ბირთვი შედგება პროტონებისგან, ნეიტრონებისაგან. ბორის მოდელში ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვის გარშემო წრიული ორბიტებით, ისევე როგორც დედამიწა მზის გარშემო. ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება ამ დონეებს შორის და როცა ეს ხდება, ისინი ან შთანთქავენ ფოტონს ან ასხივებენ ფოტონს. რა არის პროტონის ზომა და რა არის ის?
ხილული სამყაროს მთავარი სამშენებლო ბლოკი
პროტონი ხილული სამყაროს ძირითადი სამშენებლო ბლოკია, მაგრამ მისი მრავალი თვისება, როგორიცაა მუხტის რადიუსი და ანომალიური მაგნიტური მომენტი, კარგად არ არის გასაგები. რა არის პროტონი? ეს არის სუბატომური ნაწილაკი დადებითი ელექტრული მუხტით. ბოლო დრომდე პროტონი ითვლებოდა ყველაზე პატარა ნაწილაკად. თუმცა, ახალი ტექნოლოგიების წყალობით, ფაქტი გახდა ცნობილი, რომ პროტონებში შედის კიდევ უფრო მცირე ელემენტები, ნაწილაკები, რომლებსაც კვარკები უწოდებენ, მატერიის ჭეშმარიტ ფუნდამენტურ ნაწილაკებს. პროტონი შეიძლება წარმოიქმნას არასტაბილური ნეიტრონის შედეგად.
ჩარიცხვა
რა ელექტრული მუხტი აქვს პროტონს? ისაქვს +1 ელემენტარული მუხტი, რომელიც აღინიშნება ასო "ე"-ით და აღმოაჩინა ჯორჯ სტოუნიმ 1874 წელს. მაშინ როცა პროტონს აქვს დადებითი მუხტი (ან 1e), ელექტრონს აქვს უარყოფითი მუხტი (-1 ან -e), ხოლო ნეიტრონს საერთოდ არ აქვს მუხტი და შეიძლება აღინიშნოს 0e. 1 ელემენტარული მუხტი უდრის 1,602 × 10 -19 კულონს. კულონი არის ელექტრული მუხტის ერთეულის ტიპი და არის ერთი ამპერის ექვივალენტი, რომელიც სტაბილურად ტრანსპორტირდება წამში.
რა არის პროტონი?
ყველაფერი, რისი შეხებაც შეგიძლიათ და იგრძნოთ, ატომებისგან შედგება. ამ პაწაწინა ნაწილაკების ზომა ატომის ცენტრში ძალიან მცირეა. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შეადგენენ ატომის წონის უმეტეს ნაწილს, ისინი მაინც ძალიან მცირეა. სინამდვილეში, ატომი რომ იყოს ფეხბურთის მოედნის ზომა, მისი თითოეული პროტონი იქნება მხოლოდ ჭიანჭველას ზომა. პროტონები არ უნდა შემოიფარგლოს მხოლოდ ატომების ბირთვებით. როდესაც პროტონები ატომის ბირთვების გარეთ არიან, ისინი იღებენ მომხიბლავ, უცნაურ და პოტენციურად საშიშ თვისებებს, როგორც ნეიტრონების მსგავსი ვითარებაში.
მაგრამ პროტონებს აქვთ დამატებითი თვისება. ვინაიდან ისინი ატარებენ ელექტრულ მუხტს, მათი დაჩქარება შესაძლებელია ელექტრული ან მაგნიტური ველებით. მაღალსიჩქარიანი პროტონები და მათ შემცველი ატომური ბირთვები დიდი რაოდენობით გამოიყოფა მზის აფეთქების დროს. ნაწილაკები აჩქარებულია დედამიწის მაგნიტური ველით, რაც იწვევს იონოსფერულ დარღვევებს, რომლებიც ცნობილია როგორც გეომაგნიტური ქარიშხალი.
პროტონების რაოდენობა, ზომა და მასა
პროტონების რაოდენობა თითოეულ ატომს უნიკალურს ხდის. მაგალითად, ჟანგბადს აქვს რვა მათგანი, წყალბადს აქვს მხოლოდ ერთი, ხოლო ოქროს აქვს 79. ეს რიცხვი ელემენტის იდენტურობის მსგავსია. თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ ბევრი რამ ატომის შესახებ მხოლოდ მისი პროტონების რაოდენობის ცოდნით. ამ სუბატომურ ნაწილაკს, რომელიც გვხვდება ყველა ატომის ბირთვში, აქვს დადებითი ელექტრული მუხტი ელემენტის ელექტრონის ტოლი და საპირისპირო. თუ ის იზოლირებული იქნებოდა, მას ექნებოდა მხოლოდ დაახლოებით 1,673-27კგ, ნეიტრონის მასაზე ოდნავ ნაკლები..
პროტონების რაოდენობას ელემენტის ბირთვში ეწოდება ატომური რიცხვი. ეს რიცხვი თითოეულ ელემენტს აძლევს თავის უნიკალურ იდენტურობას. რომელიმე კონკრეტული ელემენტის ატომებში, ბირთვებში პროტონების რაოდენობა ყოველთვის ერთნაირია. უბრალო წყალბადის ატომს აქვს ბირთვი, რომელიც შედგება მხოლოდ 1 პროტონისაგან. ყველა სხვა ელემენტის ბირთვები პროტონების გარდა თითქმის ყოველთვის შეიცავს ნეიტრონებს.
რამდენი არის პროტონი?
არავინ იცის ზუსტად და ეს არის პრობლემა. ექსპერიმენტებში გამოიყენეს მოდიფიცირებული წყალბადის ატომები პროტონის ზომის მისაღებად. ეს არის სუბატომიური საიდუმლო დიდი შედეგებით. ექვსი წლის შემდეგ, რაც ფიზიკოსებმა გამოაცხადეს, რომ პროტონის ზომის გაზომვა ძალიან მცირე იყო, მეცნიერები ჯერ კიდევ არ არიან დარწმუნებული ნამდვილ ზომაში. რაც უფრო მეტი მონაცემი ჩნდება, საიდუმლო ღრმავდება.
პროტონები არის ნაწილაკები ატომების ბირთვში. მრავალი წლის განმავლობაში, პროტონის რადიუსი ფიქსირებული იყო დაახლოებით 0,877 ფემტომეტრზე. მაგრამ 2010 წელს რენდოლფ პოლმა კვანტური ინსტიტუტიდანოპტიკა მათ. მაქს პლანკმა გარშინგში, გერმანიაში, მიიღო საგანგაშო პასუხი გაზომვის ახალი ტექნიკის გამოყენებით.
ჯგუფმა შეცვალა წყალბადის ატომის ერთი პროტონი, ერთი ელექტრონის შემადგენლობა, ელექტრონის გადართვით უფრო მძიმე ნაწილაკზე, რომელსაც მიონს უწოდებენ. შემდეგ მათ შეცვალეს ეს შეცვლილი ატომი ლაზერით. მათი ენერგიის დონეების შედეგად მიღებული ცვლილების გაზომვამ მათ საშუალება მისცა გამოეთვალათ მისი პროტონის ბირთვის ზომა. მათდა გასაკვირად, ის 4%-ით ნაკლები გამოვიდა, ვიდრე სხვა საშუალებებით გაზომილი ტრადიციული მნიშვნელობა. რენდოლფის ექსპერიმენტმა ასევე გამოიყენა ახალი ტექნიკა დეიტერიუმზე - წყალბადის იზოტოპი, რომელსაც აქვს ერთი პროტონი და ერთი ნეიტრონი, ერთობლივად ცნობილი როგორც დეიტერონი - თავის ბირთვში. თუმცა, დიდი დრო დასჭირდა დეიტრონის ზომის ზუსტად გამოთვლას.
ახალი ექსპერიმენტები
ახალი მონაცემები აჩვენებს პროტონის რადიუსის პრობლემას. კიდევ რამდენიმე ექსპერიმენტი რენდოლფ პაულის და სხვების ლაბორატორიაში უკვე მიმდინარეობს. ზოგი იყენებს იგივე მიონის ტექნიკას ჰელიუმის მსგავსი მძიმე ატომის ბირთვების ზომის გასაზომად. სხვები ერთდროულად ზომავენ მიონებისა და ელექტრონების გაფანტვას. პოლ ეჭვობს, რომ დამნაშავე შეიძლება იყოს არა თავად პროტონი, არამედ რიდბერგის მუდმივის არასწორი გაზომვა, რიცხვი, რომელიც აღწერს აღგზნებული ატომის მიერ გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძეს. მაგრამ ეს მუდმივი კარგად არის ცნობილი სხვა ზუსტი ექსპერიმენტებით.
კიდევ ერთი ახსნა გვთავაზობს ახალ ნაწილაკებს, რომლებიც იწვევენ მოულოდნელ ურთიერთქმედებას პროტონსა და მიონს შორის ელექტრონთან კავშირის შეცვლის გარეშე. ეს შეიძლება ნიშნავდეს, რომ თავსატეხი ფიზიკის სტანდარტულ მოდელს მიღმა გადაგვიყვანს.ნაწილაკები. „თუ მომავალში ვინმე აღმოაჩენს რაღაცას სტანდარტული მოდელის მიღმა, ეს იქნება ის“, - ამბობს პოლ, ჯერ მცირე შეუსაბამობით, შემდეგ მეორე და მეორე, ნელ-ნელა ქმნის უფრო მონუმენტურ ცვლილებას. რა არის პროტონის ნამდვილი ზომა? ახალი შედეგები ეჭვქვეშ აყენებს ფიზიკის ძირითად თეორიას.
ფრენის გზაზე პროტონის რადიუსის გავლენის გამოთვლით, მკვლევარებმა შეძლეს პროტონის ნაწილაკების რადიუსის შეფასება, რომელიც შეადგენდა 0,84184 ფემტომეტრს. ადრე, ეს მაჩვენებელი იყო დაახლოებით 0,8768-დან 0,897 ფემტომეტრამდე. ასეთი მცირე რაოდენობით განხილვისას, შეცდომის ადგილი ყოველთვის არის. თუმცა, 12 წლიანი მტკივნეული ძალისხმევის შემდეგ, გუნდის წევრები დარწმუნებულნი არიან თავიანთი გაზომვების სიზუსტეში. თეორიას შესაძლოა გარკვეული შესწორება დასჭირდეს, მაგრამ როგორიც არ უნდა იყოს პასუხი, ფიზიკოსები ამ საშინელ ამოცანას კიდევ დიდი ხნის განმავლობაში შეასრულებენ.
