En este artículo encontrarás información sobre el protón, como partícula elemental que forma la base del universo junto con sus demás elementos, utilizada en química y física. Se determinarán las propiedades del protón, sus características en química y estabilidad.
¿Qué es un protón?
Un protón es uno de los representantes de las partículas elementales, que se clasifica como barión, p. en el que los fermiones interactúan fuertemente y la propia partícula consta de 3 quarks. El protón es una partícula estable y tiene un impulso personal: espín ½. La designación física del protón es pag(o pag +)
Un protón es una partícula elemental que participa en procesos de tipo termonuclear. Este tipo de reacción es esencialmente la principal fuente de energía generada por las estrellas en todo el universo. Casi toda la cantidad de energía liberada por el Sol existe únicamente gracias a la combinación de 4 protones en un núcleo de helio con la formación de un neutrón a partir de dos protones.
Propiedades inherentes a un protón.
Un protón es uno de los representantes de los bariones. Es un hecho. La carga y la masa de un protón son cantidades constantes. El protón tiene carga eléctrica +1, y su masa se determina en varias unidades de medida y está en MeV 938,272 0813(58), en kilogramos de un protón el peso está en las cifras 1,672 621 898(21) 10 −27 kg, en unidades de masas atómicas el peso de un protón es 1,007 276 466 879(91) a. e.m., y en relación a la masa del electrón, el protón pesa 1836,152 673 89 (17) en relación al electrón.
Un protón, cuya definición ya se ha dado anteriormente, desde el punto de vista de la física, es una partícula elemental con una proyección de isospin +½, y la física nuclear percibe esta partícula con el signo opuesto. El protón en sí es un nucleón y consta de 3 quarks (dos quarks u y un quark d).
La estructura del protón fue estudiada experimentalmente por el físico nuclear de los Estados Unidos de América, Robert Hofstadter. Para lograr este objetivo, el físico hizo colisionar protones con electrones de alta energía y recibió el Premio Nobel de Física por su descripción.
El protón contiene un núcleo (núcleo pesado), que contiene alrededor del treinta y cinco por ciento de la energía de la carga eléctrica del protón y tiene una densidad bastante alta. La capa que rodea el núcleo está relativamente descargada. La capa se compone principalmente de mesones virtuales de tipo yp y transporta alrededor del cincuenta por ciento del potencial eléctrico del protón y está ubicada a una distancia de aproximadamente 0,25 * 10 13 a 1,4 * 10 13 . Aún más, a una distancia de aproximadamente 2,5 * 10 13 centímetros, la capa consta de yw mesones virtuales y contiene aproximadamente el quince por ciento restante de la carga eléctrica del protón.
Estabilidad y estabilidad de protones
En estado libre, el protón no muestra ningún signo de desintegración, lo que indica su estabilidad. El estado estable de un protón, como representante más ligero de los bariones, está determinado por la ley de conservación del número de bariones. Sin violar la ley SBC, los protones son capaces de descomponerse en neutrinos, positrones y otras partículas elementales más ligeras.
El protón del núcleo de los átomos tiene la capacidad de capturar ciertos tipos de electrones que tienen capas atómicas K, L, M. Un protón, una vez completada la captura de electrones, se transforma en un neutrón y, como resultado, libera un neutrino, y el "agujero" formado como resultado de la captura de electrones se llena con electrones de encima de las capas atómicas subyacentes.
En los sistemas de referencia no inerciales, los protones deben adquirir una vida útil limitada que pueda calcularse; esto se debe al efecto Unruh (radiación), que en la teoría cuántica de campos predice la posible contemplación de radiación térmica en un sistema de referencia que se acelera en el ausencia de este tipo de radiación. Por lo tanto, un protón, si tiene una vida finita, puede sufrir una desintegración beta en un positrón, neutrón o neutrino, a pesar de que el proceso de dicha desintegración está prohibido por la ZSE.
Uso de protones en química.
Un protón es un átomo de H formado a partir de un solo protón y no tiene un electrón, por lo que, en un sentido químico, un protón es un núcleo de un átomo de H. Un neutrón emparejado con un protón crea el núcleo de un átomo. En el PTCE de Dmitry Ivanovich Mendeleev, el número de elemento indica el número de protones en el átomo de un elemento en particular, y el número de elemento está determinado por la carga atómica.
Los cationes de hidrógeno son aceptores de electrones muy fuertes. En química, los protones se obtienen principalmente de ácidos orgánicos y minerales. La ionización es un método para producir protones en fases gaseosas.
, electromagnético y gravitacional
Los protones participan en reacciones termonucleares, que son la principal fuente de energía generada por las estrellas. En particular, reacciones páginas-El ciclo, que es la fuente de casi toda la energía emitida por el Sol, se reduce a la combinación de cuatro protones en un núcleo de helio-4 con la transformación de dos protones en neutrones.
En física, el protón se denota. pag(o pag+ ). La designación química del protón (considerado como un ion de hidrógeno positivo) es H +, la designación astrofísica es HII.
Apertura
Propiedades de los protones
La relación de las masas de protones y electrones, igual a 1836,152 673 89(17), con una precisión del 0,002% es igual al valor 6π 5 = 1836,118...
La estructura interna del protón fue estudiada experimentalmente por primera vez por R. Hofstadter estudiando las colisiones de un haz de electrones de alta energía (2 GeV) con protones (Premio Nobel de Física 1961). El protón consta de un núcleo pesado (núcleo) con un radio de cm, con una alta densidad de masa y carga, que transporta ≈ 35% (\displaystyle \aprox 35\,\%) carga eléctrica del protón y la capa relativamente enrarecida que lo rodea. A una distancia de ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) antes ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm esta capa se compone principalmente de mesones virtuales ρ y π que transportan ≈ 50% (\displaystyle \aprox 50\,\%) carga eléctrica del protón, luego a la distancia ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm extiende una capa de mesones virtuales ω y π, que transportan ~ 15% de la carga eléctrica del protón.
La presión en el centro del protón creado por los quarks es de aproximadamente 10 35 Pa (10 30 atmósferas), es decir, mayor que la presión dentro de las estrellas de neutrones.
El momento magnético de un protón se mide midiendo la relación entre la frecuencia resonante de precesión del momento magnético del protón en un campo magnético uniforme dado y la frecuencia ciclotrón de la órbita circular del protón en el mismo campo.
Hay tres cantidades físicas asociadas a un protón que tienen la dimensión de longitud:
Las mediciones del radio de los protones utilizando átomos de hidrógeno ordinarios, realizadas mediante diversos métodos desde la década de 1960, llevaron (CODATA -2014) al resultado 0,8751 ± 0,0061 femtómetro(1 fm = 10 −15 m). Los primeros experimentos con átomos de hidrógeno muónicos (donde el electrón es reemplazado por un muón) dieron un resultado un 4% más pequeño para este radio: 0,84184 ± 0,00067 fm. Las razones de esta diferencia aún no están claras.
La llamada carga débil del protón. q w ≈ 1 − 4 sen 2 θ W, lo que determina su participación en interacciones débiles a través del intercambio z 0 (similar a cómo la carga eléctrica de una partícula determina su participación en las interacciones electromagnéticas mediante el intercambio de un fotón) es 0,0719 ± 0,0045, según mediciones experimentales de violación de la paridad durante la dispersión de electrones polarizados en protones. El valor medido es consistente, dentro del error experimental, con las predicciones teóricas del Modelo Estándar (0,0708 ± 0,0003).
Estabilidad
El protón libre es estable, los estudios experimentales no han revelado ningún signo de su desintegración (el límite inferior de vida útil es 2,9⋅10 29 años independientemente del canal de desintegración, 8,2⋅10 33 años para la desintegración en positrón y pión neutro, 6,6⋅ 10 33 años para la desintegración en un muón positivo y un pión neutro). Dado que el protón es el más ligero de los bariones, la estabilidad del protón es consecuencia de la ley de conservación del número bariónico: un protón no puede descomponerse en partículas más ligeras (por ejemplo, en un positrón y un neutrino) sin violar esta ley. Sin embargo, muchas extensiones teóricas del modelo estándar predicen procesos (aún no observados) que darían como resultado la no conservación del número bariónico y, por tanto, la desintegración de protones.
Un protón unido a un núcleo atómico es capaz de capturar un electrón de la capa electrónica K, L o M del átomo (la llamada “captura de electrones”). Un protón del núcleo atómico, habiendo absorbido un electrón, se convierte en neutrón y simultáneamente emite un neutrino: p+e − →+ν mi
. Un "agujero" en la capa K, L o M formado por captura de electrones se llena con un electrón de una de las capas de electrones suprayacentes del átomo, emitiendo rayos X característicos correspondientes al número atómico. z− 1, y/o electrones Auger. Se conocen más de 1000 isótopos de 7
4 a 262
105, decayendo por captura de electrones. Con energías de desintegración disponibles suficientemente altas (por encima 2me c 2 ≈ 1,022MeV) se abre un canal de desintegración competitivo: desintegración de positrones p → +e ++ν mi
. Cabe destacar que estos procesos sólo son posibles para un protón en algunos núcleos, donde la energía faltante se repone mediante la transición del neutrón resultante a una capa nuclear inferior; para un protón libre están prohibidos por la ley de conservación de la energía.
La fuente de protones en química son los ácidos minerales (nítrico, sulfúrico, fosfórico y otros) y orgánicos (fórmico, acético, oxálico y otros). En una solución acuosa, los ácidos son capaces de disociarse con la eliminación de un protón, formando un catión hidronio.
En la fase gaseosa, los protones se obtienen mediante ionización, la eliminación de un electrón de un átomo de hidrógeno. El potencial de ionización de un átomo de hidrógeno no excitado es 13,595 eV. Cuando el hidrógeno molecular es ionizado por electrones rápidos a presión atmosférica y temperatura ambiente, inicialmente se forma el ion hidrógeno molecular (H 2 +), un sistema físico que consta de dos protones unidos a una distancia de 1,06 por un electrón. La estabilidad de tal sistema, según Pauling, es causada por la resonancia de un electrón entre dos protones con una “frecuencia de resonancia” igual a 7·10 14 s −1. Cuando la temperatura aumenta a varios miles de grados, la composición de los productos de ionización del hidrógeno cambia a favor de los protones: H +.
Solicitud
ver también
Notas
- http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Constantes físicas fundamentales --- Listado completo
- Valor CODATA: masa de protones
- Valor CODATA: masa de protones en u
- Ahmed S.; et al. (2004). "Restricciones a la desintegración de nucleones mediante modos invisibles del Observatorio de Neutrinos de Sudbury". Cartas de revisión física. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Código Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
- Valor CODATA: energía equivalente en masa de protones en MeV
- Valor CODATA: relación de masa protón-electrón
- , Con. 67.
- Hofstadter P. Estructura de núcleos y nucleones // Phys. - 1963. - T. 81, núm. 1. - P. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
- Shchelkin K. I. Procesos virtuales y estructura del nucleón // Física del micromundo - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
- Zhdanov G. B. Dispersión elástica, interacciones periféricas y resonancias // Partículas de alta energía. Altas energías en el espacio y laboratorios - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
- Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. La distribución de la presión dentro del protón // Naturaleza. - 2018. - Mayo (vol. 557, núm. 7705). - págs. 396-399. -DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
- Bethe, G., Morrison F. Teoría elemental del núcleo. - M: IL, 1956. - P. 48.
Los protones participan en reacciones termonucleares, que son la principal fuente de energía generada por las estrellas. En particular, reacciones páginas-El ciclo, que es la fuente de casi toda la energía emitida por el Sol, se reduce a la combinación de cuatro protones en un núcleo de helio-4 con la transformación de dos protones en neutrones.
En física, el protón se denota. pag(o pag+ ). La designación química del protón (considerado como un ion de hidrógeno positivo) es H +, la designación astrofísica es HII.
Apertura [ | ]
Propiedades de los protones[ | ]
La relación de las masas de protones y electrones, igual a 1836,152 673 89(17), con una precisión del 0,002% es igual al valor 6π 5 = 1836,118...
La estructura interna del protón fue estudiada experimentalmente por primera vez por R. Hofstadter estudiando las colisiones de un haz de electrones de alta energía (2 GeV) con protones (Premio Nobel de Física 1961). El protón consta de un núcleo pesado (núcleo) con un radio de cm, con una alta densidad de masa y carga, que transporta ≈ 35% (\displaystyle \aproximadamente 35\%) carga eléctrica del protón y la capa relativamente enrarecida que lo rodea. A una distancia de ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \aprox 0,25\cdot 10^(-13)) antes ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \aprox 1.4\cdot 10^(-13)) cm esta capa se compone principalmente de mesones virtuales ρ y π que transportan ≈ 50% (\displaystyle \aproximadamente 50\%) carga eléctrica del protón, luego a la distancia ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \approx 2.5\cdot 10^(-13)) cm extiende una capa de mesones virtuales ω y π, que transportan ~ 15% de la carga eléctrica del protón.
La presión en el centro del protón creado por los quarks es de aproximadamente 10 35 Pa (10 30 atmósferas), es decir, mayor que la presión dentro de las estrellas de neutrones.
El momento magnético de un protón se mide midiendo la relación entre la frecuencia resonante de precesión del momento magnético del protón en un campo magnético uniforme dado y la frecuencia ciclotrón de la órbita circular del protón en el mismo campo.
Hay tres cantidades físicas asociadas a un protón que tienen la dimensión de longitud:
Las mediciones del radio de los protones utilizando átomos de hidrógeno ordinarios, realizadas mediante diversos métodos desde la década de 1960, llevaron (CODATA -2014) al resultado 0,8751 ± 0,0061 femtómetro(1 fm = 10 −15 m). Los primeros experimentos con átomos de hidrógeno muónicos (donde el electrón es reemplazado por un muón) dieron un resultado un 4% más pequeño para este radio: 0,84184 ± 0,00067 fm. Las razones de esta diferencia aún no están claras.
El llamado protón q w ≈ 1 − 4 sen 2 θ W, lo que determina su participación en interacciones débiles a través del intercambio z 0 (similar a cómo la carga eléctrica de una partícula determina su participación en las interacciones electromagnéticas mediante el intercambio de un fotón) es 0,0719 ± 0,0045, según mediciones experimentales de violación de la paridad durante la dispersión de electrones polarizados en protones. El valor medido es consistente, dentro del error experimental, con las predicciones teóricas del Modelo Estándar (0,0708 ± 0,0003).
Estabilidad [ | ]
El protón libre es estable, los estudios experimentales no han revelado ningún signo de su desintegración (el límite inferior de vida útil es 2,9⋅10 29 años independientemente del canal de desintegración, 8,2⋅10 33 años para la desintegración en positrón y pión neutro, 6,6⋅ 10 33 años para la desintegración en un muón positivo y un pión neutro). Dado que el protón es el más ligero de los bariones, la estabilidad del protón es consecuencia de la ley de conservación del número bariónico: un protón no puede descomponerse en partículas más ligeras (por ejemplo, en un positrón y un neutrino) sin violar esta ley. Sin embargo, muchas extensiones teóricas del modelo estándar predicen procesos (aún no observados) que darían como resultado la no conservación del número bariónico y, por tanto, la desintegración de protones.
Un protón unido a un núcleo atómico es capaz de capturar un electrón de la capa electrónica K, L o M del átomo (la llamada “captura de electrones”). Un protón del núcleo atómico, habiendo absorbido un electrón, se convierte en neutrón y simultáneamente emite un neutrino: p+e − →+ν mi
. Un "agujero" en la capa K, L o M formado por captura de electrones se llena con un electrón de una de las capas de electrones suprayacentes del átomo, emitiendo rayos X característicos correspondientes al número atómico. z− 1, y/o electrones Auger. Se conocen más de 1000 isótopos de 7
4 a 262
105, decayendo por captura de electrones. Con energías de desintegración disponibles suficientemente altas (por encima 2me c 2 ≈ 1,022MeV) se abre un canal de desintegración competitivo: desintegración de positrones p → +e ++ν mi
. Cabe destacar que estos procesos sólo son posibles para un protón en algunos núcleos, donde la energía faltante se repone mediante la transición del neutrón resultante a una capa nuclear inferior; para un protón libre están prohibidos por la ley de conservación de la energía.
La fuente de protones en química son los ácidos minerales (nítrico, sulfúrico, fosfórico y otros) y orgánicos (fórmico, acético, oxálico y otros). En una solución acuosa, los ácidos son capaces de disociarse con la eliminación de un protón, formando un catión hidronio.
En la fase gaseosa, los protones se obtienen mediante ionización, la eliminación de un electrón de un átomo de hidrógeno. El potencial de ionización de un átomo de hidrógeno no excitado es 13,595 eV. Cuando el hidrógeno molecular es ionizado por electrones rápidos a presión atmosférica y temperatura ambiente, inicialmente se forma el ion hidrógeno molecular (H 2 +), un sistema físico que consta de dos protones unidos a una distancia de 1,06 por un electrón. La estabilidad de tal sistema, según Pauling, es causada por la resonancia de un electrón entre dos protones con una “frecuencia de resonancia” igual a 7·10 14 s −1. Cuando la temperatura aumenta a varios miles de grados, la composición de los productos de ionización del hidrógeno cambia a favor de los protones: H +.
Solicitud [ | ]
Los haces de protones acelerados se utilizan en física experimental de partículas elementales (estudio de los procesos de dispersión y producción de haces de otras partículas), en medicina (terapia de protones contra el cáncer).
ver también [ | ]
Notas [ | ]
- http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Constantes físicas fundamentales --- Listado completo
- Valor CODATA: masa de protones
- Valor CODATA: masa de protones en u
- Ahmed S.; et al. (2004). "Restricciones a la desintegración de nucleones mediante modos invisibles del Observatorio de Neutrinos de Sudbury". Cartas de revisión física. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Código Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
- Valor CODATA: energía equivalente en masa de protones en MeV
- Valor CODATA: relación de masa protón-electrón
- , Con. 67.
- Hofstadter P. Estructura de núcleos y nucleones // Phys. - 1963. - T. 81, núm. 1. - P. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
- Shchelkin K. I. Procesos virtuales y estructura del nucleón // Física del micromundo - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
- Dispersión elástica, interacciones periféricas y resonancias // Partículas de alta energía. Altas energías en el espacio y laboratorios - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
Alguna vez se creyó que la unidad estructural más pequeña de cualquier sustancia era una molécula. Luego, con la invención de microscopios más potentes, la humanidad se sorprendió al descubrir el concepto de átomo, una partícula compuesta de moléculas. ¿Parecería mucho menos? Mientras tanto, más tarde resultó que el átomo, a su vez, se compone de elementos más pequeños.
A principios del siglo XX, un físico británico descubrió la presencia de núcleos en el átomo, estructuras centrales; fue este momento el que marcó el comienzo de una serie de descubrimientos interminables sobre la estructura del elemento estructural más pequeño de la materia.
Hoy en día, basándose en el modelo nuclear y gracias a numerosos estudios, se sabe que el átomo está formado por un núcleo que está rodeado por Nube de electrones. Esta “nube” contiene electrones o partículas elementales con carga negativa. El núcleo, por el contrario, incluye partículas con carga eléctrica positiva, llamadas protones. El físico británico ya mencionado anteriormente pudo observar y posteriormente describir este fenómeno. En 1919, realizó un experimento en el que las partículas alfa expulsaron núcleos de hidrógeno de los núcleos de otros elementos. Así pudo descubrir y demostrar que los protones no son más que un núcleo sin un solo electrón. En la física moderna, los protones están simbolizados por el símbolo p o p+ (que denota una carga positiva).
Protón traducido del griego significa "primero, principal", una partícula elemental que pertenece a la clase bariones, aquellos. relativamente pesado. Es una estructura estable, su vida útil es de más de 2,9 x 10(29) años.
En sentido estricto, además del protón, también contiene neutrones que, como su nombre indica, tienen carga neutra. Ambos elementos se llaman nucleones.
La masa del protón, debido a circunstancias bastante obvias, no pudo medirse durante mucho tiempo. Ahora se sabe que es
pf=1,67262∙10-27 kg.
Así es exactamente como se ve la masa en reposo de un protón.
Pasemos a considerar comprensiones de la masa del protón que son específicas de diferentes áreas de la física.
La masa de una partícula en el marco de la física nuclear suele adoptar una forma diferente: su unidad de medida es el amu.
A.e.m. - unidad de masa atómica. un amu es igual a 1/12 de la masa de un átomo de carbono, cuyo número másico es 12. Por lo tanto, 1 unidad de masa atómica es igual a 1,66057 · 10-27 kg.
Por tanto, la masa de un protón se ve así:
pf = 1,007276 a. comer.
Existe otra forma de expresar la masa de esta partícula cargada positivamente, utilizando diferentes unidades de medida. Para ello, primero es necesario aceptar como axioma la equivalencia de masa y energía E=mc2. Donde c - y m es la masa corporal.
La masa del protón en este caso se medirá en megaelectronvoltios o MeV. Esta unidad de medida se utiliza exclusivamente en física nuclear y atómica y sirve para medir la energía que es necesaria para transferir una partícula entre dos puntos en C con la condición de que la diferencia de potencial entre esos puntos sea de 1 Voltio.
Por lo tanto, teniendo en cuenta que la 1 a.m. = 931,494829533852 MeV, la masa del protón es aproximadamente
Esta conclusión se obtuvo sobre la base de mediciones espectroscópicas de masas, y es la masa en la forma en que se indica arriba la que también se llama comúnmente e energía en reposo de protones.
Así, según las necesidades del experimento, la masa de la partícula más pequeña se puede expresar en tres valores diferentes, en tres unidades de medida diferentes.
Además, la masa de un protón se puede expresar en relación con la masa de un electrón, que, como se sabe, es mucho más "pesado" que una partícula cargada positivamente. La masa, con un cálculo aproximado y errores importantes en este caso, será 1836,152672 con respecto a la masa del electrón.
Este artículo fue escrito por Vladimir Gorunovich para el sitio web Wikiknowledge incluso antes de que se editara un artículo similar en el sitio web Wikiknowledge, distorsionando la realidad. Ahora puedo escribir libremente la verdad sólo en mis sitios, y también en aquellos sitios que lo permiten.
- 2 Protón en física
- 2.1 Radio de protones
- 2.2 Momento magnético del protón
- 2.4 Masa en reposo de protones
- 2.5 Vida útil del protón
- 3 protones en el modelo estándar
- 4 Un protón es una partícula elemental
- 6 Protón - resumen
1 protón (partícula elemental)
Protón- número cuántico de partícula elemental L=3/2 (espín = 1/2) - grupo bariónico, subgrupo de protones, carga eléctrica +e (sistematización según la teoría de campos de partículas elementales).
Subgrupo de protones (estados terrestres y excitados)
2 Protón en física
Protón - número cuántico de partícula elemental L=3/2 (espín = 1/2) - grupo de bariones, subgrupo de protones, carga eléctrica +e (sistematización según la teoría de campos de partículas elementales).
Según la teoría de campo de las partículas elementales (una teoría basada en una base científica y la única que recibió el espectro correcto de todas las partículas elementales), un protón consiste en un campo electromagnético alterno polarizado giratorio con un componente constante. Todas las afirmaciones infundadas del modelo estándar de que el protón supuestamente está formado por quarks no tienen nada que ver con la realidad. - La física ha demostrado experimentalmente que el protón tiene campos electromagnéticos y también un campo gravitacional. Los físicos adivinaron brillantemente que las partículas elementales no sólo tienen campos electromagnéticos, sino que están formados por ellos, hace 100 años, pero no fue posible construir una teoría hasta 2010. Ahora, en 2015, también apareció una teoría de la gravedad de partículas elementales, que estableció la naturaleza electromagnética de la gravedad y obtuvo ecuaciones del campo gravitacional de partículas elementales, diferentes de las ecuaciones de gravedad, a partir de las cuales más de un matemático Se construyó un cuento de hadas en física.
La estructura del campo electromagnético de un protón (campo eléctrico constante E, campo magnético constante H, campo electromagnético alterno está marcado en amarillo)
Balance energético (porcentaje de la energía interna total):
- campo eléctrico constante (E) - 0,346%,
- campo magnético constante (H) - 7,44%,
- campo electromagnético alterno - 92,21%.
La relación entre la energía concentrada en un campo magnético constante de un protón y la energía concentrada en un campo eléctrico constante es 21,48. Esto explica la presencia de fuerzas nucleares en el protón. La estructura de un protón se muestra en la figura.
El campo eléctrico de un protón consta de dos regiones: una región exterior con carga positiva y una región interior con carga negativa. La diferencia en las cargas de las regiones exterior e interior determina la carga eléctrica total del protón +e. Su cuantificación se basa en la geometría y estructura de las partículas elementales.
Y así es como se ven las interacciones fundamentales de las partículas elementales que realmente existen en la naturaleza:
2.1 Radio de protones
La teoría de campos de partículas elementales define el radio (r) de una partícula como la distancia desde el centro hasta el punto en el que se alcanza la máxima densidad de masa.
Para un protón será 3,4212 10 -16 m, a esto hay que sumarle el espesor de la capa del campo electromagnético, el resultado será:
que es igual a 4,5616 10 -16 m. Por lo tanto, el límite exterior del protón se encuentra a una distancia de 4,5616 10 -16 m del centro. Pero hay que recordar que una pequeña parte (aproximadamente el 1%) del resto La masa contenida en los campos eléctrico y magnético constantes, según la electrodinámica clásica, está fuera de este radio.
2.2 Momento magnético del protón
A diferencia de la teoría cuántica, la teoría de campos de partículas elementales afirma que los campos magnéticos de las partículas elementales no se crean mediante la rotación de espín de cargas eléctricas, sino que existen simultáneamente con un campo eléctrico constante como componente constante del campo electromagnético. Por tanto, todas las partículas elementales con número cuántico L>0 tienen campos magnéticos.
La teoría de campo de las partículas elementales no considera anómalo el momento magnético del protón: su valor está determinado por un conjunto de números cuánticos en la medida en que la mecánica cuántica funciona en una partícula elemental.
Entonces, el principal momento magnético de un protón es creado por dos corrientes:
- (+) con momento magnético +2 eħ/m 0p c
- (-) con momento magnético -0,5 eħ/m 0p s
Para obtener el momento magnético resultante de un protón, debemos sumar ambos momentos, multiplicar por el porcentaje de energía del campo electromagnético alterno, dividido por 100 por ciento, y sumar la componente de espín, dando como resultado 1,3964237 eh/m 0p c. Para convertirlo en magnetones nucleares ordinarios, el número resultante debe multiplicarse por dos; al final tenemos 2,7928474.
2.3 Campo eléctrico de un protón
2.3.1 Campo eléctrico de campo lejano de protones
El conocimiento de la física sobre la estructura del campo eléctrico del protón ha cambiado a medida que la física se ha desarrollado. Inicialmente se creía que el campo eléctrico de un protón es el campo de una carga eléctrica puntual +e. Para este campo habrá:
el potencial de campo eléctrico de un protón en el punto (A) de la zona lejana (r >> r p) es exactamente igual en el sistema SI:
la intensidad del campo eléctrico E de un protón en la zona lejana (r >> r p) es exactamente igual en el sistema SI:
Dónde norte = r/|r| - vector unitario desde el centro del protón en la dirección del punto de observación (A), r - distancia desde el centro del protón al punto de observación, e - carga eléctrica elemental, los vectores están en negrita, ε 0 - constante eléctrica, r p = Lh /(m 0~ c ) es el radio de un protón en la teoría de campos, L es el número cuántico principal de un protón en la teoría de campos, h es la constante de Planck, m 0~ es la cantidad de masa contenida en un campo electromagnético alterno de un protón en reposo, c es la velocidad de la luz. (No hay multiplicador en el sistema GHS. Multiplicador SI.)
Estas expresiones matemáticas son correctas para la zona lejana del campo eléctrico del protón: r >> r p , pero la física supuso entonces que su validez también se extendía a la zona cercana, hasta distancias del orden de 10 a 14 cm.
2.3.2 Cargas eléctricas de un protón
En la primera mitad del siglo XX, la física creía que un protón tenía una sola carga eléctrica y era igual a +e.
Después del surgimiento de la hipótesis de los quarks, la física sugirió que dentro de un protón no hay una, sino tres cargas eléctricas: dos cargas eléctricas +2e/3 y una carga eléctrica -e/3. En total, estos cargos dan +e. Esto se hizo porque la física sugirió que el protón tiene una estructura compleja y consta de dos quarks up con una carga de +2e/3 y un quark d con una carga de -e/3. Pero los quarks no se encontraron ni en la naturaleza ni en los aceleradores de ninguna energía, y quedaba por creer su existencia (que es lo que hicieron los partidarios del modelo estándar) o buscar otra estructura de partículas elementales. Pero al mismo tiempo, la información experimental sobre las partículas elementales se acumulaba constantemente en la física, y cuando se acumulaba lo suficiente como para repensar lo que se había hecho, nació la teoría de campo de las partículas elementales.
Según la teoría de campos de partículas elementales, un campo eléctrico constante de partículas elementales con un número cuántico L>0, tanto cargado como neutro, es creado por un componente constante del campo electromagnético de la partícula elemental correspondiente (no es el campo eléctrico carga que es la causa fundamental del campo eléctrico, como creía la física en el siglo XIX, pero los campos eléctricos de las partículas elementales son tales que corresponden a los campos de cargas eléctricas). Y el campo de carga eléctrica surge como consecuencia de la presencia de asimetría entre los hemisferios exterior e interior, generando campos eléctricos de signos opuestos. Para las partículas elementales cargadas, se genera un campo de carga eléctrica elemental en la zona lejana, y el signo de la carga eléctrica está determinado por el signo del campo eléctrico generado por el hemisferio exterior. En la zona cercana, este campo tiene una estructura compleja y es dipolar, pero no tiene momento dipolar. Para una descripción aproximada de este campo como un sistema de cargas puntuales, se necesitarán al menos 6 "quarks" dentro de un protón; sería mejor si tomáramos 8 "quarks". Está claro que las cargas eléctricas de tales “quarks” serán completamente diferentes de las que considera el modelo estándar (con sus quarks).
La teoría de campos de las partículas elementales ha establecido que un protón, como cualquier otra partícula elemental cargada positivamente, puede tener dos cargas eléctricas y, en consecuencia, dos radios eléctricos:
- radio eléctrico del campo eléctrico constante externo (carga q + =+1.25e) - r q+ = 4.39 10 -14 cm,
- Radio eléctrico del campo eléctrico constante interno (carga q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.
Estas características del campo eléctrico de protones corresponden a la distribución de la teoría del primer campo de partículas elementales. La física aún no ha establecido experimentalmente la precisión de esta distribución y qué distribución corresponde con mayor precisión a la estructura real del campo eléctrico constante de un protón en la zona cercana, así como a la estructura del campo eléctrico de un protón en la zona cercana. zona (a distancias del orden de rp). Como puede ver, las cargas eléctricas tienen una magnitud cercana a las cargas de los supuestos quarks (+4/3e=+1.333e y -1/3e=-0.333e) en el protón, pero a diferencia de los quarks, los campos electromagnéticos existen en naturaleza, y tienen una estructura similar de constante Cualquier partícula elemental cargada positivamente tiene un campo eléctrico, independientemente de la magnitud del espín y... .
Los valores de los radios eléctricos para cada partícula elemental son únicos y están determinados por el número cuántico principal en la teoría de campos L, el valor de la masa en reposo, el porcentaje de energía contenida en el campo electromagnético alterno (donde trabaja la mecánica cuántica ) y la estructura de la componente constante del campo electromagnético de la partícula elemental (la misma para todas las partículas elementales dada por el número cuántico principal L), generando un campo eléctrico constante externo. El radio eléctrico indica la ubicación promedio de una carga eléctrica distribuida uniformemente alrededor de la circunferencia, creando un campo eléctrico similar. Ambas cargas eléctricas se encuentran en el mismo plano (el plano de rotación del campo electromagnético alterno de la partícula elemental) y tienen un centro común que coincide con el centro de rotación del campo electromagnético alterno de la partícula elemental.
2.3.3 Campo eléctrico de un protón en la zona cercana
Conociendo la magnitud de las cargas eléctricas dentro de una partícula elemental y su ubicación, es posible determinar el campo eléctrico creado por ellas.
La intensidad del campo eléctrico E de un protón en la zona cercana (r~r p), en el sistema SI, como suma vectorial, es aproximadamente igual a:
Dónde norte+ = r+/|r+ | - vector unitario desde el punto cercano (1) o lejano (2) de carga de protón q + en la dirección del punto de observación (A), norte- = r-/|r- | - vector unitario desde el punto cercano (1) o lejano (2) de la carga del protón q - en la dirección del punto de observación (A), r - la distancia desde el centro del protón hasta la proyección del punto de observación sobre el plano de protones, q + - carga eléctrica externa +1,25e, q - - carga eléctrica interna -0,25e, los vectores están resaltados en negrita, ε 0 - constante eléctrica, z - altura del punto de observación (A) (distancia desde el punto de observación al plano de protones), r 0 - parámetro de normalización. (No hay multiplicador en el sistema GHS. Multiplicador SI.)
Esta expresión matemática es una suma de vectores y debe calcularse según las reglas de la suma de vectores, ya que se trata de un campo de dos cargas eléctricas distribuidas (+1,25e y -0,25e). El primer y tercer término corresponden a los puntos cercanos de las cargas, el segundo y cuarto, a los lejanos. Esta expresión matemática no funciona en la región interna (anillo) del protón, generando sus campos constantes (si se cumplen dos condiciones simultáneamente: h/m 0~ c El potencial de campo eléctrico de un protón en el punto (A) de la zona cercana (r~r p), en el sistema SI es aproximadamente igual a: donde r 0 es un parámetro de normalización, cuyo valor puede diferir de r 0 en la fórmula E. (No hay ningún factor en el sistema SGS). Esta expresión matemática no funciona en la región interna (anillo) del protón, generando sus campos constantes (si se cumplen dos condiciones simultáneamente: h/m 0~ c La calibración de r 0 para ambas expresiones de campo cercano debe realizarse en el límite de la región que genera campos de protones constantes.
2.4 Masa en reposo de protones
De acuerdo con la electrodinámica clásica y la fórmula de Einstein, la masa en reposo de las partículas elementales de número cuántico L>0, incluido el protón, se define como el equivalente de la energía de sus campos electromagnéticos:
donde la integral definida se toma para todo el campo electromagnético de una partícula elemental, E es la intensidad del campo eléctrico, H es la intensidad del campo magnético. Aquí se tienen en cuenta todos los componentes del campo electromagnético: campo eléctrico constante, campo magnético constante, campo electromagnético alterno. Esta fórmula pequeña, pero de gran capacidad física, a partir de la cual se derivan las ecuaciones para el campo gravitacional de las partículas elementales, enviará a la basura más de una "teoría" de cuento de hadas; por eso algunos de sus autores lo odio.
Como se desprende de la fórmula anterior, el valor de la masa en reposo de un protón depende de las condiciones en las que se encuentra el protón. Así, al colocar un protón en un campo eléctrico externo constante (por ejemplo, un núcleo atómico), afectaremos E 2, lo que afectará la masa del protón y su estabilidad. Una situación similar surgirá cuando un protón se coloque en un campo magnético constante. Por tanto, algunas propiedades de un protón dentro de un núcleo atómico difieren de las mismas propiedades de un protón libre en el vacío, lejos de los campos.
2.5 Vida útil del protón
La vida útil indicada en la tabla corresponde a un protón libre.
La teoría de campos de partículas elementales afirma que la vida útil de una partícula elemental depende de las condiciones en las que se encuentra. Al colocar un protón en un campo externo (como uno eléctrico), cambiamos la energía contenida en su campo electromagnético. Puedes elegir el signo del campo externo para que aumente la energía interna del protón. Es posible seleccionar un valor tal de la intensidad del campo externo que sea posible que el protón se descomponga en un neutrón, un positrón y un neutrino electrónico y, por lo tanto, el protón se vuelva inestable. Esto es exactamente lo que se observa en los núcleos atómicos, en los que el campo eléctrico de los protones vecinos provoca la desintegración del protón del núcleo. Cuando se introduce energía adicional en el núcleo, la desintegración de protones puede comenzar con una intensidad de campo externo más baja.
3 protones en el modelo estándar
Se afirma que el protón es un estado ligado de tres quarks: dos quarks “arriba” (u) y uno “abajo” (d) (estructura de quark propuesta para el protón: uud), y el neutrón tiene (estructura de quark udd) . La cercanía de las masas del protón y del neutrón se explica por la cercanía de las masas de los hipotéticos quarks (u y d).
Dado que la presencia de quarks en la naturaleza no ha sido probada experimentalmente, y sólo hay evidencia indirecta que puede interpretarse como la presencia de trazas de quarks en algunas interacciones de partículas elementales, pero también puede interpretarse de otra manera, la declaración del Modelo Estándar Que el protón tenga una estructura de quark sigue siendo sólo una suposición no demostrada.
Cualquier modelo, incluido el estándar, tiene derecho a suponer cualquier estructura de partículas elementales, incluido el protón, pero hasta que las partículas correspondientes que supuestamente componen el protón no sean descubiertas en los aceleradores, la afirmación del modelo debe considerarse no probada.
En 1964, Gellmann y Zweig propusieron de forma independiente una hipótesis sobre la existencia de quarks, de los cuales, en su opinión, se componen los hadrones. Las nuevas partículas fueron dotadas de una carga eléctrica fraccionada que no existe en la naturaleza.
Los leptones NO encajaban en este modelo de quarks, que luego se convirtió en el modelo estándar y, por lo tanto, fueron reconocidos como partículas verdaderamente elementales.
Para explicar la conexión de los quarks en el hadrón, se asumió la existencia en la naturaleza de una interacción fuerte y sus portadores, los gluones. Los gluones, como se esperaba en la teoría cuántica, estaban dotados de unidad de espín, la identidad de partícula y antipartícula, y masa en reposo cero, como un fotón.
En realidad, en la naturaleza no hay una interacción fuerte de quarks hipotéticos, sino fuerzas nucleares de nucleones, y esto no es lo mismo.
Han pasado 50 años. Los quarks nunca se encontraron en la naturaleza y se nos inventó un nuevo cuento de hadas matemático llamado "Confinamiento". Una persona pensante puede ver fácilmente en ello un flagrante desprecio por la ley fundamental de la naturaleza: la ley de conservación de la energía. Pero esto lo hará una persona pensante, y los narradores recibieron una excusa que les convenía de por qué no hay quarks libres en la naturaleza.
Tampoco se han encontrado gluones en la naturaleza. El hecho es que solo los mesones vectoriales (y uno más de los estados excitados de los mesones) pueden tener espín unitario en la naturaleza, pero cada mesón vectorial tiene una antipartícula. - Por tanto, los mesones vectores no son candidatos adecuados para “gluones”. Quedan los primeros nueve estados excitados de los mesones, pero 2 de ellos contradicen el propio Modelo Estándar y el Modelo Estándar no reconoce su existencia en la naturaleza, y el resto han sido bien estudiados por la física y no será posible pasarlos. como gluones fabulosos. Queda una última opción: hacer pasar un estado ligado de un par de leptones (muones o leptones tau) como un gluón, pero incluso esto se puede calcular durante la desintegración.
Por lo tanto, no hay gluones en la naturaleza, al igual que no hay quarks ni interacciones fuertes ficticias en la naturaleza.
Crees que los partidarios del Modelo Estándar no entienden esto; todavía lo entienden, pero es repugnante admitir la falacia de lo que han estado haciendo durante décadas. Y es por eso que vemos nuevos cuentos de hadas matemáticos...
4 Un protón es una partícula elemental
Las ideas de los físicos sobre la estructura del protón cambiaron a medida que se desarrolló la física.
Inicialmente, la física consideró al protón como una partícula elemental hasta 1964, cuando GellMann y Zweig propusieron de forma independiente la hipótesis de los quarks.
Inicialmente, el modelo de quarks de hadrones se limitaba a sólo tres quarks hipotéticos y sus antipartículas. Esto permitió describir correctamente el espectro de partículas elementales conocido en ese momento, sin tener en cuenta los leptones, que no encajaban en el modelo propuesto y, por tanto, fueron reconocidos como elementales, junto con los quarks. El precio de esto fue la introducción de cargas eléctricas fraccionarias que no existen en la naturaleza. Luego, a medida que la física se desarrolló y se dispuso de nuevos datos experimentales, el modelo de quarks creció y se transformó gradualmente, hasta convertirse finalmente en el modelo estándar.
Los físicos han estado buscando diligentemente nuevas partículas hipotéticas. La búsqueda de quarks se llevó a cabo en los rayos cósmicos, en la naturaleza (ya que su carga eléctrica fraccionada no se puede compensar) y en aceleradores.
Pasaron las décadas, el poder de los aceleradores creció y el resultado de la búsqueda de quarks hipotéticos fue siempre el mismo: NO se encontraron quarks en la naturaleza.
Al ver la perspectiva de la muerte del modelo de quarks (y luego del estándar), sus partidarios compusieron y transmitieron a la humanidad un cuento de hadas de que se observaron rastros de quarks en algunos experimentos. - Es imposible verificar esta información: los datos experimentales se procesan utilizando el modelo estándar y siempre darán algo que se necesita. La historia de la física conoce ejemplos en los que, en lugar de una partícula, se introdujo otra: la última manipulación de datos experimentales fue el deslizamiento de un mesón vectorial como el fabuloso bosón de Higgs, supuestamente responsable de la masa de las partículas, pero al mismo tiempo el tiempo no crea su campo gravitacional. Por este engaño le dieron incluso el Premio Nobel de Física. En nuestro caso, las ondas estacionarias de un campo electromagnético alterno, sobre las cuales se escribieron las teorías ondulatorias de las partículas elementales, se introdujeron como quarks mágicos, y la física del siglo XXI (representada por la teoría de la gravedad de las partículas elementales) estableció un estado natural. Mecanismo de las propiedades inerciales de las partículas elementales de la materia del Universo, no asociado al cuento matemático sobre el bosón de Higgs.
Cuando el trono bajo el modelo estándar comenzó a temblar nuevamente, sus partidarios compusieron y deslizaron a la humanidad un nuevo cuento de hadas para los más pequeños, llamado “Confinamiento”. Cualquier persona pensante verá inmediatamente en ello una burla de la ley de conservación de la energía, una ley fundamental de la naturaleza. Pero los partidarios del Modelo Estándar no quieren ver la VERDAD.
5 Cuando la física seguía siendo una ciencia
Cuando la física seguía siendo una ciencia, la verdad no estaba determinada por la opinión de la mayoría, sino por experimentos. Ésta es la diferencia fundamental entre FÍSICA-CIENCIA y los cuentos de hadas matemáticos que se hacen pasar por física.
Todos los experimentos para buscar quarks hipotéticos (excepto, por supuesto, na-du-va-tel-stvo) han demostrado claramente: NO hay quarks en la naturaleza.
Todas las afirmaciones infundadas del modelo estándar de que el protón supuestamente está formado por quarks no tienen nada que ver con la realidad. - La física ha demostrado experimentalmente que el protón tiene campos electromagnéticos y también un campo gravitacional. Los físicos adivinaron brillantemente que las partículas elementales no sólo tienen campos electromagnéticos, sino que están formados por ellos, hace 100 años, pero no fue posible construir una teoría hasta 2010. Ahora, en 2015, también apareció una teoría de la gravedad de partículas elementales, que estableció la naturaleza electromagnética de la gravedad y obtuvo ecuaciones del campo gravitacional de partículas elementales, diferentes de las ecuaciones de gravedad, a partir de las cuales más de un matemático Se construyó un cuento de hadas en física.
6 Protón - resumen
En la parte principal del artículo no hablé en detalle sobre los quarks de hadas (con los gluones de hadas), ya que NO están en la naturaleza y no tiene sentido llenarte la cabeza con cuentos de hadas (innecesariamente) - y sin los elementos fundamentales de la base: quarks con gluones, el modelo estándar colapsó - el momento de su dominio en la física COMPLETO (ver Modelo estándar).
Puedes ignorar el lugar que ocupa el electromagnetismo en la naturaleza todo el tiempo que quieras (enfrentándolo a cada paso: luz, radiación térmica, electricidad, televisión, radio, comunicaciones telefónicas, incluidas las celulares, Internet, sin las cuales la humanidad no habría conocido la existencia de las partículas elementales de la Teoría de Campos, ...), y seguir inventando nuevos cuentos de hadas para sustituir a los fallidos, haciéndolos pasar por ciencia; puedes, con una persistencia digna de un mejor uso, continuar repitiendo los CUENTOS memorizados del Modelo Estándar y la Teoría Cuántica; pero los campos electromagnéticos en la naturaleza fueron, son, serán y pueden funcionar perfectamente sin partículas virtuales de cuento de hadas, así como la gravedad creada por campos electromagnéticos, pero los cuentos de hadas tienen un momento de nacimiento y un momento en el que dejan de influir en las personas. En cuanto a la naturaleza, NO le importan los cuentos de hadas ni ninguna otra actividad literaria del hombre, aunque por ellos se conceda el Premio Nobel de Física. La naturaleza se estructura como se estructura, y la tarea de la FÍSICA-CIENCIA es comprenderla y describirla.
Ahora se ha abierto ante ustedes un mundo nuevo: el mundo de los campos dipolares, cuya existencia la física del siglo XX ni siquiera sospechaba. Viste que un protón no tiene una, sino dos cargas eléctricas (externa e interna) y dos radios eléctricos correspondientes. Ya viste en qué consiste la masa en reposo de un protón y que el bosón de Higgs imaginario estaba sin trabajo (las decisiones del Comité Nobel aún no son leyes de la naturaleza...). Además, la magnitud de la masa y la vida útil dependen de los campos en los que se encuentra el protón. El hecho de que un protón libre sea estable no significa que permanecerá estable siempre y en todas partes (se observan desintegraciones de protones en los núcleos atómicos). Todo esto va más allá de los conceptos que dominaron la física en la segunda mitad del siglo XX. - Física del siglo XXI - La nueva física avanza hacia un nuevo nivel de conocimiento de la materia y nos esperan nuevos descubrimientos interesantes.
