मुख्यपृष्ठ › शरीर › प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचा शोध कोणी आणि केव्हा लावला. प्रोटॉन वस्तुमान

प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचा शोध कोणी आणि केव्हा लावला. प्रोटॉन वस्तुमान

या लेखात तुम्हाला रसायनशास्त्र आणि भौतिकशास्त्रात वापरल्या जाणाऱ्या इतर घटकांसह विश्वाचा आधार बनवणारा एक प्राथमिक कण म्हणून प्रोटॉनबद्दल माहिती मिळेल. प्रोटॉनचे गुणधर्म, रसायनशास्त्रातील त्याची वैशिष्ट्ये आणि स्थिरता निश्चित केली जाईल.

प्रोटॉन म्हणजे काय

प्रोटॉन हा प्राथमिक कणांच्या प्रतिनिधींपैकी एक आहे, ज्याचे वर्गीकरण बॅरिऑन म्हणून केले जाते, उदा. ज्यामध्ये फर्मिअन्स जोरदारपणे संवाद साधतात आणि कणातच 3 क्वार्क असतात. प्रोटॉन हा एक स्थिर कण आहे आणि त्याला वैयक्तिक गती आहे - स्पिन ½. प्रोटॉनचे भौतिक पदनाम आहे p(किंवा p +)

प्रोटॉन हा एक प्राथमिक कण आहे जो थर्मोन्यूक्लियर-प्रकारच्या प्रक्रियेत भाग घेतो. या प्रकारची प्रतिक्रिया ही मूलत: संपूर्ण विश्वात ताऱ्यांद्वारे निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोत आहे. दोन प्रोटॉनमधून एक न्यूट्रॉन तयार होऊन एका हेलियम न्यूक्लियसमध्ये 4 प्रोटॉनच्या संयोगामुळेच सूर्याद्वारे सोडलेली जवळजवळ संपूर्ण ऊर्जा अस्तित्वात आहे.

प्रोटॉनमध्ये अंतर्निहित गुणधर्म

प्रोटॉन हा बॅरिऑनच्या प्रतिनिधींपैकी एक आहे. ती वस्तुस्थिती आहे. प्रोटॉनचे चार्ज आणि वस्तुमान हे स्थिर प्रमाण आहेत. प्रोटॉन हे इलेक्ट्रिकली +1 चार्ज केलेले असते, आणि त्याचे वस्तुमान मापनाच्या विविध युनिट्समध्ये निर्धारित केले जाते आणि ते MeV 938.272 0813(58) मध्ये असते, प्रोटॉनच्या किलोग्रॅममध्ये वजन 1.672 621 898(21) 10 −27 kg, अणु वस्तुमानाच्या एककांमध्ये प्रोटॉनचे वजन 1.007 276 466 879(91) a आहे. उदा., आणि इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या संबंधात, प्रोटॉनचे वजन इलेक्ट्रॉनच्या संबंधात 1836.152 673 89 (17) आहे.

एक प्रोटॉन, ज्याची व्याख्या भौतिकशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून आधीच वर दिली गेली आहे, आयसोस्पिन +½ च्या प्रक्षेपणासह एक प्राथमिक कण आहे आणि आण्विक भौतिकशास्त्र हा कण विरुद्ध चिन्हाने ओळखतो. प्रोटॉन स्वतः एक न्यूक्लिओन आहे आणि त्यात 3 क्वार्क (दोन यू क्वार्क आणि एक डी क्वार्क) असतात.

प्रोटॉनच्या संरचनेचा प्रायोगिकपणे युनायटेड स्टेट्स ऑफ अमेरिका - रॉबर्ट हॉफस्टॅडर यांच्या अणु भौतिकशास्त्रज्ञाने अभ्यास केला. हे लक्ष्य साध्य करण्यासाठी, भौतिकशास्त्रज्ञाने उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनसह प्रोटॉनची टक्कर केली आणि त्याच्या वर्णनासाठी त्याला भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.

प्रोटॉनमध्ये एक कोर (जड कोर) असतो, ज्यामध्ये प्रोटॉनच्या इलेक्ट्रिक चार्जची सुमारे पस्तीस टक्के ऊर्जा असते आणि त्याची घनता बरीच जास्त असते. कोरच्या सभोवतालचे कवच तुलनेने डिस्चार्ज केले जाते. शेलमध्ये प्रामुख्याने प्रकार आणि p च्या आभासी मेसन्स असतात आणि प्रोटॉनच्या विद्युत संभाव्यतेच्या सुमारे पन्नास टक्के वाहून नेतात आणि ते अंदाजे 0.25 * 10 13 ते 1.4 * 10 13 च्या अंतरावर असते. आणखी पुढे, सुमारे 2.5 * 10 13 सेंटीमीटरच्या अंतरावर, शेलमध्ये आणि w आभासी मेसॉन असतात आणि प्रोटॉनच्या विद्युत चार्जपैकी अंदाजे पंधरा टक्के उर्वरीत असतात.

प्रोटॉन स्थिरता आणि स्थिरता

मुक्त स्थितीत, प्रोटॉन क्षयची कोणतीही चिन्हे दर्शवत नाही, जे त्याची स्थिरता दर्शवते. बॅरिअन्सचा सर्वात हलका प्रतिनिधी म्हणून प्रोटॉनची स्थिर स्थिती बॅरिऑनच्या संख्येच्या संवर्धनाच्या कायद्याद्वारे निर्धारित केली जाते. SBC कायद्याचे उल्लंघन न करता, प्रोटॉन न्यूट्रिनो, पॉझिट्रॉन आणि इतर, हलक्या प्राथमिक कणांमध्ये क्षय करण्यास सक्षम आहेत.

अणु न्यूक्लियसच्या प्रोटॉनमध्ये K, L, M अणु शेल असलेले विशिष्ट प्रकारचे इलेक्ट्रॉन कॅप्चर करण्याची क्षमता असते. प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन कॅप्चर पूर्ण केल्यावर, त्याचे न्यूट्रॉनमध्ये रूपांतर होते आणि परिणामी न्यूट्रिनो सोडतो आणि इलेक्ट्रॉन कॅप्चरच्या परिणामी तयार होणारे “छिद्र” अंतर्निहित अणू स्तरांच्या वरून इलेक्ट्रॉनने भरलेले असते.

जडत्व नसलेल्या संदर्भ फ्रेम्समध्ये, प्रोटॉनला मर्यादित जीवनकाळ प्राप्त करणे आवश्यक आहे ज्याची गणना केली जाऊ शकते, हे अनरूह प्रभावामुळे होते (रेडिएशन), जे क्वांटम फील्ड सिद्धांतामध्ये प्रवेगक संदर्भ फ्रेममध्ये थर्मल रेडिएशनच्या संभाव्य चिंतनाचा अंदाज लावते; या प्रकारच्या रेडिएशनची अनुपस्थिती. अशाप्रकारे, प्रोटॉन, जर त्याचे आयुष्य मर्यादित असेल तर, बीटा क्षय पॉझिट्रॉन, न्यूट्रॉन किंवा न्यूट्रिनोमध्ये होऊ शकतो, जरी अशा क्षय प्रक्रियेला ZSE द्वारे प्रतिबंधित केले आहे.

रसायनशास्त्रात प्रोटॉनचा वापर

प्रोटॉन हा एका प्रोटॉनपासून बनलेला H अणू आहे आणि त्यात इलेक्ट्रॉन नाही, म्हणून रासायनिक अर्थाने, प्रोटॉन हा H अणूचा एक केंद्रक आहे जो प्रोटॉनसह जोडलेला न्यूट्रॉन अणूचे केंद्रक तयार करतो. दिमित्री इव्हानोविच मेंडेलीव्हच्या PTCE मध्ये, घटक क्रमांक विशिष्ट घटकाच्या अणूमधील प्रोटॉनची संख्या दर्शवितो आणि घटक क्रमांक अणू शुल्काद्वारे निर्धारित केला जातो.

हायड्रोजन केशन्स खूप मजबूत इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारे आहेत. रसायनशास्त्रात प्रोटॉन हे प्रामुख्याने सेंद्रिय आणि खनिज आम्लांपासून मिळतात. आयनीकरण ही गॅस टप्प्याटप्प्याने प्रोटॉन तयार करण्याची एक पद्धत आहे.

प्रोटॉन थर्मोन्यूक्लियर अभिक्रियांमध्ये भाग घेतात, जे ताऱ्यांद्वारे निर्माण होणाऱ्या ऊर्जेचे मुख्य स्त्रोत आहेत. विशेषतः, प्रतिक्रिया pp-सायकल, जे सूर्याद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या जवळजवळ सर्व उर्जेचा स्त्रोत आहे, दोन प्रोटॉनचे न्यूट्रॉनमध्ये रूपांतर करून हेलियम-4 न्यूक्लियसमध्ये चार प्रोटॉनच्या संयोगाने खाली येते.

भौतिकशास्त्रात, प्रोटॉन दर्शविले जाते p(किंवा p+). प्रोटॉनचे रासायनिक पदनाम (सकारात्मक हायड्रोजन आयन म्हणून मानले जाते) H + आहे, खगोल भौतिक पदनाम HII आहे.

उघडत आहे

प्रोटॉन गुणधर्म

प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन वस्तुमानाचे गुणोत्तर, 1836.152 673 89(17), 0.002% च्या अचूकतेसह, 6π 5 = 1836.118 मूल्याच्या बरोबरीचे आहे.

प्रोटॉनच्या अंतर्गत संरचनेचा प्रायोगिकपणे आर. हॉफस्टॅडर यांनी उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनच्या (2 GeV) बीमच्या प्रोटॉनसह झालेल्या टक्करांचा अभ्यास करून प्रायोगिकरित्या अभ्यास केला (भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक 1961). प्रोटॉनमध्ये सेमी त्रिज्या असलेला जड कोर (कोर) असतो, ज्यामध्ये वस्तुमान आणि चार्जची उच्च घनता असते. ≈ ३५% (\डिस्प्लेस्टाइल \अंदाजे ३५\,\%)प्रोटॉनचा इलेक्ट्रिक चार्ज आणि त्याच्या सभोवतालचे तुलनेने दुर्मिळ कवच. पासून अंतरावर ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \अंदाजे 0(,)25\cdot 10^(-13))आधी ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \अंदाजे 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm या शेलमध्ये प्रामुख्याने आभासी ρ - आणि π -mesons वाहून नेणारे असतात ≈ ५०% (\डिस्प्लेस्टाइल \अंदाजे ५०\,\%)प्रोटॉनचा इलेक्ट्रिक चार्ज, नंतर अंतरापर्यंत ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \अंदाजे 2(,)5\cdot 10^(-13))सेमी वर्च्युअल ω - आणि π -मेसॉनचे शेल वाढवते, प्रोटॉनच्या इलेक्ट्रिक चार्जच्या ~15% वाहून नेते.

क्वार्क्सने निर्माण केलेल्या प्रोटॉनच्या केंद्रावरील दाब हा सुमारे 10 35 Pa (10 30 वायुमंडल) असतो, म्हणजेच न्यूट्रॉन ताऱ्यांच्या आत असलेल्या दाबापेक्षा जास्त असतो.

प्रोटॉनचा चुंबकीय क्षण दिलेल्या एकसमान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये प्रोटॉनच्या चुंबकीय क्षणाच्या रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी आणि त्याच क्षेत्रात प्रोटॉनच्या वर्तुळाकार कक्षेतील सायक्लोट्रॉन वारंवारता यांचे गुणोत्तर मोजून मोजले जाते.

प्रोटॉनशी संबंधित तीन भौतिक प्रमाण आहेत ज्यांचे परिमाण लांबी आहे:

साधारण हायड्रोजन अणूंचा वापर करून प्रोटॉन त्रिज्याचे मोजमाप, 1960 च्या दशकापासून विविध पद्धतींनी केले गेले, परिणामी (CODATA -2014) 0.8751 ± 0.0061 फेमटोमीटर(1 fm = 10 −15 मी). म्युओनिक हायड्रोजन अणूंसह (जेथे इलेक्ट्रॉनची जागा म्युऑनने घेतली आहे) पहिल्या प्रयोगांनी या त्रिज्यासाठी 4% लहान परिणाम दिला: 0.84184 ± 0.00067 fm. या फरकाची कारणे अद्याप अस्पष्ट आहेत.

स्थिरता

मुक्त प्रोटॉन स्थिर आहे, प्रायोगिक अभ्यासाने त्याच्या क्षयची कोणतीही चिन्हे उघड केलेली नाहीत (किडणे चॅनेलची पर्वा न करता आयुर्मानाची खालची मर्यादा 2.9⋅10 29 वर्षे आहे, 1.6⋅10 34 वर्षे पॉझिट्रॉन आणि तटस्थ pion मध्ये क्षय होण्यासाठी, 7.7⋅ 10 33 वर्षे पॉझिटिव्ह म्युऑन आणि न्यूट्रल पायोनमध्ये क्षय होण्यासाठी). प्रोटॉन हा बॅरिऑन्सपैकी सर्वात हलका असल्याने, प्रोटॉनची स्थिरता बॅरिऑन क्रमांकाच्या संवर्धनाच्या कायद्याचा परिणाम आहे - या कायद्याचे उल्लंघन केल्याशिवाय प्रोटॉन कोणत्याही हलक्या कणांमध्ये (उदाहरणार्थ, पॉझिट्रॉन आणि न्यूट्रिनोमध्ये) क्षय करू शकत नाही. तथापि, स्टँडर्ड मॉडेलचे अनेक सैद्धांतिक विस्तार अशा प्रक्रियांचा अंदाज लावतात (अद्याप पाळले गेले नाहीत) ज्यामुळे बॅरिऑन नंबर असंरक्षण होईल आणि त्यामुळे प्रोटॉनचा क्षय होईल.

अणु न्यूक्लियसमध्ये बांधलेला प्रोटॉन अणूच्या इलेक्ट्रॉन K-, L- किंवा M-शेलमधून इलेक्ट्रॉन कॅप्चर करण्यास सक्षम असतो (तथाकथित "इलेक्ट्रॉन कॅप्चर"). अणू न्यूक्लियसचा प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन शोषून घेतो, तो न्यूट्रॉनमध्ये बदलतो आणि त्याच वेळी न्यूट्रिनो उत्सर्जित करतो: p+e − →+ν e . इलेक्ट्रॉन कॅप्चरद्वारे तयार केलेल्या K-, L- किंवा M-स्तरातील एक "छिद्र" अणूच्या एका इलेक्ट्रॉन थरातील इलेक्ट्रॉनने भरलेला असतो, जो अणुक्रमांकाशी संबंधित वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण उत्सर्जित करतो. झेड− 1, आणि/किंवा Auger इलेक्ट्रॉन. 7 मधील 1000 हून अधिक समस्थानिक ज्ञात आहेत
4 ते 262
105, इलेक्ट्रॉन कॅप्चरद्वारे क्षय. पुरेशा प्रमाणात उपलब्ध क्षय ऊर्जा (वरील 2m e c 2 ≈ 1.022 MeV) एक स्पर्धात्मक क्षय वाहिनी उघडते - पॉझिट्रॉन क्षय p → +e ++ν e . यावर जोर दिला पाहिजे की या प्रक्रिया केवळ काही केंद्रकातील प्रोटॉनसाठीच शक्य आहेत, जेथे हरवलेली ऊर्जा परिणामी न्यूट्रॉनच्या निम्न न्यूक्लियर शेलमध्ये संक्रमणाद्वारे पुन्हा भरली जाते; मुक्त प्रोटॉनसाठी ते उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याद्वारे प्रतिबंधित आहेत.

रसायनशास्त्रातील प्रोटॉनचे स्त्रोत खनिज (नायट्रिक, सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक आणि इतर) आणि सेंद्रिय (फॉर्मिक, एसिटिक, ऑक्सॅलिक आणि इतर) ऍसिड आहेत. जलीय द्रावणात, ऍसिड प्रोटॉनच्या निर्मूलनासह पृथक्करण करण्यास सक्षम असतात, ज्यामुळे हायड्रोनियम केशन तयार होते.

गॅस टप्प्यात, प्रोटॉन आयनीकरणाद्वारे प्राप्त केले जातात - हायड्रोजन अणूमधून इलेक्ट्रॉन काढून टाकणे. उत्तेजित हायड्रोजन अणूची आयनीकरण क्षमता 13.595 eV आहे. जेव्हा वातावरणातील दाब आणि खोलीच्या तापमानावर वेगवान इलेक्ट्रॉन्सद्वारे आण्विक हायड्रोजनचे आयनीकरण केले जाते, तेव्हा आण्विक हायड्रोजन आयन (H 2 +) सुरुवातीला तयार होतो - दोन प्रोटॉन असलेली भौतिक प्रणाली 1.06 बाय एका इलेक्ट्रॉनच्या अंतरावर एकत्र ठेवली जाते. पॉलिंगच्या मते, अशा प्रणालीची स्थिरता 7·10 14 s −1 च्या बरोबरीची “रेझोनान्स वारंवारता” असलेल्या दोन प्रोटॉनमधील इलेक्ट्रॉनच्या अनुनादामुळे होते. जेव्हा तापमान अनेक हजार अंशांपर्यंत वाढते तेव्हा हायड्रोजन आयनीकरण उत्पादनांची रचना प्रोटॉनच्या बाजूने बदलते - एच +.

अर्ज

प्रवेगक प्रोटॉनचे बीम प्राथमिक कणांच्या प्रायोगिक भौतिकशास्त्रात (विखुरण्याच्या प्रक्रियेचा अभ्यास आणि इतर कणांच्या किरणांच्या निर्मितीचा अभ्यास), औषधात (कर्करोगासाठी प्रोटॉन थेरपी) वापरले जातात.

देखील पहा

नोट्स

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt मूलभूत भौतिक स्थिरांक --- संपूर्ण सूची
CODATA मूल्य: प्रोटॉन वस्तुमान
CODATA मूल्य: यू मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान
अहमद एस.; इत्यादी. (2004). "सडबरी न्यूट्रिनो वेधशाळेकडून अदृश्य मोडद्वारे न्यूक्लिओन क्षयवरील मर्यादा." भौतिक पुनरावलोकन पत्रे. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. बिबकोड:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. पीएमआयडी.
CODATA मूल्य: MeV मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान ऊर्जा समतुल्य
CODATA मूल्य: प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन वस्तुमान प्रमाण
, सह. ६७.
हॉफस्टॅडर पी.न्यूक्ली आणि न्यूक्लिओन्सची रचना // भौतिक. - 1963. - टी. 81, क्रमांक 1. - पी. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
शेल्किन के. आय.आभासी प्रक्रिया आणि न्यूक्लिओनची रचना // मायक्रोवर्ल्डचे भौतिकशास्त्र - एम.: ॲटोमिझडॅट, 1965. - पृष्ठ 75.
झ्दानोव जी. बी.लवचिक विखुरणे, परिधीय परस्परसंवाद आणि अनुनाद // उच्च ऊर्जा कण. अंतराळ आणि प्रयोगशाळांमध्ये उच्च ऊर्जा - एम.: नौका, 1965. - पृष्ठ 132.
बर्कर्ट व्ही. डी., एलोआद्रिरी एल., गिरोड एफ. एक्स.प्रोटॉनच्या आत दबाव वितरण // निसर्ग. - 2018. - मे (खंड 557, क्र. 7705). - पृष्ठ 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
बेथे, जी., मॉरिसन एफ.न्यूक्लियसचा प्राथमिक सिद्धांत. - एम: आयएल, 1956. - पी. 48.

प्रोटॉन (प्राथमिक कण)

प्राथमिक कणांचा फील्ड सिद्धांत, विज्ञानाच्या चौकटीत कार्यरत, भौतिकशास्त्राने सिद्ध केलेल्या पायावर आधारित आहे:

शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स,
क्वांटम मेकॅनिक्स (ऊर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याला विरोध करणारे आभासी कणांशिवाय),
संवर्धन कायदे हे भौतिकशास्त्राचे मूलभूत नियम आहेत.

प्राथमिक कणांच्या क्षेत्र सिद्धांताद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या वैज्ञानिक दृष्टिकोनातील हा मूलभूत फरक आहे - खरा सिद्धांत निसर्गाच्या नियमांमध्ये काटेकोरपणे चालला पाहिजे: हे विज्ञान आहे.

निसर्गात अस्तित्त्वात नसलेले प्राथमिक कण वापरणे, निसर्गात अस्तित्वात नसलेल्या मूलभूत परस्परसंवादांचा शोध लावणे किंवा निसर्गात अस्तित्वात असलेल्या परस्परसंवादांच्या जागी विलक्षण कण आणणे, निसर्गाच्या नियमांकडे दुर्लक्ष करणे, त्यांच्याशी गणितीय हाताळणी करणे (विज्ञानाचे स्वरूप निर्माण करणे) - हे विज्ञान म्हणून पार पडलेल्या परीकथा आहेत. परिणामी, भौतिकशास्त्र गणितीय परीकथांच्या जगात घसरले. स्टँडर्ड मॉडेलची परी-कथा पात्रे (ग्लुऑनसह क्वार्क्स), परीकथा ग्रॅव्हिटन्स आणि "क्वांटम थिअरी" च्या परीकथांसह, भौतिकशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकांमध्ये आधीच घुसले आहेत - आणि मुलांची दिशाभूल करत आहेत, गणितीय परीकथा वास्तविकता म्हणून सोडून देतात. प्रामाणिक नवीन भौतिकशास्त्राच्या समर्थकांनी याचा प्रतिकार करण्याचा प्रयत्न केला, परंतु शक्ती समान नव्हती. आणि म्हणूनच 2010 पर्यंत, प्राथमिक कणांच्या फील्ड सिद्धांताच्या आगमनापूर्वी, जेव्हा भौतिकशास्त्र-विज्ञानाच्या पुनरुज्जीवनासाठी संघर्ष अस्सल वैज्ञानिक सिद्धांत आणि गणिताच्या परीकथा यांच्यातील खुल्या संघर्षाच्या पातळीवर गेला ज्याने भौतिकशास्त्रात शक्ती ताब्यात घेतली. मायक्रोवर्ल्ड (आणि फक्त नाही).

परंतु इंटरनेट, शोध इंजिन आणि साइटच्या पृष्ठांवर मुक्तपणे सत्य बोलण्याची क्षमता याशिवाय नवीन भौतिकशास्त्राच्या यशाबद्दल मानवतेला माहिती नसते. विज्ञानातून पैसे कमावणाऱ्या प्रकाशनांबद्दल, जे इंटरनेटवर आवश्यक माहिती जलद आणि मुक्तपणे मिळवणे शक्य असेल तेव्हा पैशासाठी ते वाचतात.

1 प्रोटॉन हा एक प्राथमिक कण आहे
2 जेव्हा भौतिकशास्त्र हे विज्ञान राहिले
3 भौतिकशास्त्रातील प्रोटॉन
4 प्रोटॉन त्रिज्या
5 प्रोटॉनचा चुंबकीय क्षण
6 प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र

अर्नेस्ट रदरफोर्ड यांनी 1919 मध्ये, अल्फा कणांसह नायट्रोजन केंद्रकांचे विकिरण करून, हायड्रोजन केंद्रकांच्या निर्मितीचे निरीक्षण केले. रदरफोर्डने टक्करातून निर्माण झालेल्या कणाला प्रोटॉन म्हटले. क्लाउड चेंबरमधील प्रोटॉन ट्रॅकची पहिली छायाचित्रे 1925 मध्ये पॅट्रिक ब्लॅकेट यांनी घेतली होती. परंतु हायड्रोजन आयन स्वतः (जे प्रोटॉन आहेत) हे रदरफोर्डच्या प्रयोगांच्या खूप आधीपासून ज्ञात होते.
आज, 21 व्या शतकात, भौतिकशास्त्र प्रोटॉनबद्दल बरेच काही सांगू शकते.

1 प्रोटॉन हा एक प्राथमिक कण आहे

भौतिकशास्त्र विकसित होत असताना प्रोटॉनच्या संरचनेबद्दल भौतिकशास्त्राच्या कल्पना बदलत गेल्या.
1964 पर्यंत भौतिकशास्त्राने सुरुवातीला प्रोटॉनला प्राथमिक कण मानले, जेव्हा गेलमन आणि झ्वेग यांनी स्वतंत्रपणे क्वार्क गृहीतक मांडले.

सुरुवातीला, हॅड्रॉनचे क्वार्क मॉडेल केवळ तीन काल्पनिक क्वार्क आणि त्यांच्या प्रतिकणांपर्यंत मर्यादित होते. त्यामुळे त्या वेळी ज्ञात असलेल्या प्राथमिक कणांच्या स्पेक्ट्रमचे अचूक वर्णन करणे शक्य झाले, लेप्टॉनचा विचार न करता, जे प्रस्तावित मॉडेलमध्ये बसत नाहीत आणि म्हणूनच क्वार्कसह प्राथमिक म्हणून ओळखले गेले. निसर्गात अस्तित्वात नसलेल्या फ्रॅक्शनल इलेक्ट्रिक चार्जेसचा परिचय यासाठीची किंमत होती. नंतर, जसजसे भौतिकशास्त्र विकसित झाले आणि नवीन प्रायोगिक डेटा उपलब्ध झाला, क्वार्क मॉडेल हळूहळू वाढले आणि बदलले, अखेरीस मानक मॉडेल बनले.

भौतिकशास्त्रज्ञ नवीन काल्पनिक कण शोधत आहेत. क्वार्कचा शोध कॉस्मिक किरणांमध्ये, निसर्गात (त्यांच्या अंशात्मक विद्युत शुल्काची भरपाई होऊ शकत नाही) आणि प्रवेगकांवर केला गेला.
दशके उलटली, प्रवेगकांची शक्ती वाढली आणि काल्पनिक क्वार्क्सच्या शोधाचा परिणाम नेहमी सारखाच होता: क्वार्क निसर्गात आढळत नाहीत.

क्वार्क (आणि नंतर स्टँडर्ड) मॉडेलच्या मृत्यूची शक्यता पाहून, त्याच्या समर्थकांनी एक काल्पनिक कथा रचली आणि मानवतेला सांगितली जी काही प्रयोगांमध्ये क्वार्कच्या खुणा आढळून आल्या. - या माहितीची पडताळणी करणे अशक्य आहे - प्रायोगिक डेटावर मानक मॉडेल वापरून प्रक्रिया केली जाते आणि ती नेहमी आवश्यकतेनुसार काहीतरी देईल. भौतिकशास्त्राच्या इतिहासाला अशी उदाहरणे माहीत आहेत की जेव्हा एका कणाऐवजी दुसरा कण आत घुसला होता - प्रायोगिक डेटाची अशी शेवटची फेरफार म्हणजे व्हेक्टर मेसॉनचे विलक्षण हिग्ज बोसॉन म्हणून घसरणे, कथितपणे कणांच्या वस्तुमानासाठी जबाबदार आहे, परंतु त्याच वेळी वेळ त्यांच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र तयार नाही. या गणिती कथेला भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकही मिळाले होते. आमच्या बाबतीत, वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या उभ्या असलेल्या लाटा, ज्याबद्दल प्राथमिक कणांचे तरंग सिद्धांत लिहिले गेले होते, ते परी क्वार्क म्हणून घसरले गेले.

जेव्हा मानक मॉडेल अंतर्गत सिंहासन पुन्हा डळमळू लागले, तेव्हा त्याच्या समर्थकांनी लहान मुलांसाठी एक नवीन परीकथा तयार केली आणि मानवतेला "बंदिस्त" म्हटले. कोणत्याही विचारशील व्यक्तीला त्यामध्ये उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याची - निसर्गाच्या मूलभूत नियमाची थट्टा करताना दिसेल. पण स्टँडर्ड मॉडेलचे समर्थक वास्तव पाहू इच्छित नाहीत.

2 जेव्हा भौतिकशास्त्र हे विज्ञान राहिले

जेव्हा भौतिकशास्त्र अजूनही एक विज्ञान होते, तेव्हा सत्य बहुसंख्यांच्या मताने नव्हे तर प्रयोगाने ठरवले जात असे. भौतिकशास्त्र-विज्ञान आणि गणितीय परीकथा भौतिकशास्त्र म्हणून संपुष्टात आलेला हा मूलभूत फरक आहे.
काल्पनिक क्वार्क शोधणारे सर्व प्रयोग(नक्कीच, प्रायोगिक डेटाच्या वेषाखाली तुमच्या विश्वासात घसरण केल्याशिवाय) स्पष्टपणे दर्शविले आहे: निसर्गात कोणतेही क्वार्क नाहीत.

आता स्टँडर्ड मॉडेलचे समर्थक सर्व प्रयोगांचे निकाल बदलण्याचा प्रयत्न करीत आहेत, जे स्टँडर्ड मॉडेलसाठी मृत्यूदंड ठरले, त्यांच्या सामूहिक मताने, ते वास्तव म्हणून सोडले. पण परीकथा कितीही चालू राहिली तरी त्याचा शेवट होणारच. एकमात्र प्रश्न हा आहे की तो कोणत्या प्रकारचा असेल: मानक मॉडेलचे समर्थक बुद्धिमत्ता, धैर्य दाखवतील आणि प्रयोगांच्या एकमताने निर्णय घेतल्यानंतर त्यांची स्थिती बदलतील (किंवा त्याऐवजी: निसर्गाचा निर्णय), किंवा त्यांना इतिहासात पाठवले जाईल. सार्वत्रिक हशा नवीन भौतिकशास्त्र - 21 व्या शतकातील भौतिकशास्त्र, कथाकारांप्रमाणे ज्यांनी संपूर्ण मानवतेची फसवणूक करण्याचा प्रयत्न केला. निवड त्यांची आहे.

आता प्रोटॉन बद्दल.

3 भौतिकशास्त्रातील प्रोटॉन

प्रोटॉन - प्राथमिक कणक्वांटम क्रमांक L=3/2 (स्पिन = 1/2) - बॅरिऑन ग्रुप, प्रोटॉन उपसमूह, इलेक्ट्रिक चार्ज +e (प्राथमिक कणांच्या फील्ड सिद्धांतानुसार प्रणालीकरण).
प्राथमिक कणांच्या क्षेत्र सिद्धांतानुसार (वैज्ञानिक पायावर बांधलेला सिद्धांत आणि सर्व प्राथमिक कणांचे योग्य स्पेक्ट्रम मिळालेला एकमेव सिद्धांत), प्रोटॉनमध्ये स्थिर घटकासह फिरणारे ध्रुवीकृत वैकल्पिक विद्युत चुंबकीय क्षेत्र असते. प्रोटॉनमध्ये क्वार्क असतात असे मानक मॉडेलच्या सर्व निराधार विधानांचा वास्तवाशी काहीही संबंध नाही. - भौतिकशास्त्राने प्रायोगिकरित्या सिद्ध केले आहे की प्रोटॉनमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड आणि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र देखील आहे. भौतिकशास्त्राने 100 वर्षांपूर्वी प्राथमिक कणांमध्ये केवळ विद्युतचुंबकीय क्षेत्रेच नसून ती बनलेली असतात असा अंदाज लावला, परंतु 2010 पर्यंत सिद्धांत तयार करणे शक्य नव्हते. आता, 2015 मध्ये, प्राथमिक कणांच्या गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत देखील प्रकट झाला, ज्याने गुरुत्वाकर्षणाचे विद्युत चुंबकीय स्वरूप स्थापित केले आणि प्राथमिक कणांच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राची समीकरणे प्राप्त केली, गुरुत्वाकर्षणाच्या समीकरणांपेक्षा भिन्न, ज्याच्या आधारावर एकापेक्षा जास्त गणिते भौतिकशास्त्रातील परीकथा बांधली गेली.

या क्षणी, प्राथमिक कणांचा फील्ड सिद्धांत (स्टँडर्ड मॉडेलच्या विपरीत) प्राथमिक कणांच्या संरचनेवर आणि स्पेक्ट्रमवरील प्रायोगिक डेटाचा विरोध करत नाही आणि म्हणून भौतिकशास्त्राने निसर्गात कार्य करणारा सिद्धांत मानला जाऊ शकतो.

प्रोटॉनच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची रचना(ई-स्थिर विद्युत क्षेत्र, एच-स्थिर चुंबकीय क्षेत्र, वैकल्पिक विद्युत चुंबकीय क्षेत्र पिवळ्या रंगात चिन्हांकित आहे)
ऊर्जा शिल्लक (एकूण अंतर्गत उर्जेची टक्केवारी):

स्थिर विद्युत क्षेत्र (ई) - ०.३४६%,
स्थिर चुंबकीय क्षेत्र (H) - 7.44%,
वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड - 92.21%.

हे असे आहे की प्रोटॉन m 0~ =0.9221m 0 आणि त्याच्या वस्तुमानाच्या सुमारे 8 टक्के स्थिर विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांमध्ये केंद्रित आहे. प्रोटॉनच्या स्थिर चुंबकीय क्षेत्रामध्ये केंद्रित ऊर्जा आणि स्थिर विद्युत क्षेत्रात केंद्रित ऊर्जा यांच्यातील गुणोत्तर 21.48 आहे. हे प्रोटॉनमध्ये आण्विक शक्तींचे अस्तित्व स्पष्ट करते.

प्रोटॉनच्या इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये दोन क्षेत्र असतात: एक सकारात्मक चार्ज असलेला बाह्य क्षेत्र आणि नकारात्मक चार्ज असलेला अंतर्गत क्षेत्र. बाह्य आणि आतील क्षेत्रांच्या शुल्कातील फरक प्रोटॉन + ई चे एकूण विद्युत शुल्क निर्धारित करते. त्याचे परिमाणीकरण भूमिती आणि प्राथमिक कणांच्या संरचनेवर आधारित आहे.

आणि निसर्गात अस्तित्त्वात असलेल्या प्राथमिक कणांचे मूलभूत परस्परसंवाद यासारखे दिसतात:

4 प्रोटॉन त्रिज्या

प्राथमिक कणांचा फील्ड सिद्धांत कणाची त्रिज्या (r) ची व्याख्या केंद्रापासून ते बिंदूपर्यंतचे अंतर म्हणून करते ज्यावर जास्तीत जास्त वस्तुमान घनता प्राप्त होते.

प्रोटॉनसाठी, हे 3.4212 ∙10 -16 मीटर असेल यामध्ये आपल्याला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड लेयरची जाडी जोडली पाहिजे आणि प्रोटॉनने व्यापलेल्या जागेच्या क्षेत्राची त्रिज्या मिळेल:

प्रोटॉनसाठी हे 4.5616 ∙10 -16 मीटर असेल अशाप्रकारे, प्रोटॉनची बाह्य सीमा कणाच्या केंद्रापासून 4.5616 ∙10 -16 मीटर अंतरावर असते प्रोटॉनचे विद्युत आणि स्थिर चुंबकीय क्षेत्र, इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या नियमांनुसार, या त्रिज्येच्या बाहेर आहे.

5 प्रोटॉनचा चुंबकीय क्षण

क्वांटम सिद्धांताच्या विरूद्ध, प्राथमिक कणांचा फील्ड सिद्धांत असे सांगते की प्राथमिक कणांचे चुंबकीय क्षेत्र विद्युत शुल्काच्या फिरत्या फिरण्याने तयार होत नाहीत, परंतु विद्युत चुंबकीय क्षेत्राचा एक स्थिर घटक म्हणून स्थिर विद्युत क्षेत्रासह एकाच वेळी अस्तित्वात असतात. म्हणून क्वांटम क्रमांक L>0 असलेल्या सर्व प्राथमिक कणांमध्ये स्थिर चुंबकीय क्षेत्र असते.
प्राथमिक कणांचा फील्ड सिद्धांत प्रोटॉनच्या चुंबकीय क्षणाला विसंगत मानत नाही - त्याचे मूल्य क्वांटम संख्यांच्या संचाद्वारे प्राथमिक कणामध्ये क्वांटम यांत्रिकी कार्य करते त्या प्रमाणात निर्धारित केले जाते.
तर प्रोटॉनचा मुख्य चुंबकीय क्षण दोन प्रवाहांद्वारे तयार केला जातो:

(+) चुंबकीय क्षण +2 सह (eħ/m 0 s)
(-) चुंबकीय क्षणासह -0.5 (eħ/m 0 s)

प्रोटॉनचे परिणामी चुंबकीय क्षण प्राप्त करण्यासाठी, दोन्ही क्षण जोडणे आवश्यक आहे, प्रोटॉनच्या वेव्ह अल्टरनेटिंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये असलेल्या उर्जेच्या टक्केवारीने गुणाकार करणे आवश्यक आहे (100% ने भागून) आणि स्पिन घटक जोडणे (चा फील्ड सिद्धांत पहा. प्राथमिक कण भाग 2, विभाग 3.2), परिणामी आपल्याला 1.3964237 eh/m 0p c मिळेल. सामान्य न्यूक्लियर मॅग्नेटॉनमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी, परिणामी संख्या दोनने गुणाकार करणे आवश्यक आहे - शेवटी आमच्याकडे 2.7928474 आहे.

जेव्हा भौतिकशास्त्राने असे गृहीत धरले की प्राथमिक कणांचे चुंबकीय क्षण त्यांच्या इलेक्ट्रिक चार्जच्या फिरकीच्या फिरण्याने तयार होतात, तेव्हा त्यांचे मोजमाप करण्यासाठी योग्य एकके प्रस्तावित केली गेली: प्रोटॉनसाठी ते eh/2m 0p c आहे (लक्षात ठेवा की प्रोटॉन स्पिनचे मूल्य 1 आहे. /2) न्यूक्लियर मॅग्नेटॉन म्हणतात. आता 1/2 वगळले जाऊ शकते, जसे की सिमेंटिक भार वाहून नाही, आणि फक्त सोडले जाऊ शकते eh/m 0p c.

परंतु गंभीरपणे, प्राथमिक कणांमध्ये कोणतेही विद्युत प्रवाह नसतात, परंतु तेथे चुंबकीय क्षेत्रे असतात (आणि तेथे कोणतेही विद्युत शुल्क नसतात, परंतु विद्युत क्षेत्रे असतात). प्राथमिक कणांच्या अस्सल चुंबकीय क्षेत्रांना प्रवाहांच्या चुंबकीय क्षेत्रांसह (तसेच विद्युत शुल्काच्या फील्डसह प्राथमिक कणांचे अस्सल विद्युत क्षेत्र) अचूकता न गमावता बदलणे अशक्य आहे - या क्षेत्रांचे स्वरूप भिन्न आहे. इथे आणखी काही इलेक्ट्रोडायनामिक्स आहे - फील्ड फिजिक्सचे इलेक्ट्रोडायनामिक्स, जे अजून तयार व्हायचे आहे, जसे की फील्ड फिजिक्स.

6 प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र

6.1 दूरक्षेत्रातील प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र

प्रोटॉनच्या विद्युत क्षेत्राच्या संरचनेचे भौतिकशास्त्राचे ज्ञान भौतिकशास्त्र विकसित झाल्यामुळे बदलले आहे. सुरुवातीला असे मानले जात होते की प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र हे पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्ज +e चे क्षेत्र आहे. या फील्डसाठी असेलः
संभाव्यप्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र बिंदू (A) दूर क्षेत्रामध्ये (r > > r p) अचूकपणे, SI प्रणालीमध्ये समान आहे:

तणावएसआय सिस्टीममध्ये दूरच्या क्षेत्रामध्ये (r > > r p) प्रोटॉन इलेक्ट्रिक फील्डचे E बरोबर आहे:

कुठे n = आर/|r| - प्रोटॉन केंद्रापासून निरीक्षण बिंदू (A) च्या दिशेने एकक वेक्टर, r - प्रोटॉन केंद्रापासून निरीक्षण बिंदूपर्यंतचे अंतर, e - प्राथमिक विद्युत शुल्क, व्हेक्टर ठळक असतात, ε 0 - विद्युत स्थिरांक, r p =Lħ /(m 0 ~ c ) ही फील्ड थिअरीमध्ये प्रोटॉनची त्रिज्या आहे, फील्ड थिअरीमध्ये एल ही प्रोटॉनची मुख्य क्वांटम संख्या आहे, ħ प्लँकचा स्थिरांक आहे, m 0 ~ हे एका वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये असलेल्या वस्तुमानाचे प्रमाण आहे विश्रांतीवर एक प्रोटॉन, C हा प्रकाशाचा वेग आहे. (जीएचएस प्रणालीमध्ये कोणतेही गुणक नाही. एसआय गुणक.)

हे गणितीय अभिव्यक्ती प्रोटॉनच्या विद्युत क्षेत्राच्या दूरच्या क्षेत्रासाठी योग्य आहेत: r p , परंतु भौतिकशास्त्राने असे गृहीत धरले की त्यांची वैधता 10 -14 सेंटीमीटरच्या ऑर्डरच्या अंतरापर्यंत जवळच्या झोनपर्यंत देखील वाढली आहे.

6.2 प्रोटॉनचे इलेक्ट्रिक चार्जेस

20 व्या शतकाच्या पूर्वार्धात, भौतिकशास्त्राचा असा विश्वास होता की प्रोटॉनमध्ये फक्त एक विद्युत चार्ज असतो आणि तो +e च्या बरोबरीचा असतो.

क्वार्क गृहीतकाच्या उदयानंतर, भौतिकशास्त्राने असे सुचवले की प्रोटॉनच्या आत एक नाही तर तीन विद्युत शुल्क आहेत: दोन विद्युत शुल्क +2e/3 आणि एक विद्युत शुल्क -e/3. एकूण, हे शुल्क +e देतात. हे केले गेले कारण भौतिकशास्त्राने असे सुचवले की प्रोटॉनची रचना जटिल आहे आणि त्यात +2e/3 चार्ज असलेले दोन अप क्वार्क आणि -e/3 चार्ज असलेले एक डी क्वार्क आहेत. परंतु क्वार्क निसर्गात किंवा कोणत्याही उर्जेवर प्रवेगकांमध्ये आढळले नाहीत आणि ते एकतर त्यांचे अस्तित्व विश्वासावर (जे स्टँडर्ड मॉडेलच्या समर्थकांनी केले) किंवा प्राथमिक कणांची दुसरी रचना शोधण्यासाठी राहिले. परंतु त्याच वेळी, प्राथमिक कणांबद्दलची प्रायोगिक माहिती भौतिकशास्त्रात सतत जमा होत होती, आणि जे काही केले गेले होते त्याचा पुनर्विचार करण्याइतपत ती जमा झाली, तेव्हा प्राथमिक कणांच्या क्षेत्र सिद्धांताचा जन्म झाला.

प्राथमिक कणांच्या क्षेत्र सिद्धांतानुसार, क्वांटम क्रमांक L>0 सह प्राथमिक कणांचे स्थिर विद्युत क्षेत्र, चार्ज केलेले आणि तटस्थ दोन्ही, संबंधित प्राथमिक कणाच्या विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या स्थिर घटकाद्वारे तयार केले जाते.(विद्युत शुल्क हे विद्युत क्षेत्राचे मूळ कारण नाही, जसे भौतिकशास्त्र 19व्या शतकात मानत होते, परंतु प्राथमिक कणांचे विद्युत क्षेत्र असे आहेत की ते विद्युत शुल्काच्या क्षेत्राशी संबंधित आहेत). आणि बाह्य आणि आतील गोलार्धांमधील विषमतेच्या उपस्थितीमुळे विद्युत शुल्काचे क्षेत्र उद्भवते, उलट चिन्हांचे विद्युत क्षेत्र निर्माण करते. चार्ज केलेल्या प्राथमिक कणांसाठी, दूरच्या झोनमध्ये प्राथमिक विद्युत शुल्काचे क्षेत्र तयार केले जाते आणि विद्युत शुल्काचे चिन्ह बाह्य गोलार्धाद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या चिन्हाद्वारे निर्धारित केले जाते. जवळच्या झोनमध्ये, या फील्डमध्ये एक जटिल रचना आहे आणि ती द्विध्रुवीय आहे, परंतु त्यात द्विध्रुवीय क्षण नाही. पॉइंट चार्जेसच्या प्रणाली म्हणून या फील्डच्या अंदाजे वर्णनासाठी, प्रोटॉनच्या आत किमान 6 "क्वार्क" आवश्यक असतील - आम्ही 8 "क्वार्क" घेतल्यास ते अधिक अचूक होईल. हे स्पष्ट आहे की अशा "क्वार्क्स" चे इलेक्ट्रिक चार्ज हे मानक मॉडेल (त्याच्या क्वार्कसह) जे मानतात त्यापेक्षा पूर्णपणे भिन्न असतील.

प्राथमिक कणांच्या क्षेत्र सिद्धांताने हे स्थापित केले आहे की प्रोटॉन, इतर कोणत्याही सकारात्मक चार्ज केलेल्या प्राथमिक कणांप्रमाणे, वेगळे केले जाऊ शकते. दोन विद्युत शुल्क आणि त्यानुसार, दोन विद्युत त्रिज्या:

बाह्य स्थिर विद्युत क्षेत्राची विद्युत त्रिज्या (चार्ज q + =+1.25e) - r q+ = 4.39 10 -14 सेमी,
अंतर्गत स्थिर विद्युत क्षेत्राची विद्युत त्रिज्या (चार्ज q - = -0.25e) - r q- = 2.45 10 -14 सेमी.

प्रोटॉन इलेक्ट्रिक फील्डची ही वैशिष्ट्ये प्राथमिक कणांच्या 1ल्या फील्ड सिद्धांताच्या वितरणाशी संबंधित आहेत. भौतिकशास्त्राने अद्याप प्रायोगिकरित्या या वितरणाची अचूकता स्थापित केलेली नाही आणि कोणते वितरण सर्वात अचूकपणे जवळच्या झोनमधील प्रोटॉनच्या स्थिर विद्युत क्षेत्राच्या वास्तविक संरचनेशी तसेच जवळच्या झोनमधील प्रोटॉनच्या विद्युत क्षेत्राच्या संरचनेशी संबंधित आहे. (r p च्या क्रमाच्या अंतरावर). तुम्ही बघू शकता की, प्रोटॉनमधील कथित क्वार्क (+4/3e=+1.333e आणि -1/3e=-0.333e) च्या चार्जेसच्या परिमाणात इलेक्ट्रिक चार्जेस असतात, परंतु क्वार्कच्या विपरीत, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड अस्तित्वात असतात. निसर्ग, आणि स्थिरांकाची समान रचना आहे कोणत्याही सकारात्मक चार्ज केलेल्या प्राथमिक कणाला विद्युत क्षेत्र असते, फिरकीची परिमाण आणि... .

प्रत्येक प्राथमिक कणासाठी विद्युत त्रिज्येची मूल्ये अद्वितीय असतात आणि फील्ड सिद्धांत L मधील मुख्य क्वांटम संख्या, उर्वरित वस्तुमानाचे मूल्य, पर्यायी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये असलेल्या उर्जेची टक्केवारी (जेथे क्वांटम यांत्रिकी कार्य करते) द्वारे निर्धारित केली जाते. ) आणि प्राथमिक कणाच्या विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या स्थिर घटकाची रचना (मुख्य क्वांटम क्रमांक L द्वारे दिलेल्या सर्व प्राथमिक कणांसाठी समान), बाह्य स्थिर विद्युत क्षेत्र निर्माण करणे. विद्युत त्रिज्या परिघाभोवती समान रीतीने वितरीत केलेल्या विद्युत शुल्काचे सरासरी स्थान दर्शवते, एक समान विद्युत क्षेत्र तयार करते. दोन्ही विद्युत शुल्क एकाच समतल (प्राथमिक कणाच्या वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या रोटेशनचे प्लेन) मध्ये असतात आणि त्यांचे एक समान केंद्र असते जे प्राथमिक कणाच्या वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्राच्या रोटेशनच्या केंद्राशी जुळते.

6.3 जवळच्या झोनमध्ये प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र

प्राथमिक कणातील विद्युत शुल्काची परिमाण आणि त्यांचे स्थान जाणून घेतल्यास, त्यांच्याद्वारे तयार केलेले विद्युत क्षेत्र निश्चित करणे शक्य आहे.

प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र जवळच्या झोनमध्ये (r~r p), SI प्रणालीमध्ये, वेक्टर बेरीज म्हणून, अंदाजे समान आहे:

कुठे n+ = r +/|r + | - निरीक्षण बिंदू (A) च्या दिशेने प्रोटॉन चार्ज q + जवळ (1) किंवा दूर (2) बिंदूपासून युनिट वेक्टर, n- = आर-/|r - | - प्रोटॉन चार्ज q च्या जवळ (1) किंवा दूर (2) बिंदूपासून युनिट वेक्टर - निरीक्षण बिंदू (A), r - प्रोटॉनच्या केंद्रापासून निरीक्षण बिंदूच्या प्रक्षेपणापर्यंतचे अंतर प्रोटॉन समतल, q + - बाह्य विद्युत प्रभार +1.25e, q - - अंतर्गत विद्युत शुल्क -0.25e, व्हेक्टर ठळकपणे हायलाइट केले जातात, ε 0 - विद्युत स्थिरांक, z - निरीक्षण बिंदूची उंची (A) (पासून अंतर प्रोटॉन विमानाकडे निरीक्षण बिंदू), r 0 - सामान्यीकरण पॅरामीटर. (जीएचएस प्रणालीमध्ये कोणतेही गुणक नाही. एसआय गुणक.)

ही गणितीय अभिव्यक्ती सदिशांची बेरीज आहे आणि सदिश जोडणीच्या नियमांनुसार मोजली जाणे आवश्यक आहे, कारण हे दोन वितरित विद्युत शुल्कांचे क्षेत्र आहे (+1.25e आणि -0.25e). पहिली आणि तिसरी संज्ञा शुल्काच्या जवळच्या बिंदूंशी संबंधित आहेत, दुसरी आणि चौथी - दूरच्या बिंदूंशी. ही गणितीय अभिव्यक्ती प्रोटॉनच्या अंतर्गत (रिंग) प्रदेशात कार्य करत नाही, त्याचे स्थिर क्षेत्र तयार करते (जर दोन अटी एकाच वेळी पूर्ण झाल्या असतील: ħ/m 0~ c
विद्युत क्षेत्र क्षमताप्रोटॉन बिंदू (A) जवळच्या झोनमध्ये (r~r p), SI प्रणालीमध्ये अंदाजे समान आहे:

जेथे r 0 हे सामान्यीकरण पॅरामीटर आहे, ज्याचे मूल्य सूत्र E मधील r 0 पेक्षा वेगळे असू शकते. (SGS प्रणालीमध्ये कोणताही घटक SI गुणक नाही.) ही गणितीय अभिव्यक्ती प्रोटॉनच्या अंतर्गत (रिंग) प्रदेशात कार्य करत नाही. , त्याचे स्थिर फील्ड तयार करणे (दोन स्थितींच्या एकाचवेळी अंमलबजावणीसह: ħ/m 0~ c
स्थिर प्रोटॉन फील्ड निर्माण करणाऱ्या प्रदेशाच्या सीमेवर दोन्ही जवळच्या-फील्ड अभिव्यक्तीसाठी r 0 चे कॅलिब्रेशन केले जाणे आवश्यक आहे.

7 प्रोटॉन विश्रांती वस्तुमान

शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स आणि आइनस्टाईनच्या सूत्रानुसार, प्रोटॉनसह क्वांटम क्रमांक L>0 असलेल्या प्राथमिक कणांचे उर्वरित वस्तुमान त्यांच्या विद्युत चुंबकीय क्षेत्रांच्या उर्जेच्या समतुल्य म्हणून परिभाषित केले आहे:

जेथे प्राथमिक कणाच्या संपूर्ण इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डवर निश्चित इंटिग्रल घेतले जाते, E ही विद्युत क्षेत्राची ताकद आहे, H ही चुंबकीय क्षेत्राची ताकद आहे. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे सर्व घटक येथे विचारात घेतले जातात: स्थिर विद्युत क्षेत्र, स्थिर चुंबकीय क्षेत्र, वैकल्पिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड. हे लहान, परंतु अत्यंत भौतिक-विस्तृत सूत्र, ज्याच्या आधारे प्राथमिक कणांच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राची समीकरणे तयार केली जातात, भंगाराच्या ढिगाऱ्यात एकापेक्षा जास्त परीकथा "सिद्धांत" पाठवेल - म्हणूनच त्यांचे काही लेखक असे करतील. तो द्वेष.

वरील सूत्रावरून खालीलप्रमाणे, प्रोटॉनच्या उर्वरित वस्तुमानाचे मूल्य प्रोटॉन कोणत्या स्थितीत आहे यावर अवलंबून असते. अशा प्रकारे, स्थिर बाह्य विद्युत क्षेत्रात प्रोटॉन ठेवून (उदाहरणार्थ, अणू केंद्रक), आम्ही E 2 वर परिणाम करू, ज्यामुळे प्रोटॉनच्या वस्तुमानावर आणि त्याच्या स्थिरतेवर परिणाम होईल. जेव्हा प्रोटॉन स्थिर चुंबकीय क्षेत्रात ठेवला जातो तेव्हा अशीच परिस्थिती उद्भवेल. म्हणून, अणू केंद्रकाच्या आत प्रोटॉनचे काही गुणधर्म फील्डपासून दूर असलेल्या व्हॅक्यूममधील मुक्त प्रोटॉनच्या समान गुणधर्मांपेक्षा भिन्न असतात.

8 प्रोटॉन आजीवन

भौतिकशास्त्राने स्थापित केलेला प्रोटॉन जीवनकाल मुक्त प्रोटॉनशी संबंधित आहे.

प्राथमिक कणांचा क्षेत्र सिद्धांत असे सांगते प्राथमिक कणाचा जीवनकाळ तो कोणत्या परिस्थितीत आहे यावर अवलंबून असतो. प्रोटॉनला बाह्य क्षेत्रात (जसे की इलेक्ट्रिक) ठेवून आपण त्याच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये असलेली ऊर्जा बदलतो. तुम्ही बाह्य क्षेत्राचे चिन्ह निवडू शकता जेणेकरून प्रोटॉनची अंतर्गत ऊर्जा वाढते. बाह्य क्षेत्रीय शक्तीचे असे मूल्य निवडणे शक्य आहे की प्रोटॉनचे न्यूट्रॉन, पॉझिट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनोमध्ये क्षय होणे शक्य होते आणि त्यामुळे प्रोटॉन अस्थिर होते. अणु केंद्रकांमध्ये हेच दिसून येते, ज्यामध्ये शेजारच्या प्रोटॉनचे विद्युत क्षेत्र न्यूक्लियसच्या प्रोटॉनच्या क्षयला चालना देते. जेव्हा न्यूक्लियसमध्ये अतिरिक्त ऊर्जा आणली जाते, तेव्हा प्रोटॉनचा क्षय कमी बाह्य क्षेत्राच्या ताकदीपासून सुरू होऊ शकतो.

एक मनोरंजक वैशिष्ट्य: अणू केंद्रकातील प्रोटॉनच्या क्षय दरम्यान, न्यूक्लियसच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्रात, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या उर्जेपासून पॉझिट्रॉनचा जन्म होतो - “पदार्थ” (प्रोटॉन) पासून “अँटीमॅटर” (पॉझिट्रॉन) जन्माला येतो. !!! आणि हे कोणालाही आश्चर्यचकित करत नाही.

9 मानक मॉडेलबद्दल सत्य

आता आपण त्या माहितीशी परिचित होऊ या की मानक मॉडेलचे समर्थक “राजकीयदृष्ट्या योग्य” साइट्सवर (जसे की जगातील विकिपीडिया) प्रकाशित करण्यास परवानगी देणार नाहीत ज्यावर नवीन भौतिकशास्त्राचे विरोधक निर्दयीपणे समर्थकांची माहिती हटवू शकतात (किंवा विकृत) करू शकतात. नवीन भौतिकशास्त्राचा, ज्याचा परिणाम म्हणून सत्य राजकारणाला बळी पडले आहे:

1964 मध्ये, गेल्मन आणि झ्वेग यांनी क्वार्कच्या अस्तित्वासाठी स्वतंत्रपणे एक गृहितक मांडले, ज्यावरून त्यांच्या मते, हॅड्रॉन तयार होतात. नवीन कण निसर्गात अस्तित्वात नसलेल्या फ्रॅक्शनल इलेक्ट्रिक चार्जने संपन्न होते.
या क्वार्क मॉडेलमध्ये लेप्टॉन्स बसत नव्हते, जे नंतर स्टँडर्ड मॉडेलमध्ये वाढले, आणि म्हणून ते खरोखर प्राथमिक कण म्हणून ओळखले गेले.
हॅड्रॉनमधील क्वार्कचे कनेक्शन स्पष्ट करण्यासाठी, मजबूत परस्परसंवादाचे स्वरूप आणि त्याचे वाहक, ग्लुऑन यांचे अस्तित्व गृहीत धरले गेले. क्वांटम थिअरीमध्ये अपेक्षेप्रमाणे ग्लुऑन्स, युनिट स्पिन, कण आणि प्रतिकणांची ओळख आणि फोटॉनप्रमाणे शून्य विश्रांती वस्तुमानाने संपन्न होते.
प्रत्यक्षात, निसर्गात काल्पनिक क्वार्कचा मजबूत परस्परसंवाद नाही, परंतु न्यूक्लिओन्सच्या अणुशक्तींचा - आणि या भिन्न संकल्पना आहेत.

50 वर्षे झाली. क्वार्क्स निसर्गात कधीच आढळले नाहीत आणि आमच्यासाठी “कन्फिनमेंट” नावाची नवीन गणितीय परीकथा शोधली गेली. विचार करणारी व्यक्ती त्यामध्ये निसर्गाच्या मूलभूत नियमाकडे - उर्जेच्या संवर्धनाच्या नियमाकडे स्पष्ट दुर्लक्ष सहजपणे पाहू शकते. पण विचार करणारी व्यक्ती हे करेल, आणि कथाकारांना त्यांना अनुकूल असे निमित्त मिळाले.

ग्लुऑन देखील निसर्गात आढळले नाहीत. वस्तुस्थिती अशी आहे की केवळ वेक्टर मेसॉन (आणि मेसॉनच्या उत्तेजित अवस्थांपैकी आणखी एक) निसर्गात एकक स्पिन असू शकतात, परंतु प्रत्येक वेक्टर मेसॉनमध्ये प्रतिकण असतो. - म्हणून वेक्टर मेसन्स "ग्लुऑन्स" साठी योग्य उमेदवार नाहीत. मेसन्सच्या पहिल्या नऊ उत्तेजित अवस्था राहिल्या आहेत, परंतु त्यापैकी 2 स्टँडर्ड मॉडेलचाच विरोध करतात आणि स्टँडर्ड मॉडेल त्यांचे निसर्गातील अस्तित्व ओळखत नाही, आणि बाकीच्यांचा भौतिकशास्त्राने चांगला अभ्यास केला आहे, आणि त्यांना दूर करणे शक्य होणार नाही. कल्पित ग्लुऑन म्हणून. एक शेवटचा पर्याय आहे: लेप्टॉनच्या जोडीची (म्युऑन किंवा टाऊ लेप्टन्स) एक बद्ध स्थिती ग्लुऑन म्हणून पास करणे - परंतु हे देखील क्षय दरम्यान मोजले जाऊ शकते.

तर, निसर्गात ग्लुऑन देखील नाहीत, जसे क्वार्क नाहीत आणि निसर्गात काल्पनिक मजबूत परस्परसंवाद आहे..
तुम्हाला असे वाटते की स्टँडर्ड मॉडेलच्या समर्थकांना हे समजत नाही - ते अजूनही करतात, परंतु ते अनेक दशकांपासून जे करत आहेत त्याबद्दल चुकीचेपणा कबूल करणे हे फक्त त्रासदायक आहे. म्हणूनच आम्ही नवीन गणितीय परीकथा (स्ट्रिंग "सिद्धांत" इ.) पाहतो.

10 नवीन भौतिकशास्त्र: प्रोटॉन - सारांश

लेखाच्या मुख्य भागात मी परी क्वार्क्स (परी ग्लुऑनसह) बद्दल तपशीलवार बोललो नाही, कारण ते निसर्गात नाहीत आणि परीकथा (अनावश्यकपणे) - आणि मूलभूत घटकांशिवाय आपले डोके भरण्यात काही अर्थ नाही. पाया: ग्लुऑनसह क्वार्क, मानक मॉडेल कोसळले - भौतिकशास्त्रातील त्याच्या वर्चस्वाचा काळ पूर्ण झाला (मानक मॉडेल पहा).

निसर्गातील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमच्या जागेकडे तुम्ही तुमच्या इच्छेनुसार दुर्लक्ष करू शकता (प्रत्येक टप्प्यावर ते भेटणे: प्रकाश, थर्मल रेडिएशन, वीज, दूरदर्शन, रेडिओ, टेलिफोन संप्रेषण, सेल्युलर, इंटरनेटसह, ज्याशिवाय मानवतेला माहित नसते. फील्ड थिअरी प्राथमिक कणांचे अस्तित्व, ...), आणि दिवाळखोरांच्या जागी नवीन परीकथा शोधणे सुरू ठेवा, त्यांना विज्ञान म्हणून सोडून द्या; तुम्ही, चांगल्या वापरासाठी योग्य चिकाटीने, मानक मॉडेल आणि क्वांटम सिद्धांताच्या लक्षात ठेवलेल्या कथांची पुनरावृत्ती सुरू ठेवू शकता; परंतु निसर्गातील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड परी-कथा आभासी कणांशिवाय, तसेच इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डद्वारे तयार केलेल्या गुरुत्वाकर्षणाशिवाय होती, आहेत, असतील आणि करू शकतात, परंतु परीकथांचा जन्मकाळ असतो आणि एक वेळ असतो जेव्हा ते लोकांवर प्रभाव टाकतात. निसर्गाबद्दल, त्याला परीकथा किंवा मनुष्याच्या इतर कोणत्याही साहित्यिक क्रियाकलापांची पर्वा नाही, जरी त्यांना भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले तरीही. निसर्गाची रचना जशी केली जाते तशी रचना केली जाते आणि ते समजून घेणे आणि त्याचे वर्णन करणे हे PHYSICS-SCIENCE चे कार्य आहे.

आता आपल्यासमोर एक नवीन जग उघडले आहे - द्विध्रुवीय क्षेत्रांचे जग, ज्याच्या अस्तित्वाची 20 व्या शतकातील भौतिकशास्त्राला शंकाही नव्हती. तुम्ही पाहिले की प्रोटॉनमध्ये एक नसून दोन विद्युत शुल्क (बाह्य आणि अंतर्गत) आणि दोन संबंधित विद्युत त्रिज्या असतात. प्रोटॉनच्या उर्वरित वस्तुमानात काय असते आणि काल्पनिक हिग्ज बोसॉन कार्यान्वित होते हे तुम्ही पाहिले आहे (नोबेल समितीचे निर्णय अद्याप निसर्गाचे नियम नाहीत...). शिवाय, वस्तुमानाची परिमाण आणि जीवनकाल हे प्रोटॉन ज्या फील्डमध्ये आहे त्यावर अवलंबून असते. केवळ एक मुक्त प्रोटॉन स्थिर आहे याचा अर्थ असा नाही की तो नेहमी आणि सर्वत्र स्थिर राहील (प्रोटॉनचा क्षय अणू केंद्रकांमध्ये दिसून येतो). हे सर्व विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात भौतिकशास्त्रावर वर्चस्व असलेल्या संकल्पनांच्या पलीकडे जाते. - 21 व्या शतकातील भौतिकशास्त्र - नवीन भौतिकशास्त्र पदार्थाच्या ज्ञानाच्या नवीन स्तरावर जाते, आणि नवीन मनोरंजक शोध आमची वाट पाहत आहेत.

व्लादिमीर गोरुनोविच

व्याख्या

प्रोटॉनहायड्रोजन अणूचे केंद्रक असलेल्या हॅड्रॉन्सच्या वर्गाशी संबंधित स्थिर कण म्हणतात.

कोणत्या वैज्ञानिक घटनेला प्रोटॉनचा शोध मानावा यावर शास्त्रज्ञांमध्ये मतभेद आहेत. प्रोटॉनच्या शोधात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली गेली:

ई. रदरफोर्ड द्वारे अणूचे ग्रहांचे मॉडेल तयार करणे;
F. Soddy, J. Thomson, F. Aston द्वारे समस्थानिकांचा शोध;
हायड्रोजन अणूंच्या न्यूक्लीयच्या वर्तनाची निरीक्षणे ई. रदरफोर्ड द्वारे नायट्रोजन केंद्रकातील अल्फा कणांद्वारे बाहेर काढली जातात.

प्रोटॉन ट्रॅकची पहिली छायाचित्रे पी. ब्लॅकेट यांनी घटकांच्या कृत्रिम परिवर्तनाच्या प्रक्रियेचा अभ्यास करताना क्लाउड चेंबरमध्ये मिळवली. ब्लॅकेटने नायट्रोजन न्यूक्लीद्वारे अल्फा कण पकडण्याच्या प्रक्रियेचा अभ्यास केला. या प्रक्रियेत एक प्रोटॉन उत्सर्जित झाला आणि नायट्रोजन न्यूक्लियसचे ऑक्सिजनच्या समस्थानिकेत रूपांतर झाले.

प्रोटॉन, न्यूट्रॉनसह, सर्व रासायनिक घटकांच्या केंद्रकांचा भाग आहेत. न्यूक्लियसमधील प्रोटॉनची संख्या नियतकालिक सारणी D.I मधील घटकाची अणुक्रमांक ठरवते. मेंडेलीव्ह.

प्रोटॉन हा सकारात्मक चार्ज केलेला कण आहे. त्याचे शुल्क प्राथमिक शुल्काच्या परिमाणात समान आहे, म्हणजेच इलेक्ट्रॉन चार्जचे मूल्य. प्रोटॉनचा चार्ज सहसा असे दर्शविला जातो, नंतर आपण असे लिहू शकतो:

सध्या असे मानले जाते की प्रोटॉन हा प्राथमिक कण नाही. त्याची एक जटिल रचना आहे आणि त्यात दोन यू-क्वार्क आणि एक डी-क्वार्क आहेत. यू-क्वार्क () चे विद्युत शुल्क धन आहे आणि ते त्याच्या बरोबरीचे आहे

डी-क्वार्क () चा विद्युत चार्ज ऋणात्मक आणि बरोबर असतो:

क्वार्क्स ग्लुऑन्सची देवाणघेवाण जोडतात, जे फील्ड क्वांटा असतात; प्रोटॉनच्या संरचनेत अनेक बिंदू विखुरणारी केंद्रे आहेत या वस्तुस्थितीची पुष्टी प्रोटॉनद्वारे इलेक्ट्रॉनच्या विखुरण्याच्या प्रयोगांद्वारे केली जाते.

प्रोटॉनचा आकार मर्यादित आहे, ज्याबद्दल शास्त्रज्ञ अजूनही वाद घालत आहेत. सध्या, प्रोटॉनला ढग म्हणून दाखवले जाते ज्याची सीमा अस्पष्ट आहे. अशा सीमारेषेमध्ये सतत उदयास येणारे आणि नष्ट करणारे आभासी कण असतात. परंतु सर्वात सोप्या समस्यांमध्ये, प्रोटॉनला अर्थातच पॉइंट चार्ज मानले जाऊ शकते. प्रोटॉनचे उर्वरित वस्तुमान () अंदाजे समान आहे:

प्रोटॉनचे वस्तुमान इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानापेक्षा १८३६ पट जास्त असते.

प्रोटॉन सर्व मूलभूत परस्परक्रियांमध्ये भाग घेतात: मजबूत परस्परसंवाद प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनला केंद्रकांमध्ये एकत्र करतात, इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवाद वापरून अणूंमध्ये एकत्र येतात. एक कमकुवत परस्परसंवाद म्हणून, आम्ही उद्धृत करू शकतो, उदाहरणार्थ, न्यूट्रॉनचा बीटा क्षय (n):

जेथे p प्रोटॉन आहे; - इलेक्ट्रॉन; - न्यूट्रिनो.

प्रोटॉनचा क्षय अद्याप प्राप्त झालेला नाही. भौतिकशास्त्राच्या आधुनिक समस्यांपैकी ही एक महत्त्वाची समस्या आहे, कारण हा शोध निसर्गाच्या शक्तींचे ऐक्य समजून घेण्यासाठी एक महत्त्वपूर्ण पाऊल असेल.

समस्या सोडवण्याची उदाहरणे

उदाहरण १

व्यायाम करा

सोडियम अणूच्या केंद्रकांवर प्रोटॉनचा भडिमार होतो. प्रोटॉन अंतरावर असल्यास अणूच्या केंद्रकापासून प्रोटॉनच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षणाचे बल किती असते?

m विचार करा की सोडियम अणूच्या केंद्रकाचा चार्ज प्रोटॉनच्या चार्जपेक्षा 11 पट जास्त असतो. सोडियम अणूच्या इलेक्ट्रॉन शेलच्या प्रभावाकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते.

उपाय

समस्येचे निराकरण करण्यासाठी आधार म्हणून, आम्ही Coulomb चा कायदा घेऊ, जो आमच्या समस्येसाठी लिहिला जाऊ शकतो (कण हे बिंदूचे कण आहेत असे गृहीत धरून) खालीलप्रमाणे:

जेथे F चार्ज केलेल्या कणांच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक परस्परसंवादाचे बल आहे; Cl-प्रोटॉन चार्ज; - सोडियम अणूच्या न्यूक्लियसचा चार्ज; - व्हॅक्यूमचे डायलेक्ट्रिक स्थिरांक; - विद्युत स्थिरांक. आमच्याकडे असलेल्या डेटाचा वापर करून, आम्ही आवश्यक तिरस्करणीय शक्तीची गणना करू शकतो:

उत्तर द्या

एन

उदाहरण २

व्यायाम करा

हायड्रोजन अणूच्या सर्वात सोप्या मॉडेलचा विचार केल्यास, असे मानले जाते की इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन (हायड्रोजन अणूचे केंद्रक) भोवती वर्तुळाकार कक्षेत फिरतो. इलेक्ट्रॉनच्या कक्षेची त्रिज्या m असल्यास त्याचा वेग किती असेल?

उपाय

वर्तुळात फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनवर कार्य करणाऱ्या बलांचा (चित्र 1) विचार करूया. हे प्रोटॉन पासून आकर्षण शक्ती आहे. कुलॉम्बच्या कायद्यानुसार, आम्ही लिहितो की त्याचे मूल्य () इतके आहे:

जेथे =- इलेक्ट्रॉन चार्ज; - प्रोटॉन चार्ज; - विद्युत स्थिरांक. इलेक्ट्रॉनच्या कक्षेतील कोणत्याही बिंदूवर इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन यांच्यातील आकर्षणाचे बल इलेक्ट्रॉनपासून वर्तुळाच्या त्रिज्येसह प्रोटॉनकडे निर्देशित केले जाते.

एकेकाळी असे मानले जात होते की कोणत्याही पदार्थाच्या संरचनेचे सर्वात लहान एकक हे रेणू असते. मग, अधिक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शकाच्या शोधामुळे, अणूची संकल्पना शोधून मानवतेला आश्चर्य वाटले - रेणूंचा संमिश्र कण. खूप कमी वाटेल? दरम्यान, नंतर असे दिसून आले की अणूमध्ये लहान घटक असतात.

20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, एका ब्रिटीश भौतिकशास्त्रज्ञाने अणूमध्ये न्यूक्लीची उपस्थिती शोधली - मध्यवर्ती संरचना; हा क्षण होता ज्याने पदार्थाच्या सर्वात लहान संरचनात्मक घटकांच्या संरचनेबद्दल अंतहीन शोधांच्या मालिकेची सुरुवात केली.

आज, अणु मॉडेलच्या आधारे आणि असंख्य अभ्यासांमुळे, हे ज्ञात आहे की अणूमध्ये एक केंद्रक असतो जो वेढलेला असतो. इलेक्ट्रॉन ढग.अशा "क्लाउड" मध्ये इलेक्ट्रॉन किंवा ऋण चार्ज असलेले प्राथमिक कण असतात. न्यूक्लियस, उलटपक्षी, विद्युतीय सकारात्मक चार्ज असलेले कण समाविष्ट करतात, ज्याला म्हणतात प्रोटॉनवर नमूद केलेले ब्रिटीश भौतिकशास्त्रज्ञ या घटनेचे निरीक्षण करण्यास आणि नंतर वर्णन करण्यास सक्षम होते. 1919 मध्ये, त्यांनी एक प्रयोग केला ज्यामध्ये अल्फा कणांनी हायड्रोजन न्यूक्लीला इतर घटकांच्या केंद्रकांमधून बाहेर काढले. अशा प्रकारे, तो शोधून काढू शकला आणि सिद्ध करू शकला की प्रोटॉन हे एका इलेक्ट्रॉनशिवाय न्यूक्लियसपेक्षा अधिक काही नाहीत. आधुनिक भौतिकशास्त्रात, प्रोटॉनचे प्रतीक p किंवा p+ (सकारात्मक शुल्क दर्शवणारे) या चिन्हाने केले जाते.

ग्रीकमधून अनुवादित प्रोटॉन म्हणजे "प्रथम, मुख्य" - वर्गाशी संबंधित एक प्राथमिक कण बॅरिअन्स,त्या तुलनेने जड ही एक स्थिर रचना आहे, तिचे आयुष्य 2.9 x 10(29) वर्षांपेक्षा जास्त आहे.

काटेकोरपणे सांगायचे तर, प्रोटॉन व्यतिरिक्त, त्यात न्यूट्रॉन देखील असतात, जे नावावर आधारित, तटस्थपणे चार्ज केले जातात. या दोन्ही घटकांना म्हणतात न्यूक्लिओन्स

प्रोटॉनचे वस्तुमान, अगदी स्पष्ट परिस्थितीमुळे, बर्याच काळासाठी मोजले जाऊ शकत नाही. आता ते आहे हे माहीत आहे

mp=1.67262∙10-27 kg.

प्रोटॉनचे उर्वरित वस्तुमान असे दिसते.

भौतिकशास्त्राच्या विविध क्षेत्रांसाठी विशिष्ट असलेल्या प्रोटॉन वस्तुमानाच्या आकलनावर आपण पुढे जाऊ या.

अणुभौतिकशास्त्राच्या चौकटीतील कणाचे वस्तुमान अनेकदा वेगळे स्वरूप धारण करते, त्याचे मोजमाप एकक असते.

A.e.m. - अणु वस्तुमान एकक. एक अमु कार्बन अणूच्या वस्तुमानाच्या 1/12 बरोबर, ज्याची वस्तुमान संख्या 12 आहे. म्हणून, 1 अणू वस्तुमान एकक 1.66057 10-27 kg आहे.

त्यामुळे प्रोटॉनचे वस्तुमान असे दिसते:

mp = 1.007276 a. खाणे

मापनाच्या वेगवेगळ्या एककांचा वापर करून या सकारात्मक चार्ज केलेल्या कणाचे वस्तुमान व्यक्त करण्याचा आणखी एक मार्ग आहे. हे करण्यासाठी, तुम्हाला प्रथम वस्तुमान आणि ऊर्जा E=mc2 चे समतुल्य स्वयंसिद्ध म्हणून स्वीकारावे लागेल. जेथे c - आणि m शरीराचे वस्तुमान आहे.

या प्रकरणात प्रोटॉन वस्तुमान मेगाइलेक्ट्रॉनव्होल्ट्स किंवा MeV मध्ये मोजले जाईल. मोजमापाचे हे एकक केवळ आण्विक आणि अणु भौतिकशास्त्रात वापरले जाते आणि C मधील दोन बिंदूंमधील कण हस्तांतरित करण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा मोजण्यासाठी या बिंदूंमधील संभाव्य फरक 1 व्होल्ट आहे अशा स्थितीत वापरला जातो.

त्यामुळे, हे लक्षात घेऊन सकाळी 1 a.u.m. = 931.494829533852 MeV, प्रोटॉन वस्तुमान अंदाजे आहे

हा निष्कर्ष मास स्पेक्ट्रोस्कोपिक मोजमापांच्या आधारे प्राप्त झाला आहे, आणि हे वस्तुमान आहे ज्या स्वरूपात ते वर दिले आहे ज्याला सामान्यतः ई देखील म्हणतात. प्रोटॉन विश्रांती ऊर्जा.

अशा प्रकारे, प्रयोगाच्या गरजेनुसार, सर्वात लहान कणाचे वस्तुमान तीन भिन्न मूल्यांमध्ये, मापनाच्या तीन भिन्न युनिट्समध्ये व्यक्त केले जाऊ शकते.

याव्यतिरिक्त, प्रोटॉनचे वस्तुमान इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या सापेक्ष व्यक्त केले जाऊ शकते, जे ज्ञात आहे की, सकारात्मक चार्ज केलेल्या कणापेक्षा खूप "जड" आहे. या प्रकरणात ढोबळ गणना आणि महत्त्वपूर्ण त्रुटी असलेले वस्तुमान, इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या सापेक्ष 1836.152672 असेल.

श्रेणीमध्ये लोकप्रिय: