Wer und wann hat das Proton und das Neutron entdeckt? Protonenmasse

In diesem Artikel finden Sie Informationen über das Proton als Elementarteilchen, das zusammen mit seinen anderen Elementen die Grundlage des Universums bildet und in Chemie und Physik verwendet wird. Es werden die Eigenschaften des Protons, seine chemischen Eigenschaften und seine Stabilität bestimmt.

Was ist ein Proton?

Ein Proton ist einer der Vertreter der Elementarteilchen, der als Baryon klassifiziert wird, z.B. in dem Fermionen stark interagieren und das Teilchen selbst aus 3 Quarks besteht. Das Proton ist ein stabiles Teilchen und hat einen Eigenimpuls – Spin ½. Die physikalische Bezeichnung für Proton ist P(oder P +)

Ein Proton ist ein Elementarteilchen, das an thermonuklearen Prozessen beteiligt ist. Diese Art von Reaktion ist im Wesentlichen die Hauptenergiequelle, die von Sternen im gesamten Universum erzeugt wird. Fast die gesamte von der Sonne freigesetzte Energiemenge entsteht nur durch die Vereinigung von 4 Protonen zu einem Heliumkern unter Bildung eines Neutrons aus zwei Protonen.

Eigenschaften, die einem Proton innewohnen

Ein Proton ist einer der Vertreter der Baryonen. Es ist eine Tatsache. Ladung und Masse eines Protons sind konstante Größen. Das Proton ist elektrisch geladen +1, seine Masse wird in verschiedenen Maßeinheiten bestimmt und beträgt in MeV 938,272 0813(58), in Kilogramm eines Protons beträgt das Gewicht in den Zahlen 1,672 621 898(21) 10 −27 kg, In Atommasseneinheiten beträgt das Gewicht eines Protons 1,007 276 466 879(91) a. e.m., und im Verhältnis zur Masse des Elektrons wiegt das Proton 1836,152 673 89 (17) im Verhältnis zum Elektron.

Ein Proton, dessen Definition oben bereits gegeben wurde, ist aus physikalischer Sicht ein Elementarteilchen mit einer Projektion von Isospin +½, und die Kernphysik nimmt dieses Teilchen mit umgekehrtem Vorzeichen wahr. Das Proton selbst ist ein Nukleon und besteht aus drei Quarks (zwei u-Quarks und einem d-Quark).

Die Struktur des Protons wurde experimentell vom Kernphysiker Robert Hofstadter aus den Vereinigten Staaten von Amerika untersucht. Um dieses Ziel zu erreichen, ließ der Physiker Protonen mit hochenergetischen Elektronen kollidieren und erhielt für seine Beschreibung den Nobelpreis für Physik.

Das Proton enthält einen Kern (schweren Kern), der etwa fünfunddreißig Prozent der Energie der elektrischen Ladung des Protons enthält und eine relativ hohe Dichte aufweist. Die den Kern umgebende Hülle ist relativ entladen. Die Schale besteht hauptsächlich aus virtuellen Mesonen vom Typ und p und trägt etwa fünfzig Prozent des elektrischen Potenzials des Protons und befindet sich in einem Abstand von etwa 0,25 * 10 13 bis 1,4 * 10 13 . Darüber hinaus besteht die Hülle in einem Abstand von etwa 2,5 * 10 13 Zentimetern aus und w virtuellen Mesonen und enthält etwa die restlichen fünfzehn Prozent der elektrischen Ladung des Protons.

Protonenstabilität und Stabilität

Im freien Zustand zeigt das Proton keine Zerfallserscheinungen, was auf seine Stabilität hinweist. Der stabile Zustand des Protons als leichtester Vertreter der Baryonen wird durch das Gesetz der Erhaltung der Anzahl der Baryonen bestimmt. Ohne das SBC-Gesetz zu verletzen, können Protonen in Neutrinos, Positronen und andere, leichtere Elementarteilchen zerfallen.

Das Proton des Atomkerns hat die Fähigkeit, bestimmte Arten von Elektronen mit K-, L- und M-Atomschalen einzufangen. Ein Proton wandelt sich nach Abschluss des Elektroneneinfangs in ein Neutron um und setzt dadurch ein Neutrino frei. Das durch den Elektroneneinfang entstandene „Loch“ wird mit Elektronen aus den darunter liegenden Atomschichten gefüllt.

In nicht-inertialen Bezugssystemen müssen Protonen eine begrenzte, berechenbare Lebensdauer erreichen; dies ist auf den Unruh-Effekt (Strahlung) zurückzuführen, der in der Quantenfeldtheorie die mögliche Betrachtung thermischer Strahlung in einem Bezugssystem vorhersagt, das in beschleunigt wird Fehlen dieser Art von Strahlung. Somit kann ein Proton, wenn es eine endliche Lebensdauer hat, einen Betazerfall in ein Positron, Neutron oder Neutrino durchlaufen, obwohl der Prozess eines solchen Zerfalls selbst durch die ZSE verboten ist.

Verwendung von Protonen in der Chemie

Ein Proton ist ein H-Atom, das aus einem einzelnen Proton besteht und kein Elektron hat. Im chemischen Sinne ist ein Proton also ein Kern eines H-Atoms. Ein mit einem Proton gepaartes Neutron bildet den Kern eines Atoms. In Dmitri Iwanowitsch Mendelejews PTCE gibt die Elementnummer die Anzahl der Protonen im Atom eines bestimmten Elements an, und die Elementnummer wird durch die Atomladung bestimmt.

Wasserstoffkationen sind sehr starke Elektronenakzeptoren. In der Chemie werden Protonen hauptsächlich aus organischen und mineralischen Säuren gewonnen. Ionisation ist eine Methode zur Erzeugung von Protonen in Gasphasen.

Protonen nehmen an thermonuklearen Reaktionen teil, die die Hauptenergiequelle von Sternen darstellen. Insbesondere Reaktionen S-Zyklus, der die Quelle fast der gesamten von der Sonne emittierten Energie ist, beruht auf der Vereinigung von vier Protonen zu einem Helium-4-Kern mit der Umwandlung von zwei Protonen in Neutronen.

In der Physik wird Proton bezeichnet P(oder P+ ). Die chemische Bezeichnung des Protons (als positives Wasserstoffion betrachtet) ist H +, die astrophysikalische Bezeichnung ist HII.

Öffnung

Protoneneigenschaften

Das Verhältnis der Protonen- und Elektronenmassen beträgt 1836,152 673 89(17) und entspricht mit einer Genauigkeit von 0,002 % dem Wert 6π 5 = 1836,118…

Die innere Struktur des Protons wurde erstmals von R. Hofstadter experimentell untersucht, indem er Kollisionen eines Strahls hochenergetischer Elektronen (2 GeV) mit Protonen untersuchte (Nobelpreis für Physik 1961). Das Proton besteht aus einem schweren Kern (Kern) mit einem Radius von cm, mit hoher Massen- und Ladungsdichte, tragend ≈ 35 % (\displaystyle \ca. 35\,\%) elektrische Ladung des Protons und der relativ dünnen Hülle, die es umgibt. In einiger Entfernung von ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) Vor ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ approx 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm Diese Schale besteht hauptsächlich aus virtuellen ρ- und π-Mesonen, die tragen ≈ 50 % (\displaystyle \ca. 50\,\%) elektrische Ladung des Protons, dann auf die Entfernung ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \ approx 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm erweitert eine Hülle aus virtuellen ω- und π-Mesonen, die etwa 15 % der elektrischen Ladung des Protons tragen.

Der Druck im Zentrum des von Quarks erzeugten Protons beträgt etwa 10 35 Pa (10 30 Atmosphären) und ist damit höher als der Druck im Inneren von Neutronensternen.

Das magnetische Moment eines Protons wird gemessen, indem das Verhältnis der Resonanzfrequenz der Präzession des magnetischen Moments des Protons in einem gegebenen gleichmäßigen Magnetfeld und der Zyklotronfrequenz der kreisförmigen Umlaufbahn des Protons in demselben Feld gemessen wird.

Mit einem Proton sind drei physikalische Größen verbunden, die die Dimension Länge haben:

Messungen des Protonenradius mit gewöhnlichen Wasserstoffatomen, die seit den 1960er Jahren mit verschiedenen Methoden durchgeführt wurden, führten (CODATA -2014) zu dem Ergebnis 0,8751 ± 0,0061 Femtometer(1 fm = 10 −15 m). Die ersten Experimente mit myonischen Wasserstoffatomen (bei denen das Elektron durch ein Myon ersetzt wird) ergaben für diesen Radius ein um 4 % kleineres Ergebnis: 0,84184 ± 0,00067 fm. Die Gründe für diesen Unterschied sind noch unklar.

Stabilität

Das freie Proton ist stabil, experimentelle Studien haben keine Anzeichen seines Zerfalls ergeben (die untere Grenze der Lebensdauer beträgt 2,9⋅10 29 Jahre unabhängig vom Zerfallskanal, 1,6⋅10 34 Jahre für den Zerfall in ein Positron und neutrales Pion, 7,7⋅ 10 33 Jahre für den Zerfall in ein positives Myon und ein neutrales Pion). Da das Proton das leichteste Baryon ist, ist die Stabilität des Protons eine Folge des Gesetzes der Erhaltung der Baryonenzahl – ein Proton kann nicht in leichtere Teilchen (zum Beispiel in ein Positron und ein Neutrino) zerfallen, ohne dieses Gesetz zu verletzen. Viele theoretische Erweiterungen des Standardmodells sagen jedoch (noch nicht beobachtete) Prozesse voraus, die zu einer Nichterhaltung der Baryonenzahl und damit zum Protonenzerfall führen würden.

Ein in einem Atomkern gebundenes Proton ist in der Lage, ein Elektron aus der Elektronen-K-, L- oder M-Schale des Atoms einzufangen (sog. „Elektroneneinfang“). Ein Proton des Atomkerns verwandelt sich, nachdem es ein Elektron aufgenommen hat, in ein Neutron und emittiert gleichzeitig ein Neutrino: p+e − →+ν e . Ein durch Elektroneneinfang gebildetes „Loch“ in der K-, L- oder M-Schicht wird mit einem Elektron aus einer der darüber liegenden Elektronenschichten des Atoms gefüllt und emittiert charakteristische Röntgenstrahlen, die der Ordnungszahl entsprechen Z− 1 und/oder Auger-Elektronen. Über 1000 Isotope von 7 sind bekannt
4 bis 262
105, zerfällt durch Elektroneneinfang. Bei ausreichend hohen verfügbaren Zerfallsenergien (oben 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) öffnet sich ein konkurrierender Zerfallskanal – der Positronenzerfall p → +e ++ν e . Es sollte betont werden, dass diese Prozesse nur für ein Proton in einigen Kernen möglich sind, wo die fehlende Energie durch den Übergang des resultierenden Neutrons in eine niedrigere Kernhülle wieder aufgefüllt wird; für ein freies Proton sind sie durch das Energieerhaltungsgesetz verboten.

Die Protonenquelle in der Chemie sind Mineralsäuren (Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und andere) und organische Säuren (Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure und andere). In einer wässrigen Lösung können Säuren unter Abspaltung eines Protons dissoziieren und ein Hydroniumkation bilden.

In der Gasphase werden Protonen durch Ionisierung gewonnen – die Entfernung eines Elektrons aus einem Wasserstoffatom. Das Ionisierungspotential eines nicht angeregten Wasserstoffatoms beträgt 13,595 eV. Wenn molekularer Wasserstoff bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur durch schnelle Elektronen ionisiert wird, entsteht zunächst das molekulare Wasserstoffion (H 2 +) – ein physikalisches System bestehend aus zwei Protonen, die im Abstand von 1,06 durch ein Elektron zusammengehalten werden. Die Stabilität eines solchen Systems wird laut Pauling durch die Resonanz eines Elektrons zwischen zwei Protonen mit einer „Resonanzfrequenz“ von 7·10 14 s −1 verursacht. Wenn die Temperatur auf mehrere tausend Grad ansteigt, ändert sich die Zusammensetzung der Wasserstoffionisierungsprodukte zugunsten von Protonen – H +.

Anwendung

Strahlen beschleunigter Protonen werden in der experimentellen Physik von Elementarteilchen (Untersuchung von Streuprozessen und Erzeugung von Strahlen anderer Teilchen) und in der Medizin (Protonentherapie bei Krebs) eingesetzt.

siehe auch

Anmerkungen

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Grundlegende physikalische Konstanten --- Vollständige Auflistung
2. CODATA-Wert: Protonenmasse
3. CODATA-Wert: Protonenmasse in u
4. Ahmed S.; et al. (2004). „Einschränkungen des Nukleonenzerfalls über unsichtbare Moden vom Sudbury Neutrino Observatory.“ Briefe zur körperlichen Untersuchung. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibcode:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA-Wert: Protonenmassenenergieäquivalent in MeV
6. CODATA-Wert: Protonen-Elektronen-Massenverhältnis
7. , Mit. 67.
8. Hofstadter P. Struktur von Kernen und Nukleonen // Phys. - 1963. - T. 81, Nr. 1. - S. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Schtschelkin K. I. Virtuelle Prozesse und die Struktur des Nukleons // Physik der Mikrowelt - M.: Atomizdat, 1965. - S. 75.
10. Schdanow G. B. Elastische Streuung, periphere Wechselwirkungen und Resonanzen // Hochenergetische Teilchen. Hohe Energien im Weltraum und in Laboratorien – M.: Nauka, 1965. – S. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. Die Druckverteilung im Proton // Natur. - 2018. - Mai (Bd. 557, Nr. 7705). - S. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Elementare Theorie des Kerns. - M: IL, 1956. - S. 48.

Proton (Elementarteilchen)

Die im Rahmen der WISSENSCHAFT operierende Feldtheorie der Elementarteilchen basiert auf einer von der PHYSIK nachgewiesenen Grundlage:

• Klassische Elektrodynamik,
• Quantenmechanik (ohne virtuelle Teilchen, die dem Energieerhaltungssatz widersprechen),
• Erhaltungssätze sind Grundgesetze der Physik.

Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen dem wissenschaftlichen Ansatz der Feldtheorie der Elementarteilchen – Eine wahre Theorie muss sich strikt an die Naturgesetze halten: Das ist WISSENSCHAFT.

Elementarteilchen verwenden, die in der Natur nicht existieren, grundlegende Wechselwirkungen erfinden, die es in der Natur nicht gibt, oder in der Natur existierende Wechselwirkungen durch fabelhafte ersetzen, die Naturgesetze ignorieren, mathematische Manipulationen mit ihnen vornehmen (den Anschein von Wissenschaft erwecken) – Das sind die vielen Märchen, die als Wissenschaft ausgegeben werden. Dadurch geriet die Physik in die Welt der mathematischen Märchen. Märchenfiguren des Standardmodells (Quarks mit Gluonen) sowie Märchengravitonen und Märchen der „Quantentheorie“ haben bereits Eingang in die Physiklehrbücher gefunden – und führen Kinder in die Irre, indem sie mathematische Märchen als Realität ausgeben. Befürworter einer ehrlichen Neuen Physik versuchten, sich dagegen zu wehren, aber die Kräfte waren nicht gleich. Und so war es bis 2010, vor dem Aufkommen der Feldtheorie der Elementarteilchen, als der Kampf um die Wiederbelebung der PHYSIK-WISSENSCHAFT auf die Ebene der offenen Konfrontation zwischen echter wissenschaftlicher Theorie und mathematischen Märchen überging, die in der Physik von die Macht ergriffen die Mikrowelt (und nicht nur).

Aber ohne das Internet, Suchmaschinen und die Möglichkeit, auf den Seiten der Website frei die Wahrheit zu sagen, hätte die Menschheit nichts von den Errungenschaften der Neuen Physik erfahren. Was Publikationen betrifft, die mit der Wissenschaft Geld verdienen, wer liest sie heute für Geld, wenn es möglich ist, die benötigten Informationen schnell und kostenlos im Internet zu erhalten?

1 Ein Proton ist ein Elementarteilchen
2 Als die Physik eine Wissenschaft blieb
3 Proton in der Physik
4 Protonenradius
5 Magnetisches Moment eines Protons
6 Elektrisches Feld eines Protons

6.1 Elektrisches Protonenfeld in der Fernzone
6.2 Elektrische Ladungen eines Protons
6.3 Elektrisches Feld eines Protons in der Nahzone

7 Protonenruhemasse
8 Protonenlebensdauer
9 Die Wahrheit über das Standardmodell
10 Neue Physik: Proton – Zusammenfassung

Ernest Rutherford beobachtete 1919 bei der Bestrahlung von Stickstoffkernen mit Alphateilchen die Bildung von Wasserstoffkernen. Rutherford nannte das aus der Kollision resultierende Teilchen ein Proton. Die ersten Fotos von Protonenspuren in einer Wolkenkammer wurden 1925 von Patrick Blackett gemacht. Aber Wasserstoffionen selbst (die Protonen sind) waren schon lange vor Rutherfords Experimenten bekannt.
Heute, im 21. Jahrhundert, kann die Physik viel mehr über Protonen sagen.

1 Proton ist ein Elementarteilchen

Die Vorstellungen der Physiker über die Struktur des Protons änderten sich mit der Entwicklung der Physik.
Die Physik betrachtete das Proton zunächst als Elementarteilchen, bis GellMann und Zweig 1964 unabhängig voneinander die Quark-Hypothese aufstellten.

Ursprünglich war das Quarkmodell der Hadronen auf nur drei hypothetische Quarks und ihre Antiteilchen beschränkt. Dies ermöglichte es, das damals bekannte Spektrum der Elementarteilchen korrekt zu beschreiben, ohne Leptonen zu berücksichtigen, die nicht in das vorgeschlagene Modell passten und daher zusammen mit Quarks als elementar erkannt wurden. Der Preis dafür war die Einführung gebrochener elektrischer Ladungen, die in der Natur nicht vorkommen. Als sich dann die Physik entwickelte und neue experimentelle Daten verfügbar wurden, wuchs und wandelte sich das Quark-Modell allmählich und wurde schließlich zum Standardmodell.

Physiker haben fleißig nach neuen hypothetischen Teilchen gesucht. Die Suche nach Quarks erfolgte in der kosmischen Strahlung, in der Natur (da ihre elektrische Teilladung nicht kompensiert werden kann) und an Beschleunigern.
Jahrzehnte vergingen, die Leistung der Beschleuniger wuchs und das Ergebnis der Suche nach hypothetischen Quarks war immer dasselbe: Quarks kommen in der Natur NICHT vor.

Angesichts der Aussicht auf den Tod des Quarkmodells (und dann des Standardmodells) verfassten seine Anhänger ein Märchen und erzählten es der Menschheit, dass in einigen Experimenten Spuren von Quarks beobachtet wurden. - Es ist unmöglich, diese Informationen zu überprüfen - experimentelle Daten werden mit dem Standardmodell verarbeitet und es wird immer etwas ausgegeben, was es braucht. Die Geschichte der Physik kennt Beispiele, in denen anstelle eines Teilchens ein anderes eingefügt wurde – die letzte Manipulation experimenteller Daten dieser Art war das Einschieben eines Vektormesons als sagenhaftes Higgs-Boson, das angeblich für die Masse der Teilchen verantwortlich ist, aber gleichzeitig Zeit, ohne ihr Gravitationsfeld zu erzeugen. Diese mathematische Geschichte wurde sogar mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. In unserem Fall wurden stehende Wellen eines elektromagnetischen Wechselfeldes, über die Wellentheorien von Elementarteilchen geschrieben wurden, als Feenquarks eingeschleust.

Als der Thron des Standardmodells erneut zu wackeln begann, beruhigten sich seine Anhänger und präsentierten der Menschheit ein neues Märchen für die Kleinen, genannt „Einsperrung“. Jeder denkende Mensch wird darin sofort eine Verhöhnung des Energieerhaltungssatzes sehen – eines Grundgesetzes der Natur. Doch Befürworter des Standardmodells wollen die WIRKLICHKEIT nicht sehen.

2 Als die Physik eine Wissenschaft blieb

Als die Physik noch eine Wissenschaft war, wurde die Wahrheit nicht durch die Meinung der Mehrheit ermittelt, sondern durch Experimente. Das ist der grundlegende Unterschied zwischen PHYSIK-WISSENSCHAFT und mathematischen Märchen, die als Physik ausgegeben werden.
Alle Experimente suchen nach hypothetischen Quarks(außer natürlich, wenn Sie Ihre Überzeugungen unter dem Deckmantel experimenteller Daten untermauern) haben deutlich gezeigt: Es gibt KEINE Quarks in der Natur.

Nun versuchen Befürworter des Standardmodells, das Ergebnis aller Experimente, das zum Todesurteil für das Standardmodell wurde, durch ihre kollektive Meinung zu ersetzen und als Realität auszugeben. Aber egal wie lange das Märchen noch andauert, es wird immer noch ein Ende geben. Die Frage ist nur, was für ein Ende es sein wird: Befürworter des Standardmodells werden Intelligenz und Mut zeigen und ihre Position ändern, indem sie dem einstimmigen Urteil der Experimente (oder vielmehr: dem Urteil der NATUR) folgen, oder sie werden mitten in der Geschichte landen universelles Lachen Neue Physik – Physik des 21. Jahrhunderts, wie Geschichtenerzähler, die versuchten, die gesamte Menschheit zu täuschen. Die Wahl liegt bei ihnen.

Nun zum Proton selbst.

3 Proton in der Physik

Proton - Elementarteilchen Quantenzahl L=3/2 (Spin = 1/2) - Baryonengruppe, Protonenuntergruppe, elektrische Ladung +e (Systematisierung nach der Feldtheorie der Elementarteilchen).
Nach der Feldtheorie der Elementarteilchen (eine auf wissenschaftlicher Grundlage aufgebaute Theorie und die einzige, die das korrekte Spektrum aller Elementarteilchen berücksichtigt) besteht ein Proton aus einem rotierenden polarisierten elektromagnetischen Wechselfeld mit einer konstanten Komponente. Alle unbegründeten Aussagen des Standardmodells, dass das Proton angeblich aus Quarks bestehe, haben nichts mit der Realität zu tun. - Die Physik hat experimentell nachgewiesen, dass das Proton elektromagnetische Felder und auch ein Gravitationsfeld besitzt. Die Physik hat vor 100 Jahren brillant vermutet, dass Elementarteilchen nicht nur elektromagnetische Felder haben, sondern auch aus ihnen bestehen. Eine Theorie dazu konnte jedoch erst 2010 aufgestellt werden. Nun, im Jahr 2015, erschien auch eine Theorie der Schwerkraft von Elementarteilchen, die die elektromagnetische Natur der Schwerkraft festlegte und die Gleichungen des Gravitationsfeldes von Elementarteilchen erhielt, die sich von den Gleichungen der Schwerkraft unterscheiden, auf deren Grundlage mehr als eine mathematische Märchen in der Physik wurde gebaut.

Derzeit steht die Feldtheorie der Elementarteilchen (im Gegensatz zum Standardmodell) nicht im Widerspruch zu experimentellen Daten zur Struktur und zum Spektrum von Elementarteilchen und kann daher von der Physik als eine in der Natur funktionierende Theorie betrachtet werden.

Struktur des elektromagnetischen Feldes eines Protons(E-konstantes elektrisches Feld, H-konstantes magnetisches Feld, elektromagnetisches Wechselfeld sind gelb markiert)
Energiebilanz (Prozentsatz der gesamten inneren Energie):

• konstantes elektrisches Feld (E) - 0,346 %,
• konstantes Magnetfeld (H) - 7,44 %,
• elektromagnetisches Wechselfeld - 92,21 %.

Daraus folgt, dass für das Proton m 0~ =0,9221m 0 und etwa 8 Prozent seiner Masse in konstanten elektrischen und magnetischen Feldern konzentriert sind. Das Verhältnis zwischen der in einem konstanten Magnetfeld eines Protons konzentrierten Energie und der in einem konstanten elektrischen Feld konzentrierten Energie beträgt 21,48. Dies erklärt das Vorhandensein nuklearer Kräfte im Proton.

Das elektrische Feld eines Protons besteht aus zwei Bereichen: einem äußeren Bereich mit positiver Ladung und einem inneren Bereich mit negativer Ladung. Der Unterschied in den Ladungen der äußeren und inneren Bereiche bestimmt die elektrische Gesamtladung des Protons +e. Seine Quantisierung basiert auf der Geometrie und Struktur von Elementarteilchen.

Und so sehen die grundlegenden Wechselwirkungen der tatsächlich in der Natur vorkommenden Elementarteilchen aus:

4 Protonenradius

Die Feldtheorie der Elementarteilchen definiert den Radius (r) eines Teilchens als den Abstand vom Mittelpunkt zu dem Punkt, an dem die maximale Massendichte erreicht wird.

Für ein Proton beträgt diese 3,4212 ∙10 -16 m. Dazu müssen wir die Dicke der elektromagnetischen Feldschicht addieren, und wir erhalten den Radius des vom Proton eingenommenen Raumbereichs:

Für ein Proton beträgt dieser 4,5616 ∙10 -16 m. Somit befindet sich die äußere Grenze des Protons in einem Abstand von 4,5616 ∙10 -16 m vom Zentrum des Teilchens Das elektrische und konstante magnetische Feld des Protons liegt nach den Gesetzen der Elektrodynamik außerhalb dieses Radius.

5 Magnetisches Moment eines Protons

Im Gegensatz zur Quantentheorie besagt die Feldtheorie der Elementarteilchen, dass die Magnetfelder von Elementarteilchen nicht durch die Spinrotation elektrischer Ladungen entstehen, sondern gleichzeitig mit einem konstanten elektrischen Feld als konstanter Bestandteil des elektromagnetischen Feldes existieren. Deshalb Alle Elementarteilchen mit der Quantenzahl L>0 haben konstante Magnetfelder.
Die Feldtheorie der Elementarteilchen betrachtet das magnetische Moment des Protons nicht als anomal – sein Wert wird durch eine Reihe von Quantenzahlen in dem Maße bestimmt, in dem die Quantenmechanik in einem Elementarteilchen funktioniert.
Das magnetische Hauptmoment eines Protons wird also durch zwei Ströme erzeugt:

• (+) mit magnetischem Moment +2 (eħ/m 0 s)
• (-) mit magnetischem Moment -0,5 (eħ/m 0 s)

Um das resultierende magnetische Moment eines Protons zu erhalten, ist es notwendig, beide Momente zu addieren, mit dem Prozentsatz der im wellenförmigen elektromagnetischen Wechselfeld des Protons enthaltenen Energie (geteilt durch 100 %) zu multiplizieren und die Spinkomponente zu addieren (siehe Feldtheorie von). Elementarteilchen Teil 2, Abschnitt 3.2), als Ergebnis erhalten wir 1,3964237 eh/m 0p c. Zur Umrechnung in gewöhnliche Kernmagnetonen muss die resultierende Zahl mit zwei multipliziert werden – am Ende erhalten wir 2,7928474.

Als die Physik davon ausging, dass die magnetischen Momente von Elementarteilchen durch die Spinrotation ihrer elektrischen Ladung entstehen, wurden geeignete Einheiten zu deren Messung vorgeschlagen: Für ein Proton beträgt sie eh/2m 0p c (denken Sie daran, dass der Spin eines Protons 1/ beträgt). 2) wird Kernmagneton genannt. Jetzt könnte 1/2 weggelassen werden, da es keine semantische Last trägt, und einfach eh/m 0p c belassen werden.

Aber im Ernst, im Inneren von Elementarteilchen gibt es keine elektrischen Ströme, aber magnetische Felder (und es gibt keine elektrischen Ladungen, aber elektrische Felder). Es ist unmöglich, echte Magnetfelder von Elementarteilchen durch Magnetfelder von Strömen (ebenso wie echte elektrische Felder von Elementarteilchen durch Felder elektrischer Ladungen) zu ersetzen, ohne an Genauigkeit zu verlieren – diese Felder haben eine andere Natur. Es gibt hier noch eine andere Elektrodynamik – die Elektrodynamik der Feldphysik, die wie die Feldphysik selbst noch geschaffen werden muss.

6 Elektrisches Feld eines Protons

6.1 Elektrisches Protonenfeld in der Fernzone

Das Wissen der Physik über die Struktur des elektrischen Feldes des Protons hat sich mit der Entwicklung der Physik verändert. Ursprünglich wurde angenommen, dass das elektrische Feld eines Protons das Feld einer punktuellen elektrischen Ladung +e ist. Für dieses Feld gibt es:
Potenzial Das elektrische Feld eines Protons am Punkt (A) in der Fernzone (r > > r p) ist im SI-System genau gleich:

Spannung E des elektrischen Protonenfeldes in der Fernzone (r > > r p) ist im SI-System genau gleich:

Wo N = R/|r| - Einheitsvektor vom Protonenzentrum in Richtung des Beobachtungspunkts (A), r - Abstand vom Protonenzentrum zum Beobachtungspunkt, e - elektrische Elementarladung, Vektoren sind fett gedruckt, ε 0 - elektrische Konstante, r p =Lħ /(m 0~ c ) ist der Radius eines Protons in der Feldtheorie, L ist die Hauptquantenzahl eines Protons in der Feldtheorie, ħ ist das Plancksche Wirkungsquantum, m 0~ ist die in einem elektromagnetischen Wechselfeld enthaltene Masse Bei einem ruhenden Proton ist C die Lichtgeschwindigkeit. (Im GHS-System gibt es keinen Multiplikator. SI-Multiplikator.)

Diese mathematischen Ausdrücke gelten für die Fernzone des elektrischen Feldes des Protons: r p , die Physik ging jedoch davon aus, dass sich ihre Gültigkeit auch auf die Nahzone erstreckte, und zwar bis zu Entfernungen in der Größenordnung von 10 -14 cm.

6.2 Elektrische Ladungen eines Protons

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts glaubte die Physik, dass ein Proton nur eine elektrische Ladung habe und diese gleich +e sei.

Nach der Entstehung der Quark-Hypothese schlug die Physik vor, dass es im Inneren eines Protons nicht nur eine, sondern drei elektrische Ladungen gibt: zwei elektrische Ladungen +2e/3 und eine elektrische Ladung -e/3. Insgesamt ergeben diese Gebühren +e. Dies geschah, weil die Physik vermuten ließ, dass das Proton eine komplexe Struktur hat und aus zwei Up-Quarks mit einer Ladung von +2e/3 und einem D-Quark mit einer Ladung von -e/3 besteht. Aber Quarks wurden weder in der Natur noch in Beschleunigern bei irgendeiner Energie gefunden, und es blieb entweder, ihre Existenz auf Glauben zu setzen (was die Befürworter des Standardmodells taten) oder nach einer anderen Struktur von Elementarteilchen zu suchen. Aber gleichzeitig sammelten sich in der Physik ständig experimentelle Informationen über Elementarteilchen an, und als diese so weit anhäuften, dass man das bisher Geleistete überdenken konnte, war die Feldtheorie der Elementarteilchen geboren.

Nach der Feldtheorie der Elementarteilchen gilt Das konstante elektrische Feld geladener und neutraler Elementarteilchen mit der Quantenzahl L>0 wird durch die konstante Komponente des elektromagnetischen Feldes des entsprechenden Elementarteilchens erzeugt(Nicht die elektrische Ladung ist die Ursache des elektrischen Feldes, wie die Physik im 19. Jahrhundert glaubte, sondern die elektrischen Felder der Elementarteilchen sind so beschaffen, dass sie den Feldern der elektrischen Ladungen entsprechen.) Und das elektrische Ladungsfeld entsteht durch die Asymmetrie zwischen der äußeren und inneren Hemisphäre und erzeugt elektrische Felder mit entgegengesetzten Vorzeichen. Bei geladenen Elementarteilchen wird in der Fernzone ein Feld einer elementaren elektrischen Ladung erzeugt, und das Vorzeichen der elektrischen Ladung wird durch das Vorzeichen des von der äußeren Hemisphäre erzeugten elektrischen Feldes bestimmt. In der Nahzone hat dieses Feld eine komplexe Struktur und ist ein Dipol, besitzt jedoch kein Dipolmoment. Für eine ungefähre Beschreibung dieses Feldes als System von Punktladungen sind mindestens 6 „Quarks“ im Proton erforderlich – genauer ist es, wenn wir 8 „Quarks“ nehmen. Es ist klar, dass die elektrischen Ladungen solcher „Quarks“ völlig anders sein werden als das, was das Standardmodell (mit seinen Quarks) berücksichtigt.

Die Feldtheorie der Elementarteilchen hat festgestellt, dass das Proton wie jedes andere positiv geladene Elementarteilchen unterschieden werden kann zwei elektrische Ladungen und dementsprechend zwei elektrische Radien:

• elektrischer Radius des externen konstanten elektrischen Feldes (Ladung q + =+1,25e) - r q+ = 4,39 · 10 -14 cm,
• elektrischer Radius des inneren konstanten elektrischen Feldes (Ladung q - = -0,25e) - r q- = 2,45 · 10 -14 cm.

Diese Eigenschaften des elektrischen Feldes des Protons entsprechen der Verteilung der 1. Feldtheorie der Elementarteilchen. Die Physik hat die Genauigkeit dieser Verteilung noch nicht experimentell nachgewiesen und welche Verteilung der tatsächlichen Struktur des konstanten elektrischen Feldes eines Protons in der Nahzone sowie der Struktur des elektrischen Feldes eines Protons in der Nahzone am genauesten entspricht (bei Abständen in der Größenordnung von r p). Wie Sie sehen können, ähneln die elektrischen Ladungen in ihrer Größenordnung den Ladungen der vermeintlichen Quarks (+4/3e=+1,333e und -1/3e=-0,333e) im Proton, aber im Gegensatz zu Quarks existieren darin elektromagnetische Felder Natur und haben eine ähnliche Struktur von Konstanten. Jedes positiv geladene Elementarteilchen hat ein elektrisches Feld, unabhängig von der Größe des Spins und... .

Die Werte der elektrischen Radien für jedes Elementarteilchen sind einzigartig und werden durch die Hauptquantenzahl in der Feldtheorie L, den Wert der Ruhemasse und den Prozentsatz der im elektromagnetischen Wechselfeld enthaltenen Energie (wo die Quantenmechanik funktioniert) bestimmt ) und die Struktur der konstanten Komponente des elektromagnetischen Feldes des Elementarteilchens (gleich für alle Elementarteilchen mit gegeben durch die Hauptquantenzahl L), wodurch ein externes konstantes elektrisches Feld erzeugt wird. Der elektrische Radius gibt die durchschnittliche Position einer elektrischen Ladung an, die gleichmäßig über den Umfang verteilt ist und ein ähnliches elektrisches Feld erzeugt. Beide elektrischen Ladungen liegen in derselben Ebene (der Rotationsebene des elektromagnetischen Wechselfeldes des Elementarteilchens) und haben ein gemeinsames Zentrum, das mit dem Rotationszentrum des elektromagnetischen Wechselfeldes des Elementarteilchens zusammenfällt.

6.3 Elektrisches Feld eines Protons in der Nahzone

Wenn man die Größe der elektrischen Ladungen im Inneren eines Elementarteilchens und ihren Standort kennt, ist es möglich, das von ihnen erzeugte elektrische Feld zu bestimmen.

Das elektrische Feld eines Protons in der Nahzone (r~r p) ist im SI-System als Vektorsumme ungefähr gleich:

Wo n+ = r +/|r + | - Einheitsvektor vom nahen (1) oder fernen (2) Punkt der Protonenladung q + in Richtung des Beobachtungspunkts (A), N- = R-/|r - | - Einheitsvektor vom nahen (1) oder fernen (2) Punkt der Protonenladung q - in Richtung des Beobachtungspunkts (A), r - der Abstand vom Zentrum des Protons zur Projektion des Beobachtungspunkts auf die Protonenebene, q + – äußere elektrische Ladung +1,25e, q – – innere elektrische Ladung –0,25e, Vektoren sind fett hervorgehoben, ε 0 – elektrische Konstante, z – Höhe des Beobachtungspunkts (A) (Entfernung vom Beobachtungspunkt zur Protonenebene), r 0 - Normalisierungsparameter. (Im GHS-System gibt es keinen Multiplikator. SI-Multiplikator.)

Dieser mathematische Ausdruck ist eine Summe von Vektoren und muss nach den Regeln der Vektoraddition berechnet werden, da es sich um ein Feld aus zwei verteilten elektrischen Ladungen (+1,25e und -0,25e) handelt. Der erste und dritte Term entsprechen den nahen Punkten der Ladungen, der zweite und vierte den entfernten. Dieser mathematische Ausdruck funktioniert nicht im inneren (Ring-)Bereich des Protons, der seine konstanten Felder erzeugt (wenn zwei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: ħ/m 0~ c
Elektrisches Feldpotential Proton am Punkt (A) in der Nahzone (r~r p) ist im SI-System ungefähr gleich:

Wobei r 0 ein normalisierender Parameter ist, dessen Wert von r 0 in Formel E abweichen kann. (Im SGS-System gibt es keinen Faktor-SI-Multiplikator.) Dieser mathematische Ausdruck funktioniert nicht im inneren (Ring-)Bereich des Protons , Erzeugen seiner konstanten Felder (bei gleichzeitiger Ausführung von zwei Bedingungen: ħ/m 0~ c
Die Kalibrierung von r 0 für beide Nahfeldausdrücke muss an der Grenze des Bereichs durchgeführt werden, der konstante Protonenfelder erzeugt.

7 Protonenruhemasse

Gemäß der klassischen Elektrodynamik und Einsteins Formel wird die Ruhemasse von Elementarteilchen mit der Quantenzahl L>0, einschließlich des Protons, als Äquivalent der Energie ihrer elektromagnetischen Felder definiert:

Dabei wird das bestimmte Integral über das gesamte elektromagnetische Feld eines Elementarteilchens gebildet, E ist die elektrische Feldstärke, H ist die magnetische Feldstärke. Hierbei werden alle Komponenten des elektromagnetischen Feldes berücksichtigt: konstantes elektrisches Feld, konstantes magnetisches Feld, elektromagnetisches Wechselfeld. Diese kleine, aber sehr physikalisch umfangreiche Formel, auf deren Grundlage die Gleichungen für das Gravitationsfeld der Elementarteilchen abgeleitet werden, wird mehr als eine märchenhafte „Theorie“ auf den Müllhaufen schicken – deshalb werden es einige ihrer Autoren tun hasse es.

Wie aus der obigen Formel hervorgeht, Der Wert der Ruhemasse eines Protons hängt von den Bedingungen ab, unter denen sich das Proton befindet. Indem wir also ein Proton in ein konstantes externes elektrisches Feld (z. B. einen Atomkern) bringen, beeinflussen wir E 2, was sich auf die Masse des Protons und seine Stabilität auswirkt. Eine ähnliche Situation entsteht, wenn ein Proton in ein konstantes Magnetfeld gebracht wird. Daher unterscheiden sich einige Eigenschaften eines Protons im Inneren eines Atomkerns von den gleichen Eigenschaften eines freien Protons im Vakuum, fernab von Feldern.

8 Protonenlebensdauer

Die physikalisch ermittelte Protonenlebensdauer entspricht einem freien Proton.

Das besagt die Feldtheorie der Elementarteilchen Die Lebensdauer eines Elementarteilchens hängt von den Bedingungen ab, unter denen es sich befindet. Indem wir ein Proton in ein externes Feld (z. B. ein elektrisches) bringen, verändern wir die in seinem elektromagnetischen Feld enthaltene Energie. Sie können das Vorzeichen des äußeren Feldes so wählen, dass die innere Energie des Protons zunimmt. Es ist möglich, einen solchen Wert der äußeren Feldstärke zu wählen, dass es möglich wird, dass das Proton in ein Neutron, ein Positron und ein Elektron-Neutrino zerfällt und das Proton dadurch instabil wird. Genau das lässt sich bei Atomkernen beobachten, bei denen das elektrische Feld benachbarter Protonen den Zerfall des Protons des Kerns auslöst. Wenn zusätzliche Energie in den Kern eingebracht wird, können Protonenzerfälle bereits bei einer geringeren äußeren Feldstärke beginnen.

Ein interessantes Merkmal: Beim Zerfall eines Protons in einem Atomkern entsteht im elektromagnetischen Feld des Kerns aus der Energie des elektromagnetischen Feldes ein Positron – aus „Materie“ (Proton) entsteht „Antimaterie“ (Positron). !!! und das überrascht niemanden.

9 Die Wahrheit über das Standardmodell

Machen wir uns nun mit den Informationen vertraut, die Befürworter des Standardmodells nicht zulassen, dass sie auf „politisch korrekten“ Websites (wie der weltweiten Wikipedia) veröffentlicht werden, auf denen Gegner der Neuen Physik die Informationen von Befürwortern gnadenlos löschen (oder verfälschen) können der Neuen Physik, wodurch die WAHRHEIT der Politik zum Opfer gefallen ist:

1964 stellten Gellmann und Zweig unabhängig voneinander eine Hypothese für die Existenz von Quarks auf, aus denen sich ihrer Meinung nach Hadronen zusammensetzen. Die neuen Teilchen wurden mit einer elektrischen Teilladung ausgestattet, die es in der Natur nicht gibt.
Leptonen passten NICHT in dieses Quark-Modell, das später zum Standardmodell wurde, und wurden daher als echte Elementarteilchen anerkannt.
Um die Verbindung der Quarks im Hadron zu erklären, wurde die Existenz einer starken Wechselwirkung und ihrer Träger, Gluonen, in der Natur angenommen. Gluonen waren, wie in der Quantentheorie erwartet, mit einem Einheitsspin, der Identität von Teilchen und Antiteilchen und einer Ruhemasse von Null ausgestattet, wie ein Photon.
In Wirklichkeit gibt es in der Natur keine starke Wechselwirkung hypothetischer Quarks, sondern Kernkräfte von Nukleonen – und das sind unterschiedliche Konzepte.

50 Jahre sind vergangen. Quarks wurden in der Natur nie gefunden und für uns wurde ein neues mathematisches Märchen namens „Confinement“ erfunden. Ein denkender Mensch kann darin leicht eine eklatante Missachtung des Grundgesetzes der Natur – des Energieerhaltungssatzes – erkennen. Aber ein denkender Mensch wird dies tun, und die Geschichtenerzähler erhielten eine Ausrede, die ihnen passte.

Auch Gluonen wurden in der Natur NICHT gefunden. Tatsache ist, dass nur Vektormesonen (und ein weiterer angeregter Zustand von Mesonen) in der Natur einen Einheitsspin haben können, jedes Vektormeson jedoch ein Antiteilchen hat. - Deshalb Vektormesonen sind keine geeigneten Kandidaten für „Gluonen“. Es bleiben die ersten neun angeregten Zustände von Mesonen übrig, aber zwei davon widersprechen dem Standardmodell selbst und das Standardmodell erkennt ihre Existenz in der Natur nicht an, und der Rest wurde von der Physik gut untersucht, und es wird nicht möglich sein, sie zu bestehen weg als fabelhafte Gluonen. Es gibt noch eine letzte Möglichkeit: einen gebundenen Zustand eines Leptonenpaares (Myonen oder Tau-Leptonen) als Gluon auszugeben – aber auch das lässt sich beim Zerfall berechnen.

Also, Auch Gluonen gibt es in der Natur nicht, genauso wie es in der Natur keine Quarks und die fiktive starke Wechselwirkung gibt..
Sie denken, dass die Befürworter des Standardmodells dies nicht verstehen – das verstehen sie immer noch, aber es ist einfach widerlich, den Irrtum dessen zuzugeben, was sie seit Jahrzehnten tun. Deshalb sehen wir neue mathematische Märchen (String-„Theorie“ usw.).

10 Neue Physik: Proton – Zusammenfassung

Im Hauptteil des Artikels habe ich nicht ausführlich über Feenquarks (mit Feengluonen) gesprochen, da sie NICHT in der Natur vorkommen und es keinen Sinn macht, sich (unnötig) den Kopf mit Märchen zu füllen – und zwar ohne die grundlegenden Elemente von die Grundlage: Quarks mit Gluonen, das Standardmodell kollabierte – die Zeit seiner Dominanz in der Physik ABGESCHLOSSEN (siehe Standardmodell).

Sie können den Platz des Elektromagnetismus in der Natur so lange ignorieren, wie Sie möchten (und ihm bei jedem Schritt begegnen: Licht, Wärmestrahlung, Elektrizität, Fernsehen, Radio, Telefonkommunikation, einschließlich Mobilfunk, das Internet, ohne das die Menschheit nichts gewusst hätte). die Existenz der Feldtheorie-Elementarteilchen, ...) und fahren fort, neue Märchen zu erfinden, um die bankrotten zu ersetzen, und geben sie als Wissenschaft aus; Sie können die auswendig gelernten GESCHICHTEN des Standardmodells und der Quantentheorie mit einer Beharrlichkeit, die besser genutzt werden kann, weiterhin wiederholen; Aber elektromagnetische Felder in der Natur waren, sind, werden sein und können ohne märchenhafte virtuelle Teilchen und die durch elektromagnetische Felder erzeugte Schwerkraft ganz gut auskommen, aber Märchen haben eine Geburtszeit und eine Zeit, in der sie aufhören, Menschen zu beeinflussen. Was die Natur betrifft, so kümmert sie sich NICHT um Märchen oder andere literarische Aktivitäten des Menschen, selbst wenn dafür der Nobelpreis für Physik verliehen wird. Die Natur ist so strukturiert, wie sie strukturiert ist, und die Aufgabe der PHYSIK-WISSENSCHAFT besteht darin, sie zu verstehen und zu beschreiben.

Nun hat sich vor Ihnen eine neue Welt aufgetan – die Welt der Dipolfelder, von deren Existenz die Physik des 20. Jahrhunderts noch nicht einmal ahnte. Sie haben gesehen, dass ein Proton nicht nur eine, sondern zwei elektrische Ladungen (äußere und innere) und zwei entsprechende elektrische Radien hat. Sie haben gesehen, woraus die Ruhemasse eines Protons besteht und dass das imaginäre Higgs-Boson arbeitslos war (die Entscheidungen des Nobelkomitees sind noch keine Naturgesetze...). Darüber hinaus hängen die Größe der Masse und die Lebensdauer von den Feldern ab, in denen sich das Proton befindet. Nur weil ein freies Proton stabil ist, heißt das nicht, dass es immer und überall stabil bleibt (Protonenzerfälle werden in Atomkernen beobachtet). All dies geht über die Konzepte hinaus, die die Physik in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts dominierten. - Physik des 21. Jahrhunderts – Die neue Physik erreicht eine neue Ebene des Wissens über Materie, und neue interessante Entdeckungen erwarten uns.

Wladimir Gorunowitsch

DEFINITION

Proton bezeichnet ein stabiles Teilchen der Klasse der Hadronen, das den Kern eines Wasserstoffatoms darstellt.

Wissenschaftler sind sich nicht einig darüber, welches wissenschaftliche Ereignis als Entdeckung des Protons anzusehen ist. Eine wichtige Rolle bei der Entdeckung des Protons spielten:

1. Erstellung eines Planetenmodells des Atoms durch E. Rutherford;
2. Entdeckung von Isotopen durch F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. Beobachtungen des Verhaltens der Kerne von Wasserstoffatomen, wenn sie durch Alphateilchen aus Stickstoffkernen herausgeschlagen werden, von E. Rutherford.

Die ersten Fotos von Protonenspuren wurden von P. Blackett in einer Nebelkammer aufgenommen, während er die Prozesse der künstlichen Transformation von Elementen untersuchte. Blackett untersuchte den Prozess des Einfangens von Alphateilchen durch Stickstoffkerne. Dabei wurde ein Proton emittiert und der Stickstoffkern in ein Sauerstoffisotop umgewandelt.

Protonen sind zusammen mit Neutronen Teil der Kerne aller chemischen Elemente. Die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt die Ordnungszahl des Elements im Periodensystem D.I. Mendelejew.

Ein Proton ist ein positiv geladenes Teilchen. Seine Ladung entspricht betragsmäßig der Elementarladung, also dem Wert der Elektronenladung. Die Ladung eines Protons wird oft als bezeichnet, dann können wir Folgendes schreiben:

Derzeit geht man davon aus, dass das Proton kein Elementarteilchen ist. Es hat eine komplexe Struktur und besteht aus zwei U-Quarks und einem D-Quark. Die elektrische Ladung eines U-Quarks () ist positiv und gleich

Die elektrische Ladung eines D-Quarks () ist negativ und gleich:

Quarks verbinden den Austausch von Gluonen, die Feldquanten sind; sie unterliegen einer starken Wechselwirkung. Die Tatsache, dass Protonen in ihrer Struktur mehrere Punktstreuzentren haben, wird durch Experimente zur Streuung von Elektronen an Protonen bestätigt.

Das Proton hat eine endliche Größe, worüber Wissenschaftler immer noch streiten. Derzeit wird das Proton als Wolke mit verschwommener Grenze dargestellt. Eine solche Grenze besteht aus ständig entstehenden und vernichtenden virtuellen Teilchen. Aber bei den meisten einfachen Problemen kann ein Proton natürlich als Punktladung betrachtet werden. Die Ruhemasse eines Protons () ist ungefähr gleich:

Die Masse eines Protons ist 1836-mal größer als die Masse eines Elektrons.

Protonen nehmen an allen fundamentalen Wechselwirkungen teil: Starke Wechselwirkungen vereinen Protonen und Neutronen zu Kernen, Elektronen und Protonen verbinden sich durch elektromagnetische Wechselwirkungen zu Atomen. Als schwache Wechselwirkung können wir beispielsweise den Beta-Zerfall eines Neutrons (n) nennen:

wobei p ein Proton ist; — Elektron; - Antineutrino.

Der Protonenzerfall wurde noch nicht erreicht. Dies ist eines der wichtigsten modernen Probleme der Physik, da diese Entdeckung einen bedeutenden Schritt zum Verständnis der Einheit der Naturkräfte darstellen würde.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung	Die Kerne des Natriumatoms werden mit Protonen beschossen. Wie groß ist die Kraft der elektrostatischen Abstoßung eines Protons vom Atomkern, wenn sich das Proton in einiger Entfernung befindet? m. Bedenken Sie, dass die Ladung des Kerns eines Natriumatoms 11-mal größer ist als die Ladung eines Protons. Der Einfluss der Elektronenhülle des Natriumatoms kann vernachlässigt werden.
Lösung	Als Grundlage für die Lösung des Problems nehmen wir das Coulombsche Gesetz, das sich für unser Problem (vorausgesetzt, die Teilchen sind Punktteilchen) wie folgt schreiben lässt: wobei F die Kraft der elektrostatischen Wechselwirkung geladener Teilchen ist; Cl ist die Protonenladung; - Ladung des Kerns des Natriumatoms; - Dielektrizitätskonstante des Vakuums; - elektrische Konstante. Anhand der uns vorliegenden Daten können wir die erforderliche Abstoßungskraft berechnen:
Antwort	N

BEISPIEL 2

Übung

Betrachtet man das einfachste Modell des Wasserstoffatoms, geht man davon aus, dass sich das Elektron auf einer Kreisbahn um das Proton (den Kern des Wasserstoffatoms) bewegt. Wie groß ist die Geschwindigkeit eines Elektrons, wenn der Radius seiner Umlaufbahn m ist?

Lösung

Betrachten wir die Kräfte (Abb. 1), die auf ein sich im Kreis bewegendes Elektron wirken. Dies ist die Anziehungskraft des Protons. Nach dem Coulombschen Gesetz schreiben wir, dass sein Wert gleich () ist: wobei =— Elektronenladung; - Protonenladung; - elektrische Konstante. Die Anziehungskraft zwischen einem Elektron und einem Proton ist an jedem Punkt der Elektronenbahn entlang des Kreisradius vom Elektron zum Proton gerichtet.

Früher glaubte man, dass die kleinste Struktureinheit einer Substanz ein Molekül sei. Dann, mit der Erfindung leistungsfähigerer Mikroskope, entdeckte die Menschheit überraschend das Konzept eines Atoms – eines zusammengesetzten Teilchens aus Molekülen. Es scheint viel weniger zu sein? Inzwischen stellte sich noch später heraus, dass das Atom wiederum aus kleineren Elementen besteht.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckte ein britischer Physiker das Vorhandensein von Kernen im Atom – zentrale Strukturen. Es war dieser Moment, der den Beginn einer Reihe endloser Entdeckungen über die Struktur des kleinsten Strukturelements der Materie markierte.

Basierend auf dem Kernmodell und dank zahlreicher Studien ist heute bekannt, dass das Atom aus einem Kern besteht, der von umgeben ist Elektronen Wolke. Eine solche „Wolke“ enthält Elektronen, also Elementarteilchen mit negativer Ladung. Der Kern hingegen enthält Teilchen mit einer elektrisch positiven Ladung, genannt Protonen. Der oben bereits erwähnte britische Physiker konnte dieses Phänomen beobachten und anschließend beschreiben. Im Jahr 1919 führte er ein Experiment durch, bei dem Alphateilchen Wasserstoffkerne aus den Kernen anderer Elemente herausschlugen. So konnte er herausfinden und beweisen, dass Protonen nichts anderes als ein Kern ohne ein einzelnes Elektron sind. In der modernen Physik werden Protonen durch das Symbol p oder p+ (was eine positive Ladung bezeichnet) symbolisiert.

Proton bedeutet aus dem Griechischen übersetzt „erstes, wichtigstes“ – ein zur Klasse gehörendes Elementarteilchen Baryonen, diese. relativ schwer Es ist eine stabile Struktur, ihre Lebensdauer beträgt mehr als 2,9 x 10(29) Jahre.

Streng genommen enthält es neben dem Proton auch Neutronen, die dem Namen nach neutral geladen sind. Beide Elemente werden aufgerufen Nukleonen.

Die Masse des Protons konnte aufgrund offensichtlicher Umstände lange Zeit nicht gemessen werden. Jetzt ist bekannt, dass es so ist

Schmp. = 1,67262∙10-27 kg.

Genau so sieht die Ruhemasse eines Protons aus.

Betrachten wir nun das Verständnis der Protonenmasse, das für verschiedene Bereiche der Physik spezifisch ist.

Die Masse eines Teilchens nimmt im Rahmen der Kernphysik oft eine andere Form an; ihre Maßeinheit ist amu.

A.e.m. - atomare Masseneinheit. Ein Amu entspricht 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms, dessen Massenzahl 12 beträgt. Daher entspricht 1 atomare Masseneinheit 1,66057 · 10-27 kg.

Die Masse eines Protons sieht also so aus:

mp = 1,007276 a. essen.

Es gibt eine andere Möglichkeit, die Masse dieses positiv geladenen Teilchens auszudrücken, indem man andere Maßeinheiten verwendet. Dazu müssen Sie zunächst die Äquivalenz von Masse und Energie E=mc2 als Axiom akzeptieren. Wobei c – und m die Körpermasse ist.

Die Protonenmasse wird in diesem Fall in Megaelektronenvolt oder MeV gemessen. Diese Maßeinheit wird ausschließlich in der Kern- und Atomphysik verwendet und dient zur Messung der Energie, die nötig ist, um ein Teilchen zwischen zwei Punkten in C zu transportieren, unter der Bedingung, dass die Potentialdifferenz zwischen diesen Punkten 1 Volt beträgt.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass 1 a.u.m. = 931,494829533852 MeV, die Protonenmasse beträgt ungefähr

Diese Schlussfolgerung wurde auf der Grundlage massenspektroskopischer Messungen gezogen, und es ist die Masse in der oben angegebenen Form, die üblicherweise auch als e bezeichnet wird Ruheenergie des Protons.

Je nach den Anforderungen des Experiments kann die Masse des kleinsten Teilchens in drei verschiedenen Werten und in drei verschiedenen Maßeinheiten ausgedrückt werden.

Darüber hinaus kann die Masse eines Protons relativ zur Masse eines Elektrons ausgedrückt werden, das bekanntlich viel „schwerer“ ist als ein positiv geladenes Teilchen. Mit einer groben Berechnung und erheblichen Fehlern beträgt die Masse in diesem Fall 1836,152672 relativ zur Masse des Elektrons.