Bu yazımızda evrenin temelini oluşturan, diğer elementleriyle birlikte kimya ve fizikte kullanılan temel parçacık olan proton hakkında bilgiler bulacaksınız. Protonun özellikleri, kimyadaki özellikleri ve kararlılığı belirlenecektir.

Proton nedir

Proton, baryon olarak sınıflandırılan temel parçacıkların temsilcilerinden biridir; fermiyonların güçlü bir şekilde etkileştiği ve parçacığın kendisi 3 kuarktan oluştuğu. Proton kararlı bir parçacıktır ve kişisel bir momentumu vardır; ½ spin. Protonun fiziksel tanımı P(veya P +)

Proton, termonükleer tip işlemlerde yer alan temel bir parçacıktır. Evrendeki yıldızların ürettiği enerjinin ana kaynağı bu tür tepkimelerdir. Güneş tarafından salınan enerjinin neredeyse tamamı, yalnızca 4 protonun bir helyum çekirdeğinde birleşmesi ve iki protondan bir nötronun oluşması nedeniyle mevcuttur.

Bir protonun doğasında bulunan özellikler

Proton baryonların temsilcilerinden biridir. Bu bir gerçek. Protonun yükü ve kütlesi sabit miktarlardır. Proton elektrik yüklü +1 ​​olup kütlesi çeşitli ölçü birimleriyle belirlenir ve MeV 938.272 0813(58) cinsindendir, protonun kilogram cinsinden ağırlığı ise 1.672 621 898(21) 10 −27 kg şeklindedir, Atomik kütle birimlerinde bir protonun ağırlığı 1,007 276 466 879(91) a'dır. e.m. ve elektronun kütlesine göre protonun ağırlığı elektrona göre 1836.152 673 89 (17)'dir.

Tanımı yukarıda verilmiş olan proton, fizik açısından, izospin +½ projeksiyonuna sahip temel bir parçacıktır ve nükleer fizik bu parçacığı ters işaretle algılar. Protonun kendisi bir nükleondur ve 3 kuarktan (iki u kuark ve bir d kuark) oluşur.

Protonun yapısı, Amerika Birleşik Devletleri'nden nükleer fizikçi Robert Hofstadter tarafından deneysel olarak incelendi. Bu hedefe ulaşmak için fizikçi, protonları yüksek enerjili elektronlarla çarpıştırdı ve bu açıklamasından dolayı Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.

Proton, protonun elektrik yükünün enerjisinin yaklaşık yüzde otuz beşini içeren ve oldukça yüksek yoğunluğa sahip bir çekirdek (ağır çekirdek) içerir. Çekirdeği çevreleyen kabuk nispeten boşalmıştır. Kabuk esas olarak ve p tipi sanal mesonlardan oluşur ve protonun elektrik potansiyelinin yaklaşık yüzde ellisini taşır ve yaklaşık 0,25 * 10 13 ila 1,4 * 10 13 arasında bir mesafede bulunur. Daha da ötesi, yaklaşık 2,5 x 10 13 santimetre mesafede, kabuk sanal mezonlardan oluşur ve protonun elektrik yükünün yaklaşık olarak kalan yüzde on beşini içerir.

Proton Kararlılığı ve Kararlılığı

Serbest durumda proton herhangi bir bozunma belirtisi göstermez, bu da onun kararlılığını gösterir. Baryonların en hafif temsilcisi olan protonun kararlı durumu, baryon sayısının korunumu yasasıyla belirlenir. Protonlar, SBC yasasını ihlal etmeden nötrinolara, pozitronlara ve diğer daha hafif temel parçacıklara bozunabilir.

Atom çekirdeğinin protonu, K, L, M atom kabuklarına sahip belirli türdeki elektronları yakalama yeteneğine sahiptir. Elektron yakalamayı tamamlayan proton, bir nötrona dönüşür ve sonuç olarak bir nötrino serbest bırakır ve elektron yakalama sonucunda oluşan "delik", alttaki atom katmanlarının üstünden gelen elektronlarla doldurulur.

Eylemsiz referans çerçevelerinde, protonların hesaplanabilecek sınırlı bir ömre sahip olmaları gerekir; bunun nedeni, kuantum alan teorisinde, bir referans çerçevesinde hızlandırılan termal radyasyonun olası düşünülmesini öngören Unruh etkisidir (radyasyon). bu tür radyasyonun yokluğu. Bu nedenle, bir proton, eğer sınırlı bir ömrü varsa, bu tür bir bozunma sürecinin kendisi ZSE tarafından yasaklanmış olmasına rağmen, bir pozitron, nötron veya nötrinoya beta bozunmasına uğrayabilir.

Kimyada protonların kullanımı

Proton, tek bir protondan oluşan bir H atomudur ve elektronu yoktur, dolayısıyla kimyasal anlamda proton, bir H atomunun bir çekirdeğidir. Bir protonla eşleştirilmiş bir nötron, bir atomun çekirdeğini oluşturur. Dmitry Ivanovich Mendeleev'in PTHE'sinde element numarası, belirli bir elementin atomundaki proton sayısını gösterir ve element numarası atom yüküne göre belirlenir.

Hidrojen katyonları çok güçlü elektron alıcılarıdır. Kimyada protonlar esas olarak organik ve mineral asitlerden elde edilir. İyonlaşma, gaz fazında proton üretme yöntemidir.

Elektrik yükünün eterodinamik özüne ve temel parçacıkların yapılarına dayanan bu makale, proton, elektron ve fotonun elektrik yüklerinin değerlerinin hesaplanmasını sağlar.

Yanlış bilgi cehaletten daha tehlikelidir
JB Shaw

Giriiş. Modern fizikte elektrik yükü, temel parçacıkların en önemli özelliklerinden ve ayrılmaz bir özelliğidir. Eterodinamik kavram temelinde tanımlanan bir elektrik yükünün fiziksel özünden, elektrik yükünün büyüklüğünün taşıyıcısının kütlesiyle orantılılığı gibi bir dizi özellik ortaya çıkar; elektrik yükü kuantize edilmez, ancak kuantum (parçacıklar) tarafından aktarılır; elektrik yükünün büyüklüğünün kesin bir işareti vardır, yani her zaman pozitiftir; temel parçacıkların doğasına önemli kısıtlamalar getiren. Yani: Doğada elektrik yükü olmayan hiçbir temel parçacık yoktur; Temel parçacıkların elektrik yükünün büyüklüğü pozitiftir ve sıfırdan büyüktür. Fiziksel öze dayanarak, elektrik yükünün büyüklüğü kütle, temel parçacığın yapısını oluşturan eterin akış hızı ve bunların geometrik parametreleri tarafından belirlenir. Elektrik yükünün fiziksel özü ( elektrik yükü eter akışının bir ölçüsüdür) temel parçacıkların eterodinamik modelini açık bir şekilde tanımlar, böylece bir yandan temel parçacıkların yapısı sorununu ortadan kaldırır ve diğer yandan standart, kuark ve diğer temel parçacık modellerinin tutarsızlığını gösterir.

Elektrik yükünün büyüklüğü aynı zamanda temel parçacıkların elektromanyetik etkileşiminin yoğunluğunu da belirler. Elektromanyetik etkileşimin yardımıyla protonların ve elektronların atom ve moleküllerdeki etkileşimi meydana gelir. Böylece elektromanyetik etkileşim, bu tür mikroskobik sistemlerin kararlı bir durum olasılığını belirler. Boyutları önemli ölçüde elektron ve protonun elektrik yüklerinin büyüklüğüne göre belirlenir.

Pozitif ve negatif, temel, ayrık, nicemlenmiş elektrik yükünün varlığı gibi özelliklerin modern fizik tarafından hatalı yorumlanması, elektrik yükünün büyüklüğünü ölçmeye yönelik deneylerin yanlış yorumlanması, temel parçacıkta bir dizi büyük hataya yol açtı. fizik (elektronun yapısalsızlığı, sıfır kütle ve bir fotonun yükü, bir nötrino varlığı, bir proton ve elektronun elektrik yüklerinin mutlak değerinin temel değere eşitliği).

Yukarıdakilerden, modern fizikteki temel parçacıkların elektrik yükünün, mikrokozmosun temellerini anlamada belirleyici bir öneme sahip olduğu ve değerlerinin dengeli ve makul bir şekilde değerlendirilmesini gerektirdiği sonucu çıkmaktadır.

Doğal koşullar altında protonlar ve elektronlar bağlı durumda olup proton-elektron çiftleri oluştururlar. Bu durumun yanlış anlaşılması ve bir elektron ve protonun yüklerinin mutlak değer bakımından temel yüklere eşit olduğu şeklindeki hatalı düşünce, modern fiziği şu soruya cevapsız bırakmıştır: elektrik yüklerinin gerçek değeri nedir? proton, elektron ve fotonun?

Proton ve elektronun elektrik yükü. Doğal durumunda proton-elektron çifti, kimyasal element hidrojen atomu formunda bulunur. Teoriye göre: “Hidrojen atomu, maddenin indirgenemez bir yapısal birimidir ve Mendeleev'in periyodik tablosuna öncülük eder. Bu bakımdan hidrojen atomunun yarıçapı temel bir sabit olarak sınıflandırılmalıdır. ... Hesaplanan Bohr yarıçapı = 0,529 Å'dur. Bu önemlidir çünkü bir hidrojen atomunun yarıçapını ölçmek için doğrudan bir yöntem yoktur. ... Bohr yarıçapı, elektronun dairesel yörüngesinin dairesinin yarıçapıdır ve "yarıçap" teriminin genel kabul görmüş anlayışına tamamen uygun olarak tanımlanır.

Proton yarıçapı ölçümlerinin sıradan hidrojen atomları kullanılarak yapıldığı da bilinmektedir, bu da (CODATA -2014) 0,8751 ± 0,0061 femtometre (1 fm = 10 −15 m) sonucuna yol açmıştır.

Bir protonun (elektronun) elektrik yükünün büyüklüğünü tahmin etmek için elektrik yüküne ilişkin genel ifadeyi kullanırız:

Q = (1/ k) 1/2 sen R (ρ S) 1/2 , (1)

burada k = 1 / 4πε 0 – Coulomb yasası ifadesinden orantı katsayısı,

ε0 ≈ 8,85418781762039·10 −12 F m −1 – elektrik sabiti; u – hız, ρ – eter akış yoğunluğu; S – proton (elektron) gövdesinin kesiti.

(1) ifadesini aşağıdaki gibi dönüştürelim.

Q = (1/ k) 1/2 sen R (MS/ V) 1/2 ,

Nerede V = R S – vücut hacmi, M — temel parçacığın kütlesi.

Bir proton ve bir elektron düetonlardır: - torusun yan yüzeyleri ile birbirine bağlanan, bölünme düzlemine göre simetrik olan, torus şeklindeki iki gövdeden oluşan bir yapı, dolayısıyla

Q = (1/ k) 1/2 sen R (M2 S T/2 V T) 1/2 ,

Nerede S T- bölüm, R- uzunluk, V T = R ST- torusun hacmi.

Q = (1/ k) 1/2 sen 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 sen (bay) 1/2 . (2)

İfade (2), bir protonun (elektronun) elektrik yükü için ifade (1)'in bir modifikasyonudur.

R2 = 0,2 R1 olsun; burada R1 simidin dış yarıçapı ve R2 iç yarıçapıdır.

R= 2π 0,6 R 1 ,

sırasıyla proton ve elektronun elektrik yükü

Q = ( 1/ k) 1/2 sen (M 2π 0,6 R1 ) 1/2 ,

Q= (2π 0,6 / k) 1/2 sen (M R1 ) 1/2 ,

Q= 2π ( 1.2 ε 0 ) 1/2 sen (M R1 ) 1/2

Q = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 sen (M R1 ) 1/2 (3)

İfade (3), bir proton ve bir elektronun elektrik yükünün büyüklüğünü ifade etmenin bir şeklidir.

Şu tarihte: sen = 3∙10 8 m / с – eterin ikinci ses hızı, ifade 2.19 π (ε 0 ) 1/2 sen = 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 sn -1 .

Yukarıda sunulan yapıdaki protonun (elektronun) yarıçapının R1 yarıçapı olduğunu varsayalım.

Bir proton için m р = 1,672∙10 -27 kg, R 1 = r р = 0,8751∙10 -15 m olduğu biliniyorsa, o zaman

QR = 2.19 π (ε 0 ) 1/2 sen (M R1 ) 1/2 = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 s -1 ] ∙ (1,672∙10 -27 [kg] ∙

0,8751∙10 -15 [m]) 1/2 = 0,743∙10 -17 Cl.

Böylece protonun elektrik yükü QR= 0,743∙10 -17 Cl.

Bir elektron için m e = 0,911∙10 -31 kg olduğu bilinmektedir. Elektronun yapısının protonun yapısına benzer olduğu ve elektronun gövdesindeki eter akı yoğunluğunun da protonun gövdesindeki eter akı yoğunluğuna eşit olduğu varsayımıyla elektronun yarıçapını belirlemek için şunu kullanırız: proton ve elektronun kütleleri arasında bilinen oran şuna eşittir:

m r / m e = 1836,15.

O halde r r /re = (m r /m e) 1/3 = 1836,15 1/3 = 12,245, yani re = r r /12,245.

Elektronun verilerini ifade (3)'te değiştirerek şunu elde ederiz:

q e = 0,6142∙10 4 [m 1/2 F 1/2 /s] ∙ (0,911∙10 -31 [kg] 0,8751∙10 -15 [m]/12,245) 1/2 =

0,157∙10 -19 Cl.

Böylece bir elektronun elektrik yükü Qah = 0,157∙10 -19 Cl.

Proton spesifik yükü

q р /m р = 0,743∙10 -17 [C] /1,672∙10 -27 [kg] = 0,444∙10 10 C /kg.

Spesifik elektron yükü

q e / m e = 0,157∙10 -19 [C] /0,911∙10 -31 [kg] = 0,172∙10 12 C /kg.

Proton ve elektronun elektrik yüklerinin elde edilen değerleri tahmindir ve temel statüye sahip değildir. Bunun nedeni, proton-elektron çiftindeki proton ve elektronun geometrik ve fiziksel parametrelerinin birbirine bağlı olması ve proton-elektron çiftinin maddenin atomundaki konumu ile belirlenmesi ve kanunla düzenlenmesidir. açısal momentumun korunumu. Elektronun hareket yörüngesinin yarıçapı değiştiğinde proton ve elektronun kütlesi ve buna bağlı olarak kendi dönme ekseni etrafındaki dönüş hızı da buna göre değişir. Elektrik yükü kütle ile orantılı olduğundan, bir proton veya elektronun kütlesindeki bir değişiklik, buna göre, onların elektrik yüklerinde de bir değişikliğe yol açacaktır.

Böylece, bir maddenin tüm atomlarında, protonların ve elektronların elektrik yükleri birbirinden farklıdır ve kendi özel anlamlarına sahiptir, ancak ilk yaklaşımla bunların değerleri, elektrik yükünün değerleri olarak tahmin edilebilir. yukarıda tanımlanan hidrojen atomunun proton ve elektronunun. Ayrıca bu durum, bir maddenin atomunun elektrik yükünün, onu tanımlamak için kullanılabilecek benzersiz bir özellik olduğunu gösterir.

Bir hidrojen atomu için bir proton ve elektronun elektrik yüklerinin büyüklüğü bilindiğinde, hidrojen atomunun stabilitesini sağlayan elektromanyetik kuvvetler tahmin edilebilir.

Değiştirilmiş Coulomb yasasına göre elektriksel çekim kuvveti Fpr eşit olacak

Fpr = k (q 1 - q 2) 2 / r 2, en q 1 ≠ q 2,

burada q1 bir protonun elektrik yüküdür, q2 bir elektronun elektrik yüküdür, r atomun yarıçapıdır.

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.

Bir hidrojen atomunda, bir elektrona 0,1763·10 -3 N'ye eşit bir elektrik (Coulomb) çekim kuvveti etki eder. Hidrojen atomu kararlı durumda olduğundan, manyetik itme kuvveti de 0,1763·10 -3 N'ye eşittir. Karşılaştırma için, tüm bilimsel ve eğitimsel literatür, örneğin 0,923·10 -7 N sonucunu veren elektriksel etkileşim kuvvetinin bir hesaplamasını sağlar. Literatürde verilen hesaplama, tartışılan hatalara dayandığı için yanlıştır. üstünde.

Modern fizik, bir atomdan bir elektronu çıkarmak için gereken minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi veya bağlanma enerjisi adı verildiğini ve hidrojen atomu için 13,6 eV olduğunu belirtir. Proton ve elektronun elektrik yükünün elde edilen değerlerine dayanarak bir hidrojen atomundaki bir proton ve bir elektronun bağlanma enerjisini tahmin edelim.

Avustralya, Brezilya ve Kuzey Amerika ülkelerinin kullandığı saat uygulaması. = F pr ·r n = 0,1763·10 -3 · 6,24151·10 18 eV/m · 5,2917720859·10 −11 = 58271 eV.

Hidrojen atomundaki proton ve elektronun bağlanma enerjisi 58.271 KeV'dir.

Elde edilen sonuç, iyonlaşma enerjisi kavramının yanlışlığını ve Bohr'un ikinci önermesinin yanlışlığını göstermektedir: " Işık emisyonu, bir elektronun daha yüksek enerjili sabit bir durumdan daha düşük enerjili sabit bir duruma geçmesiyle meydana gelir. Yayılan fotonun enerjisi, durağan durumların enerjileri arasındaki farka eşittir.” Bir proton-elektron çiftinin dış faktörlerin etkisi altında uyarılması sürecinde, elektron, maksimum değeri iyonizasyon enerjisi tarafından belirlenen belirli bir miktarda protondan yer değiştirir (uzaklaşır). Proton-elektron çifti tarafından fotonlar üretildikten sonra elektron önceki yörüngesine geri döner.

Bir hidrojen atomunun 13,6 eV enerjili bir dış faktör tarafından uyarılması üzerine maksimum elektron yer değiştirmesinin büyüklüğünü tahmin edelim.

Hidrojen atomunun yarıçapı 5,29523·10 −11'e eşit olacak, yani yaklaşık %0,065 artacaktır.

Bir fotonun elektrik yükü. Eterodinamik kavrama göre bir foton: torusun halka hareketi (bir tekerlek gibi) ve içinde bir vida hareketi ile yoğunlaştırılmış eterin kapalı bir toroidal girdabı olan, jiroskopik momentlerinin neden olduğu öteleme sikloidal hareketi (bir vida yörüngesi boyunca) gerçekleştiren temel bir parçacık dairesel bir yol boyunca kendi dönüşü ve dönüşü ve enerji aktarımı için tasarlanmıştır.

Fotonun sarmal bir yörünge boyunca hareket eden toroidal bir girdap gövdesi şeklindeki yapısına dayanır; burada r γ λ dış yarıçaptır, m γ λ kütledir, ω γ λ doğal dönme frekansıdır, fotonun elektrik yüküdür aşağıdaki gibi temsil edilebilir.

Hesaplamaları basitleştirmek için, foton gövdesindeki eter akışının uzunluğunun r = 2π r γ λ olduğunu varsayıyoruz,

u = ω γ λ r γ λ , r 0 λ = 0,2 r γ λ foton gövdesinin kesit yarıçapıdır.

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 (mλ R 3 γ λ ) 1/2 . (4)

İfade (4), fotonun dairesel bir yol boyunca hareketini hesaba katmadan kendi elektrik yükünü temsil eder. ε 0, m λ, r γ λ parametreleri yarı sabittir, yani. fotonun tüm varoluş aralığı boyunca (kızılötesinden gama'ya kadar) değerleri önemsiz derecede değişen değişkenler (kesirler). Bu, fotonun kendi elektrik yükünün kendi ekseni etrafındaki dönüş frekansının bir fonksiyonu olduğu anlamına gelir. Çalışmada gösterildiği gibi, bir gama fotonunun ω γ λ Г frekanslarının kızılötesi bir foton ω γ λ И'ye oranı ω γ λ Г /ω γ λ И ≈ 1000 mertebesindedir ve fotonun değeri kendi elektrik yükü de buna göre değişir. Modern koşullar altında bu miktar ölçülemez ve bu nedenle yalnızca teorik öneme sahiptir.

Bir fotonun tanımına göre, dairesel ve doğrusal bir yol boyunca harekete ayrıştırılabilen karmaşık bir sarmal harekete sahiptir. Fotonun elektrik yükünün toplam değerini tahmin etmek için dairesel bir yol boyunca hareketi hesaba katmak gerekir. Bu durumda fotonun kendi elektrik yükünün bu dairesel yol boyunca dağıldığı ortaya çıkar. Helisel yörünge adımının fotonun dalga boyu olarak yorumlandığı hareketin periyodikliği dikkate alındığında, fotonun toplam elektrik yükünün değerinin dalga boyuna bağımlılığından bahsedebiliriz.

Elektrik yükünün fiziksel özünden, elektrik yükünün büyüklüğünün kütlesiyle ve dolayısıyla hacmiyle orantılı olduğu sonucu çıkar. Dolayısıyla fotonun kendi elektrik yükü, fotonun cismin kendi hacmi (V γ λ) ile orantılıdır. Benzer şekilde, bir fotonun toplam elektrik yükü, dairesel bir yol boyunca hareketi dikkate alındığında, dairesel bir yol boyunca hareket eden bir fotonu oluşturacak hacim (V λ) ile orantılı olacaktır.

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 yapı parametresidir, kesit yarıçapının foton gövdesinin dış yarıçapına oranına eşittir (≈ 0,2), V T = 2π 2 R r 2 torusun hacmidir , R, simit çemberinin generatrisinin dönme çemberinin yarıçapıdır; r, torus çemberinin generatrisinin yarıçapıdır.

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 (mλ R γ λ ) 1/2 R λ / L 2 . (6)

İfade (6), fotonun toplam elektrik yükünü temsil eder. Toplam elektrik yükünün, değerleri şu anda büyük bir hatayla bilinen fotonun geometrik parametrelerine bağlı olması nedeniyle, elektrik yükünün kesin değerini hesaplama yoluyla elde etmek mümkün değildir. Bununla birlikte, değerlendirmesi bir dizi önemli teorik ve pratik sonuç çıkarmamıza olanak sağlar.

İşten elde edilen veriler için, ör. λ = 225 nm'de, ω γ λ ≈ 6,6641·10 30 dev/sn,

mλ≈ 10 -40 kg, R γ λ ≈ 10 -20m, R λ ≈ 0,179·10 -16 m, L≈ 0,2, fotonun toplam elektrik yükünün değerini elde ederiz:

Q λ = 0, 786137 ·10 -19 Cl.

225 nm dalga boyuna sahip bir fotonun toplam elektrik yükünün elde edilen değeri, daha sonra temel sabit haline gelen R. Millikan (1.592·10 -19 C) tarafından ölçülen değerle iyi bir uyum içindedir. değeri iki fotonun elektrik yüküne karşılık gelir. Fotonun hesaplanan elektrik yükünün iki katı:

2Q λ = 1.57227·10 -19 Cl,

Uluslararası Birim Sisteminde (SI), temel elektrik yükü 1,602 176 6208(98) 10 −19 C'ye eşittir. Temel elektrik yükünün iki katına çıkması, proton-elektron çiftinin simetrisi nedeniyle her zaman iki foton üretmesinden kaynaklanmaktadır. Bu durum, bir elektron-pozitron çiftinin yok edilmesi gibi bir sürecin varlığıyla deneysel olarak doğrulanır; Bir elektronun ve bir pozitronun karşılıklı yok edilmesi sürecinde, iki fotonun üretilme zamanı vardır ve ayrıca fotoçoğaltıcılar ve lazerler gibi iyi bilinen cihazların varlığı da vardır.

Sonuçlar. Dolayısıyla bu çalışmada, elektrik yükünün doğanın temel bir özelliği olduğu ve mikro dünyanın temel parçacıklarının, atomlarının ve diğer yapılarının özünü anlamada önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir.

Elektrik yükünün eter-dinamik özü, temel parçacıkların modern fizikte bilinenlerden farklı olan yapılarının, özelliklerinin ve parametrelerinin yorumlanması için bir gerekçe sağlamamıza olanak tanır.

Hidrojen atomunun eter-dinamik modeline ve elektrik yükünün fiziksel özüne dayanarak proton, elektron ve fotonun elektrik yüklerinin hesaplanmış tahminleri verilmektedir.

Şu anda deneysel doğrulama eksikliği nedeniyle proton ve elektrona ilişkin veriler doğası gereği teoriktir, ancak hata dikkate alındığında hem teoride hem de pratikte kullanılabilirler.

Foton verileri, elektrik yükünün büyüklüğünün ölçülmesine ilişkin bilinen deneylerin sonuçlarıyla iyi bir uyum içindedir ve temel elektrik yükünün hatalı temsilini haklı çıkarmaktadır.

Edebiyat:

1. Lyamin V. S., Lyamin D. V. Elektrik yükünün fiziksel özü.
2. Kasterin N. P. Aerodinamik ve elektrodinamiğin temel denklemlerinin genelleştirilmesi
   (Aerodinamik kısım). Fiziksel hidrodinamik problemleri / Makale koleksiyonu ed. BSSR Bilimler Akademisi Akademisyeni A.V. Lykova. – Minsk: BSSR Bilimler Akademisi Isı ve Kütle Transferi Enstitüsü, 1971, s. 268 – 308.
3. Atsyukovsky V.A. Genel eter dinamikleri. Gaz benzeri eter kavramına dayalı olarak madde ve alanların yapılarının modellenmesi. İkinci baskı. M.: Energoatomizdat, 2003. 584 s.
4. Emelyanov V. M. Standart model ve uzantıları. - M.: Fizmatlit, 2007. - 584 s.
5. Kapat F. Kuarklar ve partonlara giriş. - M .: Mir, 1982. - 438 s.
6. Akhiezer AI, Rekalo MP “Temel parçacıkların elektrik yükü” UFN 114 487–508 (1974).
.
7. Fiziksel ansiklopedi. 5 cilt halinde. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Genel yayın yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988.

Lyamin V.S. , Lyamin D.V. Lvov

Bölüm 2. Elektrik alanı ve elektrik

§ 2.1. Elektrik alanı kavramı. Alan maddesinin yok edilemezliği

§ 2.2. Elektrik yükleri ve alan. Bilinçsiz totoloji

§ 2.3. Yüklerin hareketi ve alanların hareketi. Elektrik akımları

§ 2.4. Dielektrikler ve temel özellikleri. Dünyanın en iyi dielektrik

§ 2.5. İletkenler ve özellikleri. En küçük iletken

§ 2.6. Elektrikle basit ve şaşırtıcı deneyler

Bölüm 3. Manyetik alan ve manyetizma

§ 3.1. Elektrik alanının hareketinin bir sonucu olarak manyetik alan. Manyetik alanın özellikleri.

§ 3.2. Manyetik indüksiyon vektör akısı ve Gauss teoremi

§ 3.3. Maddenin manyetik özellikleri. En manyetik olmayan madde

§ 3.4. Akım taşıyan bir iletkenin manyetik alanda hareket ettirilmesi işi. Manyetik alan enerjisi

§ 3.5. Manyetik alanın paradoksları

Bölüm 4. Elektromanyetik indüksiyon ve kendi kendine indüksiyon

§ 4.1. Faraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasası ve Gizemi

§ 4.2. Endüktans ve öz indüksiyon

§ 4.3. Düz bir tel parçasının indüksiyonu ve kendi kendine indüksiyonu olayları

§ 4.4. Faraday'ın İndüksiyon Yasasının Gizemini Çözmek

§ 4.5. Sonsuz bir düz tel ve bir çerçevenin karşılıklı indüksiyonunun özel bir durumu

§ 4.6. Tümevarımla basit ve şaşırtıcı deneyler

Bölüm 5. Elektromanyetik indüksiyonun bir tezahürü olarak atalet. Vücut kütlesi

§ 5.1. Temel kavramlar ve kategoriler

§ 5.2. Temel yük modeli

§ 5.3. Model temel yükün endüktansı ve kapasitansı

§ 5.4. Elektron kütlesi ifadesinin enerji hususlarından türetilmesi

§ 5.5. Alternatif konveksiyon akımının ve atalet kütlesinin kendi kendine indüksiyonunun EMF'si

§ 5.6. Görünmez katılımcı veya Mach ilkesinin yeniden canlandırılması

§ 5.7. Varlıkların bir başka azaltılması

§ 5.8. Yüklü bir kapasitörün enerjisi, "elektrostatik" kütle ve

§ 5.9. A. Sommerfeld ve R. Feynman tarafından elektrodinamikte elektromanyetik kütle

§ 5.10. Kinetik endüktans olarak bir elektronun öz indüktansı

§ 5.11. Proton kütlesi ve bir kez daha düşünmenin ataleti hakkında

§ 5.12. Bir orkestra şefi mi?

§ 5.13. Şekil ne kadar önemli?

§ 5.14. Genel olarak herhangi bir karşılıklı ve kendi kendine indüksiyonun temeli olarak parçacıkların karşılıklı ve kendi kendine indüksiyonu

Bölüm 6. Dünya ortamının elektriksel özellikleri

§ 6.1. Boşluğun Kısa Tarihi

§ 6.2. Küresel çevre ve psikolojik atalet

§ 6.3. Sıkıca belirlenmiş vakum özellikleri

§ 6.4. Vakumun olası özellikleri. Kapatılacak yerler

§ 7.1. Soruna giriş

§ 7.3. Hızlandırılmış düşen eter ile küresel bir yükün etkileşimi

§ 7.4. Eterin yüklerin ve kütlelerin yakınında hızlandırılmış hareket mekanizması

§ 7.5. Bazı sayısal ilişkiler

§ 7.6. Eşdeğerlik ilkesinin ve Newton'un çekim yasasının türetilmesi

§ 7.7. Belirtilen teorinin genel görelilik ile ne ilgisi var?

Bölüm 8. Elektromanyetik dalgalar

§ 8.1. Salınımlar ve dalgalar. Rezonans. Genel bilgi

§ 8.2. Elektromanyetik dalganın yapısı ve temel özellikleri

§ 8.3. Elektromanyetik dalganın paradoksları

§ 8.4. Uçan çitler ve gri saçlı profesörler

§ 8.5. Yani bu bir dalga değil… Dalga nerede?

§ 8.6. Dalgasız emisyon.

Bölüm 9. Temel yükler. Elektron ve proton

§ 9.1. Elektromanyetik kütle ve yük. Ücretin özü hakkında soru

§ 9.2. Garip akıntılar ve garip dalgalar. Düz elektron

§ 9.3. Faraday'ın indüksiyon yasasının bir sonucu olarak Coulomb yasası

§ 9.4. Neden tüm temel yüklerin büyüklüğü eşittir?

§ 9.5. Yumuşak ve viskoz. Hızlanma sırasında radyasyon. Elemental Yük Hızlandırması

§ 9.6. Düşünmeyi unuttuğunuz "pi" sayısı veya elektronun özellikleri

§ 9.7. Bir elektronun ve diğer yüklü parçacıkların "göreli" kütlesi. Kaufman'ın deneylerinin yüklerin doğasından açıklanması

Bölüm 10. Temel olmayan parçacıklar. Nötron. Kütle kusuru

§ 10.1. Temel yüklerin ve kütle kusurunun karşılıklı indüksiyonu

§ 10.2. Parçacıkların çekim enerjisi

§ 10.3. Antipartiküller

§ 10.4. Bir nötronun en basit modeli

§ 10.5. Nükleer kuvvetlerin gizemi

Bölüm 11. Hidrojen atomu ve maddenin yapısı

§ 11.1. Hidrojen atomunun en basit modeli. Her şey araştırıldı mı?

§ 11.2. Bohr'un önermeleri, kuantum mekaniği ve sağduyu

§ 11.3. Bağlanma enerjisine indüksiyon düzeltmesi

§ 11.4. Çekirdek kütlenin sonluluğunu dikkate alarak

§ 11.5. Düzeltme değerinin hesaplanması ve kesin iyonizasyon enerjisi değerinin hesaplanması

§ 11.6. Alfa ve garip tesadüfler

§ 11.7. Gizemli hidrit iyonu ve yüzde altı

Bölüm 12. Radyo mühendisliğinin bazı sorunları

§ 12.1. Konsantre ve yalnız reaktivite

§ 12.2. Her zamanki rezonans ve daha fazlası değil. Basit antenlerin çalışması

§ 12.3. Alıcı anten yok. Alıcıdaki süperiletkenlik

§ 12.4. Uygun kısalma kalınlaşmaya yol açar

§ 12.5. Var olmayan ve gereksiz olan hakkında. EZ, EH ve Korobeinikov bankaları

§ 12.6. Basit deneyler

Başvuru

P1. Konveksiyon akımları ve temel parçacıkların hareketi

P2. Elektron ataleti

P3. Hızlanma sırasında kırmızıya kayma. Deney

P4. Optik ve akustikte "enine" frekans kayması

P5. Hareketli alan. Cihaz ve deneme

P6. Yer çekimi? Çok basit!

Kullanılan referansların tam listesi

Sonsöz

Bölüm 9. Temel yükler. Elektron ve proton

§ 9.1. Elektromanyetik kütle ve yük. Ücretin özü hakkında soru

Bölüm 5'te eylemsizlik mekanizmasını bulduk, "eylemsizlik kütlesinin" ne olduğunu ve bunu hangi elektriksel olayların ve temel yüklerin özelliklerinin belirlediğini açıkladık. 7. Bölüm'de aynısını yerçekimi ve "yerçekimi kütlesi" olgusu için yaptık. Cisimlerin hem ataletinin hem de yerçekiminin, temel parçacıkların geometrik boyutu ve yükleri tarafından belirlendiği ortaya çıktı. Geometrik boyut tanıdık bir kavram olduğundan, atalet ve yerçekimi gibi temel olgular yalnızca çok az çalışılmış bir varlığa dayanmaktadır: "yük". Şimdiye kadar “yükleme” kavramı gizemli ve neredeyse mistikti. İlk başta bilim adamları yalnızca makroskobik yüklerle ilgileniyorlardı; makroskobik cisimlerin yükleri. Bilimde elektrik çalışmalarının başlangıcında, fazlalığı veya eksikliği vücutların elektriklenmesine yol açan görünmez "elektrikli sıvılar" hakkındaki fikirler kullanıldı. Uzun bir süre boyunca tartışma sadece bir sıvı mı yoksa iki sıvı mı olduğu konusundaydı: olumlu ve olumsuz. Daha sonra "temel" yük taşıyıcılarının, elektronların ve iyonize atomların olduğunu keşfettiler. fazla elektronu olan veya eksik elektronu olan atomlar. Daha sonraları bile “en temel” pozitif yük taşıyıcıları – protonlar – keşfedildi. Daha sonra birçok "temel" parçacığın olduğu ve çoğunun elektrik yüküne sahip olduğu ve büyüklük açısından bu yükün her zaman olduğu ortaya çıktı.

q 0 ≈ 1,602 · 10− 19 C yükünün tespit edilebilir minimum kısmının katıdır. Bu

kısmına “temel yük” adı verildi. Yük, bir cismin elektriksel etkileşimlere ve özellikle elektrostatik etkileşimlere ne ölçüde katıldığını belirler. Bugüne kadar, temel ücretin ne olduğuna dair anlaşılır bir açıklama yoktur. Bir yükün başka yüklerden (örneğin, kesirli yük değerlerine sahip kuarklar) oluştuğuna dair herhangi bir akıl yürütme, bir açıklama değil, konunun skolastik bir "bulanıklaştırılmasıdır".

Daha önce belirlediğimiz şeyleri kullanarak suçlamaları kendimiz düşünmeye çalışalım. Yükler için oluşturulan ana yasanın Coulomb yasası olduğunu hatırlayalım: İki yüklü cisim arasındaki etkileşimin kuvveti, yüklerinin büyüklüklerinin çarpımı ile doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Görünen o ki, eğer Coulomb yasasını önceden incelenmiş herhangi bir spesifik fiziksel mekanizmadan çıkarırsak, böylece yüklerin özünü anlama konusunda bir adım atmış oluruz. Dış dünyayla etkileşim açısından temel yüklerin tamamen elektrik alanları, yani yapısı ve hareketi tarafından belirlendiğini söylemiştik. Atalet ve yerçekiminin açıklanmasından sonra temel yüklerde hareketli bir elektrik alanı dışında hiçbir şeyin kalmadığını söylediler. Ve elektrik alanı, boşluğun, eterin, doluluğun bozulmuş durumlarından başka bir şey değildir. Peki, tutarlı olalım ve elektronu ve yükünü hareketli bir alana indirgemeye çalışalım! Bölüm 5'te bir protonun, yükünün işareti ve geometrik boyutu dışında, bir elektrona tamamen benzediğini tahmin etmiştik. Elektronu hareketli bir alana indirgeyerek hem yükün işaretini hem de parçacıkların yük miktarının boyuttan bağımsızlığını açıklayabildiğimizi görürsek, o zaman görevimiz en azından ilk yaklaşıma kadar tamamlanmış olacaktır.

§ 9.2. Garip akıntılar ve garip dalgalar. Düz elektron

İlk olarak, r 0 yarıçaplı dairesel bir yol boyunca hareket eden bir halka yükünün oldukça basitleştirilmiş bir model durumunu (Şekil 9.1) ele alalım. Ve genel olarak ona izin ver

elektriksel olarak nötr, yani merkezinde zıt işaretli bir yük vardır. Buna “düz elektron” denir. Gerçek elektronun bu olduğunu iddia etmiyoruz, sadece düz, iki boyutlu bir durumda serbest temel yüke eşdeğer elektriksel olarak nötr bir nesne elde etmenin mümkün olup olmadığını şimdilik anlamaya çalışıyoruz. Yükümüzü eterin ilgili yüklerinden (vakum, plenum) oluşturmaya çalışalım. Kesinlik sağlamak için halkanın yükünün negatif olduğunu ve halkanın saat yönünde hareket ettiğini varsayalım (Şekil 9.1). Bu durumda akım saat yönünün tersine akar. Küçük seçelim

Halka yükü dq'nun elemanına küçük bir uzunluk dl atayın. dq elemanının zamanın her anında v t teğet hızı ve a n normal ivmesi ile hareket ettiği açıktır. Böyle bir hareketle dI elemanının toplam akımını ilişkilendirebiliriz -

vektör miktarı. Bu değer, yönünü sürekli olarak akışla "döndüren" sabit bir teğetsel akım dI t olarak gösterilebilir.

zaman, yani hızlanmıştır. Yani sahip olmak normal hızlanma dI&N. Zorluk

Daha fazla düşünmemiz şu ana kadar fizikte esas olarak ivmesi akımın yönü ile aynı düz çizgi üzerinde olan alternatif akımları dikkate almış olmamızdan kaynaklanmaktadır. Bu durumda durum farklıdır: mevcut dik onun hızlanmasına. Ne olmuş? Bu daha önce kesin olarak belirlenmiş fizik yasalarını geçersiz kılıyor mu?

Pirinç. 9.1. Halka akımı ve test yükü üzerindeki kuvvet etkisi

Tıpkı manyetik alanının temel akımın kendisiyle ilişkili olması gibi (Biot-Savart-Laplace yasasına göre), önceki bölümlerde gösterdiğimiz gibi temel akımın ivmesi de indüksiyonun elektrik alanıyla ilişkilidir. Bu alanlar harici yük q üzerinde bir F kuvvet etkisi uygular (Şekil 9.1). Yarıçap r 0 sonlu olduğundan eylemler

Halkanın sağ yarısının (şekle göre) temel akımları, sol yarının temel akımlarının ters etkisi ile tamamen telafi edilemez.

Bu nedenle, halka akımı I ile harici test yükü q arasında olmalıdır

kuvvet etkileşimi ortaya çıkar.

Sonuç olarak, bir bütün olarak yapısal olarak elektriksel olarak tamamen nötr olan ancak bir halka akımı içeren bir nesneyi spekülatif olarak yaratabileceğimizi bulduk. Vakumdaki halka akımı nedir? Bu öngerilim akımıdır. Bunu, ilişkili negatif (veya tam tersi - pozitif) vakum yüklerinin dairesel bir hareketi olarak ve geri kalan zıt yüklerin tamamen yerleştiği şekilde hayal edebilirsiniz.

V merkez. Aynı zamanda pozitif ve negatif bağlı yüklerin ortak dairesel hareketi olarak da düşünülebilir, ancak bu hareket farklı hızlarda veya farklı yarıçaplar boyunca gerçekleşmektedir.

V farklı taraflar... Sonuçta duruma nasıl bakarsak bakalım,

bir daire şeklinde kapalı, dönen bir elektrik alanı E'ye indirgeyin . Bu bir manyetik alan yaratır B, akımların akması ve sınırlı olmayan ilave cr ile ilişkili en hom elektrik alanı Eind çünkü bu akımlar hızlandırıldı.

Bu tam olarak gerçek temel yüklerin (örneğin elektronlar) yakınında gözlemlediğimiz şeydir! İşte "elektrostatik" etkileşim olarak adlandırılan fenomenolojimiz. Bir elektron oluşturmak için serbest yüklere (kesirli veya diğer yük değerlerine sahip) gerek yoktur. Sadece bu yeterli bağlı vakum yükleri! Modern kavramlara göre bir fotonun da hareketli bir elektrik alanından oluştuğunu ve genellikle elektriksel olarak nötr olduğunu unutmayın. Bir foton bir halka şeklinde "bükülürse", elektrik alanı artık doğrusal ve düzgün bir şekilde değil, hızlanarak hareket edeceğinden yükü olacaktır. Artık farklı işaretli yüklerin nasıl oluştuğu açıktır: "halka modelindeki" (Şekil 9.1) E alanı parçacığın merkezinden çevresine doğru yönlendirilirse, o zaman yük tek işaretlidir, eğer tersi ise , sonra diğerinden. Bir elektronu (veya pozitronu) açarsak bir foton yaratırız. Gerçekte, açısal momentumu koruma ihtiyacı nedeniyle, bir yükü fotona dönüştürmek için iki zıt yükü alıp onları bir araya getirmeniz ve sonuçta elektriksel açıdan nötr iki foton elde etmeniz gerekir. Bu olay (yok olma reaksiyonu) aslında deneylerde de gözlenmektedir. Yani bir ücret budur - bu elektrik alanının torku! Daha sonra formüller ve hesaplamalar yapmaya çalışacağız ve Coulomb yasasını alternatif öngerilim akımı durumuna uygulanan indüksiyon yasalarından türetmeye çalışacağız.

§ 9.3. Faraday'ın indüksiyon yasasının bir sonucu olarak Coulomb yasası

İki boyutlu (düz) bir yaklaşımla, elektrostatik anlamda bir elektronun, r 0 yarıçapı boyunca hız ile hareket eden yük akımı q 0'ya büyüklük olarak eşit olan bir akımın dairesel hareketine eşdeğer olduğunu gösterelim. ışık hızına eşittir c.

Bunu yapmak için, toplam dairesel akımı I (Şekil 9.1) temel akımlara Idl böleriz, test yükünün q bulunduğu noktaya etki eden dE ind'yi hesaplarız ve halka üzerinde entegre ederiz.

Dolayısıyla bizim durumumuzda halkadan akan akım şuna eşittir:

(9.1) ben = q0 v = q0c. 2 π r 0 2 π r 0

Bu akım eğrisel olduğundan yani hızlandırıldığından

değişkenler:

I. Misyuchenko								Tanrının Son Sırrı
			dt 2 π r				2π r

burada a, her akım elemanının c hızıyla bir daire içinde hareket ederken yaşadığı merkezcil ivmedir.

Kinematikten bilinen ifadeyi ivme yerine a = c 2 koyarsak şunu elde ederiz: r 0

					q0 c2
			2π r		2 pi r 2

Mevcut elemanın türevinin aşağıdaki formülle ifade edileceği açıktır:

					dl =	q0 c2	DL.
				2π r		2 pi r 2

Biot-Savart-Laplace yasasına göre, her bir akım elemanı Idl, test yükünün bulunduğu noktada bir “temel” manyetik alan yaratır:

(9,5) dB =			ben[ dl , rr ]

Bölüm 4'ten, temel bir akımın alternatif manyetik alanının bir elektrik alanı ürettiği bilinmektedir:

(9.6) dE r = v r B dB r =						μ 0
							ben[dl,r]

Şimdi bu ifadeye (9.4) temel dairesel akımının türevinin değerini koyalım:

									dl sin(β)
		dE =
						2 pi r 2

Geriye bu temel elektrik alan güçlerini mevcut kontur boyunca, yani daire üzerinde tanımladığımız tüm dl boyunca entegre etmek kalır:

				q0 c2	günah(β)				r2 ∫	günah(β)
	E = ∫ dE = ∫ 8 π			2 pi r 2		dl =	16 π 2 ε				DL.

Açılar üzerinden entegrasyonun şunu sağlayacağını görmek kolaydır (Şekil 9.1):

(9.9) ∫	günah(β)				4 pi r 2
		dl = 2 π r0	r2 0		r20.

Buna göre, test yükünün bulunduğu noktadaki eğrisel akımımızdan E ind indüksiyonunun elektrik alan kuvvetinin toplam değeri eşit olacaktır.

Bir zamanlar herhangi bir maddenin en küçük yapı biriminin bir molekül olduğuna inanılıyordu. Daha sonra, daha güçlü mikroskopların icadıyla insanlık, moleküllerden oluşan bileşik bir parçacık olan atom kavramını keşfettiğinde şaşırdı. Çok daha az görünüyor mu? Bu arada atomun da daha küçük elementlerden oluştuğu daha sonra ortaya çıktı.

20. yüzyılın başında bir İngiliz fizikçi, atomun merkezi yapılarında çekirdeklerin varlığını keşfetti; maddenin en küçük yapısal öğesinin yapısına ilişkin bir dizi sonsuz keşfin başlangıcını işaret eden şey bu andı.

Günümüzde nükleer modele dayanılarak ve çok sayıda çalışma sayesinde atomun etrafı çevrili bir çekirdekten oluştuğu bilinmektedir. elektron bulutu. Böyle bir "bulut" elektronları veya negatif yüklü temel parçacıkları içerir. Çekirdek ise tam tersine elektriksel olarak pozitif yüklü parçacıklar içerir. protonlar. Yukarıda bahsedilen İngiliz fizikçi bu fenomeni gözlemlemeyi ve ardından tanımlamayı başardı. 1919'da alfa parçacıklarının hidrojen çekirdeklerini diğer elementlerin çekirdeklerinden çıkardığı bir deney yaptı. Böylece protonların tek elektronu olmayan bir çekirdekten başka bir şey olmadığını öğrenip kanıtlayabildi. Modern fizikte protonlar p veya p+ (pozitif yükü ifade eden) sembolüyle sembolize edilir.

Yunancadan tercüme edilen proton "ilk, ana" anlamına gelir - sınıfa ait temel bir parçacık baryonlar, onlar. nispeten ağır Kararlı bir yapıdır, ömrü 2,9 x 10(29) yıldan fazladır.

Kesin olarak konuşursak, protona ek olarak, ismine göre nötr yüklü olan nötronları da içerir. Bu elemanların her ikisine de denir. nükleonlar.

Protonun kütlesi, oldukça açık koşullar nedeniyle uzun süre ölçülemedi. Artık öyle olduğu biliniyor

mp=1,67262∙10-27 kg.

Bu tam olarak bir protonun geri kalan kütlesinin neye benzediğidir.

Fiziğin farklı alanlarına özgü proton kütlesi anlayışlarını ele almaya devam edelim.

Nükleer fizik çerçevesinde bir parçacığın kütlesi genellikle farklı bir biçim alır; ölçüm birimi amu'dur.

sabah. - atomik kütle birimi. Bir amu Kütle numarası 12 olan karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine eşittir. Dolayısıyla 1 atomik kütle birimi 1,66057 10-27 kg'a eşittir.

Dolayısıyla bir protonun kütlesi şuna benzer:

mp = 1,007276 a. sabah

Bu pozitif yüklü parçacığın kütlesini farklı ölçü birimleri kullanarak ifade etmenin başka bir yolu var. Bunu yapmak için öncelikle kütle ve enerjinin E=mc2 eşitliğini aksiyom olarak kabul etmeniz gerekir. Burada c - ve m vücut kütlesidir.

Bu durumda proton kütlesi megaelektronvolt veya MeV cinsinden ölçülecektir. Bu ölçüm birimi yalnızca nükleer ve atom fiziğinde kullanılır ve bir parçacığın C'deki iki nokta arasında, bu noktalar arasındaki potansiyel farkın 1 Volt olması koşuluyla aktarılması için gerekli olan enerjiyi ölçmeye yarar.

Bu nedenle, sabah 1'i hesaba katarsak. = 931,494829533852 MeV, proton kütlesi yaklaşık olarak

Bu sonuca kütle spektroskopik ölçümleri temel alınarak ulaşılmıştır ve yukarıda verilen formdaki kütleye genellikle e denir. proton dinlenme enerjisi.

Böylece deneyin ihtiyaçlarına göre en küçük parçacığın kütlesi, üç farklı ölçü biriminde, üç farklı değerle ifade edilebilmektedir.

Ek olarak, bir protonun kütlesi, bilindiği gibi pozitif yüklü bir parçacıktan çok daha "ağır" olan bir elektronun kütlesine göre ifade edilebilir. Bu durumda kaba bir hesaplama ve önemli hatalar ile kütle, elektronun kütlesine göre 1836.152672 olacaktır.

TANIM

Proton Hidrojen atomunun çekirdeği olan hadron sınıfına ait kararlı parçacık denir.

Bilim adamları hangi bilimsel olayın protonun keşfi olarak kabul edilmesi gerektiği konusunda anlaşamıyorlar. Protonun keşfinde önemli bir rol oynayanlar:

1. E. Rutherford tarafından atomun gezegen modelinin oluşturulması;
2. izotopların F. Soddy, J. Thomson, F. Aston tarafından keşfi;
3. E. Rutherford tarafından nitrojen çekirdeklerinden alfa parçacıkları tarafından nakavt edildiğinde hidrojen atomlarının çekirdeklerinin davranışının gözlemleri.

Proton izlerinin ilk fotoğrafları P. Blackett tarafından bir bulut odasında elementlerin yapay dönüşüm süreçlerini incelerken elde edildi. Blackett, alfa parçacıklarının nitrojen çekirdekleri tarafından yakalanma sürecini inceledi. Bu süreçte bir proton yayıldı ve nitrojen çekirdeği oksijenin izotopuna dönüştürüldü.

Protonlar, nötronlarla birlikte tüm kimyasal elementlerin çekirdeklerinin bir parçasıdır. Çekirdekteki protonların sayısı periyodik tablodaki elementin atom numarasını belirler. Mendeleev.

Proton pozitif yüklü bir parçacıktır. Yükü, temel yüke, yani elektron yükünün değerine eşittir. Bir protonun yükü genellikle olarak gösterilir, o zaman şunu yazabiliriz:

Şu anda protonun temel bir parçacık olmadığına inanılıyor. Karmaşık bir yapıya sahiptir ve iki u-kuark ve bir d-kuarktan oluşur. Bir u-kuarkın () elektrik yükü pozitiftir ve eşittir

Bir d-kuarkın () elektrik yükü negatiftir ve şuna eşittir:

Kuarklar, alan kuantaları olan gluonların değişimini sağlar; güçlü etkileşimlere dayanırlar. Protonların yapılarında birkaç nokta saçılma merkezine sahip olduğu gerçeği, elektronların protonlar tarafından saçılması üzerine yapılan deneylerle doğrulanmıştır.

Protonun bilim adamlarının hâlâ tartıştığı sonlu bir boyutu var. Şu anda proton, sınırları bulanık olan bir bulut olarak temsil ediliyor. Böyle bir sınır sürekli ortaya çıkan ve yok olan sanal parçacıklardan oluşur. Ancak çoğu basit problemde bir proton elbette bir nokta yük olarak düşünülebilir. Bir protonun () geri kalan kütlesi yaklaşık olarak şuna eşittir:

Protonun kütlesi elektronun kütlesinden 1836 kat daha fazladır.

Protonlar tüm temel etkileşimlerde yer alır: Güçlü etkileşimler, protonları ve nötronları çekirdekte birleştirir, elektronlar ve protonlar, elektromanyetik etkileşimleri kullanarak atomlarda bir araya gelir. Zayıf bir etkileşim olarak, örneğin bir nötronun (n) beta bozunmasını örnek gösterebiliriz:

burada p protondur; — elektron; - antinötrino.

Proton bozunması henüz elde edilememiştir. Bu, fiziğin önemli modern problemlerinden biridir, çünkü bu keşif, doğadaki güçlerin birliğinin anlaşılmasında önemli bir adım olacaktır.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Egzersiz yapmak	Sodyum atomunun çekirdekleri protonlarla bombardıman edilir. Proton uzaktaysa, bir protonun atom çekirdeğinden elektrostatik itme kuvveti nedir? m.Bir sodyum atomunun çekirdeğinin yükünün bir protonun yükünden 11 kat daha fazla olduğunu düşünün. Sodyum atomunun elektron kabuğunun etkisi göz ardı edilebilir.
Çözüm	Sorunun çözümüne temel olarak, problemimiz için (parçacıkların nokta benzeri olduğu varsayılarak) yazılabilecek Coulomb yasasını aşağıdaki gibi alacağız: burada F, yüklü parçacıkların elektrostatik etkileşiminin kuvvetidir; Cl proton yüküdür; - sodyum atomunun çekirdeğinin yükü; - vakumun dielektrik sabiti; - elektriksel sabit. Elimizdeki verileri kullanarak gerekli itme kuvvetini hesaplayabiliriz:
Cevap	N

ÖRNEK 2

Egzersiz yapmak

Hidrojen atomunun en basit modeli dikkate alındığında elektronun, protonun (hidrojen atomunun çekirdeği) etrafında dairesel bir yörüngede hareket ettiği sanılmaktadır. Yörüngesinin yarıçapı m ise elektronun hızı nedir?

Çözüm

Bir daire içinde hareket eden bir elektrona etki eden kuvvetleri (Şekil 1) ele alalım. Bu protonun çekim kuvvetidir. Coulomb yasasına göre değerinin ()'ye eşit olduğunu yazıyoruz: burada =— elektron yükü; - proton yükü; - elektriksel sabit. Elektronun yörüngesindeki herhangi bir noktada bir elektron ile bir proton arasındaki çekim kuvveti, dairenin yarıçapı boyunca elektrondan protona doğru yönlendirilir.