektrik yükü bu dairəvi yol boyunca paylanmış olur. Sarmal trayektoriyasının addımının fotonun dalğa uzunluğu kimi şərh edildiyi hərəkətin dövriliyini nəzərə alaraq, fotonun ümumi elektrik yükünün dəyərinin dalğa uzunluğundan asılılığından danışmaq olar.
Elektrik yükünün fiziki mahiyyətindən belə çıxır ki, elektrik yükünün böyüklüyü onun kütləsinə, deməli, həcminə mütənasibdir. Beləliklə, fotonun öz elektrik yükü fotonun öz bədən həcminə (V γ λ) mütənasibdir. Eynilə, fotonun dairəvi yol boyunca hərəkətini nəzərə alan ümumi elektrik yükü dairəvi yol boyunca hərəkət edən fotonu meydana gətirəcək həcmə (V λ) mütənasib olacaqdır.
q λ = q γ λ V λ /V γ λ = q γ λ 2π 2 R λ r 2 γ λ /2π 2 Lr 3 γ λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ,
q λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ . (5)
burada L = r 0γλ /r γλ foton strukturunun parametridir, kəsik radiusunun foton cismin xarici radiusuna nisbətinə bərabərdir (≈ 0,2), V T = 2π 2 R r 2 torusun həcmidir. , R - torusun generatrisinin fırlanma dairəsinin radiusu; r torus dairəsinin generatrisinin radiusudur.
q λ = q γ λ R λ / L 2 r γ λ = 2π(2ε 0) 1/2 ω γ λ (m λ r 3 γ λ) 1/2 R λ / L 2 r γ λ ,
q λ = 2 π (2 ε 0 ) 1/2 ω γ λ (m λ r γ λ ) 1/2 R λ / L 2 . (6)
İfadə (6) fotonun ümumi elektrik yükünü təmsil edir. Dəyərləri hal-hazırda böyük xəta ilə məlum olan fotonun həndəsi parametrlərindən ümumi elektrik yükünün asılılığına görə hesablama yolu ilə elektrik yükünün dəqiq qiymətini əldə etmək mümkün deyil. Bununla belə, onun qiymətləndirilməsi bir sıra mühüm nəzəri və praktiki nəticələr çıxarmağa imkan verir.
İşdən alınan məlumatlar üçün, yəni. λ = 225 nm-də, ω γ λ ≈ 6,6641·10 30 r/s,
m λ≈ 10 -40 kq, r γ λ ≈ 10 -20 m, R λ ≈ 0,179·10 -16 m, L≈ 0.2, fotonun ümumi elektrik yükünün qiymətini alırıq:
q λ = 0, 786137 ·10 -19 Cl.
Dalğa uzunluğu 225 nm olan fotonun ümumi elektrik yükünün alınmış qiyməti R.Milkanın ölçdüyü qiymətlə (1,592·10 -19 C) yaxşı uyğun gəlir, bu fakt nəzərə alınmaqla, sonradan fundamental sabitə çevrilir. ki, onun qiyməti iki fotonun elektrik yükünə uyğundur. Fotonun hesablanmış elektrik yükünü iki dəfə artırın:
2q λ = 1.57227·10 -19 Cl,
Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (SI) elementar elektrik yükü 1,602 176 6208(98) 10 −19 C-ə bərabərdir. Elementar elektrik yükünün ikiqat dəyəri proton-elektron cütünün simmetriyasına görə həmişə iki foton əmələ gətirməsi ilə bağlıdır. Bu vəziyyət bir elektron - pozitron cütünün məhv edilməsi kimi bir prosesin mövcudluğu ilə eksperimental olaraq təsdiqlənir, yəni. elektron və pozitronun qarşılıqlı məhvi prosesində iki fotonun yaranmağa vaxtı var, həmçinin fotoçoxaltıcılar və lazerlər kimi tanınmış cihazların mövcudluğu.
Nəticələr. Belə ki, bu işdə göstərilir ki, elektrik yükü təbiətin fundamental xassəsidir, elementar hissəciklərin, atomların və mikro dünyanın digər strukturlarının mahiyyətinin dərk edilməsində mühüm rol oynayır.
Elektrik yükünün efir-dinamik mahiyyəti bizə müasir fizikaya məlum olanlardan fərqlənən elementar hissəciklərin strukturlarının, xassələrinin və parametrlərinin şərhi üçün əsaslandırma təqdim etməyə imkan verir.
Hidrogen atomunun efir-dinamik modeli və elektrik yükünün fiziki mahiyyəti əsasında proton, elektron və fotonun elektrik yüklərinin hesablanmış qiymətləri verilmişdir.
Hal-hazırda eksperimental təsdiqin olmaması səbəbindən proton və elektron üçün məlumatlar nəzəri xarakter daşıyır, lakin səhvi nəzərə alaraq, həm nəzəri, həm də praktikada istifadə edilə bilər.
Foton üçün məlumatlar elektrik yükünün böyüklüyünün ölçülməsi üzrə məlum təcrübələrin nəticələri ilə yaxşı uyğunlaşır və elementar elektrik yükünün səhv təsvirini əsaslandırır.
Ədəbiyyat:
- Lyamin V. S., Lyamin D. V. Elektrik yükünün fiziki mahiyyəti.
- Kasterin N. P. Aerodinamika və elektrodinamikanın əsas tənliklərinin ümumiləşdirilməsi
(Aerodinamik hissə). Fiziki hidrodinamika problemləri / Məqalələr toplusu red. BSSR Elmlər Akademiyasının akademiki A.V. Lykova. – Minsk: BSSR Elmlər Akademiyasının İstilik və Kütlələrin Transferi İnstitutu, 1971, s. 268 – 308. - Atsyukovski V.A. Ümumi efir dinamikası. Qazabənzər efir anlayışı əsasında maddə və sahələrin strukturlarının modelləşdirilməsi. İkinci nəşr. M.: Energoatomizdat, 2003. 584 s.
- Emelyanov V. M. Standart model və onun uzantıları. - M.: Fizmətlit, 2007. - 584 s.
- Bağlayın F. Kvarklara və partonlara giriş. - M.: Mir, 1982. - 438 s.
- Akhiezer A I, Rekalo MP “Elementar hissəciklərin elektrik yükü” UFN 114 487–508 (1974). .
- Fiziki ensiklopediya. 5 cilddə. - M.: Sovet ensiklopediyası. Baş redaktor A. M. Proxorov. 1988.
Lyamin V.S. , Lyamin D. V. Lvov
TƏrif
Proton hidrogen atomunun nüvəsi olan adronlar sinfinə aid sabit hissəcik adlanır.
Elm adamları protonun kəşfinin hansı elmi hadisə hesab ediləcəyi ilə bağlı fikir ayrılığına malikdirlər. Protonun kəşfində mühüm rol oynadılar:
- E.Rezerford tərəfindən atomun planetar modelinin yaradılması;
- F.Soddi, C.Tomson, F.Aston tərəfindən izotopların kəşfi;
- E. Ruterford tərəfindən azot nüvələrindən alfa hissəcikləri tərəfindən söküldükdə hidrogen atomlarının nüvələrinin davranışının müşahidələri.
Proton izlərinin ilk fotoşəkilləri bulud kamerasında elementlərin süni çevrilməsi proseslərini öyrənərkən P.Blekett tərəfindən əldə edilmişdir. Blackett alfa hissəciklərinin azot nüvələri tərəfindən tutulması prosesini tədqiq etdi. Bu prosesdə bir proton buraxıldı və azot nüvəsi oksigen izotopuna çevrildi.
Protonlar neytronlarla birlikdə bütün kimyəvi elementlərin nüvələrinin bir hissəsidir. Nüvədəki protonların sayı elementin atom nömrəsini təyin edir Dövri Cədvəl DI. Mendeleyev.
Proton müsbət yüklü hissəcikdir. Onun yükü elementar yükə, yəni elektron yükünün dəyərinə bərabərdir. Bir protonun yükü tez-tez kimi işarələnir, onda yaza bilərik:
Hazırda protonun elementar hissəcik olmadığına inanılır. Mürəkkəb bir quruluşa malikdir və iki u-kvark və bir d-kvarkdan ibarətdir. U-kvarkın () elektrik yükü müsbətdir və ona bərabərdir
D-kvarkın () elektrik yükü mənfi və bərabərdir:
Kvarklar sahə kvantları olan qluonların mübadiləsini birləşdirir, güclü qarşılıqlı təsirə dözürlər. Protonların strukturunda bir neçə nöqtə səpilmə mərkəzinin olması faktı elektronların protonlar tərəfindən səpilməsi üzərində aparılan təcrübələrlə təsdiqlənir.
Protonun sonlu ölçüsü var, alimlər bu barədə hələ də mübahisə edirlər. Hazırda proton bulanıq sərhədi olan bulud şəklində təmsil olunur. Belə bir sərhəd daim ortaya çıxan və məhv olan virtual hissəciklərdən ibarətdir. Ancaq ən sadə məsələlərdə bir proton, əlbəttə ki, bir nöqtə yükü hesab edilə bilər. Protonun () qalan kütləsi təxminən bərabərdir:
Protonun kütləsi elektronun kütləsindən 1836 dəfə böyükdür.
Protonlar bütün fundamental qarşılıqlı təsirlərdə iştirak edirlər: güclü qarşılıqlı təsirlər proton və neytronları nüvələrdə birləşdirir, elektronlar və protonlar elektromaqnit qarşılıqlı təsirlərdən istifadə edərək atomlarda birləşirlər. Zəif qarşılıqlı təsir kimi, məsələn, bir neytronun (n) beta parçalanmasını göstərə bilərik:
burada p protondur; - elektron; - antineytrino.
Proton parçalanması hələ əldə edilməmişdir. Bu, fizikanın mühüm müasir problemlərindən biridir, çünki bu kəşf təbiət qüvvələrinin vəhdətinin dərk edilməsində mühüm addım olardı.
Problemin həlli nümunələri
NÜMUNƏ 1
| Məşq edin | Natrium atomunun nüvələri protonlarla bombalanır. Proton məsafədə olarsa, atomun nüvəsindən protonun elektrostatik itələmə qüvvəsi nədir?  m Nəzərə alın ki, natrium atomunun nüvəsinin yükü protonun yükündən 11 dəfə böyükdür. Natrium atomunun elektron qabığının təsirini nəzərə almamaq olar. |
| Həll | Problemin həlli üçün əsas olaraq, problemimiz üçün (hissəciklərin nöqtəli olduğunu nəzərə alaraq) aşağıdakı kimi yazıla bilən Coulomb qanununu götürəcəyik:
burada F yüklü hissəciklərin elektrostatik qarşılıqlı təsir qüvvəsidir; Cl proton yüküdür; - natrium atomunun nüvəsinin yükü; - vakuumun dielektrik davamlılığı; - elektrik sabiti. Əldə olan məlumatlardan istifadə edərək, tələb olunan itələmə qüvvəsini hesablaya bilərik: |
| Cavab verin | N |
NÜMUNƏ 2
| Məşq edin | Hidrogen atomunun ən sadə modelini nəzərə alsaq, elektronun proton (hidrogen atomunun nüvəsi) ətrafında dairəvi orbitdə hərəkət etdiyinə inanılır. Orbitinin radiusu m olarsa, elektronun sürəti nə qədər olar? |
| Həll | Bir dairədə hərəkət edən elektrona təsir edən qüvvələri (şək. 1) nəzərdən keçirək. Bu protondan gələn cazibə qüvvəsidir. Coulomb qanununa görə onun dəyərinin () bərabər olduğunu yazırıq:
burada =— elektron yükü; |
- proton yükü; - elektrik sabiti. Elektronun orbitinin istənilən nöqtəsində elektron və proton arasındakı cazibə qüvvəsi dairənin radiusu boyunca elektrondan protona yönəldilir.
Teylor seriyasının genişləndirilməsi Adi üçün Koşi məsələsinin təxmini həlli
Məktəbdə Öyrənilməyənlər Məktəbdə öyrədilməyənlər soruşulur
Pul Düşünmə Formulu (A