Yadro proton, neytronlardan iborat. Bor modelida elektronlar yadro atrofida aylana orbitalarda harakat qiladi, xuddi Yer Quyosh atrofida aylanadi. Elektronlar bu darajalar orasida harakatlanishi mumkin va ular harakat qilganda ular fotonni yutadi yoki foton chiqaradi. Protonning o'lchami nima va u nima?
Koʻrinadigan koinotning asosiy qurilish bloki
Proton ko'rinadigan olamning asosiy qurilish blokidir, lekin uning ko'pgina xususiyatlari, masalan, zaryad radiusi va anomal magnit momenti yaxshi tushunilmagan. Proton nima? Bu musbat elektr zaryadiga ega bo'lgan subatomik zarrachadir. Yaqin vaqtgacha proton eng kichik zarracha hisoblanardi. Biroq, yangi texnologiyalar tufayli protonlar tarkibiga undan ham kichikroq elementlar, kvarklar deb ataladigan zarralar, materiyaning haqiqiy fundamental zarralari kirishi ma'lum bo'ldi. Proton beqaror neytron natijasida hosil bo'lishi mumkin.
Toʻldirish
Proton qanday elektr zaryadiga ega? U+1 elementar zaryadga ega bo'lib, u "e" harfi bilan belgilanadi va 1874 yilda Jorj Stoni tomonidan kashf etilgan. Proton musbat zaryadga (yoki 1e) ega bo'lsa, elektron manfiy zaryadga ega (-1 yoki -e), neytron esa umuman zaryadga ega emas va uni 0e deb belgilash mumkin. 1 elementar zaryad 1,602 × 10 -19 kulonga teng. Kulon elektr zaryad birligining bir turi bo'lib, soniyada barqaror ravishda uzatiladigan bir amperga ekvivalentdir.
Proton nima?
Siz teginishingiz va his qilishingiz mumkin bo'lgan hamma narsa atomlardan iborat. Atom markazidagi bu mayda zarrachalarning hajmi juda kichik. Ular atom massasining katta qismini tashkil qilsa-da, ular hali ham juda kichikdir. Darhaqiqat, agar atom futbol maydonining o'lchamida bo'lsa, uning har bir protoni chumolining o'lchamida bo'lar edi. Protonlar atom yadrolari bilan chegaralanib qolmasligi kerak. Protonlar atom yadrolaridan tashqarida bo'lganda, ular xuddi shunday sharoitlarda neytronlarnikiga o'xshash ajoyib, g'alati va potentsial xavfli xususiyatlarni oladi.
Lekin protonlar qoʻshimcha xususiyatga ega. Ular elektr zaryadini olib yurganlari uchun ular elektr yoki magnit maydonlar tomonidan tezlashishi mumkin. Yuqori tezlikdagi protonlar va ularni o'z ichiga olgan atom yadrolari quyosh chaqnashlari paytida ko'p miqdorda ajralib chiqadi. Zarrachalar Yer magnit maydoni tomonidan tezlashadi va bu geomagnit bo'ronlar deb nomlanuvchi ionosfera buzilishlarini keltirib chiqaradi.
Protonlar soni, hajmi va massasi
Protonlar soni har bir atomni noyob qiladi. Masalan, kislorodda sakkizta, vodorodda bitta, oltinda esa 79 ta. Bu raqam elementning o'ziga xosligiga o'xshaydi. Atomning protonlar sonini bilish orqali siz atom haqida ko'p narsalarni bilib olishingiz mumkin. Har bir atom yadrosida joylashgan bu subatomik zarracha element elektroniga teng va unga qarama-qarshi musbat elektr zaryadiga ega. Agar u izolyatsiya qilinganida, uning massasi atigi 1,673-27 kg boʻlar edi, bu neytronning massasidan biroz kamroq.
Element yadrosidagi protonlar soni atom raqami deyiladi. Bu raqam har bir elementning o'ziga xosligini beradi. Har qanday alohida element atomlarida yadrolardagi protonlar soni doimo bir xil bo'ladi. Oddiy vodorod atomining yadrosi bor, u faqat 1 protondan iborat. Boshqa barcha elementlarning yadrolari deyarli har doim protonlardan tashqari neytronlarni ham o'z ichiga oladi.
Proton qancha katta?
Hech kim aniq bilmaydi va bu muammo. Tajribalar proton hajmini olish uchun o'zgartirilgan vodorod atomlaridan foydalangan. Bu katta ta'sirga ega bo'lgan subatomik sir. Fiziklar protonning o'lchamini o'lchash juda kichik ekanligini e'lon qilganidan olti yil o'tgach, olimlar hali ham haqiqiy o'lchamiga amin emaslar. Koʻproq maʼlumotlar paydo boʻlishi bilan bu sir chuqurlashadi.
Protonlar atomlar yadrosidagi zarralardir. Ko'p yillar davomida protonning radiusi taxminan 0,877 femtometrda o'zgarmagandek tuyuldi. Ammo 2010 yilda Kvant institutidan Randolf Polularni optikasi. Germaniyaning Garching shahridagi Maks Plank yangi o‘lchash texnikasidan foydalangan holda xavotirli javob oldi.
Jamoa elektronni muon deb ataladigan og'irroq zarrachaga almashtirish orqali vodorod atomining bir proton, bitta elektron tarkibini o'zgartirdi. Keyin ular bu o'zgartirilgan atomni lazer bilan almashtirdilar. Ularning energiya darajasidagi o'zgarishlarni o'lchash ularga proton yadrosining hajmini hisoblash imkonini berdi. Ularni ajablantiradigan bo'lsak, u boshqa usullar bilan o'lchangan an'anaviy qiymatdan 4% kamroq chiqdi. Randolf tajribasi yangi texnikani deyteriyga - yadrosida bir proton va bitta neytronga ega bo'lgan, birgalikda deytron deb ataladigan vodorod izotopi uchun ham qo'lladi. Biroq, deytron hajmini aniq hisoblash uchun uzoq vaqt kerak bo'ldi.
Yangi tajribalar
Yangi maʼlumotlar proton radiusi muammosi davom etayotganini koʻrsatmoqda. Randolf Pol va boshqalarning laboratoriyasida yana bir nechta tajribalar olib borilmoqda. Ba'zilar geliy kabi og'irroq atom yadrolarining hajmini o'lchash uchun bir xil muon texnikasidan foydalanadilar. Boshqalar bir vaqtning o'zida muon va elektronlarning tarqalishini o'lchaydilar. Pol aybdor protonning o‘zi emas, balki hayajonlangan atom chiqaradigan yorug‘lik to‘lqin uzunliklarini tavsiflovchi Ridberg doimiysining noto‘g‘ri o‘lchovi bo‘lishi mumkin, deb gumon qilmoqda. Ammo bu doimiy boshqa aniqlikdagi tajribalar orqali yaxshi ma'lum.
Yana bir tushuntirish proton va muon oʻrtasida elektron bilan bogʻlanishini oʻzgartirmagan holda kutilmagan oʻzaro taʼsirga olib keladigan yangi zarrachalarni taklif qiladi. Bu jumboq bizni fizikaning standart modelidan tashqariga olib chiqishini anglatishi mumkin.zarralar. "Agar kelajakda kimdir standart modeldan tashqari biror narsani topsa, bu shunday bo'ladi", deydi Pol birinchi kichik nomuvofiqlik bilan, keyin boshqa va boshqa, asta-sekin monumental siljishni yaratdi. Protonning haqiqiy hajmi qanday? Yangi natijalar fizikaning asosiy nazariyasiga qarshi chiqadi.
Proton radiusining parvoz yoʻliga taʼsirini hisoblab, tadqiqotchilar proton zarrasi radiusini taxmin qilish imkoniga ega boʻldi, bu 0,84184 femtometrni tashkil etdi. Ilgari bu ko'rsatkich 0,8768 dan 0,897 femtometrga yaqin edi. Bunday kichik miqdorlarni hisobga olgan holda, har doim xato uchun joy mavjud. Biroq, 12 yillik mashaqqatli harakatlardan so'ng, jamoa a'zolari o'zlarining o'lchovlarining to'g'riligiga ishonchlari komil. Nazariya biroz o'zgartirishga muhtoj bo'lishi mumkin, ammo javob nima bo'lishidan qat'iy nazar, fiziklar uzoq vaqt davomida bu qiyin vazifani bajarishda boshlarini tirnashadi.
