Τα πρωτόνια συμμετέχουν στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, οι οποίες είναι η κύρια πηγή ενέργειας που παράγεται από τα αστέρια. Συγκεκριμένα, αντιδράσεις σελ-ο κύκλος, που είναι η πηγή σχεδόν όλης της ενέργειας που εκπέμπεται από τον Ήλιο, καταλήγει στο συνδυασμό τεσσάρων πρωτονίων σε έναν πυρήνα ηλίου-4 με τη μετατροπή δύο πρωτονίων σε νετρόνια.
Στη φυσική, το πρωτόνιο συμβολίζεται Π(ή Π+ ). Η χημική ονομασία του πρωτονίου (που θεωρείται θετικό ιόν υδρογόνου) είναι H +, η αστροφυσική ονομασία είναι HII.
Ανοιγμα [ | ]
Ιδιότητες πρωτονίων[ | ]
Ο λόγος των μαζών πρωτονίων και ηλεκτρονίων, ίσος με 1836,152 673 89(17), με ακρίβεια 0,002% είναι ίσος με την τιμή 6π 5 = 1836,118...
Η εσωτερική δομή του πρωτονίου μελετήθηκε για πρώτη φορά πειραματικά από τον R. Hofstadter μελετώντας τις συγκρούσεις μιας δέσμης ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας (2 GeV) με πρωτόνια (Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 1961). Το πρωτόνιο αποτελείται από έναν βαρύ πυρήνα (πυρήνα) με ακτίνα cm, με υψηλή πυκνότητα μάζας και φορτίου, που φέρει ≈ 35% (\displaystyle \περίπου 35\%)ηλεκτρικό φορτίο του πρωτονίου και το σχετικά σπάνιο κέλυφος που το περιβάλλει. Σε απόσταση από ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \περίπου 0,25\cdot 10^(-13))πριν ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \περίπου 1,4\cdot 10^(-13)) cm αυτό το κέλυφος αποτελείται κυρίως από εικονικά ρ - και π - μεσόνια που φέρουν ≈ 50% (\displaystyle \περίπου 50\%)ηλεκτρικό φορτίο του πρωτονίου και μετά στην απόσταση ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \περίπου 2,5\cdot 10^(-13)) cm επεκτείνει ένα κέλυφος εικονικών ω - και π - μεσονίων, που φέρουν ~15% του ηλεκτρικού φορτίου του πρωτονίου.
Η πίεση στο κέντρο του πρωτονίου που δημιουργείται από τα κουάρκ είναι περίπου 10 35 Pa (10 30 ατμόσφαιρες), δηλαδή υψηλότερη από την πίεση μέσα στα αστέρια νετρονίων.
Η μαγνητική ροπή ενός πρωτονίου μετράται με τη μέτρηση του λόγου της συχνότητας συντονισμού μετάπτωσης της μαγνητικής ροπής του πρωτονίου σε ένα δεδομένο ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο και της συχνότητας κυκλοτρονίων της κυκλικής τροχιάς του πρωτονίου στο ίδιο πεδίο.
Υπάρχουν τρία φυσικά μεγέθη που σχετίζονται με ένα πρωτόνιο που έχουν τη διάσταση του μήκους:
Οι μετρήσεις της ακτίνας πρωτονίων με χρήση συνηθισμένων ατόμων υδρογόνου, που πραγματοποιήθηκαν με διάφορες μεθόδους από τη δεκαετία του 1960, οδήγησαν (CODATA -2014) στο αποτέλεσμα 0,8751 ± 0,0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Τα πρώτα πειράματα με μιονικά άτομα υδρογόνου (όπου το ηλεκτρόνιο αντικαθίσταται από ένα μιόνιο) έδωσαν ένα 4% μικρότερο αποτέλεσμα για αυτή την ακτίνα: 0,84184 ± 0,00067 fm. Οι λόγοι αυτής της διαφοράς είναι ακόμα ασαφείς.
Το λεγόμενο πρωτόνιο Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, που καθορίζει τη συμμετοχή του σε ασθενείς αλληλεπιδράσεις μέσω της ανταλλαγής ΖΤο 0 μποζόνιο (παρόμοιο με το πώς το ηλεκτρικό φορτίο ενός σωματιδίου καθορίζει τη συμμετοχή του στις ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις ανταλλάσσοντας ένα φωτόνιο) είναι 0,0719 ± 0,0045, σύμφωνα με πειραματικές μετρήσεις παραβίασης ισοτιμίας κατά τη σκέδαση πολωμένων ηλεκτρονίων στα πρωτόνια. Η μετρούμενη τιμή είναι συνεπής, εντός πειραματικού σφάλματος, με τις θεωρητικές προβλέψεις του Καθιερωμένου Μοντέλου (0,0708 ± 0,0003).
Σταθερότητα [ | ]
Το ελεύθερο πρωτόνιο είναι σταθερό, οι πειραματικές μελέτες δεν έχουν αποκαλύψει σημάδια διάσπασής του (κατώτερο όριο διάρκειας ζωής είναι 2,9⋅10 29 χρόνια ανεξάρτητα από το κανάλι διάσπασης, 8,2⋅10 33 χρόνια για διάσπαση σε ποζιτρόνιο και ουδέτερο πιόνιο, 6,6⋅ 10 33 χρόνια για διάσπαση σε θετικό μιόνιο και ουδέτερο πιόνιο). Δεδομένου ότι το πρωτόνιο είναι το ελαφρύτερο από τα βαρυόνια, η σταθερότητα του πρωτονίου είναι συνέπεια του νόμου της διατήρησης του αριθμού του βαρυονίου - ένα πρωτόνιο δεν μπορεί να διασπαστεί σε ελαφρύτερα σωματίδια (για παράδειγμα, σε ποζιτρόνιο και νετρίνο) χωρίς να παραβιάζει αυτόν τον νόμο. Ωστόσο, πολλές θεωρητικές επεκτάσεις του Καθιερωμένου Μοντέλου προβλέπουν διεργασίες (που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί) που θα οδηγούσαν σε μη διατήρηση του αριθμού του βαρυονίου και ως εκ τούτου σε διάσπαση πρωτονίων.
Ένα πρωτόνιο που δεσμεύεται σε έναν ατομικό πυρήνα είναι ικανό να συλλάβει ένα ηλεκτρόνιο από το ηλεκτρόνιο K-, L- ή M-κέλυφος του ατόμου (η λεγόμενη «σύλληψη ηλεκτρονίων»). Ένα πρωτόνιο του ατομικού πυρήνα, έχοντας απορροφήσει ένα ηλεκτρόνιο, μετατρέπεται σε νετρόνιο και ταυτόχρονα εκπέμπει ένα νετρίνο: p+e − →+ν μι
. Μια «τρύπα» στη στιβάδα K-, L- ή M που σχηματίζεται από τη σύλληψη ηλεκτρονίων είναι γεμάτη με ένα ηλεκτρόνιο από μια από τις υπερκείμενες στοιβάδες ηλεκτρονίων του ατόμου, εκπέμποντας χαρακτηριστικές ακτίνες Χ που αντιστοιχούν στον ατομικό αριθμό Ζ− 1 και/ή ηλεκτρόνια τρυπήματος. Είναι γνωστά πάνω από 1000 ισότοπα από 7
4 έως 262
105, αποσύνθεση με σύλληψη ηλεκτρονίων. Σε επαρκώς υψηλές διαθέσιμες ενέργειες διάσπασης (παραπάνω 2μ ε γ 2 ≈ 1,022 MeV) ανοίγει ένα ανταγωνιστικό κανάλι διάσπασης - διάσπαση ποζιτρονίων p → +e ++ν μι
. Πρέπει να τονιστεί ότι αυτές οι διεργασίες είναι δυνατές μόνο για ένα πρωτόνιο σε ορισμένους πυρήνες, όπου η ενέργεια που λείπει αναπληρώνεται με τη μετάβαση του προκύπτοντος νετρονίου σε ένα χαμηλότερο πυρηνικό κέλυφος. για ένα ελεύθερο πρωτόνιο απαγορεύονται από το νόμο της διατήρησης της ενέργειας.
Η πηγή των πρωτονίων στη χημεία είναι τα ορυκτά (νιτρικό, θειικό, φωσφορικό και άλλα) και τα οργανικά (μυρμηκικό, οξικό, οξαλικό και άλλα) οξέα. Σε ένα υδατικό διάλυμα, τα οξέα είναι ικανά να διασπαστούν με την απομάκρυνση ενός πρωτονίου, σχηματίζοντας ένα κατιόν υδρονίου.
Στην αέρια φάση, τα πρωτόνια λαμβάνονται με ιονισμό - την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο υδρογόνου. Το δυναμικό ιοντισμού ενός μη διεγερμένου ατόμου υδρογόνου είναι 13.595 eV. Όταν το μοριακό υδρογόνο ιονίζεται από γρήγορα ηλεκτρόνια σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου, σχηματίζεται αρχικά το μοριακό ιόν υδρογόνου (H 2 +) - ένα φυσικό σύστημα που αποτελείται από δύο πρωτόνια που συγκρατούνται μαζί σε απόσταση 1,06 επί ένα ηλεκτρόνιο. Η σταθερότητα ενός τέτοιου συστήματος, σύμφωνα με τον Pauling, προκαλείται από τον συντονισμό ενός ηλεκτρονίου μεταξύ δύο πρωτονίων με «συχνότητα συντονισμού» ίση με 7·10 14 s −1. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται σε αρκετές χιλιάδες μοίρες, η σύνθεση των προϊόντων ιονισμού υδρογόνου αλλάζει υπέρ των πρωτονίων - H +.
Εφαρμογή [ | ]
Οι δέσμες επιταχυνόμενων πρωτονίων χρησιμοποιούνται στην πειραματική φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων (μελέτη διαδικασιών σκέδασης και παραγωγή δεσμών άλλων σωματιδίων), στην ιατρική (θεραπεία πρωτονίων για τον καρκίνο).
δείτε επίσης [ | ]
Σημειώσεις [ | ]
- http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Θεμελιώδεις φυσικές σταθερές --- Πλήρης καταχώριση
- CODATA Τιμή: μάζα πρωτονίου
- CODATA Τιμή: μάζα πρωτονίου σε u
- Ahmed S.; et al. (2004). «Περιορισμοί στη διάσπαση των νουκλεονίων μέσω αόρατων τρόπων λειτουργίας από το Παρατηρητήριο Νετρίνων Sudbury». Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
- Τιμή CODATA: ισοδύναμη ενέργειας μάζας πρωτονίων σε MeV
- CODATA Τιμή: λόγος μάζας πρωτονίου-ηλεκτρονίου
- , Με. 67.
- Hofstadter P.Δομή πυρήνων και νουκλεονίων // Φυσ. - 1963. - Τ. 81, Αρ. 1. - Σ. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
- Shchelkin K. I.Εικονικές διεργασίες και η δομή του νουκλεονίου // Physics of the Microworld - M.: Atomizdat, 1965. - Σ. 75.
- Ελαστική σκέδαση, περιφερειακές αλληλεπιδράσεις και συντονισμοί // Σωματίδια υψηλής ενέργειας. Υψηλές ενέργειες στο διάστημα και τα εργαστήρια - Μ.: Nauka, 1965. - Σελ. 132.
Μελετώντας τη δομή της ύλης, οι φυσικοί ανακάλυψαν από τι αποτελούνται τα άτομα, έφτασαν στον ατομικό πυρήνα και τον χώρισαν σε πρωτόνια και νετρόνια. Όλα αυτά τα βήματα δόθηκαν αρκετά εύκολα - έπρεπε απλώς να επιταχύνετε τα σωματίδια στην απαιτούμενη ενέργεια, να τα σπρώξετε το ένα εναντίον του άλλου και στη συνέχεια τα ίδια θα διαλυθούν στα συστατικά τους μέρη.
Αλλά με τα πρωτόνια και τα νετρόνια αυτό το κόλπο δεν λειτουργούσε πλέον. Αν και είναι σύνθετα σωματίδια, δεν μπορούν να «σπάσουν σε κομμάτια» ακόμη και στην πιο βίαιη σύγκρουση. Επομένως, χρειάστηκαν δεκαετίες οι φυσικοί για να βρουν διαφορετικούς τρόπους για να κοιτάξουν μέσα στο πρωτόνιο, να δουν τη δομή και το σχήμα του. Σήμερα, η μελέτη της δομής του πρωτονίου είναι ένας από τους πιο ενεργούς τομείς της σωματιδιακής φυσικής.
Η φύση δίνει υποδείξεις
Η ιστορία της μελέτης της δομής των πρωτονίων και των νετρονίων χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930. Όταν, εκτός από τα πρωτόνια, ανακαλύφθηκαν και νετρόνια (1932), έχοντας μετρήσει τη μάζα τους, οι φυσικοί διαπίστωσαν έκπληκτοι ότι ήταν πολύ κοντά στη μάζα ενός πρωτονίου. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια «αισθάνονται» την πυρηνική αλληλεπίδραση με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Τόσο πανομοιότυπα που, από την άποψη των πυρηνικών δυνάμεων, ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο μπορούν να θεωρηθούν ως δύο εκδηλώσεις του ίδιου σωματιδίου - ενός νουκλεονίου: ένα πρωτόνιο είναι ένα ηλεκτρικά φορτισμένο νουκλεόνιο και ένα νετρόνιο είναι ένα ουδέτερο νουκλεόνιο. Ανταλλάξτε πρωτόνια με νετρόνια και πυρηνικές δυνάμεις (σχεδόν) δεν θα παρατηρήσουν τίποτα.
Οι φυσικοί εκφράζουν αυτή την ιδιότητα της φύσης ως συμμετρία - η πυρηνική αλληλεπίδραση είναι συμμετρική όσον αφορά την αντικατάσταση των πρωτονίων με νετρόνια, όπως μια πεταλούδα είναι συμμετρική ως προς την αντικατάσταση του αριστερού με το δεξί. Αυτή η συμμετρία, εκτός από το ότι έπαιζε σημαντικό ρόλο στην πυρηνική φυσική, ήταν στην πραγματικότητα ο πρώτος υπαινιγμός ότι τα νουκλεόνια είχαν μια ενδιαφέρουσα εσωτερική δομή. Είναι αλήθεια, λοιπόν, στη δεκαετία του '30, οι φυσικοί δεν συνειδητοποίησαν αυτόν τον υπαινιγμό.
Η κατανόηση ήρθε αργότερα. Ξεκίνησε με το γεγονός ότι στη δεκαετία του 1940–50, στις αντιδράσεις των συγκρούσεων πρωτονίων με τους πυρήνες διαφόρων στοιχείων, οι επιστήμονες εξεπλάγησαν όταν ανακάλυψαν όλο και περισσότερα νέα σωματίδια. Όχι πρωτόνια, όχι νετρόνια, όχι τα πι-μεσόνια που ανακαλύφθηκαν εκείνη την εποχή, τα οποία κρατούν νουκλεόνια στους πυρήνες, αλλά μερικά εντελώς νέα σωματίδια. Παρά την ποικιλομορφία τους, αυτά τα νέα σωματίδια είχαν δύο κοινές ιδιότητες. Πρώτον, όπως τα νουκλεόνια, συμμετείχαν πολύ πρόθυμα σε πυρηνικές αλληλεπιδράσεις - τώρα τέτοια σωματίδια ονομάζονται αδρόνια. Και δεύτερον, ήταν εξαιρετικά ασταθείς. Τα πιο ασταθή από αυτά διασπάστηκαν σε άλλα σωματίδια σε μόλις ένα τρισεκατομμυριοστό του νανοδευτερόλεπτου, χωρίς να προλάβουν καν να πετάξουν στο μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα!
Για πολύ καιρό, ο «ζωολογικός κήπος» αδρονίων ήταν ένα πλήρες χάος. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, οι φυσικοί είχαν ήδη μάθει αρκετά διαφορετικά είδη αδρονίων, άρχισαν να τα συγκρίνουν μεταξύ τους και ξαφνικά είδαν μια ορισμένη γενική συμμετρία, ακόμη και περιοδικότητα, στις ιδιότητές τους. Προτάθηκε ότι μέσα σε όλα τα αδρόνια (συμπεριλαμβανομένων των νουκλεονίων) υπάρχουν μερικά απλά αντικείμενα που ονομάζονται «κουάρκ». Συνδυάζοντας τα κουάρκ με διαφορετικούς τρόπους, είναι δυνατό να ληφθούν διαφορετικά αδρόνια, και ακριβώς του ίδιου τύπου και με τις ίδιες ιδιότητες που ανακαλύφθηκαν στο πείραμα.
Τι κάνει ένα πρωτόνιο πρωτόνιο;
Αφού οι φυσικοί ανακάλυψαν τη δομή των κουάρκ των αδρονίων και έμαθαν ότι τα κουάρκ υπάρχουν σε πολλές διαφορετικές ποικιλίες, έγινε σαφές ότι πολλά διαφορετικά σωματίδια μπορούσαν να κατασκευαστούν από κουάρκ. Έτσι κανείς δεν εξεπλάγη όταν τα επόμενα πειράματα συνέχισαν να βρίσκουν νέα αδρόνια το ένα μετά το άλλο. Αλλά ανάμεσα σε όλα τα αδρόνια, ανακαλύφθηκε μια ολόκληρη οικογένεια σωματιδίων, που αποτελούνταν, όπως το πρωτόνιο, μόνο από δύο u-κουάρκ και ένα ρε-κουάρκ. Ένα είδος «αδερφού» του πρωτονίου. Και εδώ οι φυσικοί ήταν αντιμέτωποι με μια έκπληξη.
Ας κάνουμε πρώτα μια απλή παρατήρηση. Εάν έχουμε πολλά αντικείμενα που αποτελούνται από τα ίδια «τούβλα», τότε τα βαρύτερα αντικείμενα περιέχουν περισσότερα «τούβλα» και τα ελαφρύτερα περιέχουν λιγότερα. Αυτή είναι μια πολύ φυσική αρχή, η οποία μπορεί να ονομαστεί αρχή του συνδυασμού ή η αρχή της υπερδομής και λειτουργεί τέλεια τόσο στην καθημερινή ζωή όσο και στη φυσική. Εκδηλώνεται ακόμη και στη δομή των ατομικών πυρήνων - εξάλλου, οι βαρύτεροι πυρήνες αποτελούνται απλώς από μεγαλύτερο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων.
Ωστόσο, στο επίπεδο των κουάρκ αυτή η αρχή δεν λειτουργεί καθόλου και, ομολογουμένως, οι φυσικοί δεν έχουν ακόμη καταλάβει πλήρως το γιατί. Αποδεικνύεται ότι τα βαριά αδέρφια του πρωτονίου αποτελούνται επίσης από τα ίδια κουάρκ με το πρωτόνιο, αν και είναι μιάμιση ή και δύο φορές βαρύτερα από το πρωτόνιο. Διαφέρουν από το πρωτόνιο (και διαφέρουν μεταξύ τους) όχι σύνθεση,και αμοιβαία τοποθεσίακουάρκ, από την κατάσταση στην οποία αυτά τα κουάρκ είναι σχετικά μεταξύ τους. Αρκεί να αλλάξουμε τη σχετική θέση των κουάρκ - και από το πρωτόνιο θα πάρουμε ένα άλλο, αισθητά βαρύτερο, σωματίδιο.
Τι θα συμβεί αν ακόμα πάρετε και συλλέξετε περισσότερα από τρία κουάρκ μαζί; Θα υπάρξει νέο βαρύ σωματίδιο; Παραδόξως, δεν θα λειτουργήσει - τα κουάρκ θα χωριστούν σε τρία και θα μετατραπούν σε πολλά διάσπαρτα σωματίδια. Για κάποιο λόγο, η φύση «δεν αρέσει» να συνδυάζει πολλά κουάρκ σε ένα σύνολο! Μόνο πολύ πρόσφατα, κυριολεκτικά τα τελευταία χρόνια, άρχισαν να εμφανίζονται υπαινιγμοί ότι ορισμένα σωματίδια πολλαπλών κουάρκ υπάρχουν, αλλά αυτό τονίζει μόνο πόσο πολύ δεν αρέσουν στη φύση.
Ένα πολύ σημαντικό και βαθύ συμπέρασμα προκύπτει από αυτή τη συνδυαστική - η μάζα των αδρονίων δεν αποτελείται καθόλου από τη μάζα των κουάρκ. Αλλά αν η μάζα ενός αδρονίου μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί απλά ανασυνδυάζοντας τα τούβλα που το αποτελούν, τότε δεν είναι τα ίδια τα κουάρκ που είναι υπεύθυνα για τη μάζα των αδρονίων. Και πράγματι, σε μεταγενέστερα πειράματα ήταν δυνατό να διαπιστωθεί ότι η μάζα των ίδιων των κουάρκ είναι μόνο περίπου το δύο τοις εκατό της μάζας του πρωτονίου και το υπόλοιπο της βαρύτητας προκύπτει λόγω του πεδίου δύναμης (ειδικά σωματίδια - γκλουόνια) που συνδέουν τα κουάρκ μεταξύ τους. Αλλάζοντας τη σχετική θέση των κουάρκ, για παράδειγμα, απομακρύνοντάς τα το ένα από το άλλο, αλλάζουμε έτσι το νέφος γκλουονίων, καθιστώντας το πιο μαζικό, γι' αυτό και η μάζα αδρονίων αυξάνεται (Εικ. 1).
Τι συμβαίνει μέσα σε ένα ταχέως κινούμενο πρωτόνιο;
Όλα όσα περιγράφηκαν παραπάνω αφορούν ένα ακίνητο πρωτόνιο· στη γλώσσα των φυσικών, αυτή είναι η δομή του πρωτονίου στο πλαίσιο ηρεμίας του. Ωστόσο, στο πείραμα, η δομή του πρωτονίου ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά κάτω από άλλες συνθήκες - στο εσωτερικό γρήγορο πέταγμαπρωτόνιο.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, σε πειράματα σε συγκρούσεις σωματιδίων σε επιταχυντές, παρατηρήθηκε ότι τα πρωτόνια που ταξίδευαν με ταχύτητα σχεδόν φωτός συμπεριφέρονταν σαν η ενέργεια μέσα τους να μην κατανεμήθηκε ομοιόμορφα, αλλά να συγκεντρωνόταν σε μεμονωμένα συμπαγή αντικείμενα. Ο διάσημος φυσικός Richard Feynman πρότεινε να ονομαστούν αυτές οι συστάδες ύλης μέσα σε πρωτόνια παρτών(από τα Αγγλικά μέρος -Μέρος).
Τα επόμενα πειράματα εξέτασαν πολλές από τις ιδιότητες των παρτονίων - για παράδειγμα, το ηλεκτρικό τους φορτίο, τον αριθμό τους και το κλάσμα της ενέργειας πρωτονίων που φέρει το καθένα. Αποδεικνύεται ότι τα φορτισμένα παρτόνια είναι κουάρκ και τα ουδέτερα παρτόνια είναι γκλουόνια. Ναι, αυτά τα ίδια γκλουόνια, τα οποία στο πλαίσιο ηρεμίας του πρωτονίου απλώς «εξυπηρέτησαν» τα κουάρκ, προσελκύοντάς τα μεταξύ τους, είναι τώρα ανεξάρτητα παρτόνια και, μαζί με τα κουάρκ, φέρουν την «ύλη» και την ενέργεια ενός ταχέως κινούμενου πρωτονίου. Πειράματα έδειξαν ότι περίπου η μισή ενέργεια αποθηκεύεται σε κουάρκ και η μισή σε γκλουόνια.
Τα παρτόνια μελετώνται πιο εύκολα σε συγκρούσεις πρωτονίων με ηλεκτρόνια. Το γεγονός είναι ότι, σε αντίθεση με ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο δεν συμμετέχει σε ισχυρές πυρηνικές αλληλεπιδράσεις και η σύγκρουσή του με ένα πρωτόνιο φαίνεται πολύ απλή: το ηλεκτρόνιο εκπέμπει ένα εικονικό φωτόνιο για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, το οποίο συντρίβεται σε ένα φορτισμένο παρτόνιο και τελικά δημιουργεί ένα μεγάλος αριθμός σωματιδίων (Εικ. 2). Μπορούμε να πούμε ότι το ηλεκτρόνιο είναι ένα εξαιρετικό νυστέρι για το «άνοιγμα» του πρωτονίου και τη διαίρεση του σε ξεχωριστά μέρη - ωστόσο, μόνο για πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Γνωρίζοντας πόσο συχνά συμβαίνουν τέτοιες διεργασίες σε έναν επιταχυντή, μπορεί κανείς να μετρήσει τον αριθμό των παρτονίων μέσα σε ένα πρωτόνιο και τα φορτία τους.
Ποιοι είναι πραγματικά οι Πάρτον;
Και εδώ φτάνουμε σε μια άλλη εκπληκτική ανακάλυψη που έκαναν οι φυσικοί μελετώντας τις συγκρούσεις στοιχειωδών σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες.
Υπό κανονικές συνθήκες, το ερώτημα από τι αποτελείται αυτό ή εκείνο το αντικείμενο έχει μια καθολική απάντηση για όλα τα συστήματα αναφοράς. Για παράδειγμα, ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου - και δεν έχει σημασία αν κοιτάμε ένα ακίνητο ή κινούμενο μόριο. Ωστόσο, αυτός ο κανόνας φαίνεται τόσο φυσικός! - παραβιάζεται αν μιλάμε για στοιχειώδη σωματίδια που κινούνται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Σε ένα πλαίσιο αναφοράς, ένα σύνθετο σωματίδιο μπορεί να αποτελείται από ένα σύνολο υποσωματιδίων και σε ένα άλλο πλαίσιο αναφοράς, από ένα άλλο. Τελικά φαίνεται πως Η σύνθεση είναι μια σχετική έννοια!
Πώς μπορεί αυτό να είναι? Το κλειδί εδώ είναι μια σημαντική ιδιότητα: ο αριθμός των σωματιδίων στον κόσμο μας δεν είναι σταθερός - τα σωματίδια μπορούν να γεννηθούν και να εξαφανιστούν. Για παράδειγμα, αν πιέσετε μαζί δύο ηλεκτρόνια με αρκετά υψηλή ενέργεια, τότε εκτός από αυτά τα δύο ηλεκτρόνια, μπορεί να γεννηθεί είτε ένα φωτόνιο, είτε ένα ζεύγος ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων ή κάποια άλλα σωματίδια. Όλα αυτά επιτρέπονται από κβαντικούς νόμους, και αυτό ακριβώς συμβαίνει στα πραγματικά πειράματα.
Αλλά αυτός ο «νόμος της μη διατήρησης» των σωματιδίων λειτουργεί σε περίπτωση σύγκρουσηςσωματίδια. Πώς συμβαίνει το ίδιο πρωτόνιο από διαφορετικές απόψεις να μοιάζει σαν να αποτελείται από διαφορετικό σύνολο σωματιδίων; Το θέμα είναι ότι ένα πρωτόνιο δεν είναι μόνο τρία κουάρκ μαζί. Υπάρχει ένα πεδίο δύναμης γλουονίου μεταξύ των κουάρκ. Γενικά, ένα πεδίο δύναμης (όπως ένα βαρυτικό ή ηλεκτρικό πεδίο) είναι ένα είδος υλικής «οντότητας» που διαπερνά το διάστημα και επιτρέπει στα σωματίδια να ασκούν ισχυρή επιρροή το ένα στο άλλο. Στην κβαντική θεωρία, το πεδίο αποτελείται επίσης από σωματίδια, αν και ειδικά - εικονικά. Ο αριθμός αυτών των σωματιδίων δεν είναι σταθερός· συνεχώς «αναβλύζουν» από κουάρκ και απορροφώνται από άλλα κουάρκ.
ΞεκούρασηΈνα πρωτόνιο μπορεί πραγματικά να θεωρηθεί ως τρία κουάρκ με γκλουόνια να πηδούν ανάμεσά τους. Αλλά αν κοιτάξουμε το ίδιο πρωτόνιο από διαφορετικό πλαίσιο αναφοράς, σαν από το παράθυρο ενός «σχετιστικού τρένου» που περνά, θα δούμε μια εντελώς διαφορετική εικόνα. Αυτά τα εικονικά γκλουόνια που κόλλησαν τα κουάρκ μεταξύ τους θα φαίνονται λιγότερο εικονικά, «πιο αληθινά» σωματίδια. Φυσικά, εξακολουθούν να γεννιούνται και να απορροφώνται από τα κουάρκ, αλλά την ίδια στιγμή ζουν μόνα τους για κάποιο χρονικό διάστημα, πετώντας δίπλα στα κουάρκ, σαν πραγματικά σωματίδια. Αυτό που μοιάζει με ένα απλό πεδίο δύναμης σε ένα πλαίσιο αναφοράς μετατρέπεται σε ένα ρεύμα σωματιδίων σε ένα άλλο πλαίσιο! Σημειώστε ότι δεν αγγίζουμε το ίδιο το πρωτόνιο, αλλά το βλέπουμε μόνο από ένα διαφορετικό πλαίσιο αναφοράς.
Περαιτέρω περισσότερα. Όσο πιο κοντά είναι η ταχύτητα του «σχετιστικού τρένου» μας στην ταχύτητα του φωτός, τόσο πιο εκπληκτική είναι η εικόνα που θα δούμε μέσα στο πρωτόνιο. Καθώς πλησιάζουμε την ταχύτητα του φωτός, θα παρατηρήσουμε ότι υπάρχουν όλο και περισσότερα γκλουόνια μέσα στο πρωτόνιο. Επιπλέον, μερικές φορές χωρίζονται σε ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ, τα οποία επίσης πετούν κοντά και θεωρούνται επίσης παρτόνια. Ως αποτέλεσμα, ένα υπερσχετιστικό πρωτόνιο, δηλαδή ένα πρωτόνιο που κινείται σε σχέση με εμάς με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, εμφανίζεται με τη μορφή αλληλοδιεισδυτικών νεφών κουάρκ, αντικουάρκ και γκλουονίων που πετούν μαζί και φαίνεται να υποστηρίζουν το ένα το άλλο (Εικ. . 3).
Ένας αναγνώστης που γνωρίζει τη θεωρία της σχετικότητας μπορεί να προβληματιστεί. Όλη η φυσική βασίζεται στην αρχή ότι οποιαδήποτε διαδικασία προχωρά με τον ίδιο τρόπο σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Αλλά αποδεικνύεται ότι η σύνθεση του πρωτονίου εξαρτάται από το πλαίσιο αναφοράς από το οποίο το παρατηρούμε;!
Ναι, ακριβώς, αλλά αυτό σε καμία περίπτωση δεν παραβιάζει την αρχή της σχετικότητας. Τα αποτελέσματα των φυσικών διεργασιών - για παράδειγμα, ποια σωματίδια και πόσα παράγονται ως αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης - αποδεικνύονται αμετάβλητα, αν και η σύνθεση του πρωτονίου εξαρτάται από το πλαίσιο αναφοράς.
Αυτή η κατάσταση, ασυνήθιστη με την πρώτη ματιά, αλλά ικανοποιώντας όλους τους νόμους της φυσικής, απεικονίζεται σχηματικά στο Σχήμα 4. Δείχνει πώς φαίνεται η σύγκρουση δύο πρωτονίων με υψηλή ενέργεια σε διαφορετικά πλαίσια αναφοράς: στο υπόλοιπο πλαίσιο ενός πρωτονίου, στο το πλαίσιο του κέντρου μάζας, στο υπόλοιπο πλαίσιο ενός άλλου πρωτονίου. Η αλληλεπίδραση μεταξύ πρωτονίων πραγματοποιείται μέσω ενός καταρράκτη διαχωριστικών γκλουονίων, αλλά μόνο σε μια περίπτωση αυτός ο καταρράκτης θεωρείται το «μέσα» ενός πρωτονίου, σε μια άλλη περίπτωση θεωρείται μέρος ενός άλλου πρωτονίου και στην τρίτη είναι απλώς κάποιο αντικείμενο που ανταλλάσσεται μεταξύ δύο πρωτονίων. Αυτός ο καταρράκτης υπάρχει, είναι πραγματικός, αλλά σε ποιο μέρος της διαδικασίας θα πρέπει να αποδοθεί εξαρτάται από το πλαίσιο αναφοράς.
τρισδιάστατο πορτρέτο ενός πρωτονίου
Όλα τα αποτελέσματα για τα οποία μόλις μιλήσαμε βασίστηκαν σε πειράματα που έγιναν πριν από πολύ καιρό - τη δεκαετία του 60-70 του περασμένου αιώνα. Φαίνεται ότι από τότε όλα θα έπρεπε να έχουν μελετηθεί και όλες οι ερωτήσεις να έχουν βρει τις απαντήσεις τους. Αλλά όχι - η δομή του πρωτονίου εξακολουθεί να παραμένει ένα από τα πιο ενδιαφέροντα θέματα στη σωματιδιακή φυσική. Επιπλέον, το ενδιαφέρον για αυτό έχει αυξηθεί ξανά τα τελευταία χρόνια επειδή οι φυσικοί έχουν καταλάβει πώς να αποκτήσουν ένα «τρισδιάστατο» πορτρέτο ενός ταχέως κινούμενου πρωτονίου, το οποίο αποδείχθηκε πολύ πιο δύσκολο από ένα πορτρέτο ενός ακίνητου πρωτονίου.
Τα κλασικά πειράματα στις συγκρούσεις πρωτονίων λένε μόνο για τον αριθμό των παρτονίων και την κατανομή της ενέργειας τους. Σε τέτοια πειράματα, τα παρτόνια συμμετέχουν ως ανεξάρτητα αντικείμενα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι αδύνατο να μάθουμε από αυτά πώς βρίσκονται τα παρτόνια μεταξύ τους ή πώς ακριβώς αθροίζονται σε ένα πρωτόνιο. Μπορούμε να πούμε ότι για μεγάλο χρονικό διάστημα μόνο ένα «μονοδιάστατο» πορτρέτο ενός ταχέως κινούμενου πρωτονίου ήταν διαθέσιμο στους φυσικούς.
Προκειμένου να κατασκευαστεί ένα πραγματικό, τρισδιάστατο πορτρέτο ενός πρωτονίου και να διαπιστωθεί η κατανομή των παρτονίων στο διάστημα, απαιτούνται πολύ πιο λεπτά πειράματα από αυτά που ήταν δυνατά πριν από 40 χρόνια. Οι φυσικοί έμαθαν να πραγματοποιούν τέτοια πειράματα πολύ πρόσφατα, κυριολεκτικά την τελευταία δεκαετία. Συνειδητοποίησαν ότι ανάμεσα στον τεράστιο αριθμό διαφορετικών αντιδράσεων που συμβαίνουν όταν ένα ηλεκτρόνιο συγκρούεται με ένα πρωτόνιο, υπάρχει μια ειδική αντίδραση - βαθιά εικονική σκέδαση Compton, - που μπορεί να μας πει για την τρισδιάστατη δομή του πρωτονίου.
Γενικά, η σκέδαση Compton, ή το φαινόμενο Compton, είναι η ελαστική σύγκρουση ενός φωτονίου με ένα σωματίδιο, για παράδειγμα ένα πρωτόνιο. Μοιάζει κάπως έτσι: ένα φωτόνιο φτάνει, απορροφάται από ένα πρωτόνιο, το οποίο μεταβαίνει σε διεγερμένη κατάσταση για μικρό χρονικό διάστημα, και στη συνέχεια επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση, εκπέμποντας ένα φωτόνιο προς κάποια κατεύθυνση.
Η σκέδαση Compton των συνηθισμένων φωτονίων φωτός δεν οδηγεί σε τίποτα ενδιαφέρον - είναι απλώς η ανάκλαση του φωτός από ένα πρωτόνιο. Για να «μπει στο παιχνίδι» η εσωτερική δομή του πρωτονίου και να γίνει «αισθητή» η κατανομή των κουάρκ, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν φωτόνια πολύ υψηλής ενέργειας - δισεκατομμύρια φορές περισσότερο από ό,τι στο συνηθισμένο φως. Και ακριβώς τέτοια φωτόνια - αν και εικονικά - δημιουργούνται εύκολα από ένα προσπίπτον ηλεκτρόνιο. Αν τώρα συνδυάσουμε το ένα με το άλλο, θα έχουμε βαθιά εικονική σκέδαση Compton (Εικ. 5).
Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της αντίδρασης είναι ότι δεν καταστρέφει το πρωτόνιο. Το προσπίπτον φωτόνιο δεν χτυπά απλώς το πρωτόνιο, αλλά, σαν να λέγαμε, το αισθάνεται προσεκτικά και μετά πετά μακριά. Η κατεύθυνση προς την οποία πετά μακριά και το μέρος της ενέργειας που παίρνει το πρωτόνιο από αυτό εξαρτάται από τη δομή του πρωτονίου, από τη σχετική διάταξη των παρτονίων μέσα σε αυτό. Γι' αυτό, μελετώντας αυτή τη διαδικασία, είναι δυνατό να αποκατασταθεί η τρισδιάστατη εμφάνιση του πρωτονίου, σαν να «γλύψουμε τη γλυπτική του».
Είναι αλήθεια ότι αυτό είναι πολύ δύσκολο για έναν πειραματικό φυσικό να το κάνει. Η απαιτούμενη διαδικασία εμφανίζεται αρκετά σπάνια και είναι δύσκολο να την καταχωρίσετε. Τα πρώτα πειραματικά δεδομένα για αυτήν την αντίδραση ελήφθησαν μόλις το 2001 στον επιταχυντή HERA στο γερμανικό συγκρότημα επιταχυντών DESY στο Αμβούργο. μια νέα σειρά δεδομένων επεξεργάζεται τώρα από πειραματιστές. Ωστόσο, ήδη σήμερα, με βάση τα πρώτα δεδομένα, οι θεωρητικοί σχεδιάζουν τρισδιάστατες κατανομές κουάρκ και γκλουονίων στο πρωτόνιο. Ένα φυσικό μέγεθος, για το οποίο οι φυσικοί προηγουμένως είχαν κάνει μόνο υποθέσεις, τελικά άρχισε να «αναδύεται» από το πείραμα.
Μας περιμένουν απροσδόκητες ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα; Είναι πιθανό ότι ναι. Για παράδειγμα, ας πούμε ότι τον Νοέμβριο του 2008 εμφανίστηκε ένα ενδιαφέρον θεωρητικό άρθρο, το οποίο αναφέρει ότι ένα ταχέως κινούμενο πρωτόνιο δεν πρέπει να μοιάζει με επίπεδο δίσκο, αλλά με αμφίκυρτο φακό. Αυτό συμβαίνει επειδή τα παρτόνια που βρίσκονται στην κεντρική περιοχή του πρωτονίου συμπιέζονται πιο έντονα στη διαμήκη κατεύθυνση από τα παρτόνια που κάθονται στις άκρες. Θα ήταν πολύ ενδιαφέρον να δοκιμάσουμε αυτές τις θεωρητικές προβλέψεις πειραματικά!
Γιατί όλα αυτά είναι ενδιαφέροντα για τους φυσικούς;
Γιατί οι φυσικοί χρειάζεται καν να γνωρίζουν πώς ακριβώς κατανέμεται η ύλη μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια;
Πρώτον, αυτό απαιτείται από την ίδια τη λογική της ανάπτυξης της φυσικής. Υπάρχουν πολλά εκπληκτικά πολύπλοκα συστήματα στον κόσμο με τα οποία η σύγχρονη θεωρητική φυσική δεν μπορεί ακόμη να αντιμετωπίσει πλήρως. Τα αδρόνια είναι ένα τέτοιο σύστημα. Κατανοώντας τη δομή των αδρονίων, ακονίζουμε τις ικανότητες της θεωρητικής φυσικής, η οποία μπορεί κάλλιστα να αποδειχθεί καθολική και, ίσως, να βοηθήσει σε κάτι εντελώς διαφορετικό, για παράδειγμα, στη μελέτη υπεραγωγών ή άλλων υλικών με ασυνήθιστες ιδιότητες.
Δεύτερον, υπάρχει άμεσο όφελος για την πυρηνική φυσική. Παρά τη σχεδόν αιωνόβια ιστορία της μελέτης των ατομικών πυρήνων, οι θεωρητικοί εξακολουθούν να μην γνωρίζουν τον ακριβή νόμο της αλληλεπίδρασης μεταξύ πρωτονίων και νετρονίων.
Πρέπει εν μέρει να μαντέψουν αυτόν τον νόμο με βάση πειραματικά δεδομένα και εν μέρει να τον κατασκευάσουν με βάση τη γνώση για τη δομή των νουκλεονίων. Εδώ θα βοηθήσουν νέα δεδομένα για την τρισδιάστατη δομή των νουκλεονίων.
Τρίτον, πριν από αρκετά χρόνια οι φυσικοί κατάφεραν να λάβουν όχι λιγότερο από μια νέα αθροιστική κατάσταση της ύλης - το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων. Σε αυτή την κατάσταση, τα κουάρκ δεν κάθονται μέσα σε μεμονωμένα πρωτόνια και νετρόνια, αλλά περπατούν ελεύθερα σε ολόκληρη τη συστάδα της πυρηνικής ύλης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί, για παράδειγμα, ως εξής: βαρείς πυρήνες επιταχύνονται σε έναν επιταχυντή σε ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός και στη συνέχεια συγκρούονται μετωπικά. Σε αυτή τη σύγκρουση, θερμοκρασίες τρισεκατομμυρίων βαθμών προκύπτουν για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, οι οποίες λιώνουν τους πυρήνες σε πλάσμα κουάρκ-γλουονίων. Έτσι, αποδεικνύεται ότι οι θεωρητικοί υπολογισμοί αυτής της πυρηνικής τήξης απαιτούν καλή γνώση της τρισδιάστατης δομής των νουκλεονίων.
Τέλος, αυτά τα δεδομένα είναι πολύ απαραίτητα για την αστροφυσική. Όταν τα βαριά αστέρια εκρήγνυνται στο τέλος της ζωής τους, συχνά αφήνουν πίσω τους εξαιρετικά συμπαγή αντικείμενα - αστέρια νετρονίων και πιθανώς κουάρκ. Ο πυρήνας αυτών των αστεριών αποτελείται εξ ολοκλήρου από νετρόνια, και ίσως ακόμη και από ψυχρό πλάσμα κουάρκ-γλουονίων. Τέτοια αστέρια έχουν ανακαλυφθεί εδώ και καιρό, αλλά μπορεί κανείς μόνο να μαντέψει τι συμβαίνει μέσα τους. Έτσι, η καλή κατανόηση των κατανομών των κουάρκ μπορεί να οδηγήσει σε πρόοδο στην αστροφυσική.
Σε αυτό το άρθρο θα βρείτε πληροφορίες για το πρωτόνιο, ως ένα στοιχειώδες σωματίδιο που αποτελεί τη βάση του σύμπαντος μαζί με τα άλλα στοιχεία του, που χρησιμοποιούνται στη χημεία και τη φυσική. Θα προσδιοριστούν οι ιδιότητες του πρωτονίου, τα χαρακτηριστικά του στη χημεία και η σταθερότητα.
Τι είναι ένα πρωτόνιο
Ένα πρωτόνιο είναι ένας από τους εκπροσώπους των στοιχειωδών σωματιδίων, το οποίο ταξινομείται ως βαρυόνιο, π.χ. στα οποία τα φερμιόνια αλληλεπιδρούν έντονα και το ίδιο το σωματίδιο αποτελείται από 3 κουάρκ. Το πρωτόνιο είναι ένα σταθερό σωματίδιο και έχει προσωπική ορμή - σπιν ½. Η φυσική ονομασία για το πρωτόνιο είναι Π(ή Π +)
Το πρωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο που συμμετέχει σε θερμοπυρηνικού τύπου διεργασίες. Αυτός ο τύπος αντίδρασης είναι ουσιαστικά η κύρια πηγή ενέργειας που παράγεται από τα αστέρια σε όλο το σύμπαν. Σχεδόν ολόκληρη η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από τον Ήλιο υπάρχει μόνο λόγω του συνδυασμού 4 πρωτονίων σε έναν πυρήνα ηλίου με το σχηματισμό ενός νετρονίου από δύο πρωτόνια.
Ιδιότητες εγγενείς σε ένα πρωτόνιο
Ένα πρωτόνιο είναι ένας από τους εκπροσώπους των βαρυονίων. Είναι γεγονός. Το φορτίο και η μάζα ενός πρωτονίου είναι σταθερές ποσότητες. Το πρωτόνιο είναι ηλεκτρικά φορτισμένο +1 και η μάζα του προσδιορίζεται σε διάφορες μονάδες μέτρησης και είναι σε MeV 938.272 0813(58), σε κιλά πρωτονίου το βάρος είναι στα σχήματα 1.672 621 898(21) 10 −27 kg, σε μονάδες ατομικών μαζών το βάρος ενός πρωτονίου είναι 1,007 276 466 879(91) α. π.μ., και σε σχέση με τη μάζα του ηλεκτρονίου, το πρωτόνιο ζυγίζει 1836.152 673 89 (17) σε σχέση με το ηλεκτρόνιο.
Ένα πρωτόνιο, ο ορισμός του οποίου έχει ήδη δοθεί παραπάνω, από την άποψη της φυσικής, είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο με προβολή ισοσπίνης +½ και η πυρηνική φυσική αντιλαμβάνεται αυτό το σωματίδιο με το αντίθετο πρόσημο. Το ίδιο το πρωτόνιο είναι ένα νουκλεόνιο και αποτελείται από 3 κουάρκ (δύο κουάρκ u και ένα κουάρκ d).
Η δομή του πρωτονίου μελετήθηκε πειραματικά από τον πυρηνικό φυσικό από τις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής - Robert Hofstadter. Για να πετύχει αυτόν τον στόχο, ο φυσικός συγκρούστηκε πρωτόνια με ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας και τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής για την περιγραφή του.
Το πρωτόνιο περιέχει έναν πυρήνα (βαρύ πυρήνα), ο οποίος περιέχει περίπου τριάντα πέντε τοις εκατό της ενέργειας του ηλεκτρικού φορτίου του πρωτονίου και έχει αρκετά υψηλή πυκνότητα. Το κέλυφος που περιβάλλει τον πυρήνα είναι σχετικά αποφορτισμένο. Το κέλυφος αποτελείται κυρίως από εικονικά μεσόνια τύπου και p και φέρει περίπου το πενήντα τοις εκατό του ηλεκτρικού δυναμικού του πρωτονίου και βρίσκεται σε απόσταση περίπου 0,25 * 10 13 έως 1,4 * 10 13 . Ακόμη πιο πέρα, σε απόσταση περίπου 2,5 * 10 13 εκατοστών, το κέλυφος αποτελείται από και w εικονικά μεσόνια και περιέχει περίπου το υπόλοιπο δεκαπέντε τοις εκατό του ηλεκτρικού φορτίου του πρωτονίου.
Σταθερότητα και σταθερότητα πρωτονίων
Στην ελεύθερη κατάσταση, το πρωτόνιο δεν παρουσιάζει σημάδια αποσύνθεσης, κάτι που δείχνει τη σταθερότητά του. Η σταθερή κατάσταση του πρωτονίου, ως ο ελαφρύτερος εκπρόσωπος των βαρυονίων, καθορίζεται από το νόμο της διατήρησης του αριθμού των βαρυονίων. Χωρίς παραβίαση του νόμου SBC, τα πρωτόνια είναι ικανά να διασπαστούν σε νετρίνα, ποζιτρόνια και άλλα, ελαφρύτερα στοιχειώδη σωματίδια.
Το πρωτόνιο του πυρήνα των ατόμων έχει την ικανότητα να συλλαμβάνει ορισμένους τύπους ηλεκτρονίων που έχουν ατομικά κελύφη K, L, M. Ένα πρωτόνιο, έχοντας ολοκληρώσει τη σύλληψη ηλεκτρονίων, μετασχηματίζεται σε νετρόνιο και ως αποτέλεσμα απελευθερώνει ένα νετρίνο και η «τρύπα» που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της σύλληψης ηλεκτρονίων γεμίζει με ηλεκτρόνια από πάνω από τα υποκείμενα ατομικά στρώματα.
Σε μη αδρανειακά συστήματα αναφοράς, τα πρωτόνια πρέπει να αποκτήσουν περιορισμένη διάρκεια ζωής που μπορεί να υπολογιστεί· αυτό οφείλεται στο φαινόμενο Unruh (ακτινοβολία), το οποίο στην κβαντική θεωρία πεδίου προβλέπει την πιθανή εξέταση της θερμικής ακτινοβολίας σε ένα πλαίσιο αναφοράς που επιταχύνεται στο απουσία αυτού του τύπου ακτινοβολίας. Έτσι, ένα πρωτόνιο, εάν έχει μια πεπερασμένη διάρκεια ζωής, μπορεί να υποστεί βήτα διάσπαση σε ποζιτρόνιο, νετρόνιο ή νετρίνο, παρά το γεγονός ότι η ίδια η διαδικασία μιας τέτοιας διάσπασης απαγορεύεται από το ZSE.
Χρήση πρωτονίων στη χημεία
Ένα πρωτόνιο είναι ένα άτομο Η που έχει κατασκευαστεί από ένα μόνο πρωτόνιο και δεν έχει ηλεκτρόνιο, επομένως από χημική έννοια, ένα πρωτόνιο είναι ένας πυρήνας ενός ατόμου H. Ένα νετρόνιο σε συνδυασμό με ένα πρωτόνιο δημιουργεί τον πυρήνα ενός ατόμου. Στο PTCE του Dmitry Ivanovich Mendeleev, ο αριθμός του στοιχείου υποδεικνύει τον αριθμό των πρωτονίων στο άτομο ενός συγκεκριμένου στοιχείου και ο αριθμός του στοιχείου καθορίζεται από το ατομικό φορτίο.
Τα κατιόντα υδρογόνου είναι πολύ ισχυροί δέκτες ηλεκτρονίων. Στη χημεία, τα πρωτόνια λαμβάνονται κυρίως από οργανικά και ανόργανα οξέα. Ο ιονισμός είναι μια μέθοδος παραγωγής πρωτονίων σε αέριες φάσεις.
Πρωτόνιο (στοιχειώδες σωματίδιο)
Η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων, που λειτουργεί στο πλαίσιο της ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ, βασίζεται σε ένα θεμέλιο που αποδεικνύεται από τη ΦΥΣΙΚΗ:
- Κλασική ηλεκτροδυναμική,
- Κβαντομηχανική (χωρίς εικονικά σωματίδια που έρχονται σε αντίθεση με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας),
- Οι νόμοι διατήρησης είναι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής.
Χρησιμοποιώντας στοιχειώδη σωματίδια που δεν υπάρχουν στη φύση, επινοώντας θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που δεν υπάρχουν στη φύση ή αντικαθιστώντας τις αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν στη φύση με φανταστικές, αγνοώντας τους νόμους της φύσης, εμπλέκοντας σε μαθηματικούς χειρισμούς μαζί τους (δημιουργώντας την εμφάνιση της επιστήμης) - Αυτή είναι η παρτίδα των ΠΑΡΑΜΥΘΙΩΝ που πέρασαν ως επιστήμη. Ως αποτέλεσμα, η φυσική γλίστρησε στον κόσμο των μαθηματικών παραμυθιών. Οι παραμυθένιοι χαρακτήρες του Καθιερωμένου Μοντέλου (κουάρκ με γκλουόνια), μαζί με παραμυθένια γκραβιτόνια και παραμύθια της «Κβαντικής Θεωρίας», έχουν ήδη διεισδύσει στα σχολικά βιβλία φυσικής - και παραπλανούν τα παιδιά, περνώντας τα μαθηματικά παραμύθια ως πραγματικότητα. Οι υποστηρικτές της έντιμης Νέας Φυσικής προσπάθησαν να αντισταθούν σε αυτό, αλλά οι δυνάμεις δεν ήταν ίσες. Και έτσι ήταν μέχρι το 2010, πριν από την έλευση της θεωρίας πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων, όταν ο αγώνας για την αναβίωση της ΦΥΣΙΚΗΣ-ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ πέρασε στο επίπεδο της ανοιχτής αντιπαράθεσης μεταξύ της γνήσιας επιστημονικής θεωρίας και των μαθηματικών παραμυθιών που κατέλαβαν τη δύναμη στη φυσική του ο μικρόκοσμος (και όχι μόνο).
Αλλά η ανθρωπότητα δεν θα γνώριζε για τα επιτεύγματα της Νέας Φυσικής χωρίς το Διαδίκτυο, τις μηχανές αναζήτησης και την ικανότητα να λέει ελεύθερα την αλήθεια στις σελίδες του ιστότοπου. Όσο για τις εκδόσεις που βγάζουν χρήματα από την επιστήμη, ποιος τις διαβάζει σήμερα για χρήματα όταν είναι δυνατό να αποκτήσετε γρήγορα και ελεύθερα τις απαιτούμενες πληροφορίες στο Διαδίκτυο.
1 Ένα πρωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο
2 Όταν η φυσική παρέμεινε επιστήμη
3 Πρωτόνιο στη φυσική
4 Ακτίνα πρωτονίων
5 Μαγνητική ροπή πρωτονίου
6 Ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου
- 6.1 Ηλεκτρικό πεδίο πρωτονίων στην μακρινή ζώνη
6.2 Ηλεκτρικά φορτία πρωτονίου
6.3 Ηλεκτρικό πεδίο πρωτονίου στην κοντινή ζώνη
8 Διάρκεια ζωής πρωτονίων
9 Η αλήθεια για το Καθιερωμένο Μοντέλο
10 Νέα φυσική: Πρωτόνιο - περίληψη
Ο Ernest Rutherford το 1919, ακτινοβολώντας πυρήνες αζώτου με σωματίδια άλφα, παρατήρησε το σχηματισμό πυρήνων υδρογόνου. Ο Ράδερφορντ ονόμασε το σωματίδιο που προέκυψε από τη σύγκρουση πρωτόνιο. Οι πρώτες φωτογραφίες ιχνών πρωτονίων σε ένα θάλαμο σύννεφων τραβήχτηκαν το 1925 από τον Patrick Blackett. Αλλά τα ίδια τα ιόντα υδρογόνου (τα οποία είναι πρωτόνια) ήταν γνωστά πολύ πριν από τα πειράματα του Rutherford.
Σήμερα, στον 21ο αιώνα, η φυσική μπορεί να πει πολύ περισσότερα για τα πρωτόνια.
1 Το πρωτόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο
Οι ιδέες της φυσικής για τη δομή του πρωτονίου άλλαξαν καθώς αναπτύχθηκε η φυσική.
Η Φυσική αρχικά θεωρούσε το πρωτόνιο ως στοιχειώδες σωματίδιο μέχρι το 1964, όταν ο GellMann και ο Zweig πρότειναν ανεξάρτητα την υπόθεση του κουάρκ.
Αρχικά, το μοντέλο κουάρκ των αδρονίων περιοριζόταν μόνο σε τρία υποθετικά κουάρκ και στα αντισωματίδια τους. Αυτό κατέστησε δυνατή την ορθή περιγραφή του φάσματος των στοιχειωδών σωματιδίων που ήταν γνωστό εκείνη την εποχή, χωρίς να ληφθούν υπόψη τα λεπτόνια, τα οποία δεν ταίριαζαν στο προτεινόμενο μοντέλο και επομένως αναγνωρίστηκαν ως στοιχειώδη, μαζί με τα κουάρκ. Το τίμημα για αυτό ήταν η εισαγωγή κλασματικών ηλεκτρικών φορτίων που δεν υπάρχουν στη φύση. Στη συνέχεια, καθώς η φυσική αναπτύχθηκε και νέα πειραματικά δεδομένα έγιναν διαθέσιμα, το μοντέλο κουάρκ σταδιακά μεγάλωσε και μετασχηματίστηκε, και τελικά έγινε το Καθιερωμένο μοντέλο.
Οι φυσικοί αναζητούν επιμελώς νέα υποθετικά σωματίδια. Η αναζήτηση των κουάρκ πραγματοποιήθηκε στις κοσμικές ακτίνες, στη φύση (καθώς το κλασματικό ηλεκτρικό τους φορτίο δεν μπορεί να αντισταθμιστεί) και σε επιταχυντές.
Πέρασαν δεκαετίες, η δύναμη των επιταχυντών μεγάλωνε και το αποτέλεσμα της αναζήτησης υποθετικών κουάρκ ήταν πάντα το ίδιο: Τα κουάρκ ΔΕΝ βρίσκονται στη φύση.
Βλέποντας την προοπτική του θανάτου του κουάρκ (και στη συνέχεια του Standard), οι υποστηρικτές του συνέθεσαν και έδωσαν στην ανθρωπότητα ένα παραμύθι ότι ίχνη κουάρκ παρατηρήθηκαν σε ορισμένα πειράματα. - Είναι αδύνατο να επαληθεύσετε αυτές τις πληροφορίες - τα πειραματικά δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία με τη χρήση του Καθιερωμένου Μοντέλου και πάντα θα δίνουν κάτι όπως αυτό που χρειάζεται. Η ιστορία της φυσικής γνωρίζει παραδείγματα όταν, αντί για ένα σωματίδιο, γλίστρησε ένα άλλο - ο τελευταίος τέτοιος χειρισμός των πειραματικών δεδομένων ήταν η ολίσθηση ενός διανυσματικού μεσονίου ως ένα υπέροχο μποζόνιο Higgs, που υποτίθεται ότι είναι υπεύθυνο για τη μάζα των σωματιδίων, αλλά ταυτόχρονα χρόνος που δεν δημιουργεί το βαρυτικό τους πεδίο. Αυτό το μαθηματικό παραμύθι τιμήθηκε ακόμη και με το Νόμπελ Φυσικής. Στην περίπτωσή μας, στάσιμα κύματα ενός εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, για το οποίο γράφτηκαν κυματικές θεωρίες στοιχειωδών σωματιδίων, γλίστρησαν ως κουάρκ νεράιδων.
Όταν ο θρόνος κάτω από το τυπικό μοντέλο άρχισε να τρέμει ξανά, οι υποστηρικτές του συνέθεσαν και διέλυσαν στην ανθρωπότητα ένα νέο παραμύθι για τα μικρά, που ονομάζεται «Περιορισμός». Κάθε σκεπτόμενο άτομο θα δει αμέσως σε αυτό μια κοροϊδία του νόμου της διατήρησης της ενέργειας - ένας θεμελιώδης νόμος της φύσης. Αλλά οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου δεν θέλουν να δουν ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ.
2 Όταν η φυσική παρέμεινε επιστήμη
Όταν η φυσική παρέμενε ακόμα επιστήμη, η αλήθεια καθοριζόταν όχι από τη γνώμη της πλειοψηφίας - αλλά από το πείραμα. Αυτή είναι η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της ΦΥΣΙΚΗΣ-ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ και των μαθηματικών παραμυθιών που πέρασαν ως φυσική.
Όλα τα πειράματα που αναζητούν υποθετικά κουάρκ(εκτός, φυσικά, από την ολίσθηση στις πεποιθήσεις σας υπό το πρόσχημα των πειραματικών δεδομένων) έχουν δείξει ξεκάθαρα: ΔΕΝ υπάρχουν κουάρκ στη φύση.
Τώρα οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου προσπαθούν να αντικαταστήσουν το αποτέλεσμα όλων των πειραμάτων, που έγιναν θανατική ποινή για το Καθιερωμένο Μοντέλο, με τη συλλογική τους γνώμη, περνώντας το ως πραγματικότητα. Όμως όσο και να συνεχιστεί το παραμύθι, θα υπάρχει τέλος. Το μόνο ερώτημα είναι τι είδους τέλος θα είναι: οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου θα δείξουν ευφυΐα, θάρρος και θα αλλάξουν τις θέσεις τους ακολουθώντας την ομόφωνη ετυμηγορία των πειραμάτων (ή μάλλον: την ετυμηγορία της ΦΥΣΗΣ), ή θα παραδοθούν στην ιστορία. καθολικό γέλιο Νέα φυσική - φυσική του 21ου αιώνα, σαν παραμυθάδες που προσπάθησαν να εξαπατήσουν όλη την ανθρωπότητα. Η επιλογή είναι δική τους.
Τώρα για το ίδιο το πρωτόνιο.
3 Πρωτόνιο στη φυσική
Πρωτόνιο - στοιχειώδες σωματίδιοκβαντικός αριθμός L=3/2 (σπιν = 1/2) - ομάδα βαρυονίου, υποομάδα πρωτονίων, ηλεκτρικό φορτίο +e (συστηματοποίηση σύμφωνα με τη θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων).
Σύμφωνα με τη θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων (μια θεωρία που βασίζεται σε επιστημονικά θεμέλια και η μόνη που έλαβε το σωστό φάσμα όλων των στοιχειωδών σωματιδίων), ένα πρωτόνιο αποτελείται από ένα περιστρεφόμενο πολωμένο εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με σταθερή συνιστώσα. Όλες οι αβάσιμες δηλώσεις του Καθιερωμένου Μοντέλου ότι το πρωτόνιο υποτίθεται αποτελείται από κουάρκ δεν έχουν καμία σχέση με την πραγματικότητα. - Η φυσική έχει πειραματικά αποδείξει ότι το πρωτόνιο έχει ηλεκτρομαγνητικά πεδία και επίσης βαρυτικό πεδίο. Η Φυσική μάντεψε έξοχα ότι τα στοιχειώδη σωματίδια όχι μόνο έχουν, αλλά αποτελούνται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία πριν από 100 χρόνια, αλλά δεν ήταν δυνατό να κατασκευαστεί μια θεωρία μέχρι το 2010. Τώρα, το 2015, εμφανίστηκε επίσης μια θεωρία βαρύτητας των στοιχειωδών σωματιδίων, η οποία καθιέρωσε την ηλεκτρομαγνητική φύση της βαρύτητας και έλαβε τις εξισώσεις του βαρυτικού πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων, διαφορετικές από τις εξισώσεις της βαρύτητας, βάσει των οποίων περισσότερα από ένα μαθηματικά χτίστηκε το παραμύθι στη φυσική.
Προς το παρόν, η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων (σε αντίθεση με το Καθιερωμένο Μοντέλο) δεν έρχεται σε αντίθεση με πειραματικά δεδομένα σχετικά με τη δομή και το φάσμα των στοιχειωδών σωματιδίων και επομένως μπορεί να θεωρηθεί από τη φυσική ως μια θεωρία που λειτουργεί στη φύση.
Δομή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ενός πρωτονίου(Η-σταθερό ηλεκτρικό πεδίο, H-σταθερό μαγνητικό πεδίο, εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο σημειώνεται με κίτρινο χρώμα)
Ενεργειακό ισοζύγιο (ποσοστό της συνολικής εσωτερικής ενέργειας):
- σταθερό ηλεκτρικό πεδίο (Ε) - 0,346%,
- σταθερό μαγνητικό πεδίο (H) - 7,44%,
- εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο - 92,21%.
Το ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου αποτελείται από δύο περιοχές: μια εξωτερική περιοχή με θετικό φορτίο και μια εσωτερική περιοχή με αρνητικό φορτίο. Η διαφορά στα φορτία της εξωτερικής και της εσωτερικής περιοχής καθορίζει το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο του πρωτονίου +e. Η κβαντοποίησή του βασίζεται στη γεωμετρία και τη δομή των στοιχειωδών σωματιδίων.
Και έτσι μοιάζουν οι θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις των στοιχειωδών σωματιδίων που υπάρχουν στην πραγματικότητα στη φύση:
4 Ακτίνα πρωτονίων
Η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων ορίζει την ακτίνα (r) ενός σωματιδίου ως την απόσταση από το κέντρο έως το σημείο στο οποίο επιτυγχάνεται η μέγιστη πυκνότητα μάζας. 
Για ένα πρωτόνιο, αυτό θα είναι 3,4212 ∙10 -16 m. Σε αυτό πρέπει να προσθέσουμε το πάχος του στρώματος του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και θα ληφθεί η ακτίνα της περιοχής του χώρου που καταλαμβάνει το πρωτόνιο: 
Για ένα πρωτόνιο αυτό θα είναι 4,5616 ∙10 -16 μ. Έτσι, το εξωτερικό όριο του πρωτονίου βρίσκεται σε απόσταση 4,5616 ∙10 -16 m από το κέντρο του σωματιδίου. Ένα μικρό μέρος της μάζας συγκεντρωμένο στη σταθερά ηλεκτρικό και σταθερό μαγνητικό πεδίο του πρωτονίου, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτροδυναμικής, βρίσκεται εκτός αυτής της ακτίνας.
5 Μαγνητική ροπή πρωτονίου
Σε αντίθεση με την κβαντική θεωρία, η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων δηλώνει ότι τα μαγνητικά πεδία των στοιχειωδών σωματιδίων δεν δημιουργούνται από την περιστροφή σπιν των ηλεκτρικών φορτίων, αλλά υπάρχουν ταυτόχρονα με ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο ως σταθερή συνιστώσα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Να γιατί Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια με κβαντικό αριθμό L>0 έχουν σταθερά μαγνητικά πεδία.
Η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων δεν θεωρεί ότι η μαγνητική ροπή του πρωτονίου είναι ανώμαλη - η τιμή της καθορίζεται από ένα σύνολο κβαντικών αριθμών στο βαθμό που η κβαντική μηχανική λειτουργεί σε ένα στοιχειώδες σωματίδιο.
Έτσι, η κύρια μαγνητική ροπή ενός πρωτονίου δημιουργείται από δύο ρεύματα:
- (+) με μαγνητική ροπή +2 (eħ/m 0 s)
- (-) με μαγνητική ροπή -0,5 (eħ/m 0 s)
Όταν η φυσική υπέθεσε ότι οι μαγνητικές ροπές των στοιχειωδών σωματιδίων δημιουργούνται από την περιστροφή σπιν του ηλεκτρικού τους φορτίου, προτάθηκαν κατάλληλες μονάδες για τη μέτρησή τους: για ένα πρωτόνιο είναι eh/2m 0p c (θυμηθείτε ότι το σπιν ενός πρωτονίου είναι 1/ 2) ονομάζεται πυρηνικό μαγνητόνιο. Τώρα το 1/2 θα μπορούσε να παραλειφθεί, καθώς δεν φέρει σημασιολογικό φορτίο, και να αφεθεί απλά eh/m 0p c.
Αλλά σοβαρά, δεν υπάρχουν ηλεκτρικά ρεύματα μέσα στα στοιχειώδη σωματίδια, αλλά υπάρχουν μαγνητικά πεδία (και δεν υπάρχουν ηλεκτρικά φορτία, αλλά υπάρχουν ηλεκτρικά πεδία). Είναι αδύνατο να αντικατασταθούν τα γνήσια μαγνητικά πεδία στοιχειωδών σωματιδίων με μαγνητικά πεδία ρευμάτων (καθώς και τα γνήσια ηλεκτρικά πεδία στοιχειωδών σωματιδίων με πεδία ηλεκτρικών φορτίων), χωρίς απώλεια ακρίβειας - αυτά τα πεδία έχουν διαφορετική φύση. Υπάρχει κάποια άλλη ηλεκτροδυναμική εδώ - Ηλεκτροδυναμική της Φυσικής Πεδίου, η οποία δεν έχει ακόμη δημιουργηθεί, όπως η ίδια η Φυσική Πεδίου.
6 Ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου
6.1 Ηλεκτρικό πεδίο πρωτονίων στην μακρινή ζώνη
Οι γνώσεις της φυσικής για τη δομή του ηλεκτρικού πεδίου του πρωτονίου έχουν αλλάξει καθώς αναπτύχθηκε η φυσική. Αρχικά πιστευόταν ότι το ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου είναι το πεδίο ενός σημειακού ηλεκτρικού φορτίου +e. Για αυτό το πεδίο θα υπάρχουν:
δυνητικόςΤο ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου στο σημείο (A) στην μακρινή ζώνη (r > > r p) ακριβώς, στο σύστημα SI είναι ίσο με: 
έντασηΤο E του ηλεκτρικού πεδίου πρωτονίων στην μακρινή ζώνη (r > > r p) ακριβώς, στο σύστημα SI είναι ίσο με: 
Οπου n = r/|r| - μοναδιαίο διάνυσμα από το κέντρο πρωτονίων προς την κατεύθυνση του σημείου παρατήρησης (A), r - απόσταση από το κέντρο πρωτονίων στο σημείο παρατήρησης, e - στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο, τα διανύσματα είναι με έντονη γραφή, ε 0 - ηλεκτρική σταθερά, r p =Lħ /(m 0~ c ) είναι η ακτίνα ενός πρωτονίου στη θεωρία πεδίου, L είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός ενός πρωτονίου στη θεωρία πεδίου, ħ είναι η σταθερά του Planck, m 0~ είναι η ποσότητα μάζας που περιέχεται σε ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο ένα πρωτόνιο σε ηρεμία, C είναι η ταχύτητα του φωτός. (Δεν υπάρχει πολλαπλασιαστής στο σύστημα GHS. SI Multiplier.)
Αυτές οι μαθηματικές εκφράσεις είναι σωστές για την μακρινή ζώνη του ηλεκτρικού πεδίου του πρωτονίου: r p, αλλά η φυσική υπέθεσε τότε ότι η ισχύς τους επεκτάθηκε και στην κοντινή ζώνη, μέχρι αποστάσεις της τάξης των 10 -14 cm.
6.2 Ηλεκτρικά φορτία πρωτονίου
Στο πρώτο μισό του 20ου αιώνα, η φυσική πίστευε ότι ένα πρωτόνιο είχε μόνο ένα ηλεκτρικό φορτίο και ήταν ίσο με +e.
Μετά την εμφάνιση της υπόθεσης του κουάρκ, η φυσική πρότεινε ότι μέσα σε ένα πρωτόνιο δεν υπάρχουν ένα, αλλά τρία ηλεκτρικά φορτία: δύο ηλεκτρικά φορτία +2e/3 και ένα ηλεκτρικό φορτίο -e/3. Συνολικά αυτές οι χρεώσεις δίνουν +e. Αυτό έγινε επειδή η φυσική πρότεινε ότι το πρωτόνιο έχει σύνθετη δομή και αποτελείται από δύο up quarks με φορτίο +2e/3 και ένα d κουάρκ με φορτίο -e/3. Αλλά τα κουάρκ δεν βρέθηκαν ούτε στη φύση ούτε σε επιταχυντές σε καμία ενέργεια, και έμεινε είτε να πάρουν την ύπαρξή τους με πίστη (αυτό που έκαναν οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου) είτε να αναζητήσουν μια άλλη δομή στοιχειωδών σωματιδίων. Αλλά την ίδια στιγμή, οι πειραματικές πληροφορίες για τα στοιχειώδη σωματίδια συσσωρεύονταν συνεχώς στη φυσική, και όταν συσσωρεύονταν αρκετές για να ξανασκεφτούμε τι είχε γίνει, γεννήθηκε η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων.
Σύμφωνα με τη θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων, το σταθερό ηλεκτρικό πεδίο των στοιχειωδών σωματιδίων με κβαντικό αριθμό L>0, τόσο φορτισμένο όσο και ουδέτερο, δημιουργείται από τη σταθερή συνιστώσα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του αντίστοιχου στοιχειώδους σωματιδίου(δεν είναι το ηλεκτρικό φορτίο που είναι η βασική αιτία του ηλεκτρικού πεδίου, όπως πίστευε η φυσική τον 19ο αιώνα, αλλά τα ηλεκτρικά πεδία των στοιχειωδών σωματιδίων είναι τέτοια που αντιστοιχούν στα πεδία των ηλεκτρικών φορτίων). Και το πεδίο ηλεκτρικού φορτίου προκύπτει ως αποτέλεσμα της παρουσίας ασυμμετρίας μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού ημισφαιρίου, δημιουργώντας ηλεκτρικά πεδία αντίθετων σημάτων. Για φορτισμένα στοιχειώδη σωματίδια, ένα πεδίο στοιχειώδους ηλεκτρικού φορτίου δημιουργείται στην μακρινή ζώνη και το πρόσημο του ηλεκτρικού φορτίου καθορίζεται από το πρόσημο του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από το εξωτερικό ημισφαίριο. Στην κοντινή ζώνη, αυτό το πεδίο έχει πολύπλοκη δομή και είναι δίπολο, αλλά δεν έχει διπολική ροπή. Για μια κατά προσέγγιση περιγραφή αυτού του πεδίου ως συστήματος σημειακών φορτίων, θα απαιτηθούν τουλάχιστον 6 "κουάρκ" μέσα στο πρωτόνιο - θα είναι πιο ακριβές αν πάρουμε 8 "κουάρκ". Είναι σαφές ότι τα ηλεκτρικά φορτία τέτοιων «κουάρκ» θα είναι εντελώς διαφορετικά από αυτά που θεωρεί το τυπικό μοντέλο (με τα κουάρκ του).
Η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων έχει αποδείξει ότι το πρωτόνιο, όπως κάθε άλλο θετικά φορτισμένο στοιχειώδες σωματίδιο, μπορεί να διακριθεί δύο ηλεκτρικά φορτία και, κατά συνέπεια, δύο ηλεκτρικές ακτίνες:
- ηλεκτρική ακτίνα του εξωτερικού σταθερού ηλεκτρικού πεδίου (φόρτιση q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
- ηλεκτρική ακτίνα του εσωτερικού σταθερού ηλεκτρικού πεδίου (φόρτιση q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.
Οι τιμές των ηλεκτρικών ακτίνων για κάθε στοιχειώδες σωματίδιο είναι μοναδικές και καθορίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό στη θεωρία πεδίου L, την τιμή της υπόλοιπης μάζας, το ποσοστό ενέργειας που περιέχεται στο εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (όπου λειτουργεί η κβαντική μηχανική ) και τη δομή της σταθερής συνιστώσας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στοιχειώδους σωματιδίου (το ίδιο για όλα τα στοιχειώδη σωματίδια με δεδομένο από τον κύριο κβαντικό αριθμό L), δημιουργώντας ένα εξωτερικό σταθερό ηλεκτρικό πεδίο. Η ηλεκτρική ακτίνα δείχνει τη μέση θέση ενός ηλεκτρικού φορτίου που κατανέμεται ομοιόμορφα γύρω από την περιφέρεια, δημιουργώντας ένα παρόμοιο ηλεκτρικό πεδίο. Και τα δύο ηλεκτρικά φορτία βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο (το επίπεδο περιστροφής του εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στοιχειώδους σωματιδίου) και έχουν κοινό κέντρο που συμπίπτει με το κέντρο περιστροφής του εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στοιχειώδους σωματιδίου.
6.3 Ηλεκτρικό πεδίο πρωτονίου στην κοντινή ζώνη
Γνωρίζοντας το μέγεθος των ηλεκτρικών φορτίων μέσα σε ένα στοιχειώδες σωματίδιο και τη θέση τους, είναι δυνατό να προσδιοριστεί το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργούνται από αυτά.
Το ηλεκτρικό πεδίο ενός πρωτονίου στην κοντινή ζώνη (r~r p), στο σύστημα SI, ως διανυσματικό άθροισμα, είναι περίπου ίσο με:
Οπου n+ = r +/|r + | - μοναδιαίο διάνυσμα από το κοντινό (1) ή το μακρινό (2) σημείο του φορτίου πρωτονίου q + προς την κατεύθυνση του σημείου παρατήρησης (A), n- = r-/|r - | - μοναδιαίο διάνυσμα από το κοντινό (1) ή το μακρινό (2) σημείο του φορτίου πρωτονίου q - προς την κατεύθυνση του σημείου παρατήρησης (A), r - την απόσταση από το κέντρο του πρωτονίου έως την προβολή του σημείου παρατήρησης επάνω το επίπεδο πρωτονίων, q + - εξωτερικό ηλεκτρικό φορτίο +1,25e, q - - εσωτερικό ηλεκτρικό φορτίο -0,25e, τα διανύσματα επισημαίνονται με έντονη γραφή, ε 0 - ηλεκτρική σταθερά, z - ύψος του σημείου παρατήρησης (Α) (απόσταση από το σημείο παρατήρησης στο επίπεδο πρωτονίου), r 0 - παράμετρος κανονικοποίησης. (Δεν υπάρχει πολλαπλασιαστής στο σύστημα GHS. SI Multiplier.)
Αυτή η μαθηματική έκφραση είναι ένα άθροισμα διανυσμάτων και πρέπει να υπολογιστεί σύμφωνα με τους κανόνες πρόσθεσης διανυσμάτων, καθώς πρόκειται για ένα πεδίο δύο κατανεμημένων ηλεκτρικών φορτίων (+1,25e και -0,25e). Ο πρώτος και ο τρίτος όρος αντιστοιχούν στα κοντινά σημεία των χρεώσεων, ο δεύτερος και ο τέταρτος - στα μακρινά. Αυτή η μαθηματική έκφραση δεν λειτουργεί στην εσωτερική περιοχή (δακτυλίου) του πρωτονίου, δημιουργώντας τα σταθερά πεδία του (αν πληρούνται ταυτόχρονα δύο συνθήκες: ħ/m 0~ c
Δυναμικό ηλεκτρικού πεδίουπρωτόνιο στο σημείο (Α) στην κοντινή ζώνη (r~r p), στο σύστημα SI είναι περίπου ίσο με:
Όπου r 0 είναι μια κανονικοποιητική παράμετρος, η τιμή της οποίας μπορεί να διαφέρει από το r 0 στον τύπο Ε. (Στο σύστημα SGS δεν υπάρχει πολλαπλασιαστής παράγοντα SI.) Αυτή η μαθηματική έκφραση δεν λειτουργεί στην εσωτερική περιοχή (δακτυλίου) του πρωτονίου , δημιουργώντας τα σταθερά πεδία του (με την ταυτόχρονη εκτέλεση δύο συνθηκών: ħ/m 0~ c
Η βαθμονόμηση του r 0 και για τις δύο εκφράσεις κοντινού πεδίου πρέπει να εκτελείται στο όριο της περιοχής που δημιουργεί σταθερά πεδία πρωτονίων.
7 Μάζα ηρεμίας πρωτονίων
Σύμφωνα με την κλασική ηλεκτροδυναμική και τον τύπο του Αϊνστάιν, η ηρεμία μάζα των στοιχειωδών σωματιδίων με κβαντικό αριθμό L>0, συμπεριλαμβανομένου του πρωτονίου, ορίζεται ως το ισοδύναμο της ενέργειας των ηλεκτρομαγνητικών τους πεδίων: 
όπου το οριστικό ολοκλήρωμα λαμβάνεται σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο ενός στοιχειώδους σωματιδίου, E είναι η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου, H είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Εδώ λαμβάνονται υπόψη όλα τα στοιχεία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου: σταθερό ηλεκτρικό πεδίο, σταθερό μαγνητικό πεδίο, εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτός ο μικρός, αλλά πολύ χωρητικός για τη φυσική φόρμουλα, βάσει του οποίου προκύπτουν οι εξισώσεις για το βαρυτικό πεδίο των στοιχειωδών σωματιδίων, θα στείλει περισσότερες από μία παραμυθένιες «θεωρίες» στον σωρό - γι' αυτό μερικοί από τους συγγραφείς τους θα το μισώ.
Όπως προκύπτει από τον παραπάνω τύπο, η τιμή της μάζας ηρεμίας ενός πρωτονίου εξαρτάται από τις συνθήκες στις οποίες βρίσκεται το πρωτόνιο. Έτσι, τοποθετώντας ένα πρωτόνιο σε ένα σταθερό εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο (για παράδειγμα, έναν ατομικό πυρήνα), θα επηρεάσουμε το E 2, το οποίο θα επηρεάσει τη μάζα του πρωτονίου και τη σταθερότητά του. Μια παρόμοια κατάσταση θα προκύψει όταν ένα πρωτόνιο τοποθετηθεί σε σταθερό μαγνητικό πεδίο. Επομένως, ορισμένες ιδιότητες ενός πρωτονίου μέσα σε έναν ατομικό πυρήνα διαφέρουν από τις ίδιες ιδιότητες ενός ελεύθερου πρωτονίου στο κενό, μακριά από πεδία.
8 Διάρκεια ζωής πρωτονίων
Η διάρκεια ζωής του πρωτονίου που καθορίζεται από τη φυσική αντιστοιχεί σε ένα ελεύθερο πρωτόνιο.
Η θεωρία πεδίου των στοιχειωδών σωματιδίων αναφέρει ότι η διάρκεια ζωής ενός στοιχειώδους σωματιδίου εξαρτάται από τις συνθήκες στις οποίες βρίσκεται. Τοποθετώντας ένα πρωτόνιο σε ένα εξωτερικό πεδίο (όπως ένα ηλεκτρικό), αλλάζουμε την ενέργεια που περιέχεται στο ηλεκτρομαγνητικό του πεδίο. Μπορείτε να επιλέξετε το πρόσημο του εξωτερικού πεδίου έτσι ώστε να αυξάνεται η εσωτερική ενέργεια του πρωτονίου. Είναι δυνατόν να επιλεγεί μια τέτοια τιμή της έντασης του εξωτερικού πεδίου ώστε να καταστεί δυνατό το πρωτόνιο να διασπαστεί σε νετρίνο νετρονίων, ποζιτρονίων και ηλεκτρονίων και επομένως το πρωτόνιο να γίνει ασταθές. Αυτό ακριβώς παρατηρείται στους ατομικούς πυρήνες, στους οποίους το ηλεκτρικό πεδίο γειτονικών πρωτονίων πυροδοτεί τη διάσπαση του πρωτονίου του πυρήνα. Όταν εισάγεται πρόσθετη ενέργεια στον πυρήνα, η διάσπαση πρωτονίων μπορεί να ξεκινήσει με χαμηλότερη ένταση εξωτερικού πεδίου.
Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό: κατά τη διάσπαση ενός πρωτονίου σε έναν ατομικό πυρήνα, στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του πυρήνα, ένα ποζιτρόνιο γεννιέται από την ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου - από την «ύλη» (πρωτόνιο) γεννιέται «αντιύλη» (ποζιτρόνιο). !!! και αυτό δεν εκπλήσσει κανέναν.
9 Η αλήθεια για το Καθιερωμένο Μοντέλο
Τώρα ας γνωρίσουμε τις πληροφορίες που οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου δεν θα επιτρέψουν να δημοσιευτούν σε ιστότοπους «πολιτικά ορθούς» (όπως η παγκόσμια Wikipedia), όπου οι αντίπαλοι της Νέας Φυσικής μπορούν ανελέητα να διαγράψουν (ή να παραμορφώσουν) τις πληροφορίες των υποστηρικτών της Νέας Φυσικής, με αποτέλεσμα η ΑΛΗΘΕΙΑ να πέσει θύμα της πολιτικής:
Το 1964, οι Gellmann και Zweig πρότειναν ανεξάρτητα μια υπόθεση για την ύπαρξη κουάρκ, από τα οποία, κατά τη γνώμη τους, αποτελούνται τα αδρόνια. Τα νέα σωματίδια ήταν προικισμένα με ένα κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο που δεν υπάρχει στη φύση.
Τα Leptons ΔΕΝ ταίριαζαν σε αυτό το μοντέλο Quark, το οποίο αργότερα εξελίχθηκε στο Καθιερωμένο Μοντέλο, και ως εκ τούτου αναγνωρίστηκαν ως πραγματικά στοιχειώδη σωματίδια.
Για να εξηγηθεί η σύνδεση των κουάρκ στο αδρόνιο, υποτέθηκε η ύπαρξη στη φύση ισχυρής αλληλεπίδρασης και των φορέων της, τα γκλουόνια. Τα γκλουόνια, όπως αναμενόταν στην Κβαντική Θεωρία, ήταν προικισμένα με μοναδιαία σπιν, ταυτότητα σωματιδίου και αντισωματιδίου και μηδενική μάζα ηρεμίας, όπως ένα φωτόνιο.
Στην πραγματικότητα, στη φύση δεν υπάρχει ισχυρή αλληλεπίδραση υποθετικών κουάρκ, αλλά πυρηνικών δυνάμεων νουκλεονίων - και αυτές είναι διαφορετικές έννοιες.
Πέρασαν 50 χρόνια. Τα κουάρκ δεν βρέθηκαν ποτέ στη φύση και ένα νέο μαθηματικό παραμύθι εφευρέθηκε για εμάς που ονομάζεται «Περιορισμός». Ένας σκεπτόμενος άνθρωπος μπορεί εύκολα να δει σε αυτό μια κατάφωρη περιφρόνηση του θεμελιώδους νόμου της φύσης - του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Αλλά ένας σκεπτόμενος άνθρωπος θα το κάνει αυτό, και οι αφηγητές έλαβαν μια δικαιολογία που τους ταίριαζε.
Γλουόνια επίσης ΔΕΝ έχουν βρεθεί στη φύση. Το γεγονός είναι ότι μόνο τα διανυσματικά μεσόνια (και μια ακόμη από τις διεγερμένες καταστάσεις των μεσονίων) μπορούν να έχουν μοναδιαία σπιν στη φύση, αλλά κάθε διανυσματικό μεσόνιο έχει ένα αντισωματίδιο. - Να γιατί τα διανυσματικά μεσόνια δεν είναι κατάλληλοι υποψήφιοι για "γκλουόνια". Παραμένουν οι πρώτες εννέα διεγερμένες καταστάσεις μεσονίων, αλλά 2 από αυτές έρχονται σε αντίθεση με το ίδιο το Καθιερωμένο μοντέλο και το Καθιερωμένο μοντέλο δεν αναγνωρίζει την ύπαρξή τους στη φύση, και τα υπόλοιπα έχουν μελετηθεί καλά από τη φυσική και δεν θα είναι δυνατό να τα περάσει σαν υπέροχα γκλουόνια. Υπάρχει μια τελευταία επιλογή: η μετάδοση μιας δεσμευμένης κατάστασης ενός ζεύγους λεπτονίων (μιονίων ή ταυ λεπτονίων) ως γκλουόνιο - αλλά ακόμη και αυτό μπορεί να υπολογιστεί κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης.
Ετσι, Επίσης δεν υπάρχουν γκλουόνια στη φύση, όπως δεν υπάρχουν κουάρκ και η πλασματική ισχυρή αλληλεπίδραση στη φύση..
Νομίζετε ότι οι υποστηρικτές του Καθιερωμένου Μοντέλου δεν το καταλαβαίνουν αυτό - εξακολουθούν να το καταλαβαίνουν, αλλά είναι απλώς βαρετό να παραδεχόμαστε την πλάνη αυτού που κάνουν για δεκαετίες. Γι' αυτό βλέπουμε νέα μαθηματικά παραμύθια (θεωρία χορδών κ.λπ.).
10 Νέα φυσική: Πρωτόνιο - περίληψη
Στο κύριο μέρος του άρθρου δεν μίλησα αναλυτικά για τα νεραϊδοκουάρκ (με νεραϊδογκλουόνια), αφού ΔΕΝ είναι στη φύση και δεν έχει νόημα να γεμίζεις το κεφάλι σου με παραμύθια (άσκοπα) - και χωρίς τα θεμελιώδη στοιχεία του το θεμέλιο: κουάρκ με γκλουόνια, το τυπικό μοντέλο κατέρρευσε - ο χρόνος της κυριαρχίας του στη φυσική ΟΛΟΚΛΗΡΩΘΗΚΕ (βλ. Καθιερωμένο μοντέλο).
Μπορείτε να αγνοήσετε τη θέση του ηλεκτρομαγνητισμού στη φύση για όσο καιρό θέλετε (συναντώντας τον σε κάθε βήμα: φως, θερμική ακτινοβολία, ηλεκτρική ενέργεια, τηλεόραση, ραδιόφωνο, τηλεφωνικές επικοινωνίες, συμπεριλαμβανομένων των κινητών, το Διαδίκτυο, χωρίς τις οποίες η ανθρωπότητα δεν θα γνώριζε την ύπαρξη των στοιχειωδών σωματιδίων της Θεωρίας Πεδίου, ...), και συνεχίζουν να εφευρίσκουν νέα παραμύθια για να αντικαταστήσουν τα χρεοκοπημένα, περνώντας τα ως επιστήμη. Μπορείτε, με επιμονή που αξίζει καλύτερης χρήσης, να συνεχίσετε να επαναλαμβάνετε τα απομνημονευμένα TALES του Καθιερωμένου Μοντέλου και της Κβαντικής Θεωρίας. αλλά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία στη φύση ήταν, είναι, θα υπάρχουν και μπορούν να κάνουν μια χαρά χωρίς παραμυθένια εικονικά σωματίδια, καθώς και τη βαρύτητα που δημιουργείται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία, αλλά τα παραμύθια έχουν μια εποχή γέννησης και μια εποχή που παύουν να επηρεάζουν τους ανθρώπους. Όσο για τη φύση, ΔΕΝ την ενδιαφέρουν τα παραμύθια ή οποιαδήποτε άλλη λογοτεχνική δραστηριότητα του ανθρώπου, ακόμα κι αν γι' αυτά απονέμεται το Νόμπελ Φυσικής. Η φύση είναι δομημένη όπως είναι δομημένη και καθήκον της ΦΥΣΙΚΗΣ-ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ είναι να την κατανοήσει και να την περιγράψει.
Τώρα ένας νέος κόσμος έχει ανοίξει μπροστά σας - ο κόσμος των διπολικών πεδίων, την ύπαρξη του οποίου η φυσική του 20ού αιώνα δεν υποψιαζόταν καν. Είδατε ότι ένα πρωτόνιο δεν έχει ένα, αλλά δύο ηλεκτρικά φορτία (εξωτερικά και εσωτερικά) και δύο αντίστοιχες ηλεκτρικές ακτίνες. Είδατε από τι αποτελείται η υπόλοιπη μάζα ενός πρωτονίου και ότι το φανταστικό μποζόνιο Higgs ήταν εκτός λειτουργίας (οι αποφάσεις της Επιτροπής Νόμπελ δεν είναι νόμοι της φύσης ακόμα...). Επιπλέον, το μέγεθος της μάζας και η διάρκεια ζωής εξαρτώνται από τα πεδία στα οποία βρίσκεται το πρωτόνιο. Το ότι ένα ελεύθερο πρωτόνιο είναι σταθερό δεν σημαίνει ότι θα παραμένει σταθερό πάντα και παντού (διασπάσεις πρωτονίων παρατηρούνται στους ατομικούς πυρήνες). Όλα αυτά ξεπερνούν τις έννοιες που κυριάρχησαν στη φυσική στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα. - Φυσική του 21ου αιώνα - Η νέα φυσική κινείται σε ένα νέο επίπεδο γνώσης της ύλης, και μας περιμένουν νέες ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις.
Βλαντιμίρ Γκορούνοβιτς
