Proton mengambil bagian dalam reaksi termonuklir, yang merupakan sumber energi utama yang dihasilkan oleh bintang. Khususnya, reaksi hal-siklus, yang merupakan sumber dari hampir seluruh energi yang dipancarkan Matahari, bermuara pada penggabungan empat proton menjadi inti helium-4 dengan transformasi dua proton menjadi neutron.
Dalam fisika, proton dilambangkan P(atau P+ ). Sebutan kimia proton (dianggap sebagai ion hidrogen positif) adalah H+, sebutan astrofisikanya adalah HII.
Pembukaan [ | ]
Sifat proton[ | ]
Perbandingan massa proton dan elektron sebesar 1836.152 673 89(17), dengan ketelitian 0.002% sama dengan nilai 6π 5 = 1836.118...
Struktur internal proton pertama kali dipelajari secara eksperimental oleh R. Hofstadter dengan mempelajari tumbukan berkas elektron berenergi tinggi (2 GeV) dengan proton (Penghargaan Nobel Fisika 1961). Proton terdiri dari inti (inti) yang berat dengan jari-jari cm, dengan massa jenis dan muatan yang tinggi, membawa ≈ 35% (\displaystyle \kira-kira 35\%) muatan listrik proton dan cangkang yang relatif tipis di sekitarnya. Di kejauhan dari ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 0,25\cdot 10^(-13)) sebelum ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 1,4\cdot 10^(-13)) cm cangkang ini sebagian besar terdiri dari ρ - dan π -meson virtual yang dibawa ≈ 50% (\displaystyle \kira-kira 50\%) muatan listrik proton, lalu ke jarak ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \kira-kira 2,5\cdot 10^(-13)) cm memperluas cangkang meson virtual ω - dan π, membawa ~15% muatan listrik proton.
Tekanan di pusat proton yang diciptakan oleh quark adalah sekitar 10 35 Pa (10 30 atmosfer), lebih tinggi dari tekanan di dalam bintang neutron.
Momen magnet suatu proton diukur dengan mengukur rasio frekuensi resonansi presesi momen magnet proton dalam medan magnet seragam tertentu dan frekuensi siklotron orbit melingkar proton dalam medan yang sama.
Ada tiga besaran fisis yang berhubungan dengan proton yang mempunyai dimensi panjang:
Pengukuran jari-jari proton menggunakan atom hidrogen biasa, yang dilakukan dengan berbagai metode sejak tahun 1960-an, membuahkan hasil (CODATA -2014) 0,8751 ± 0,0061 femtometer(1 fm = 10 −15 m). Eksperimen pertama dengan atom hidrogen muonik (di mana elektron digantikan oleh muon) memberikan hasil 4% lebih kecil untuk radius ini: 0,84184 ± 0,00067 fm. Alasan perbedaan ini masih belum jelas.
Yang disebut proton Q w ≈ 1 − 4 dosa 2 θ W, yang menentukan partisipasinya dalam interaksi lemah melalui pertukaran Z 0 boson (mirip dengan bagaimana muatan listrik suatu partikel menentukan partisipasinya dalam interaksi elektromagnetik melalui pertukaran foton) adalah 0,0719 ± 0,0045, menurut pengukuran eksperimental pelanggaran paritas selama hamburan elektron terpolarisasi pada proton. Nilai yang diukur konsisten, dalam kesalahan eksperimen, dengan prediksi teoretis Model Standar (0,0708 ± 0,0003).
Stabilitas [ | ]
Proton bebas stabil, studi eksperimental belum menunjukkan tanda-tanda peluruhannya (batas bawah masa pakainya adalah 2,9⋅10 29 tahun terlepas dari saluran peluruhannya, 8,2⋅10 33 tahun untuk peluruhan menjadi positron dan pion netral, 6,6⋅ 10 33 tahun untuk peluruhan menjadi muon positif dan pion netral). Karena proton adalah baryon yang paling ringan, kestabilan proton merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan bilangan baryon - proton tidak dapat meluruh menjadi partikel yang lebih ringan (misalnya, menjadi positron dan neutrino) tanpa melanggar hukum ini. Namun, banyak perluasan teoretis dari Model Standar memperkirakan proses (yang belum teramati) yang akan mengakibatkan nonkonservasi bilangan baryon dan karenanya peluruhan proton.
Proton yang terikat dalam inti atom mampu menangkap elektron dari elektron kulit K-, L- atau M atom (disebut “penangkapan elektron”). Proton inti atom, setelah menyerap elektron, berubah menjadi neutron dan sekaligus memancarkan neutrino: p+e − →+ν e
. Sebuah “lubang” pada lapisan K-, L-, atau M yang dibentuk oleh penangkapan elektron diisi dengan elektron dari salah satu lapisan elektron di atasnya atom, memancarkan sinar-X karakteristik yang sesuai dengan nomor atom. Z− 1, dan/atau elektron Auger. Lebih dari 1000 isotop dari 7 diketahui
4 hingga 262
105, meluruh dengan penangkapan elektron. Pada energi peluruhan yang tersedia cukup tinggi (di atas 2saya dan c 2 ≈ 1,022 MeV) saluran peluruhan yang bersaing terbuka - peluruhan positron hal → +e ++ν e
. Perlu ditekankan bahwa proses ini hanya mungkin terjadi untuk proton di beberapa inti, di mana energi yang hilang diisi kembali melalui transisi neutron yang dihasilkan ke kulit inti yang lebih rendah; untuk proton bebas mereka dilarang oleh hukum kekekalan energi.
Sumber proton dalam kimia adalah asam mineral (nitrat, sulfat, fosfat, dan lain-lain) dan asam organik (format, asetat, oksalat, dan lain-lain). Dalam larutan berair, asam mampu berdisosiasi dengan eliminasi proton, membentuk kation hidronium.
Dalam fase gas, proton diperoleh melalui ionisasi - penghilangan elektron dari atom hidrogen. Potensi ionisasi atom hidrogen yang tidak tereksitasi adalah 13,595 eV. Ketika molekul hidrogen terionisasi oleh elektron cepat pada tekanan atmosfer dan suhu kamar, ion hidrogen molekul (H 2 +) awalnya terbentuk - sistem fisik yang terdiri dari dua proton yang disatukan pada jarak 1,06 oleh satu elektron. Stabilitas sistem seperti itu, menurut Pauling, disebabkan oleh resonansi elektron antara dua proton dengan “frekuensi resonansi” sebesar 7·10 14 s −1. Ketika suhu naik hingga beberapa ribu derajat, komposisi produk ionisasi hidrogen berubah menjadi proton - H+.
Aplikasi [ | ]
Berkas proton yang dipercepat digunakan dalam eksperimen fisika partikel elementer (studi tentang proses hamburan dan produksi berkas partikel lain), dalam pengobatan (terapi proton untuk kanker).
Lihat juga [ | ]
Catatan [ | ]
- http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Konstanta Fisika Dasar --- Daftar Lengkap
- Nilai CODATA: massa proton
- Nilai CODATA: massa proton dalam u
- Ahmed S.; dkk. (2004). “Kendala Peluruhan Nuklir melalui Mode Tak Terlihat dari Observatorium Neutrino Sudbury.” Surat Tinjauan Fisik. 92 (10): 102004.arXiv: hep-ex/0310030. Kode Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
- Nilai CODATA: setara energi massa proton dalam MeV
- Nilai CODATA: rasio massa proton-elektron
- , Dengan. 67.
- Hofstadter P.Sejarah pertemuanHofstadter P. Struktur inti dan nukleon // Phys. - 1963. - T.81, No.1. - Hal.185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
- Shchelkin K.I. Proses virtual dan struktur nukleon // Fisika Dunia Mikro - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
- Hamburan elastis, interaksi periferal, dan resonansi // Partikel Energi Tinggi. Energi tinggi di ruang angkasa dan laboratorium - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
Dengan mempelajari struktur materi, fisikawan menemukan atom terbuat dari apa, sampai ke inti atom dan membaginya menjadi proton dan neutron. Semua langkah ini diberikan dengan cukup mudah - Anda hanya perlu mempercepat partikel hingga mencapai energi yang dibutuhkan, mendorongnya satu sama lain, dan kemudian partikel itu sendiri akan hancur menjadi bagian-bagian komponennya.
Namun dengan proton dan neutron, trik ini tidak lagi berhasil. Meskipun merupakan partikel komposit, mereka tidak dapat “pecah menjadi beberapa bagian” bahkan dalam tumbukan yang paling keras sekalipun. Oleh karena itu, fisikawan membutuhkan waktu puluhan tahun untuk menemukan cara berbeda untuk melihat ke dalam proton, melihat struktur dan bentuknya. Saat ini, studi tentang struktur proton adalah salah satu bidang fisika partikel yang paling aktif.
Alam memberi petunjuk
Sejarah mempelajari struktur proton dan neutron dimulai pada tahun 1930-an. Ketika, selain proton, neutron ditemukan (1932), setelah mengukur massanya, fisikawan terkejut menemukan bahwa massanya sangat dekat dengan massa proton. Terlebih lagi, ternyata proton dan neutron “merasakan” interaksi nuklir dengan cara yang persis sama. Begitu identik sehingga, dari sudut pandang gaya nuklir, proton dan neutron dapat dianggap sebagai dua manifestasi dari partikel yang sama - nukleon: proton adalah nukleon bermuatan listrik, dan neutron adalah nukleon netral. Menukar proton dengan neutron dan gaya nuklir (hampir) tidak akan menyadari apa pun.
Fisikawan menyatakan sifat alam ini sebagai simetri - interaksi nuklir adalah simetris terhadap penggantian proton dengan neutron, seperti halnya kupu-kupu yang simetris terhadap penggantian kiri dengan kanan. Simetri ini, selain berperan penting dalam fisika nuklir, sebenarnya merupakan petunjuk pertama bahwa nukleon memiliki struktur internal yang menarik. Benar, pada tahun 30-an, fisikawan tidak menyadari petunjuk ini.
Pemahaman datang kemudian. Hal ini dimulai dengan fakta bahwa pada tahun 1940-an dan 1950-an, dalam reaksi tumbukan proton dengan inti berbagai unsur, para ilmuwan terkejut menemukan semakin banyak partikel baru. Bukan proton, bukan neutron, bukan pi-meson yang ditemukan pada saat itu, yang menyimpan nukleon di dalam inti, tetapi beberapa partikel yang benar-benar baru. Terlepas dari keragamannya, partikel-partikel baru ini memiliki dua sifat umum. Pertama, mereka, seperti nukleon, sangat bersedia berpartisipasi dalam interaksi nuklir - sekarang partikel tersebut disebut hadron. Dan kedua, kondisinya sangat tidak stabil. Yang paling tidak stabil di antara mereka meluruh menjadi partikel lain hanya dalam sepertriliun nanodetik, bahkan tidak sempat terbang seukuran inti atom!
Untuk waktu yang lama, “kebun binatang” hadron benar-benar berantakan. Pada akhir tahun 1950-an, fisikawan telah mempelajari cukup banyak jenis hadron yang berbeda, mulai membandingkannya satu sama lain, dan tiba-tiba melihat kesimetrian umum tertentu, bahkan periodisitas, dalam sifat-sifatnya. Diduga bahwa di dalam semua hadron (termasuk nukleon) terdapat beberapa objek sederhana yang disebut “quark”. Dengan menggabungkan quark dengan cara yang berbeda, dimungkinkan untuk memperoleh hadron yang berbeda, dan dengan jenis yang persis sama serta sifat yang sama seperti yang ditemukan dalam percobaan.
Apa yang membuat proton menjadi proton?
Setelah fisikawan menemukan struktur quark hadron dan mengetahui bahwa quark mempunyai beberapa jenis yang berbeda, menjadi jelas bahwa banyak partikel berbeda yang dapat dibuat dari quark. Jadi tidak ada yang terkejut ketika eksperimen selanjutnya terus menemukan hadron baru satu demi satu. Namun di antara semua hadron, seluruh keluarga partikel ditemukan, seperti halnya proton, hanya terdiri dari dua kamu-quark dan satu D-kuark. Semacam “saudara” dari proton. Dan di sini para fisikawan terkejut.
Mari kita buat satu pengamatan sederhana terlebih dahulu. Jika kita memiliki beberapa benda yang terdiri dari “batu bata” yang sama, maka benda yang lebih berat mengandung lebih banyak “batu bata”, dan benda yang lebih ringan mengandung lebih sedikit “batu bata”. Ini adalah prinsip yang sangat alami, yang dapat disebut prinsip kombinasi atau prinsip suprastruktur, dan berfungsi dengan sempurna baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam fisika. Ia bahkan memanifestasikan dirinya dalam struktur inti atom - lagi pula, inti yang lebih berat hanya terdiri dari lebih banyak proton dan neutron.
Namun, pada tingkat quark, prinsip ini tidak berlaku sama sekali, dan memang fisikawan belum sepenuhnya mengetahui alasannya. Ternyata saudara berat proton juga terdiri dari quark yang sama dengan proton, meski satu setengah atau bahkan dua kali lebih berat dari proton. Mereka tidak berbeda dari proton (dan berbeda satu sama lain). komposisi, dan saling menguntungkan lokasi quark, berdasarkan keadaan di mana quark ini relatif satu sama lain. Cukup dengan mengubah posisi relatif quark - dan dari proton kita akan mendapatkan partikel lain yang jauh lebih berat.
Apa yang akan terjadi jika Anda masih mengambil dan mengumpulkan lebih dari tiga quark secara bersamaan? Akankah ada partikel berat baru? Anehnya, ini tidak akan berhasil - quark akan terpecah menjadi tiga bagian dan berubah menjadi beberapa partikel yang tersebar. Untuk beberapa alasan, alam “tidak suka” menggabungkan banyak quark menjadi satu kesatuan! Baru-baru ini, secara harfiah dalam beberapa tahun terakhir, petunjuk mulai muncul bahwa beberapa partikel multi-quark memang ada, tetapi ini hanya menekankan betapa alam tidak menyukainya.
Kesimpulan yang sangat penting dan mendalam mengikuti kombinatorik ini - massa hadron sama sekali tidak terdiri dari massa quark. Namun jika massa hadron dapat ditambah atau dikurangi hanya dengan menggabungkan kembali batu bata penyusunnya, maka bukan quark itu sendiri yang bertanggung jawab atas massa hadron. Memang, dalam percobaan selanjutnya, dimungkinkan untuk mengetahui bahwa massa quark itu sendiri hanya sekitar dua persen dari massa proton, dan sisa gravitasi muncul karena medan gaya (partikel khusus - gluon) yang mengikat quark menjadi satu. Dengan mengubah posisi relatif quark, misalnya, menjauhkannya satu sama lain, kita mengubah awan gluon, menjadikannya lebih masif, itulah sebabnya massa hadron bertambah (Gbr. 1).
Apa yang terjadi di dalam proton yang bergerak cepat?
Segala sesuatu yang dijelaskan di atas berkaitan dengan proton yang diam; dalam bahasa fisikawan, ini adalah struktur proton dalam kerangka diamnya. Namun, dalam percobaan tersebut, struktur proton pertama kali ditemukan dalam kondisi lain - di dalam terbang cepat proton.
Pada akhir tahun 1960-an, dalam percobaan tumbukan partikel pada akselerator, diketahui bahwa proton yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya berperilaku seolah-olah energi di dalamnya tidak didistribusikan secara merata, tetapi terkonsentrasi pada objek padat individu. Fisikawan terkenal Richard Feynman mengusulkan untuk menyebut gumpalan materi di dalam proton parton(dari bahasa Inggris bagian - Bagian).
Eksperimen selanjutnya meneliti banyak sifat parton—misalnya, muatan listriknya, jumlahnya, dan fraksi energi proton yang dibawanya. Ternyata parton bermuatan adalah quark, dan parton netral adalah gluon. Ya, gluon yang sama, yang dalam kerangka diam proton hanya “melayani” quark, menarik mereka satu sama lain, kini menjadi parton independen dan, bersama dengan quark, membawa “materi” dan energi proton yang bergerak cepat. Eksperimen telah menunjukkan bahwa sekitar setengah energi disimpan di quark, dan setengahnya lagi di gluon.
Parton paling mudah dipelajari dalam tumbukan proton dengan elektron. Faktanya adalah, tidak seperti proton, elektron tidak berpartisipasi dalam interaksi nuklir kuat dan tumbukannya dengan proton terlihat sangat sederhana: elektron memancarkan foton maya dalam waktu yang sangat singkat, yang menabrak partikel bermuatan dan akhirnya menghasilkan a sejumlah besar partikel ( Gambar 2). Kita dapat mengatakan bahwa elektron adalah pisau bedah yang sangat baik untuk "membuka" proton dan membaginya menjadi beberapa bagian - namun, hanya untuk waktu yang sangat singkat. Mengetahui seberapa sering proses tersebut terjadi pada akselerator, seseorang dapat mengukur jumlah parton di dalam proton dan muatannya.
Siapa sebenarnya Parton?
Dan sekarang kita sampai pada penemuan luar biasa lainnya yang dibuat oleh fisikawan saat mempelajari tumbukan partikel elementer dengan energi tinggi.
Dalam kondisi normal, pertanyaan tentang apa yang terdiri dari suatu objek tertentu memiliki jawaban universal untuk semua sistem referensi. Misalnya, molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen - dan tidak masalah apakah kita sedang melihat molekul diam atau bergerak. Namun, aturan ini nampaknya begitu wajar! - dilanggar jika kita berbicara tentang partikel elementer yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Dalam satu kerangka acuan, sebuah partikel kompleks dapat terdiri dari satu kumpulan subpartikel, dan dalam kerangka acuan lain, subpartikel lainnya. Ternyata itu komposisi adalah konsep yang relatif!
Bagaimana ini bisa terjadi? Kuncinya di sini adalah satu sifat penting: jumlah partikel di dunia kita tidak tetap – partikel dapat lahir dan menghilang. Misalnya, jika Anda mendorong dua elektron dengan energi yang cukup tinggi, maka selain dua elektron ini, foton, pasangan elektron-positron, atau partikel lain dapat lahir. Semua ini diperbolehkan oleh hukum kuantum, dan inilah yang terjadi dalam eksperimen nyata.
Namun “hukum non-kekekalan” partikel ini berhasil jika terjadi tabrakan partikel. Bagaimana bisa proton yang sama dari sudut pandang berbeda terlihat seperti terdiri dari kumpulan partikel yang berbeda? Intinya adalah bahwa sebuah proton bukan hanya tiga quark yang disatukan. Ada medan gaya gluon di antara quark. Secara umum, medan gaya (seperti medan gravitasi atau listrik) adalah sejenis “entitas” material yang menembus ruang dan memungkinkan partikel memberikan pengaruh kuat satu sama lain. Dalam teori kuantum, medan juga terdiri dari partikel, meskipun partikel khusus - partikel virtual. Jumlah partikel-partikel ini tidak tetap; mereka terus-menerus “bertunas” dari quark dan diserap oleh quark lainnya.
Beristirahat Sebuah proton dapat diumpamakan sebagai tiga quark dengan gluon yang melompat di antara keduanya. Namun jika kita melihat proton yang sama dari kerangka acuan yang berbeda, seolah-olah dari jendela “kereta relativistik” yang lewat, kita akan melihat gambaran yang sama sekali berbeda. Gluon virtual yang merekatkan quark akan tampak kurang virtual dan “lebih nyata”. Tentu saja, mereka masih dilahirkan dan diserap oleh quark, tetapi pada saat yang sama mereka hidup sendiri selama beberapa waktu, terbang di samping quark, seperti partikel nyata. Apa yang tampak seperti medan gaya sederhana dalam satu kerangka acuan berubah menjadi aliran partikel di kerangka acuan lain! Perhatikan bahwa kita tidak menyentuh proton itu sendiri, tetapi hanya melihatnya dari kerangka acuan yang berbeda.
Lebih-lebih lagi. Semakin dekat kecepatan “kereta relativistik” kita dengan kecepatan cahaya, semakin menakjubkan gambaran yang akan kita lihat di dalam proton. Saat kita mendekati kecepatan cahaya, kita akan melihat bahwa semakin banyak gluon di dalam proton. Selain itu, mereka terkadang terpecah menjadi pasangan quark-antiquark, yang juga terbang berdekatan dan juga dianggap parton. Akibatnya, proton ultrarelativistik, yaitu proton yang bergerak relatif terhadap kita dengan kecepatan yang sangat mendekati kecepatan cahaya, muncul dalam bentuk awan quark, antiquark, dan gluon yang saling menembus yang terbang bersama dan tampak saling mendukung (Gbr. .3).
Seorang pembaca yang akrab dengan teori relativitas mungkin merasa khawatir. Semua fisika didasarkan pada prinsip bahwa setiap proses berlangsung dengan cara yang sama di semua kerangka acuan inersia. Tapi ternyata komposisi proton bergantung pada kerangka acuan kita mengamatinya?!
Ya, benar, tapi ini sama sekali tidak melanggar prinsip relativitas. Hasil proses fisika - misalnya, partikel mana dan berapa banyak yang dihasilkan akibat tumbukan - ternyata invarian, meskipun komposisi proton bergantung pada kerangka acuan.
Situasi ini, yang sekilas tidak biasa, tetapi memenuhi semua hukum fisika, diilustrasikan secara skematis pada Gambar 4. Gambar ini menunjukkan bagaimana tumbukan dua proton berenergi tinggi terlihat dalam kerangka acuan yang berbeda: dalam kerangka diam satu proton, di bingkai pusat massa, di bingkai istirahat proton lain. Interaksi antar proton dilakukan melalui rangkaian pembelahan gluon, tetapi hanya dalam satu kasus rangkaian ini dianggap sebagai “bagian dalam” dari satu proton, dalam kasus lain rangkaian ini dianggap sebagai bagian dari proton lain, dan dalam kasus ketiga, rangkaian ini hanyalah semacam benda yang dipertukarkan antara dua proton. Kaskade ini ada, nyata, tetapi bagian mana dari proses yang harus dikaitkan bergantung pada kerangka acuan.
Potret 3D proton
Semua hasil yang baru saja kita bicarakan didasarkan pada eksperimen yang dilakukan cukup lama - pada tahun 60-70an abad yang lalu. Tampaknya sejak itu segala sesuatunya harus dipelajari dan semua pertanyaan harus menemukan jawabannya. Tapi tidak - struktur proton masih menjadi salah satu topik paling menarik dalam fisika partikel. Selain itu, minat terhadapnya kembali meningkat dalam beberapa tahun terakhir karena fisikawan telah menemukan cara untuk mendapatkan potret “tiga dimensi” dari proton yang bergerak cepat, yang ternyata jauh lebih sulit daripada potret proton yang diam.
Eksperimen klasik tentang tumbukan proton hanya menceritakan tentang jumlah parton dan distribusi energinya. Dalam eksperimen semacam itu, parton berpartisipasi sebagai objek independen, yang berarti tidak mungkin untuk mengetahui dari mereka bagaimana letak parton relatif satu sama lain, atau bagaimana tepatnya mereka berjumlah proton. Kita dapat mengatakan bahwa untuk waktu yang lama hanya potret “satu dimensi” dari proton yang bergerak cepat yang tersedia bagi fisikawan.
Untuk membuat potret tiga dimensi proton yang nyata dan mengetahui distribusi parton di ruang angkasa, diperlukan eksperimen yang jauh lebih halus daripada yang mungkin dilakukan 40 tahun lalu. Fisikawan belajar melakukan eksperimen semacam itu baru-baru ini, secara harfiah dalam dekade terakhir. Mereka menyadari bahwa di antara sejumlah besar reaksi berbeda yang terjadi ketika elektron bertabrakan dengan proton, terdapat satu reaksi khusus - hamburan Compton virtual yang dalam, - yang dapat memberi tahu kita tentang struktur tiga dimensi proton.
Secara umum, hamburan Compton, atau efek Compton, adalah tumbukan elastis antara foton dengan partikel, misalnya proton. Tampilannya seperti ini: sebuah foton tiba, diserap oleh sebuah proton, yang mengalami keadaan tereksitasi untuk waktu yang singkat, dan kemudian kembali ke keadaan semula, memancarkan foton ke beberapa arah.
Hamburan Compton dari foton cahaya biasa tidak menghasilkan sesuatu yang menarik - ini hanyalah pantulan cahaya dari proton. Agar struktur internal proton “berperan” dan distribusi quark “terasa”, maka perlu menggunakan foton berenergi sangat tinggi - miliaran kali lebih banyak daripada cahaya biasa. Dan foton seperti itu - meskipun foton virtual - dengan mudah dihasilkan oleh elektron yang datang. Jika sekarang kita menggabungkan satu sama lain, kita mendapatkan hamburan Compton virtual dalam (Gbr. 5).
Ciri utama reaksi ini adalah tidak menghancurkan proton. Foton yang datang tidak hanya mengenai proton, tetapi seolah-olah merasakannya dengan hati-hati dan kemudian terbang menjauh. Arah terbangnya dan berapa banyak energi yang diambil proton bergantung pada struktur proton, pada susunan relatif parton di dalamnya. Oleh karena itu, dengan mempelajari proses ini, kita dapat mengembalikan tampilan tiga dimensi proton, seolah-olah “memahat pahatannya”.
Benar, hal ini sangat sulit dilakukan oleh fisikawan eksperimental. Proses yang diperlukan jarang terjadi, dan sulit untuk mendaftarkannya. Data eksperimen pertama tentang reaksi ini diperoleh hanya pada tahun 2001 di akselerator HERA di kompleks akselerator Jerman DESY di Hamburg; serangkaian data baru kini sedang diproses oleh para peneliti. Namun, saat ini, berdasarkan data pertama, para ahli teori menggambar distribusi tiga dimensi quark dan gluon dalam proton. Besaran fisika, yang sebelumnya hanya dijadikan asumsi oleh para fisikawan, akhirnya mulai “muncul” dari eksperimen tersebut.
Apakah ada penemuan tak terduga yang menanti kita di bidang ini? Kemungkinan besar ya. Sebagai ilustrasi, katakanlah pada bulan November 2008 sebuah artikel teoretis menarik muncul, yang menyatakan bahwa proton yang bergerak cepat seharusnya tidak terlihat seperti piringan datar, melainkan lensa bikonkaf. Hal ini terjadi karena parton yang berada di daerah tengah proton dikompresi lebih kuat dalam arah memanjang dibandingkan parton yang berada di tepinya. Akan sangat menarik untuk menguji prediksi teoretis ini secara eksperimental!
Mengapa semua ini menarik bagi para fisikawan?
Mengapa fisikawan perlu mengetahui secara pasti bagaimana materi didistribusikan di dalam proton dan neutron?
Pertama, hal ini diperlukan oleh logika perkembangan fisika. Ada banyak sistem yang luar biasa kompleks di dunia yang belum dapat diatasi sepenuhnya oleh fisika teoretis modern. Hadron adalah salah satu sistem tersebut. Dengan memahami struktur hadron, kita mengasah kemampuan fisika teoretis, yang mungkin bersifat universal dan, mungkin, akan membantu dalam sesuatu yang sama sekali berbeda, misalnya, dalam studi tentang superkonduktor atau bahan lain dengan sifat yang tidak biasa.
Kedua, ada manfaat langsung bagi fisika nuklir. Meskipun sejarah mempelajari inti atom telah berlangsung hampir satu abad, para ahli teori masih belum mengetahui hukum pasti interaksi antara proton dan neutron.
Mereka sebagian harus menebak hukum ini berdasarkan data eksperimen, dan sebagian lagi membangunnya berdasarkan pengetahuan tentang struktur nukleon. Di sinilah data baru tentang struktur tiga dimensi nukleon akan membantu.
Ketiga, beberapa tahun yang lalu fisikawan mampu memperoleh tidak kurang dari keadaan agregat materi yang baru - plasma quark-gluon. Dalam keadaan ini, quark tidak berada di dalam proton dan neutron individual, namun berjalan bebas di seluruh gumpalan materi nuklir. Hal ini dapat dicapai, misalnya, seperti ini: inti atom berat dipercepat dalam akselerator hingga kecepatan yang sangat mendekati kecepatan cahaya, dan kemudian bertabrakan secara langsung. Dalam tumbukan ini, suhu triliunan derajat muncul dalam waktu yang sangat singkat, yang meleburkan inti menjadi plasma kuark-gluon. Jadi, ternyata perhitungan teoritis peleburan nuklir ini membutuhkan pengetahuan yang baik tentang struktur tiga dimensi nukleon.
Terakhir, data ini sangat diperlukan untuk astrofisika. Ketika bintang-bintang berat meledak di akhir masa hidupnya, mereka sering kali meninggalkan benda-benda yang sangat kompak - bintang neutron dan mungkin bintang kuark. Inti bintang-bintang ini seluruhnya terdiri dari neutron, dan bahkan mungkin plasma quark-gluon dingin. Bintang-bintang seperti itu telah lama ditemukan, tetapi orang hanya bisa menebak apa yang terjadi di dalamnya. Jadi pemahaman yang baik tentang distribusi quark dapat membawa kemajuan dalam astrofisika.
Pada artikel ini Anda akan menemukan informasi tentang proton, sebagai partikel elementer yang membentuk dasar alam semesta beserta unsur-unsur lainnya, yang digunakan dalam kimia dan fisika. Sifat-sifat proton, karakteristik kimia dan stabilitasnya akan ditentukan.
Apa itu proton
Proton adalah salah satu perwakilan partikel elementer, yang diklasifikasikan sebagai baryon, misalnya. di mana fermion berinteraksi kuat, dan partikel itu sendiri terdiri dari 3 quark. Proton adalah partikel stabil dan memiliki momentum pribadi - spin ½. Sebutan fisik untuk proton adalah P(atau P +)
Proton adalah partikel elementer yang mengambil bagian dalam proses tipe termonuklir. Jenis reaksi inilah yang pada dasarnya merupakan sumber energi utama yang dihasilkan oleh bintang-bintang di seluruh alam semesta. Hampir seluruh energi yang dilepaskan Matahari hanya ada karena penggabungan 4 proton menjadi satu inti helium dengan terbentuknya satu neutron dari dua proton.
Sifat-sifat yang melekat pada proton
Proton adalah salah satu perwakilan baryon. Itu adalah fakta. Muatan dan massa proton adalah besaran tetap. Proton bermuatan listrik +1, dan massanya ditentukan dalam berbagai satuan pengukuran dan dalam MeV 938.272 0813(58), dalam kilogram proton beratnya dalam angka 1.672 621 898(21) 10 −27 kg, dalam satuan massa atom berat proton adalah 1,007 276 466 879(91) a. e.m., dan jika dibandingkan dengan massa elektron, proton memiliki berat 1836.152 673 89 (17) jika dibandingkan dengan elektron.
Proton, yang definisinya telah diberikan di atas, dari sudut pandang fisika, adalah partikel elementer dengan proyeksi isospin +½, dan fisika nuklir memandang partikel ini dengan tanda yang berlawanan. Proton itu sendiri adalah sebuah nukleon, dan terdiri dari 3 quark (dua u quark dan satu d quark).
Struktur proton dipelajari secara eksperimental oleh fisikawan nuklir dari Amerika Serikat - Robert Hofstadter. Untuk mencapai tujuan ini, fisikawan tersebut membenturkan proton dengan elektron berenergi tinggi, dan dianugerahi Hadiah Nobel Fisika atas uraiannya.
Proton mengandung inti (inti berat) yang mengandung sekitar tiga puluh lima persen energi muatan listrik proton dan mempunyai kepadatan yang cukup tinggi. Cangkang yang mengelilingi inti relatif kosong. Cangkangnya sebagian besar terdiri dari meson virtual tipe dan p dan membawa sekitar lima puluh persen potensial listrik proton dan terletak pada jarak sekitar 0,25 * 10 13 hingga 1,4 * 10 13 . Lebih jauh lagi, pada jarak sekitar 2,5 * 10 13 sentimeter, cangkangnya terdiri dari dan w meson maya dan mengandung kira-kira lima belas persen sisa muatan listrik proton.
Stabilitas dan Stabilitas Proton
Dalam keadaan bebas, proton tidak menunjukkan tanda-tanda peluruhan, yang menunjukkan kestabilannya. Keadaan stabil proton, sebagai perwakilan baryon yang paling ringan, ditentukan oleh hukum kekekalan jumlah baryon. Tanpa melanggar hukum SBC, proton mampu meluruh menjadi neutrino, positron, dan partikel elementer lain yang lebih ringan.
Proton inti atom mempunyai kemampuan menangkap jenis elektron tertentu yang mempunyai kulit atom K, L, M. Sebuah proton, setelah menyelesaikan penangkapan elektron, berubah menjadi neutron dan sebagai hasilnya melepaskan neutrino, dan “lubang” yang terbentuk sebagai hasil penangkapan elektron diisi dengan elektron dari atas lapisan atom di bawahnya.
Dalam kerangka acuan non-inersia, proton harus memperoleh masa hidup terbatas yang dapat dihitung; hal ini disebabkan oleh efek Unruh (radiasi), yang dalam teori medan kuantum memprediksi kemungkinan kontemplasi radiasi termal dalam kerangka acuan yang dipercepat dalam kerangka acuan non-inersia. tidak adanya radiasi jenis ini. Jadi, sebuah proton, jika masa hidupnya terbatas, dapat mengalami peluruhan beta menjadi positron, neutron, atau neutrino, meskipun proses peluruhan tersebut sendiri dilarang oleh ZSE.
Penggunaan proton dalam kimia
Proton adalah atom H yang dibangun dari satu proton dan tidak memiliki elektron, jadi dalam pengertian kimia, proton adalah salah satu inti atom H. Neutron yang berpasangan dengan proton membentuk inti atom. Dalam PTCE Dmitry Ivanovich Mendeleev, nomor unsur menunjukkan jumlah proton dalam atom suatu unsur tertentu, dan nomor unsur ditentukan oleh muatan atom.
Kation hidrogen merupakan akseptor elektron yang sangat kuat. Dalam kimia, proton diperoleh terutama dari asam organik dan mineral. Ionisasi adalah metode menghasilkan proton dalam fase gas.
Proton (partikel unsur)
Teori medan partikel elementer, yang beroperasi dalam kerangka ILMU PENGETAHUAN, didasarkan pada landasan yang dibuktikan oleh FISIKA:
- Elektrodinamika klasik,
- Mekanika kuantum (tanpa partikel maya yang bertentangan dengan hukum kekekalan energi),
- Hukum konservasi adalah hukum dasar fisika.
Menggunakan partikel elementer yang tidak ada di alam, menciptakan interaksi fundamental yang tidak ada di alam, atau mengganti interaksi yang ada di alam dengan interaksi luar biasa, mengabaikan hukum alam, melakukan manipulasi matematis dengannya (menciptakan tampilan sains) - inilah banyak FAIRY TALES yang dianggap sebagai sains. Akibatnya, fisika tergelincir ke dalam dunia dongeng matematika. Karakter dongeng Model Standar (quark dengan gluon), bersama dengan dongeng graviton dan dongeng "Teori Kuantum", telah menembus buku teks fisika - dan menyesatkan anak-anak, menganggap dongeng matematika sebagai kenyataan. Para pendukung Fisika Baru yang jujur mencoba menolak hal ini, tetapi kekuatannya tidak seimbang. Hal ini terjadi hingga tahun 2010, sebelum munculnya teori medan partikel elementer, ketika perjuangan untuk kebangkitan kembali ILMU FISIKA berpindah ke tingkat konfrontasi terbuka antara teori ilmiah asli dan dongeng matematika yang merebut kekuasaan dalam fisika. dunia mikro (dan tidak hanya).
Namun umat manusia tidak akan mengetahui pencapaian Fisika Baru tanpa internet, mesin pencari, dan kemampuan untuk secara bebas mengungkapkan kebenaran di halaman situs. Adapun publikasi yang menghasilkan uang dari ilmu pengetahuan, siapa yang membacanya saat ini untuk mendapatkan uang ketika informasi yang diperlukan dapat diperoleh dengan cepat dan bebas di Internet.
1 Proton adalah partikel elementer
2 Ketika fisika tetap menjadi ilmu
3 Proton dalam fisika
4 Jari-jari proton
5 Momen magnetik proton
6 Medan listrik proton
- 6.1 Medan listrik proton di zona jauh
6.2 Muatan listrik proton
6.3 Medan listrik proton di zona dekat
8 Masa hidup proton
9 Kebenaran tentang Model Standar
10 Fisika baru: Proton - ringkasan
Ernest Rutherford pada tahun 1919, menyinari inti nitrogen dengan partikel alfa, mengamati pembentukan inti hidrogen. Rutherford menyebut partikel hasil tumbukan itu sebagai proton. Foto pertama jejak proton di ruang awan diambil pada tahun 1925 oleh Patrick Blackett. Namun ion hidrogen sendiri (yang merupakan proton) telah dikenal jauh sebelum eksperimen Rutherford.
Saat ini, di abad ke-21, fisika dapat menjelaskan lebih banyak tentang proton.
1 Proton adalah partikel elementer
Gagasan fisika tentang struktur proton berubah seiring berkembangnya fisika.
Fisika awalnya menganggap proton sebagai partikel elementer hingga tahun 1964, ketika GellMann dan Zweig secara independen mengajukan hipotesis quark.
Awalnya, model quark hadron dibatasi hanya pada tiga quark hipotetis dan antipartikelnya. Hal ini memungkinkan untuk mendeskripsikan dengan tepat spektrum partikel elementer yang diketahui pada waktu itu, tanpa memperhitungkan lepton, yang tidak sesuai dengan model yang diusulkan dan oleh karena itu diakui sebagai partikel elementer bersama dengan quark. Akibat dari hal ini adalah masuknya muatan listrik pecahan yang tidak ada di alam. Kemudian, seiring perkembangan fisika dan tersedianya data eksperimen baru, model quark secara bertahap tumbuh dan bertransformasi, yang akhirnya menjadi Model Standar.
Fisikawan telah rajin mencari partikel hipotetis baru. Pencarian quark dilakukan di sinar kosmik, di alam (karena muatan listrik pecahannya tidak dapat dikompensasi) dan di akselerator.
Puluhan tahun berlalu, kekuatan akselerator bertambah, dan hasil pencarian quark hipotetis selalu sama: Quark TIDAK ditemukan di alam.
Melihat prospek kematian model quark (dan kemudian Standar), para pendukungnya menyusun dan menyebarkan kepada umat manusia sebuah dongeng bahwa jejak quark diamati dalam beberapa eksperimen. - Tidak mungkin untuk memverifikasi informasi ini - data eksperimen diproses menggunakan Model Standar, dan akan selalu memberikan sesuatu sesuai kebutuhan. Sejarah fisika mengetahui contoh-contoh ketika, alih-alih satu partikel, partikel lain dimasukkan - manipulasi data eksperimen yang terakhir adalah tergelincirnya meson vektor sebagai Higgs boson yang luar biasa, yang dianggap bertanggung jawab atas massa partikel, tetapi pada saat yang sama waktu tidak menciptakan medan gravitasinya. Kisah matematika ini bahkan dianugerahi Hadiah Nobel Fisika. Dalam kasus kami, gelombang berdiri dari medan elektromagnetik bolak-balik, yang menjadi dasar penulisan teori gelombang partikel elementer, dimasukkan sebagai fairy quark.
Ketika takhta di bawah model standar mulai berguncang lagi, para pendukungnya menyusun dan menyelipkan dongeng baru kepada umat manusia untuk anak-anak kecil, yang disebut “Kurungan.” Setiap orang yang berpikir akan segera melihatnya sebagai ejekan terhadap hukum kekekalan energi - hukum alam yang mendasar. Namun para pendukung Model Standar tidak ingin melihat KENYATAAN.
2 Ketika fisika tetap menjadi ilmu
Ketika fisika masih menjadi ilmu pengetahuan, kebenaran ditentukan bukan oleh pendapat mayoritas - tetapi oleh eksperimen. Inilah perbedaan mendasar antara ILMU FISIKA dan dongeng matematika yang dianggap sebagai fisika.
Semua eksperimen mencari quark hipotetis(kecuali, tentu saja, karena menyelipkan keyakinan Anda dengan kedok data eksperimen) telah menunjukkan dengan jelas: TIDAK ada quark di alam.
Kini para pendukung Model Standar mencoba mengganti hasil semua eksperimen, yang menjadi hukuman mati bagi Model Standar, dengan opini kolektif mereka, menjadikannya sebagai kenyataan. Tapi tidak peduli berapa lama dongeng itu berlanjut, tetap akan ada akhir. Satu-satunya pertanyaan adalah seperti apa akhirnya: para pendukung Model Standar akan menunjukkan kecerdasan, keberanian, dan mengubah posisi mereka setelah keputusan eksperimen dengan suara bulat (atau lebih tepatnya: keputusan ALAM), atau mereka akan dimasukkan ke dalam sejarah di tengah-tengah tawa universal Fisika baru - fisika abad ke-21, seperti pendongeng yang mencoba menipu seluruh umat manusia. Pilihan ada di tangan mereka.
Sekarang tentang proton itu sendiri.
3 Proton dalam fisika
Proton adalah partikel elementer bilangan kuantum L=3/2 (spin = 1/2) - gugus baryon, subgrup proton, muatan listrik +e (sistematisasi menurut teori medan partikel elementer).
Menurut teori medan partikel elementer (sebuah teori yang dibangun di atas landasan ilmiah dan satu-satunya teori yang menerima spektrum yang benar dari semua partikel elementer), proton terdiri dari medan elektromagnetik bolak-balik terpolarisasi yang berputar dengan komponen konstan. Semua pernyataan Model Standar yang tidak berdasar bahwa proton diduga terdiri dari quark tidak ada hubungannya dengan kenyataan. - Fisika telah membuktikan secara eksperimental bahwa proton memiliki medan elektromagnetik, dan juga medan gravitasi. Fisika dengan cemerlang menebak bahwa partikel elementer tidak hanya memiliki, tetapi juga terdiri dari, medan elektromagnetik 100 tahun yang lalu, tetapi teori tersebut baru dapat dibangun pada tahun 2010. Kini, pada tahun 2015, juga muncul teori gravitasi partikel elementer, yang menetapkan sifat elektromagnetik gravitasi dan memperoleh persamaan medan gravitasi partikel elementer, berbeda dengan persamaan gravitasi, yang menjadi dasar lebih dari satu persamaan matematika. dongeng dalam fisika dibangun.
Saat ini, teori medan partikel elementer (berbeda dengan Model Standar) tidak bertentangan dengan data eksperimen tentang struktur dan spektrum partikel elementer dan oleh karena itu dapat dianggap oleh fisika sebagai teori yang bekerja di alam.
Struktur medan elektromagnetik proton(Medan listrik konstan-E, medan magnet konstan-H, medan elektromagnetik bolak-balik ditandai dengan warna kuning)
Keseimbangan energi (persentase energi internal total):
- medan listrik konstan (E) - 0,346%,
- medan magnet konstan (H) - 7,44%,
- medan elektromagnetik bolak-balik - 92,21%.
Medan listrik proton terdiri dari dua wilayah: wilayah luar yang bermuatan positif dan wilayah dalam yang bermuatan negatif. Perbedaan muatan daerah luar dan dalam menentukan muatan listrik total proton +e. Kuantisasinya didasarkan pada geometri dan struktur partikel elementer.
Dan seperti inilah interaksi mendasar partikel-partikel elementer yang sebenarnya ada di alam:
4 Jari-jari proton
Teori medan partikel elementer mendefinisikan jari-jari (r) suatu partikel sebagai jarak dari pusat ke titik di mana kepadatan massa maksimum tercapai. 
Untuk sebuah proton, nilainya adalah 3,4212 ∙10 -16 m. Untuk itu kita harus menambahkan ketebalan lapisan medan elektromagnetik, dan jari-jari wilayah ruang yang ditempati oleh proton akan diperoleh: 
Untuk sebuah proton, besarnya adalah 4,5616 ∙10 -16 m. Jadi, batas terluar proton terletak pada jarak 4,5616 ∙10 -16 m dari pusat partikel. Sebagian kecil massa terkonsentrasi pada konstanta medan magnet listrik dan konstan proton, menurut hukum elektrodinamika, berada di luar radius ini.
5 Momen magnetik proton
Berbeda dengan teori kuantum, teori medan partikel elementer menyatakan bahwa medan magnet partikel elementer tidak diciptakan oleh putaran putaran muatan listrik, tetapi ada bersamaan dengan medan listrik konstan sebagai komponen konstan medan elektromagnetik. Itu sebabnya Semua partikel elementer dengan bilangan kuantum L>0 memiliki medan magnet yang konstan.
Teori medan partikel elementer tidak menganggap momen magnet proton sebagai anomali - nilainya ditentukan oleh sekumpulan bilangan kuantum sejauh mekanika kuantum bekerja dalam partikel elementer.
Jadi momen magnet utama sebuah proton diciptakan oleh dua arus:
- (+) dengan momen magnet +2 (eħ/m 0 s)
- (-) dengan momen magnet -0,5 (eħ/m 0 s)
Ketika ilmu fisika berasumsi bahwa momen magnetik partikel elementer dihasilkan oleh putaran putaran muatan listriknya, satuan yang tepat diusulkan untuk mengukurnya: untuk proton adalah eh/2m 0p c (ingat bahwa putaran proton adalah 1/ 2) disebut magneton nuklir. Sekarang 1/2 dapat dihilangkan, karena tidak membawa muatan semantik, dan dibiarkan saja eh/m 0p c.
Tapi serius, tidak ada arus listrik di dalam partikel elementer, tapi ada medan magnet (dan tidak ada muatan listrik, tapi ada medan listrik). Tidak mungkin mengganti medan magnet asli partikel elementer dengan medan magnet arus (serta medan listrik asli partikel elementer dengan medan muatan listrik), tanpa kehilangan akurasi - medan ini memiliki sifat yang berbeda. Ada beberapa elektrodinamika lain di sini - Elektrodinamika Fisika Lapangan, yang belum diciptakan, seperti Fisika Lapangan itu sendiri.
6 Medan listrik proton
6.1 Medan listrik proton di zona jauh
Pengetahuan fisika tentang struktur medan listrik proton telah berubah seiring berkembangnya fisika. Awalnya diyakini bahwa medan listrik proton adalah medan muatan listrik titik +e. Untuk bidang ini akan ada:
potensi medan listrik proton di titik (A) pada zona jauh (r > > rp) tepatnya, dalam sistem SI sama dengan: 
ketegangan E medan listrik proton pada zona jauh (r > > r p) tepatnya, dalam sistem SI sama dengan: 
Di mana N = R/|r| - vektor satuan dari pusat proton searah titik pengamatan (A), r - jarak pusat proton ke titik pengamatan, e - muatan listrik dasar, vektor dicetak tebal, ε 0 - konstanta listrik, r p =Lħ /(m 0~ c ) adalah jari-jari proton dalam teori medan, L adalah bilangan kuantum utama proton dalam teori medan, ħ adalah konstanta Planck, m 0~ adalah jumlah massa yang terkandung dalam medan elektromagnetik bolak-balik sebesar proton dalam keadaan diam, C adalah kecepatan cahaya. (Tidak ada pengali dalam sistem GHS. Pengganda SI.)
Ekspresi matematis berikut ini benar untuk zona jauh medan listrik proton: rp, tetapi fisika kemudian berasumsi bahwa validitasnya juga meluas ke zona dekat, hingga jarak orde 10 -14 cm.
6.2 Muatan listrik proton
Pada paruh pertama abad ke-20, fisika percaya bahwa proton hanya memiliki satu muatan listrik dan sama dengan +e.
Setelah munculnya hipotesis quark, fisika menyatakan bahwa di dalam proton tidak hanya terdapat satu, melainkan tiga muatan listrik: dua muatan listrik +2e/3 dan satu muatan listrik -e/3. Secara total, muatan ini menghasilkan +e. Hal ini dilakukan karena fisika menyatakan bahwa proton memiliki struktur yang kompleks dan terdiri dari dua quark up dengan muatan +2e/3 dan satu d quark dengan muatan -e/3. Tetapi quark tidak ditemukan baik di alam maupun di akselerator pada energi apa pun, dan keberadaannya tetap diyakini (yang dilakukan oleh para pendukung Model Standar) atau mencari struktur partikel elementer yang lain. Tetapi pada saat yang sama, informasi eksperimental tentang partikel elementer terus terakumulasi dalam fisika, dan ketika informasi tersebut terkumpul cukup untuk memikirkan kembali apa yang telah dilakukan, lahirlah teori medan partikel elementer.
Menurut teori medan partikel elementer, medan listrik konstan partikel elementer dengan bilangan kuantum L>0, baik bermuatan maupun netral, diciptakan oleh komponen konstan medan elektromagnetik dari partikel elementer yang bersangkutan(bukan muatan listrik yang menjadi akar penyebab medan listrik, seperti yang diyakini fisika pada abad ke-19, tetapi medan listrik partikel elementer sedemikian rupa sehingga sesuai dengan medan muatan listrik). Dan medan muatan listrik timbul akibat adanya asimetri antara belahan luar dan dalam sehingga menimbulkan medan listrik yang berlawanan tanda. Untuk partikel elementer bermuatan, medan muatan listrik elementer dihasilkan di zona jauh, dan tanda muatan listrik ditentukan oleh tanda medan listrik yang dihasilkan oleh belahan bumi luar. Pada zona dekat, medan ini mempunyai struktur yang kompleks dan bersifat dipol, namun tidak mempunyai momen dipol. Untuk gambaran perkiraan medan ini sebagai sistem muatan titik, diperlukan setidaknya 6 "quark" di dalam proton - akan lebih akurat jika kita mengambil 8 "quark". Jelas bahwa muatan listrik dari “quark” tersebut akan sangat berbeda dari apa yang dipertimbangkan oleh model standar (dengan quarknya).
Teori medan partikel elementer telah menetapkan bahwa proton, seperti partikel elementer bermuatan positif lainnya, dapat dibedakan dua muatan listrik dan, karenanya, dua jari-jari listrik:
- jari-jari listrik konstanta luar medan listrik (muatan q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
- jari-jari listrik konstanta medan listrik internal (muatan q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.
Nilai jari-jari listrik setiap partikel elementer bersifat unik dan ditentukan oleh bilangan kuantum utama dalam teori medan L, nilai massa diam, persentase energi yang terkandung dalam medan elektromagnetik bolak-balik (tempat mekanika kuantum bekerja). ) dan struktur komponen konstan medan elektromagnetik partikel elementer (sama untuk semua partikel elementer dengan bilangan kuantum utama L), menghasilkan medan listrik konstan eksternal. Jari-jari listrik menunjukkan lokasi rata-rata muatan listrik yang terdistribusi secara merata di sekeliling keliling, sehingga menciptakan medan listrik serupa. Kedua muatan listrik terletak pada bidang yang sama (bidang rotasi medan elektromagnetik bolak-balik partikel elementer) dan mempunyai pusat yang sama yang berimpit dengan pusat rotasi medan elektromagnetik bolak-balik partikel elementer.
6.3 Medan listrik proton di zona dekat
Mengetahui besarnya muatan listrik di dalam partikel elementer dan lokasinya, medan listrik yang ditimbulkannya dapat ditentukan.
medan listrik proton di zona dekat (r~r p), dalam sistem SI, sebagai jumlah vektor, kira-kira sama dengan:
Di mana n+ = r+/|r + | - vektor satuan dari titik dekat (1) atau jauh (2) muatan proton q + searah dengan titik pengamatan (A), N- = R-/|r - | - vektor satuan dari titik dekat (1) atau jauh (2) muatan proton q - searah dengan titik pengamatan (A), r - jarak dari pusat proton ke proyeksi titik pengamatan ke bidang proton, q + - muatan listrik luar +1,25e, q - - muatan listrik dalam -0,25e, vektor disorot dalam huruf tebal, ε 0 - konstanta listrik, z - ketinggian titik pengamatan (A) (jarak dari titik observasi ke bidang proton), r 0 - parameter normalisasi. (Tidak ada pengali dalam sistem GHS. Pengganda SI.)
Ekspresi matematika ini adalah penjumlahan vektor dan harus dihitung berdasarkan aturan penjumlahan vektor, karena ini adalah medan dua muatan listrik terdistribusi (+1,25e dan -0,25e). Suku pertama dan ketiga berhubungan dengan titik dekat muatan, suku kedua dan keempat berhubungan dengan titik jauh. Ekspresi matematika ini tidak bekerja di daerah internal (cincin) proton, yang menghasilkan medan konstan (jika dua kondisi terpenuhi secara bersamaan: ħ/m 0~ c
Potensi medan listrik proton di titik (A) pada zona dekat (r~r p), dalam sistem SI kira-kira sama dengan:
Dimana r 0 adalah parameter normalisasi, yang nilainya mungkin berbeda dari r 0 pada rumus E. (Dalam sistem SGS tidak ada faktor Pengganda SI.) Ekspresi matematika ini tidak bekerja di daerah internal (cincin) proton , menghasilkan bidang konstannya (dengan eksekusi dua kondisi secara bersamaan: ħ/m 0~ c
Kalibrasi r 0 untuk kedua ekspresi medan dekat harus dilakukan pada batas wilayah yang menghasilkan medan proton konstan.
7 Massa diam proton
Sesuai dengan elektrodinamika klasik dan rumus Einstein, massa diam partikel elementer dengan bilangan kuantum L>0, termasuk proton, didefinisikan sebagai setara dengan energi medan elektromagnetiknya: 
dimana integral tertentu diambil alih seluruh medan elektromagnetik suatu partikel elementer, E adalah kuat medan listrik, H adalah kuat medan magnet. Semua komponen medan elektromagnetik diperhitungkan di sini: medan listrik konstan, medan magnet konstan, medan elektromagnetik bolak-balik. Rumus kecil namun sangat luas dalam fisika ini, yang menjadi dasar persamaan medan gravitasi partikel elementer diturunkan, akan mengirimkan lebih dari satu "teori" dongeng ke tumpukan sampah - itulah sebabnya beberapa penulisnya akan membencinya.
Sebagai berikut dari rumus di atas, nilai massa diam suatu proton bergantung pada kondisi di mana proton itu berada. Jadi, dengan menempatkan proton dalam medan listrik luar yang konstan (misalnya inti atom), kita akan mempengaruhi E 2, yang akan mempengaruhi massa proton dan kestabilannya. Situasi serupa akan muncul ketika sebuah proton ditempatkan dalam medan magnet konstan. Oleh karena itu, beberapa sifat proton di dalam inti atom berbeda dengan sifat yang sama dari proton bebas dalam ruang hampa, jauh dari medan.
8 Masa hidup proton
Masa hidup proton yang ditentukan oleh fisika sama dengan proton bebas.
Teori medan partikel elementer menyatakan bahwa masa hidup suatu partikel elementer bergantung pada kondisi di mana ia berada. Dengan menempatkan proton dalam medan eksternal (misalnya medan listrik), kita mengubah energi yang terkandung dalam medan elektromagnetiknya. Anda dapat memilih tanda medan luar sehingga energi dalam proton meningkat. Dimungkinkan untuk memilih nilai kuat medan luar sedemikian rupa sehingga proton dapat meluruh menjadi neutron, positron, dan elektron neutrino, dan oleh karena itu proton menjadi tidak stabil. Inilah yang diamati pada inti atom, di mana medan listrik proton tetangga memicu peluruhan proton dalam inti. Ketika energi tambahan dimasukkan ke dalam inti, peluruhan proton dapat dimulai pada kekuatan medan luar yang lebih rendah.
Salah satu fitur menarik: selama peluruhan proton dalam inti atom, dalam medan elektromagnetik inti, sebuah positron lahir dari energi medan elektromagnetik - dari "materi" (proton) "antimateri" (positron) lahir !!! dan ini tidak mengejutkan siapa pun.
9 Kebenaran tentang Model Standar
Sekarang mari kita berkenalan dengan informasi yang tidak boleh diizinkan oleh para pendukung Model Standar untuk dipublikasikan di situs-situs yang “benar secara politis” (seperti Wikipedia dunia) di mana para penentang Fisika Baru dapat tanpa ampun menghapus (atau mendistorsi) informasi para pendukungnya. Fisika Baru, yang mengakibatkan KEBENARAN menjadi korban politik:
Pada tahun 1964, Gellmann dan Zweig secara independen mengajukan hipotesis tentang keberadaan quark, yang menurut mereka merupakan penyusun hadron. Partikel-partikel baru ini diberkahi dengan muatan listrik pecahan yang tidak ada di alam.
Lepton TIDAK cocok dengan model Quark ini, yang kemudian berkembang menjadi Model Standar, dan oleh karena itu diakui sebagai partikel yang benar-benar elementer.
Untuk menjelaskan hubungan quark di hadron, diasumsikan adanya interaksi kuat di alam dan pembawanya, gluon. Gluon, seperti yang diharapkan dalam Teori Kuantum, diberkahi dengan putaran satuan, identitas partikel dan antipartikel, dan massa diam nol, seperti foton.
Pada kenyataannya, di alam tidak ada interaksi kuat antara kuark hipotetis, tetapi gaya inti nukleon - dan ini adalah konsep yang berbeda.
50 tahun telah berlalu. Quark tidak pernah ditemukan di alam dan dongeng matematika baru diciptakan untuk kita yang disebut “Kurungan”. Orang yang berpikir dapat dengan mudah melihat dalam dirinya pengabaian yang terang-terangan terhadap hukum dasar alam - hukum kekekalan energi. Tetapi orang yang berpikir akan melakukan ini, dan pendongeng mendapat alasan yang cocok untuk mereka.
Gluon juga TIDAK ditemukan di alam. Faktanya adalah bahwa hanya meson vektor (dan satu lagi keadaan tereksitasi meson) yang dapat memiliki putaran satuan di alam, tetapi setiap meson vektor memiliki antipartikel. - Itu sebabnya meson vektor bukanlah kandidat yang cocok untuk “gluon”. Masih ada sembilan keadaan meson tereksitasi pertama, tetapi 2 di antaranya bertentangan dengan Model Standar itu sendiri dan Model Standar tidak mengakui keberadaannya di alam, dan sisanya telah dipelajari dengan baik oleh fisika, dan tidak mungkin untuk melewatinya. sebagai gluon yang luar biasa. Ada satu pilihan terakhir: melewatkan keadaan terikat dari sepasang lepton (muon atau tau lepton) sebagai gluon - tetapi ini pun dapat dihitung selama peluruhan.
Jadi, Juga tidak ada gluon di alam, sama seperti tidak ada quark dan interaksi kuat fiktif di alam..
Anda berpikir bahwa para pendukung Model Standar tidak memahami hal ini - mereka masih memahaminya, namun sungguh memuakkan untuk mengakui kekeliruan atas apa yang telah mereka lakukan selama beberapa dekade. Itu sebabnya kita melihat dongeng matematika baru (string “teori”, dll.).
10 Fisika baru: Proton - ringkasan
Di bagian utama artikel saya tidak berbicara secara rinci tentang fairy quark (dengan fairy gluon), karena mereka BUKAN di alam dan tidak ada gunanya mengisi kepala Anda dengan dongeng (tidak perlu) - dan tanpa elemen fundamental dari fondasi: quark dengan gluon, model standar runtuh - saat dominasinya dalam fisika SELESAI (lihat Model Standar).
Anda dapat mengabaikan tempat elektromagnetisme di alam selama Anda mau (bertemu di setiap langkah: cahaya, radiasi panas, listrik, televisi, radio, komunikasi telepon, termasuk seluler, Internet, yang tanpanya umat manusia tidak akan mengetahuinya. keberadaan partikel elementer Teori Medan, ...), dan terus menciptakan dongeng baru untuk menggantikan dongeng yang bangkrut, menjadikannya sebagai sains; Anda dapat, dengan kegigihan yang layak untuk digunakan dengan lebih baik, terus mengulangi KISAH Model Standar dan Teori Kuantum yang telah dihafal; tetapi medan elektromagnetik di alam dulu, sedang, akan, dan dapat berfungsi dengan baik tanpa partikel virtual dalam dongeng, serta gravitasi yang diciptakan oleh medan elektromagnetik, tetapi dongeng memiliki waktu lahir dan waktu ketika dongeng tidak lagi mempengaruhi manusia. Adapun alam, TIDAK peduli dengan dongeng atau aktivitas sastra manusia lainnya, bahkan jika Hadiah Nobel Fisika dianugerahkan untuk itu. Alam terstruktur sebagaimana ia terstruktur, dan tugas ILMU FISIKA adalah memahami dan mendeskripsikannya.
Sekarang dunia baru telah terbuka di hadapan Anda - dunia medan dipol, yang keberadaannya bahkan tidak diduga oleh fisika abad ke-20. Anda melihat bahwa proton tidak hanya memiliki satu, tetapi dua muatan listrik (eksternal dan internal) dan dua jari-jari listrik yang bersesuaian. Anda melihat apa yang terdiri dari massa diam proton dan bahwa Higgs boson imajiner tidak berfungsi (keputusan Komite Nobel belum menjadi hukum alam...). Selain itu, besarnya massa dan masa hidup bergantung pada medan di mana proton berada. Hanya karena proton bebas stabil tidak berarti ia akan tetap stabil kapan saja dan di mana saja (peluruhan proton diamati pada inti atom). Semua ini melampaui konsep-konsep yang mendominasi fisika pada paruh kedua abad ke-20. - Fisika abad ke-21 - Fisika baru bergerak ke tingkat pengetahuan materi yang baru, dan penemuan baru yang menarik menanti kita.
Vladimir Gorunovich
