प्रोटॉन वस्तुमान.

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:

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

प्रोटॉन ट्रॅकची पहिली छायाचित्रे पी. ब्लॅकेट यांनी क्लाउड चेंबरमध्ये घटकांच्या कृत्रिम परिवर्तनाच्या प्रक्रियेचा अभ्यास करताना मिळवली. ब्लॅकेटने नायट्रोजन न्यूक्लीद्वारे अल्फा कण पकडण्याच्या प्रक्रियेचा अभ्यास केला. या प्रक्रियेत 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:

क्वार्क ग्लुऑन्सची देवाणघेवाण जोडतात, जे फील्ड क्वांटा आहेत; ते मजबूत परस्परसंवाद सहन करतात. 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 1836 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 प्रतिकर्षणाची शक्ती 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 हा प्रोटॉन चार्ज आहे; - 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

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 केंद्रकांची उपस्थिती शोधली - मध्यवर्ती संरचना; हा क्षण होता ज्याने पदार्थाच्या सर्वात लहान संरचनात्मक घटकाच्या 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 नकारात्मक चार्ज असलेले इलेक्ट्रॉन किंवा प्राथमिक कण असतात. त्याउलट, न्यूक्लियसमध्ये विद्युतीय सकारात्मक चार्ज असलेले कण समाविष्ट असतात, 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 आकलनाचा विचार करूया.

आण्विक भौतिकशास्त्राच्या चौकटीतील कणाचे वस्तुमान अनेकदा वेगळे रूप धारण करते; त्याचे मोजमाप एकक अमू आहे.

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 मेगाइलेक्ट्रॉनव्होल्ट 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 वा. = 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.

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 लांबीचे 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 म्यूऑनने घेतली जाते) पहिल्या प्रयोगांनी या त्रिज्यासाठी 4% लहान परिणाम दिला: 0.84184 ± 0.00067 fm. या फरकाची कारणे अद्याप अस्पष्ट आहेत.

तथाकथित प्रोटॉन प्र w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, जे एक्सचेंजद्वारे कमकुवत परस्परसंवादांमध्ये त्याचा सहभाग निश्चित करते झेड 0 बोसॉन (फोटॉनची देवाणघेवाण करून इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादामध्ये कणाचा विद्युत चार्ज कसा सहभाग ठरवतो याप्रमाणे) प्रोटॉनवर ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉन्सच्या विखुरण्याच्या वेळी समता उल्लंघनाच्या प्रायोगिक मोजमापानुसार 0.0719 ± 0.0045 आहे. मोजलेले मूल्य प्रायोगिक त्रुटीमध्ये, मानक मॉडेल (0.0708 ± 0.0003) च्या सैद्धांतिक अंदाजांसह सुसंगत आहे.

स्थिरता [ | ]

मुक्त प्रोटॉन स्थिर आहे, प्रायोगिक अभ्यासाने त्याच्या क्षयची कोणतीही चिन्हे उघड केलेली नाहीत (जीवनकालाची खालची मर्यादा 2.9⋅10 29 वर्षे क्षय चॅनेलची पर्वा न करता, 8.2⋅10 33 वर्षे पॉझिट्रॉन आणि तटस्थ पायोनमध्ये क्षय होण्यासाठी 6.6⋅ आहे. 10 33 वर्षे सकारात्मक म्यूऑन आणि तटस्थ pion मध्ये 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 (अजून 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, जिथे 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 विघटन 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 [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt मूलभूत भौतिक स्थिरांक --- संपूर्ण सूची
2. CODATA मूल्य: प्रोटॉन वस्तुमान
3. CODATA मूल्य: यू मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान
4. 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.
5. CODATA मूल्य: MeV मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान ऊर्जा समतुल्य
6. CODATA मूल्य: प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन वस्तुमान प्रमाण
7. , सह. ६७.
8. 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/
9. शेल्किन के. आय.आभासी प्रक्रिया आणि न्यूक्लिओनची रचना // मायक्रोवर्ल्डचे भौतिकशास्त्र - एम.: ॲटोमिझडॅट, 1965. - पृष्ठ 75.
10. लवचिक विखुरणे, परिधीय संवाद आणि अनुनाद // उच्च ऊर्जा कण. अंतराळ आणि प्रयोगशाळांमध्ये उच्च ऊर्जा - एम.: नौका, 1965. - पृष्ठ 132.

, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि गुरुत्वाकर्षण

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 लांबीचे 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 म्यूऑनने घेतली जाते) पहिल्या प्रयोगांनी या त्रिज्यासाठी 4% लहान परिणाम दिला: 0.84184 ± 0.00067 fm. या फरकाची कारणे अद्याप अस्पष्ट आहेत.

प्रोटॉनचा तथाकथित कमकुवत चार्ज प्र w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, जे एक्सचेंजद्वारे कमकुवत परस्परसंवादांमध्ये त्याचा सहभाग निश्चित करते झेड 0 बोसॉन (फोटॉनची देवाणघेवाण करून इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादामध्ये कणाचा विद्युत चार्ज कसा सहभाग ठरवतो याप्रमाणे) प्रोटॉनवर ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉन्सच्या विखुरण्याच्या वेळी समता उल्लंघनाच्या प्रायोगिक मोजमापानुसार 0.0719 ± 0.0045 आहे. मोजलेले मूल्य प्रायोगिक त्रुटीमध्ये, मानक मॉडेल (0.0708 ± 0.0003) च्या सैद्धांतिक अंदाजांसह सुसंगत आहे.

स्थिरता

मुक्त प्रोटॉन स्थिर आहे, प्रायोगिक अभ्यासाने त्याच्या क्षयची कोणतीही चिन्हे उघड केलेली नाहीत (जीवनकालाची खालची मर्यादा 2.9⋅10 29 वर्षे क्षय चॅनेलची पर्वा न करता, 8.2⋅10 33 वर्षे पॉझिट्रॉन आणि तटस्थ पायोनमध्ये क्षय होण्यासाठी 6.6⋅ आहे. 10 33 वर्षे सकारात्मक म्यूऑन आणि तटस्थ pion मध्ये 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 (अजून 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, जिथे 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 विघटन 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

देखील पहा

नोट्स

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt मूलभूत भौतिक स्थिरांक --- संपूर्ण सूची
2. CODATA मूल्य: प्रोटॉन वस्तुमान
3. CODATA मूल्य: यू मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान
4. 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.
5. CODATA मूल्य: MeV मध्ये प्रोटॉन वस्तुमान ऊर्जा समतुल्य
6. CODATA मूल्य: प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन वस्तुमान प्रमाण
7. , सह. ६७.
8. 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/
9. शेल्किन के. आय.आभासी प्रक्रिया आणि न्यूक्लिओनची रचना // मायक्रोवर्ल्डचे भौतिकशास्त्र - एम.: ॲटोमिझडॅट, 1965. - पृष्ठ 75.
10. झ्दानोव जी. बी.लवचिक विखुरणे, परिधीय संवाद आणि अनुनाद // उच्च ऊर्जा कण. अंतराळ आणि प्रयोगशाळांमध्ये उच्च ऊर्जा - एम.: नौका, 1965. - पृष्ठ 132.
11. 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.
12. बेथे, जी., मॉरिसन एफ.न्यूक्लियसचा प्राथमिक सिद्धांत. - एम: आयएल, 1956. - पी. 48.

हायड्रोजन, एक घटक ज्याची रचना सर्वात सोपी आहे. यात सकारात्मक चार्ज आणि जवळजवळ अमर्यादित आयुष्य आहे. हा विश्वातील सर्वात स्थिर कण आहे. बिग बँगमुळे निर्माण झालेले प्रोटॉन अजून क्षय झालेले नाहीत. प्रोटॉन वस्तुमान 1.627*10-27 kg किंवा 938.272 eV आहे. अधिक वेळा हे मूल्य इलेक्ट्रॉनव्होल्ट्समध्ये व्यक्त केले जाते.

प्रोटॉनचा शोध आण्विक भौतिकशास्त्राचे जनक अर्नेस्ट रदरफोर्ड यांनी लावला होता. सर्व रासायनिक घटकांच्या अणूंच्या केंद्रकांमध्ये प्रोटॉन असतात, कारण त्यांचे वस्तुमान हायड्रोजन अणूच्या केंद्रकापेक्षा पूर्णांक संख्येने जास्त असते असे गृहितक त्यांनी मांडले. रदरफोर्डने एक मनोरंजक प्रयोग केला. त्या वेळी, काही घटकांची नैसर्गिक किरणोत्सर्गीता आधीच शोधली गेली होती. अल्फा रेडिएशन (अल्फा कण हे उच्च-ऊर्जेचे हेलियम केंद्रक आहेत) वापरून, शास्त्रज्ञाने नायट्रोजन अणू विकिरणित केले. या परस्परसंवादाच्या परिणामी, एक कण उडून गेला. रदरफोर्डने सुचवले की ते प्रोटॉन आहे. विल्सन बबल चेंबरमधील पुढील प्रयोगांनी त्याच्या गृहीताची पुष्टी केली. म्हणून 1913 मध्ये, एक नवीन कण सापडला, परंतु रदरफोर्डची न्यूक्लियसच्या रचनेबद्दलची गृहीते असमर्थनीय ठरली.

न्यूट्रॉनचा शोध

महान शास्त्रज्ञाला त्याच्या गणनेत एक त्रुटी आढळली आणि त्यांनी दुसऱ्या कणाच्या अस्तित्वाविषयी एक गृहितक मांडले जो न्यूक्लियसचा भाग आहे आणि त्याचे वस्तुमान जवळजवळ प्रोटॉन सारखेच आहे. प्रायोगिकरित्या, तो शोधू शकला नाही.

जेम्स चॅडविक या इंग्रज शास्त्रज्ञाने हे 1932 मध्ये केले होते. त्याने एक प्रयोग केला ज्यामध्ये त्याने उच्च-ऊर्जा अल्फा कणांसह बेरिलियम अणूंचा भडिमार केला. आण्विक प्रतिक्रियेच्या परिणामी, बेरिलियम न्यूक्लियसमधून एक कण उत्सर्जित झाला, ज्याला नंतर न्यूट्रॉन म्हणतात. त्याच्या शोधासाठी, चॅडविक यांना तीन वर्षांनी नोबेल पारितोषिक मिळाले.

न्यूट्रॉनचे वस्तुमान प्रोटॉनच्या वस्तुमानापेक्षा (1.622 * 10-27 किलो) थोडे वेगळे असते, परंतु या कणाला चार्ज नसते. या अर्थाने, ते तटस्थ आहे आणि त्याच वेळी जड केंद्रकांचे विखंडन करण्यास सक्षम आहे. चार्जच्या कमतरतेमुळे, न्यूट्रॉन सहजपणे उच्च कूलॉम्ब संभाव्य अडथळ्यातून जाऊ शकतो आणि केंद्रकांच्या संरचनेत प्रवेश करू शकतो.

प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनमध्ये क्वांटम गुणधर्म आहेत (ते कण आणि लहरींचे गुणधर्म प्रदर्शित करू शकतात). न्यूट्रॉन रेडिएशनचा वापर वैद्यकीय कारणांसाठी केला जातो. उच्च भेदक क्षमता या किरणोत्सर्गामुळे खोलवर बसलेल्या ट्यूमर आणि इतर घातक फॉर्मेशन्सचे आयनीकरण करून ते शोधू शकतात. या प्रकरणात, कण ऊर्जा तुलनेने कमी आहे.

न्यूट्रॉन, प्रोटॉनच्या विपरीत, एक अस्थिर कण आहे. त्याचे आयुष्य सुमारे 900 सेकंद आहे. ते प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनोमध्ये क्षीण होते.