Protonlar yulduzlar tomonidan hosil bo'ladigan energiyaning asosiy manbai bo'lgan termoyadro reaktsiyalarida ishtirok etadilar. Xususan, reaktsiyalar pp Quyosh chiqaradigan deyarli barcha energiyaning manbai bo'lgan -sikl to'rtta protonning geliy-4 yadrosiga birlashishi bilan ikkita protonning neytronga aylanishiga to'g'ri keladi.

Fizikada proton belgilanadi p(yoki p+). Protonning kimyoviy belgisi (musbat vodorod ioni sifatida qaraladi) H +, astrofizik belgisi HII.

Ochilish [ | ]

Proton xossalari[ | ]

Proton va elektron massalarining nisbati 1836,152 673 89(17) ga teng, 0,002% aniqlik bilan 6p 5 = 1836,118…

Protonning ichki tuzilishini birinchi marta R.Xofshtadter yuqori energiyali (2 GeV) elektronlar dastasining protonlar bilan toʻqnashuvini oʻrganish yoʻli bilan eksperimental oʻrgangan ( Nobel mukofoti fizikada 1961). Proton radiusi sm bo'lgan og'ir yadrodan (yadrodan) iborat bo'lib, massa va zaryadning zichligi yuqori, ≈ 35% (\displaystyle \taxminan 35\%) protonning elektr zaryadi va uni o'rab turgan nisbatan kam uchraydigan qobiq. dan uzoqda ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 0,25\cdot 10^(-13)) oldin ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 1,4\cdot 10^(-13)) sm bu qobiq asosan virtual r - va p - tashuvchi mezonlardan iborat ≈ 50% (\displaystyle \taxminan 50\%) protonning elektr zaryadini, keyin masofaga ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 2,5\cdot 10^(-13)) sm protonning elektr zaryadining ~15% ni o'z ichiga olgan virtual ō - va p -mezonlar qobig'ini kengaytiradi.

Kvarklar tomonidan yaratilgan proton markazidagi bosim taxminan 10 35 Pa (10 30 atmosfera), ya'ni ichidagi bosimdan yuqori. neytron yulduzlari.

Protonning magnit momenti rezonans presessiya chastotasining nisbatini o'lchash orqali o'lchanadi. magnit moment ma'lum bir yagona magnit maydondagi proton va protonning bir xil sohada aylana orbitadagi aylanish siklotron chastotasi.

Uzunlik o'lchamiga ega bo'lgan proton bilan bog'liq uchta jismoniy miqdor mavjud:

1960-yillardan beri turli usullar bilan olib borilgan oddiy vodorod atomlari yordamida proton radiusini o'lchash (CODATA -2014) natijaga olib keldi. 0,8751 ± 0,0061 femtometr(1 fm = 10 −15 m). Muonik vodorod atomlari bilan o'tkazilgan birinchi tajribalar (bu erda elektron muon bilan almashtiriladi) bu radius uchun 4% kichikroq natijani berdi: 0,84184 ± 0,00067 fm. Bu farqning sabablari hali ham aniq emas.

Proton deb ataladigan narsa Q w ≈ 1 - 4 sin 2 th Vt, bu almashinuv orqali zaif o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishini belgilaydi Z 0 bozon (zarrachaning elektr zaryadi uning foton almashinuvi orqali elektromagnit o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishini qanday aniqlashiga o'xshash) 0,0719 ± 0,0045 ni tashkil qiladi. eksperimental o'lchovlar polarizatsiyalangan elektronlarning protonlarga tarqalishi paytida paritetning buzilishi. O'lchangan qiymat standart modelning nazariy prognozlariga (0,0708 ± 0,0003) mos keladi, eksperimental xato ichida.

Barqarorlik [ | ]

Erkin proton barqaror, eksperimental tadqiqotlar uning yemirilish belgilarini aniqlamadi (pastki umrining chegarasi yemirilish kanalidan qat’iy nazar 2,9⋅10 29 yil, pozitron va neytral pionga parchalanish uchun 8,2⋅10 33 yil, musbat muonga yemirilish uchun 6,6⋅10 33 yil. va neytral pion). Proton barionlarning eng yengili bo'lganligi sababli protonning barqarorligi barion sonining saqlanish qonunining natijasidir - proton bu qonunni buzmasdan engilroq zarrachalarga (masalan, pozitron va neytrinoga) parchalana olmaydi. Biroq, standart modelning ko'pgina nazariy kengaytmalari barion sonining saqlanmaganligiga va protonning parchalanishiga olib keladigan jarayonlarni (hali kuzatilmagan) bashorat qiladi.

Atom yadrosiga bog'langan proton atomning K-, L- yoki M-qobig'idan ("elektron tutilishi" deb ataladigan) elektronni tortib olishga qodir. Atom yadrosining protoni elektronni yutib, neytronga aylanadi va bir vaqtning o'zida neytrino chiqaradi: p+e - →+ν e . Elektron tutilishi natijasida hosil bo'lgan K-, L- yoki M-qatlamidagi "teshik" atomning ustki elektron qatlamlaridan birining elektroni bilan to'ldiriladi va atom raqamiga mos keladigan xarakterli rentgen nurlarini chiqaradi. Z− 1 va/yoki Auger elektronlari. 7 tadan 1000 dan ortiq izotoplar ma'lum
4 dan 262 gacha
105, elektron tutilishi bilan parchalanish. Etarlicha yuqori bo'lgan parchalanish energiyalarida (yuqorida 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) raqobatdosh parchalanish kanali ochiladi - pozitron parchalanishi p → +e ++ν e . Shuni ta'kidlash kerakki, bu jarayonlar faqat ba'zi yadrolardagi proton uchun mumkin, bu erda etishmayotgan energiya hosil bo'lgan neytronning quyi yadro qobig'iga o'tishi bilan to'ldiriladi; erkin proton uchun ular energiya saqlanish qonuni bilan taqiqlangan.

Kimyoda protonlarning manbai mineral (azot, sulfat, fosfor va boshqalar) va organik (chumoli, sirka, oksalat va boshqalar) kislotalardir. IN suvli eritma kislotalar gidroniy kationini hosil qilib, protonni yo'q qilish bilan ajralib chiqishga qodir.

Gaz fazasida protonlar ionlanish - vodorod atomidan elektronni olib tashlash orqali olinadi. Qo'zg'atmagan vodorod atomining ionlanish potentsiali 13,595 eV ga teng. Molekulyar vodorod at tez elektronlar bilan ionlashganda atmosfera bosimi va xona haroratida dastlab molekulyar vodorod ioni (H 2 +) hosil bo'ladi - jismoniy tizim, bir elektron bilan 1,06 masofada tutilgan ikkita protondan iborat. Bunday tizimning barqarorligi, Paulingga ko'ra, "rezonans chastotasi" 7·10 14 s -1 ga teng bo'lgan ikkita proton orasidagi elektronning rezonansi tufayli yuzaga keladi. Harorat bir necha ming darajaga ko'tarilganda, vodorod ionlash mahsulotlarining tarkibi protonlar - H + foydasiga o'zgaradi.

Ilova [ | ]

Tezlashtirilgan protonlar nurlari elementar zarrachalarning eksperimental fizikasida (tarqalish jarayonlarini o'rganish va boshqa zarrachalar nurlarini ishlab chiqarish), tibbiyotda (saratonni proton terapiyasida) qo'llaniladi.

Shuningdek qarang [ | ]

Eslatmalar [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Asosiy fizik konstantalar --- Toʻliq roʻyxat
2. CODATA qiymati: proton massasi
3. CODATA qiymati: u da proton massasi
4. Ahmad S.; va boshqalar. (2004). "Sudberi Neytrino rasadxonasidan ko'rinmas rejimlar orqali nuklonlarning parchalanishiga cheklovlar." Jismoniy ko'rib chiqish xatlari. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibkod: 2004PhRvL..92j2004A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA qiymati: MeVda proton massasi energiyasi ekvivalenti
6. CODATA qiymati: proton-elektron massa nisbati
7. , Bilan. 67.
8. Hofstadter P. Yadrolar va nuklonlarning tuzilishi // Fizik. - 1963. - T. 81, No 1. - B. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Virtual jarayonlar va nuklonning tuzilishi // Mikrodunyo fizikasi - M.: Atomizdat, 1965. - B. 75.
10. Elastik sochilish, periferik o'zaro ta'sirlar va rezonanslar // Yuqori energiya zarralari. Kosmosda va laboratoriyalarda yuqori energiya - M.: Nauka, 1965. - B. 132.

Vodorod, eng oddiy tuzilishga ega element. U ijobiy zaryad va deyarli cheksiz xizmat muddatiga ega. Bu koinotdagi eng barqaror zarradir. Katta portlash natijasida hosil bo'lgan protonlar hali parchalanmagan. Proton massasi 1,627*10-27 kg yoki 938,272 eV. Ko'pincha bu qiymat elektronvoltlarda ifodalanadi.

Proton yadro fizikasining "otasi" Ernest Ruterford tomonidan kashf etilgan. U barcha atomlarning yadrolari deb faraz qildi kimyoviy elementlar protonlardan iborat, chunki ularning massasi vodorod atomining yadrosidan butun son marta kattaroqdir. Ruterford to'plami qiziqarli tajriba. O'sha paytda ba'zi elementlarning tabiiy radioaktivligi allaqachon aniqlangan edi. Alfa nurlanishidan (alfa zarralari yuqori energiyali geliy yadrolari) foydalanib, olim azot atomlarini nurlantirdi. Ushbu o'zaro ta'sir natijasida zarracha uchib chiqdi. Ruterford bu proton ekanligini taxmin qildi. Uilson qabariq kamerasida o'tkazilgan keyingi tajribalar uning taxminini tasdiqladi. Shunday qilib, 1913 yilda yangi zarracha kashf qilindi, ammo yadro tarkibi haqidagi Ruterford gipotezasi asossiz bo'lib chiqdi.

Neytronning kashfiyoti

Buyuk olim o‘z hisob-kitoblarida xato topdi va yadro tarkibiga kiruvchi va proton bilan deyarli bir xil massaga ega bo‘lgan boshqa zarracha mavjudligi haqidagi farazni ilgari surdi. Eksperimental ravishda u buni aniqlay olmadi.

Buni 1932 yilda ingliz olimi Jeyms Chadvik amalga oshirgan. U berilliy atomlarini yuqori energiyali alfa zarralari bilan bombardimon qilgan tajriba o'tkazdi. Natijada yadro reaktsiyasi Beriliy yadrosidan keyinchalik neytron deb atalgan zarracha uchib chiqdi. O'zining kashfiyoti uchun Chadwick uch yildan so'ng Nobel mukofotini oldi.

Neytronning massasi haqiqatan ham protonning massasidan (1,622 * 10-27 kg) kam farq qiladi, ammo bu zarracha zaryadga ega emas. Shu ma'noda, u neytral va ayni paytda og'ir yadrolarning bo'linishiga olib kelishi mumkin. Zaryadning yo'qligi tufayli neytron yuqori Kulon potentsial to'sig'idan osongina o'tib, yadro tuzilishiga kirib boradi.

Proton va neytron kvant xususiyatlariga ega (ular zarrachalar va to'lqinlarning xususiyatlarini namoyon qilishi mumkin). Neytron nurlanishi tibbiy maqsadlarda qo'llaniladi. Yuqori penetratsion qobiliyat bu nurlanish chuqur o'smalar va boshqa xavfli shakllanishlarni ionlashtirish va ularni aniqlash imkonini beradi. Bu holda zarrachalar energiyasi nisbatan past bo'ladi.

Neytron, protondan farqli o'laroq, beqaror zarradir. Uning ishlash muddati taxminan 900 soniya. U proton, elektron va elektron neytrinoga parchalanadi.

, elektromagnit va tortishish

Protonlar yulduzlar tomonidan hosil bo'ladigan energiyaning asosiy manbai bo'lgan termoyadro reaktsiyalarida ishtirok etadilar. Xususan, reaktsiyalar pp Quyosh chiqaradigan deyarli barcha energiyaning manbai bo'lgan -sikl to'rtta protonning geliy-4 yadrosiga birlashishi bilan ikkita protonning neytronga aylanishiga to'g'ri keladi.

Fizikada proton belgilanadi p(yoki p+). Protonning kimyoviy belgisi (musbat vodorod ioni sifatida qaraladi) H +, astrofizik belgisi HII.

Ochilish

Proton xossalari

Proton va elektron massalarining nisbati 1836,152 673 89(17) ga teng, 0,002% aniqlik bilan 6p 5 = 1836,118…

Protonning ichki tuzilishi birinchi marta R.Xofshtadter tomonidan yuqori energiyali (2 GeV) elektronlar dastasining protonlar bilan toʻqnashuvini oʻrganish yoʻli bilan eksperimental ravishda oʻrganilgan (fizika boʻyicha Nobel mukofoti 1961 yil). Proton radiusi sm bo'lgan og'ir yadrodan (yadrodan) iborat bo'lib, massa va zaryadning zichligi yuqori, ≈ 35% (\displaystyle \taxminan 35\,\%) protonning elektr zaryadi va uni o'rab turgan nisbatan kam uchraydigan qobiq. dan uzoqda ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 0(,)25\cdot 10^(-13)) oldin ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 1(,)4\cdot 10^(-13)) sm bu qobiq asosan virtual r - va p - tashuvchi mezonlardan iborat ≈ 50% (\displaystyle \taxminan 50\,\%) protonning elektr zaryadini, keyin masofaga ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \taxminan 2(,)5\cdot 10^(-13)) sm protonning elektr zaryadining ~15% ni o'z ichiga olgan virtual ō - va p -mezonlar qobig'ini kengaytiradi.

Kvarklar tomonidan yaratilgan proton markazidagi bosim taxminan 10 35 Pa (10 30 atmosfera), ya'ni neytron yulduzlari ichidagi bosimdan yuqori.

Protonning magnit momenti ma'lum bir xil magnit maydondagi proton magnit momentining presessiyaning rezonans chastotasi va protonning aylana orbitasining xuddi shu sohadagi siklotron chastotasi nisbatini o'lchash yo'li bilan o'lchanadi.

Uzunlik o'lchamiga ega bo'lgan proton bilan bog'liq uchta jismoniy miqdor mavjud:

1960-yillardan beri turli usullar bilan olib borilgan oddiy vodorod atomlari yordamida proton radiusini o'lchash (CODATA -2014) natijaga olib keldi. 0,8751 ± 0,0061 femtometr(1 fm = 10 −15 m). Muonik vodorod atomlari bilan o'tkazilgan birinchi tajribalar (bu erda elektron muon bilan almashtiriladi) bu radius uchun 4% kichikroq natijani berdi: 0,84184 ± 0,00067 fm. Bu farqning sabablari hali ham aniq emas.

Protonning zaif zaryadi deb ataladigan narsa Q w ≈ 1 - 4 sin 2 th Vt, bu almashinuv orqali zaif o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishini belgilaydi Z 0 bozon (zarrachaning elektr zaryadi uning fotonni almashtirish orqali elektromagnit o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishini qanday aniqlashiga o'xshash) protonlarda qutblangan elektronlarning tarqalishi paytida paritet buzilishining eksperimental o'lchovlariga ko'ra 0,0719 ± 0,0045 ni tashkil qiladi. O'lchangan qiymat standart modelning nazariy prognozlariga (0,0708 ± 0,0003) mos keladi, eksperimental xato ichida.

Barqarorlik

Erkin proton barqaror, eksperimental tadqiqotlar uning parchalanishining hech qanday belgilarini aniqlamadi (emirilish kanalidan qat'iy nazar umrining pastki chegarasi 2,9⋅10 29 yil, pozitron va neytral pionga parchalanishi uchun 8,2⋅10 33 yil, 6,6⋅ Musbat muon va neytral pionga parchalanishi uchun 10 33 yil). Proton barionlarning eng yengili bo'lganligi sababli protonning barqarorligi barion sonining saqlanish qonunining natijasidir - proton bu qonunni buzmasdan engilroq zarrachalarga (masalan, pozitron va neytrinoga) parchalana olmaydi. Biroq, standart modelning ko'pgina nazariy kengaytmalari barion sonining saqlanmaganligiga va protonning parchalanishiga olib keladigan jarayonlarni (hali kuzatilmagan) bashorat qiladi.

Atom yadrosiga bog'langan proton atomning K-, L- yoki M-qobig'idan ("elektron tutilishi" deb ataladigan) elektronni tortib olishga qodir. Atom yadrosining protoni elektronni yutib, neytronga aylanadi va bir vaqtning o'zida neytrino chiqaradi: p+e - →+ν e . Elektron tutilishi natijasida hosil bo'lgan K-, L- yoki M-qatlamidagi "teshik" atomning ustki elektron qatlamlaridan birining elektroni bilan to'ldiriladi va atom raqamiga mos keladigan xarakterli rentgen nurlarini chiqaradi. Z− 1 va/yoki Auger elektronlari. 7 tadan 1000 dan ortiq izotoplar ma'lum
4 dan 262 gacha
105, elektron tutilishi bilan parchalanish. Etarlicha yuqori bo'lgan parchalanish energiyalarida (yuqorida 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) raqobatdosh parchalanish kanali ochiladi - pozitron parchalanishi p → +e ++ν e . Shuni ta'kidlash kerakki, bu jarayonlar faqat ba'zi yadrolardagi proton uchun mumkin, bu erda etishmayotgan energiya hosil bo'lgan neytronning quyi yadro qobig'iga o'tishi bilan to'ldiriladi; erkin proton uchun ular energiya saqlanish qonuni bilan taqiqlangan.

Kimyoda protonlarning manbai mineral (azot, sulfat, fosfor va boshqalar) va organik (chumoli, sirka, oksalat va boshqalar) kislotalardir. Suvli eritmada kislotalar gidroniy kationini hosil qilib, protonni yo'q qilish bilan ajralib chiqishga qodir.

Gaz fazasida protonlar ionlanish - vodorod atomidan elektronni olib tashlash orqali olinadi. Qo'zg'atmagan vodorod atomining ionlanish potentsiali 13,595 eV ga teng. Molekulyar vodorod atmosfera bosimi va xona haroratida tez elektronlar tomonidan ionlashtirilganda, molekulyar vodorod ioni (H 2 +) dastlab hosil bo'ladi - bir elektron bilan 1,06 masofada joylashgan ikkita protondan iborat jismoniy tizim. Bunday tizimning barqarorligi, Paulingga ko'ra, "rezonans chastotasi" 7·10 14 s -1 ga teng bo'lgan ikki proton orasidagi elektronning rezonansi tufayli yuzaga keladi. Harorat bir necha ming darajaga ko'tarilganda, vodorod ionlash mahsulotlarining tarkibi protonlar - H + foydasiga o'zgaradi.

Ilova

Shuningdek qarang

Eslatmalar

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Asosiy fizik konstantalar --- Toʻliq roʻyxat
2. CODATA qiymati: proton massasi
3. CODATA qiymati: u da proton massasi
4. Ahmad S.; va boshqalar. (2004). "Sudberi Neytrino rasadxonasidan ko'rinmas rejimlar orqali nuklonlarning parchalanishiga cheklovlar." Jismoniy ko'rib chiqish xatlari. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Bibkod: 2004PhRvL..92j2004A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. CODATA qiymati: MeVda proton massasi energiyasi ekvivalenti
6. CODATA qiymati: proton-elektron massa nisbati
7. , Bilan. 67.
8. Hofstadter P. Yadrolar va nuklonlarning tuzilishi // Fizik. - 1963. - T. 81, No 1. - B. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Virtual jarayonlar va nuklonning tuzilishi // Mikrodunyo fizikasi - M.: Atomizdat, 1965. - B. 75.
10. Jdanov G.B. Elastik sochilish, periferik o'zaro ta'sirlar va rezonanslar // Yuqori energiya zarralari. Kosmosda va laboratoriyalarda yuqori energiya - M.: Nauka, 1965. - B. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. Proton ichidagi bosim taqsimoti // Tabiat. - 2018. - May (557-jild, 7705-son). - B. 396-399. - DOI: 10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Elementar nazariya yadrolari. - M: IL, 1956. - B. 48.

Moddaning tuzilishini o'rganish orqali fiziklar atomlar nimadan iboratligini aniqladilar, atom yadrosiga etib borishdi va uni proton va neytronlarga bo'lishdi. Bu qadamlarning barchasi juda oson berilgan - siz shunchaki zarralarni kerakli energiyaga tezlashtirishingiz, ularni bir-biriga surishingiz kerak edi, keyin ular o'zlarining tarkibiy qismlariga bo'linadi.

Ammo protonlar va neytronlar bilan bu hiyla endi ishlamadi. Garchi ular bo'lsa ham kompozit zarralar, ular hatto eng shiddatli to'qnashuvda ham "bo'laklarga bo'linib" bo'lmaydi. Shuning uchun fiziklarga protonning ichiga qarash, uning tuzilishi va shaklini ko'rishning turli usullarini o'ylab topish uchun o'nlab yillar kerak bo'ldi. Bugungi kunda protonning tuzilishini o'rganish zarralar fizikasining eng faol yo'nalishlaridan biridir.

Tabiat maslahatlar beradi

Proton va neytronlarning tuzilishini o'rganish tarixi 1930-yillarga borib taqaladi. Protonlardan tashqari neytronlar ham kashf etilganda (1932), ularning massasini o'lchab, fiziklar uning proton massasiga juda yaqin ekanligini bilib hayron bo'lishdi. Bundan tashqari, protonlar va neytronlar yadroviy o'zaro ta'sirni xuddi shunday "sezishlari" ma'lum bo'ldi. Yadro kuchlari nuqtai nazaridan proton va neytronni bir xil zarracha - nuklonning ikkita ko'rinishi deb hisoblash mumkin: proton elektr zaryadlangan nuklon, neytron esa neytral nuklon. Protonlarni neytronlarga almashtiring - va yadro kuchlari(deyarli) hech narsa sezilmaydi.

Fiziklar tabiatning bu xususiyatini simmetriya sifatida ifodalaydilar - yadroviy o'zaro ta'sir protonlarni neytronlar bilan almashtirishga nisbatan simmetrikdir, xuddi kapalak chapni o'ngga almashtirishga nisbatan simmetrikdir. Ushbu simmetriya, yadro fizikasida muhim rol o'ynashdan tashqari, nuklonlarning qiziqarli xususiyatlariga ega ekanligiga birinchi ishora edi. ichki tuzilishi. To'g'ri, 30-yillarda fiziklar bu ishorani tushunishmagan.

Tushunish keyinroq paydo bo'ldi. Bu 1940-50-yillarda protonlarning turli elementlarning yadrolari bilan to'qnashuvi reaktsiyalarida olimlar tobora ko'proq yangi zarralarni kashf qilishdan hayratda qolishganidan boshlandi. Yadrolarda nuklonlarni ushlab turadigan protonlar, neytronlar emas, o'sha paytda kashf etilgan pi-mezonlar emas, balki butunlay yangi zarralar. Barcha xilma-xilligiga qaramay, bu yangi zarralar ikkitadan iborat edi umumiy xususiyatlar. Birinchidan, ular nuklonlar singari yadroviy o'zaro ta'sirlarda juda bajonidil ishtirok etishdi - endi bunday zarralar adronlar deb ataladi. Ikkinchidan, ular nihoyatda beqaror edi. Ularning eng beqarorlari nanosoniyaning trilliondan birida boshqa zarrachalarga parchalanib ketishdi, hatto atom yadrosi hajmida uchishga ham ulgurmadi!

Uzoq vaqt davomida hadron "hayvonot bog'i" butunlay tartibsizlik edi. 1950-yillarning oxirida fiziklar juda ko'p narsalarni o'rganishdi turli xil turlari adronlar, ularni bir-biri bilan taqqoslay boshladilar va birdan ularning xossalarining ma'lum bir umumiy simmetriyasini, hatto davriyligini ko'rdilar. Barcha adronlar (jumladan, nuklonlar) ichida "kvarklar" deb ataladigan oddiy jismlar borligi taxmin qilingan. Kvarklarni turli yo'llar bilan birlashtirib, tajribada aniqlangan bir xil turdagi va bir xil xususiyatlarga ega bo'lgan turli xil adronlarni olish mumkin.

Protonni protonga nima aylantiradi?

Fiziklar adronlarning kvark tuzilishini kashf etib, kvarklar bir necha xil navlarda bo‘lishini bilib olgach, kvarklardan juda ko‘p turli zarrachalar yasash mumkinligi ma’lum bo‘ldi. Shunday qilib, keyingi tajribalar birin-ketin yangi adronlarni topishda davom etganida, hech kim ajablanmadi. Ammo barcha adronlar orasida proton kabi atigi ikkitadan iborat butun zarralar oilasi topildi. u-kvarklar va bitta d-kvark. Protonning bir xil "akasi". Va bu erda fiziklarni hayratda qoldirdi.

Keling, birinchi navbatda bitta oddiy kuzatuvni qilaylik. Agar bizda bir xil "g'isht" dan iborat bir nechta ob'ektlar bo'lsa, unda og'irroq narsalar ko'proq "g'isht" ni, engilroq esa kamroq narsalarni o'z ichiga oladi. Bu juda tabiiy printsip bo'lib, uni kombinatsiya yoki ustki tuzilish printsipi deb atash mumkin va u ikkalasida ham mukammal ishlaydi. Kundalik hayot, va fizikada. U hatto qurilmada ham paydo bo'ladi atom yadrolari- axir, og'irroq yadrolar oddiygina iborat Ko'proq protonlar va neytronlar.

Biroq, kvarklar darajasida bu tamoyil umuman ishlamaydi va tan olish kerakki, fiziklar nima uchun buni hali to'liq aniqlay olishmadi. Ma'lum bo'lishicha, protonning og'ir aka-ukalari ham proton bilan bir xil kvarklardan iborat, garchi ular protondan bir yarim yoki hatto ikki marta og'irroq bo'lsa ham. Ular protondan farq qiladi (va bir-biridan farq qiladi) emas tarkibi, va o'zaro Manzil kvarklar, bu kvarklar bir-biriga nisbatan bo'lgan holatga ko'ra. Kvarklarning nisbiy holatini o'zgartirish kifoya - va protondan biz boshqa, sezilarli darajada og'irroq zarrachani olamiz.

Agar siz hali ham uchtadan ortiq kvarklarni birga yig'sangiz nima bo'ladi? Yangi og'ir zarracha paydo bo'ladimi? Ajablanarlisi shundaki, u ishlamaydi - kvarklar uchga bo'linadi va bir nechta tarqoq zarrachalarga aylanadi. Negadir tabiat ko'p kvarklarni bir butunga birlashtirishni "yoqmaydi"! Yaqinda, tom ma'noda o'tgan yillar, ba'zi ko'p kvarkli zarralar mavjudligiga ishoralar paydo bo'la boshladi, ammo bu tabiat ularni qanchalik yoqtirmasligini ta'kidlaydi.

Bu kombinatorikadan juda muhim va chuqur xulosa kelib chiqadi - adronlar massasi umuman kvarklar massasidan iborat emas. Ammo agar adronning massasini uning tarkibidagi g'ishtlarni oddiygina qayta birlashtirish orqali oshirish yoki kamaytirish mumkin bo'lsa, unda adronlarning massasi uchun kvarklarning o'zi javobgar emas. Haqiqatan ham, keyingi tajribalarda kvarklarning massasi proton massasining atigi ikki foizini tashkil etishini, qolgan tortishish kuchi esa kuch maydoni (maxsus zarralar - glyonlar) tufayli yuzaga kelishini aniqlash mumkin edi. kvarklarni bir-biriga bog'lang. Kvarklarning nisbiy holatini o'zgartirib, masalan, ularni bir-biridan uzoqlashtirib, biz shu bilan glyuon bulutini o'zgartiramiz, uni massiv qilamiz, shuning uchun adron massasi ortadi (1-rasm).

Tez harakatlanuvchi proton ichida nima sodir bo'ladi?

Yuqorida tavsiflangan hamma narsa statsionar protonga tegishli; fiziklar tili bilan aytganda, bu protonning dam olish doirasidagi tuzilishi. Biroq, tajribada protonning tuzilishi birinchi bo'lib boshqa sharoitlarda - ichkarida aniqlangan tez uchish proton.

1960-yillarning oxirida tezlatkichlarda zarrachalar toʻqnashuvi boʻyicha oʻtkazilgan tajribalarda yorugʻlikka yaqin tezlikda harakatlanuvchi protonlar oʻzini goʻyo ularning ichidagi energiya bir tekis taqsimlanmagan, balki alohida ixcham jismlarda toʻplangandek tutganligi aniqlandi. Mashhur fizik Richard Feynman bu materiya to'plamlarini protonlar deb atashni taklif qildi. partons(ingliz tilidan qismi - qismi).

Keyingi tajribalar partonlarning ko'pgina xususiyatlarini, masalan, ularning elektr zaryadini, ularning soni va har biri olib yuradigan proton energiyasining ulushini o'rganib chiqdi. Ma’lum bo‘lishicha, zaryadlangan partonlar kvarklar, neytral partonlar esa glyuonlardir. Ha, protonning dam olish tizimida kvarklarga oddiygina "xizmat qilgan" va ularni bir-biriga jalb qilgan o'sha glyuonlar endi mustaqil partonlar bo'lib, kvarklar bilan birga tez harakatlanuvchi protonning "materiya" va energiyasini olib yuradilar. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, energiyaning taxminan yarmi kvarklarda, yarmi esa glyuonlarda saqlanadi.

Partonlar eng qulay tarzda protonlarning elektronlar bilan to'qnashuvida o'rganiladi. Gap shundaki, protondan farqli o'laroq, elektron kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlarda qatnashmaydi va uning proton bilan to'qnashuvi juda oddiy ko'rinadi: elektron juda qisqa vaqt virtual foton chiqaradi, u zaryadlangan partonga tushadi va natijada hosil qiladi katta raqam zarrachalar (2-rasm). Aytishimiz mumkinki, elektron protonni "ochish" va uni alohida qismlarga bo'lish uchun ajoyib skalpeldir - ammo juda qisqa vaqt ichida. Tezlatgichda bunday jarayonlar qanchalik tez-tez sodir bo'lishini bilib, proton ichidagi partonlar sonini va ularning zaryadlarini o'lchash mumkin.

Partonlar aslida kimlar?

Va bu erda biz fiziklar elementar zarrachalarning yuqori energiyadagi to'qnashuvlarini o'rganish paytida qilgan yana bir ajoyib kashfiyotga keldik.

Oddiy sharoitlarda u yoki bu ob'ekt nimadan iborat degan savolga barcha mos yozuvlar tizimlari uchun universal javob mavjud. Masalan, suv molekulasi ikkita vodorod atomi va bitta kislorod atomidan iborat - va biz harakatsiz yoki harakatlanuvchi molekulaga qaraymizmi, muhim emas. Biroq, bu qoida juda tabiiy ko'rinadi! - agar buzilgan bo'lsa haqida gapiramiz yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanadigan elementar zarralar haqida. Bir sanoq sistemasida murakkab zarracha bir kichik zarrachalar to‘plamidan, boshqa sanoq sistemasida esa boshqasidan iborat bo‘lishi mumkin. Ma'lum bo'ladiki kompozitsiya nisbiy tushunchadir!

Bu qanday bo'lishi mumkin? Bu erda asosiy narsa bitta muhim mulk: Bizning dunyomizdagi zarralar soni qat'iy emas - zarralar tug'ilishi va yo'q bo'lib ketishi mumkin. Misol uchun, agar siz etarlicha yuqori energiyaga ega bo'lgan ikkita elektronni birlashtirsangiz, bu ikki elektronga qo'shimcha ravishda foton yoki elektron-pozitron juftligi yoki boshqa zarralar tug'ilishi mumkin. Bularning barchasiga kvant qonunlari ruxsat beradi va bu haqiqiy tajribalarda sodir bo'ladi.

Ammo zarralarning bu "saqlanmaslik qonuni" ishlaydi to'qnashuv holatlarida zarralar. Qanday qilib bir xil proton turli nuqtai nazardan u boshqa zarralar to'plamidan iborat bo'lib ko'rinadi? Gap shundaki, proton birlashtirilgan uchta kvark emas. Kvarklar orasida glyuon kuch maydoni mavjud. Umuman olganda, kuch maydoni (masalan, tortishish yoki elektr maydoni) kosmosga kirib boradigan va zarrachalarning bir-biriga kuchli ta'sir ko'rsatishiga imkon beruvchi o'ziga xos moddiy "ob'ekt" dir. IN kvant nazariyasi maydon ham zarralardan iborat, garchi maxsus bo'lsa - virtual. Bu zarrachalarning soni aniq emas, ular doimiy ravishda kvarklardan "tomurcuklanadi" va boshqa kvarklar tomonidan so'riladi.

Dam olish Protonni haqiqatan ham ular orasida glyuonlar sakrab turadigan uchta kvark deb hisoblash mumkin. Ammo agar biz xuddi shu protonga boshqa mos yozuvlar doirasidan qarasak, xuddi o'tayotgan "relativistik poezd" derazasidan, biz butunlay boshqacha manzarani ko'ramiz. Kvarklarni bir-biriga yopishtirgan virtual glyuonlar kamroq virtual, "haqiqiy" zarralar bo'lib ko'rinadi. Ular, albatta, hali ham tug'iladi va kvarklar tomonidan so'riladi, lekin shu bilan birga ular haqiqiy zarralar kabi kvarklarning yonida uchib, ma'lum vaqt o'zlari yashaydilar. Nima oddiy ko'rinadi kuch maydoni bir mos yozuvlar ramkasida, boshqa ramkada zarralar oqimiga aylanadi! E'tibor bering, biz protonning o'ziga tegmaymiz, balki unga faqat boshqa mos yozuvlar doirasidan qaraymiz.

Yana ko'proq. Bizning "nisbiy poyezdimiz" tezligi yorug'lik tezligiga qanchalik yaqin bo'lsa, proton ichidagi rasm shunchalik hayratlanarli bo'ladi. Yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, proton ichida glyuonlar ko'payib borayotganini sezamiz. Bundan tashqari, ular ba'zan kvark-antikvark juftliklariga bo'linadi, ular ham yaqin atrofda uchadi va ular ham parton hisoblanadi. Natijada, ultrarelyativistik proton, ya'ni bizga nisbatan yorug'lik tezligiga juda yaqin tezlikda harakatlanuvchi proton birga uchadigan va bir-birini qo'llab-quvvatlayotganga o'xshab ko'rinadigan kvarklar, antikvarklar va glyuonlarning o'zaro kirib boruvchi bulutlari ko'rinishida paydo bo'ladi (2-rasm). 3).

Nisbiylik nazariyasi bilan tanish bo'lgan o'quvchi xavotirga tushishi mumkin. Barcha fizika har qanday jarayon hammada bir xil tarzda davom etishi printsipiga asoslanadi inertial tizimlar ortga hisoblash. Ammo ma'lum bo'lishicha, protonning tarkibi biz uni kuzatadigan mos yozuvlar tizimiga bog'liqmi?!

Ha, aniq, lekin bu nisbiylik tamoyilini hech qanday tarzda buzmaydi. Jismoniy jarayonlarning natijalari - masalan, to'qnashuv natijasida qaysi zarralar va qancha hosil bo'lishi - o'zgarmas bo'lib chiqadi, garchi protonning tarkibi mos yozuvlar tizimiga bog'liq.

Bir qarashda g'ayrioddiy, lekin fizikaning barcha qonunlarini qondiradigan bu holat sxematik tarzda 4-rasmda ko'rsatilgan. Unda yuqori energiyaga ega bo'lgan ikkita protonning to'qnashuvi turli mos yozuvlar ramkalarida qanday ko'rinishi ko'rsatilgan: bir protonning qolgan ramkasida, massa markazining ramkasi, boshqa protonning qolgan ramkasida. Protonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir bo'linadigan glyuonlar kaskadi orqali amalga oshiriladi, lekin faqat bir holatda bu kaskad bir protonning "ichki" qismi hisoblanadi, boshqa holatda u boshqa protonning bir qismi hisoblanadi va uchinchisida u shunchaki bir nechta. ikki proton o'rtasida almashinadigan ob'ekt. Bu kaskad mavjud, u haqiqiy, lekin jarayonning qaysi qismiga tegishli bo'lishi kerakligi mos yozuvlar doirasiga bog'liq.

Protonning 3D portreti

Biz hozir aytib o'tgan barcha natijalar ancha oldin - o'tgan asrning 60-70-yillarida o'tkazilgan tajribalarga asoslangan edi. O'shandan beri hamma narsani o'rganish va barcha savollarga javob topish kerak edi. Ammo yo'q - protonning tuzilishi hali ham zarralar fizikasining eng qiziqarli mavzularidan biri bo'lib qolmoqda. Bundan tashqari, so'nggi yillarda unga qiziqish yana ortdi, chunki fiziklar tez harakatlanuvchi protonning "uch o'lchovli" portretini qanday olish mumkinligini aniqladilar, bu esa statsionar proton portretiga qaraganda ancha qiyinroq bo'lib chiqdi.

Proton to'qnashuvi bo'yicha klassik tajribalar faqat partonlarning soni va ularning energiya taqsimoti haqida gapiradi. Bunday tajribalarda partonlar mustaqil ob'ektlar sifatida ishtirok etadilar, demak, ulardan partonlarning bir-biriga nisbatan qanday joylashganligini yoki ular protonga qanday aniq qo'shilishini bilib bo'lmaydi. Aytishimiz mumkinki, uzoq vaqt davomida fiziklar uchun faqat tez harakatlanuvchi protonning "bir o'lchovli" portreti mavjud edi.

Protonning haqiqiy, uch o'lchamli portretini yaratish va kosmosda partonlarning tarqalishini aniqlash uchun 40 yil oldin mumkin bo'lgan tajribalarga qaraganda ancha nozikroq tajribalar talab qilinadi. Fiziklar bunday tajribalarni yaqinda, tom ma'noda o'rganishdi so'nggi o'n yil. Buni ular orasida anglab etdilar katta miqdor Elektron proton bilan to'qnashganda sodir bo'ladigan turli reaktsiyalardan bitta maxsus reaktsiya mavjud - chuqur virtual Kompton tarqalishi, - protonning uch o'lchovli tuzilishi haqida bizga xabar berishi mumkin.

Umuman olganda, Komptonning tarqalishi yoki Kompton effekti fotonning zarracha, masalan, proton bilan elastik to'qnashuvidir. Bu shunday ko'rinadi: foton keladi, proton tomonidan so'riladi, u qisqa vaqt ichida hayajonlangan holatga o'tadi va keyin o'zining dastlabki holatiga qaytadi va qaysidir yo'nalishda foton chiqaradi.

Oddiy yorug'lik fotonlarining kompton tarqalishi hech qanday qiziq narsaga olib kelmaydi - bu shunchaki protondan yorug'likning aks etishi. Protonning ichki tuzilishi "o'yinga kirishi" va kvarklarning taqsimlanishi "sezilishi" uchun juda yuqori energiyali fotonlardan foydalanish kerak - oddiy yorug'likdan milliardlab marta. Va aynan shunday fotonlar - virtual bo'lsa ham - tushgan elektron tomonidan osongina hosil bo'ladi. Agar hozir birini ikkinchisi bilan birlashtirsak, chuqur virtual Kompton sochilishiga erishamiz (5-rasm).

Ushbu reaksiyaning asosiy xususiyati shundaki, u protonni yo'q qilmaydi. Voqea sodir bo'lgan foton protonga shunchaki urilmaydi, balki uni ehtiyotkorlik bilan his qiladi va keyin uchib ketadi. Protonning qaysi yo'nalishda uchishi va undan energiyaning qaysi qismini olishi protonning tuzilishiga bog'liq. nisbiy pozitsiya uning ichidagi qismlar. Shuning uchun ham ushbu jarayonni o'rganish orqali protonning uch o'lchovli ko'rinishini tiklash mumkin, go'yo "uning haykalini haykaltaroshlik qilish" mumkin.

To'g'ri, bu tajriba fizik uchun juda qiyin. Kerakli jarayon juda kam uchraydi va uni ro'yxatdan o'tkazish qiyin. Ushbu reaktsiya bo'yicha birinchi eksperimental ma'lumotlar faqat 2001 yilda Germaniyaning Gamburgdagi DESY tezlatgich majmuasidagi HERA tezlatgichida olingan; ma'lumotlarning yangi seriyasi endi tajribachilar tomonidan qayta ishlanmoqda. Biroq, bugungi kunda birinchi ma'lumotlarga asoslanib, nazariyotchilar protonda kvark va glyuonlarning uch o'lchovli taqsimotini chizishmoqda. Jismoniy miqdor, bu haqda fiziklar ilgari faqat taxminlar qilgan, nihoyat, tajribadan "chiqishi" boshlandi.

Bu sohada bizni kutilmagan kashfiyotlar kutmoqdami? Ehtimol, ha. Misol uchun, aytaylik, 2008 yil noyabr oyida qiziqarli nazariy maqola paydo bo'ldi, unda tez harakatlanuvchi proton tekis diskga o'xshamasligi kerak, lekin ikki qavakli linzaga o'xshab ketishi kerak. Bu protonning markaziy qismida joylashgan partonlarning chekkalarida o'tirgan partonlarga qaraganda uzunlamasına yo'nalishda kuchliroq siqilganligi sababli sodir bo'ladi. Ushbu nazariy bashoratlarni eksperimental tarzda sinab ko'rish juda qiziqarli bo'lar edi!

Nega bularning barchasi fiziklarni qiziqtiradi?

Nega fiziklar materiyaning proton va neytronlar ichida qanday taqsimlanishini aniq bilishlari kerak?

Birinchidan, buni fizika taraqqiyotining o'zi mantiqiy talab qiladi. Dunyoda juda ko'p ajoyib narsalar mavjud murakkab tizimlar, zamonaviy nazariy fizika hali to'liq bardosh bera olmaydi. Adronlar ana shunday tizimlardan biridir. Hadronlarning tuzilishini tushunib, biz nazariy fizikaning qobiliyatlarini aniqlaymiz, bu universal bo'lib chiqishi mumkin va, ehtimol, butunlay boshqacha narsada, masalan, o'ta o'tkazgichlarni yoki g'ayrioddiy xususiyatlarga ega boshqa materiallarni o'rganishda yordam beradi.

Ikkinchidan, yadro fizikasi uchun bevosita foyda bor. Atom yadrolarini o'rganishning qariyb asrlik tarixiga qaramay, nazariyotchilar proton va neytronlarning o'zaro ta'sirining aniq qonunini haligacha bilishmaydi.

Ular bu qonunni qisman eksperimental ma'lumotlarga asoslangan holda taxmin qilishlari va qisman nuklonlarning tuzilishi haqidagi bilimlarga asoslangan holda qurishlari kerak. Bu erda nuklonlarning uch o'lchovli tuzilishi haqidagi yangi ma'lumotlar yordam beradi.

Uchinchidan, bir necha yil oldin fiziklar yangidan kam narsaga ega bo'lishmagan agregatsiya holati moddalar - kvark-glyuon plazmasi. Bu holatda kvarklar alohida proton va neytronlar ichida o'tirmaydi, balki yadro materiyasining butun to'plami bo'ylab erkin yuradi. Bunga, masalan, shunday erishish mumkin: og'ir yadrolar tezlatgichda yorug'lik tezligiga juda yaqin tezlikka tezlashadi va keyin to'qnash keladi. Ushbu to'qnashuvda trillionlab darajali haroratlar juda qisqa vaqt ichida paydo bo'ladi, bu esa yadrolarni kvark-glyuon plazmasiga eritadi. Demak, bu yadroviy erishning nazariy hisob-kitoblari nuklonlarning uch o‘lchovli tuzilishini yaxshi bilishni talab qiladi.

Nihoyat, bu ma'lumotlar astrofizika uchun juda zarur. Og'ir yulduzlar umrining oxirida portlaganda, ular ko'pincha juda ixcham jismlarni - neytron va ehtimol kvark yulduzlarni qoldiradilar. Ushbu yulduzlarning yadrosi butunlay neytronlardan va hatto sovuq kvark-glyuon plazmasidan iborat. Bunday yulduzlar uzoq vaqtdan beri kashf etilgan, ammo ularning ichida nima sodir bo'layotganini faqat taxmin qilish mumkin. Shunday qilib, kvark taqsimotini yaxshi tushunish astrofizikada taraqqiyotga olib kelishi mumkin.

TA'RIF

Proton vodorod atomining yadrosi bo'lgan adronlar sinfiga mansub barqaror zarracha deb ataladi.

Olimlar qaysi ilmiy hodisani protonning kashfiyoti deb hisoblash kerakligi borasida kelisha olmaydi. Protonning kashf etilishida muhim rol o'ynadi:

1. E. Rezerford tomonidan atomning sayyoraviy modelini yaratish;
2. F. Soddi, J. Tomson, F. Aston tomonidan izotoplarning ochilishi;
3. vodorod atomlari yadrolarining azot yadrolaridan alfa zarralari tomonidan urib tushirilganda harakatlarini kuzatishlari E. Rezerford tomonidan.

Proton izlarining birinchi fotosuratlari P.Blekett tomonidan bulutli kamerada elementlarning sun'iy o'zgarishi jarayonlarini o'rganayotganda olingan. Blekket azot yadrolari tomonidan alfa zarralarini tutib olish jarayonini o'rgandi. Bu jarayonda proton ajralib chiqdi va azot yadrosi kislorod izotopiga aylandi.

Protonlar neytronlar bilan birgalikda barcha kimyoviy elementlarning yadrolarining bir qismidir. Yadrodagi protonlar soni elementning atom raqamini aniqlaydi davriy jadval DI. Mendeleev.

Proton musbat zaryadlangan zarradir. Uning zaryadi kattaligi bo'yicha elementar zaryadga, ya'ni elektron zaryadining qiymatiga teng. Protonning zaryadi ko'pincha quyidagicha belgilanadi, shuning uchun biz quyidagilarni yozishimiz mumkin:

Hozirgi vaqtda proton elementar zarracha emas, deb ishoniladi. U murakkab tuzilishga ega va ikkita u-kvark va bitta d-kvarkdan iborat. Elektr zaryadi u - quark() musbat va u ga teng

d-kvarkning elektr zaryadi () manfiy va quyidagilarga teng:

Kvarklar maydon kvantlari bo'lgan glyuonlar almashinuvini bog'laydi, ular kuchli o'zaro ta'sirga chidashadi. Protonlarning tuzilishida bir nechta nuqtali tarqalish markazlari mavjudligini protonlar tomonidan elektronlarning tarqalishi bo'yicha tajribalar tasdiqlaydi.

Proton cheklangan o'lchamga ega, olimlar bu haqda hali ham bahslashmoqda. Hozirgi vaqtda proton chegarasi xiralashgan bulut sifatida tasvirlangan. Bunday chegara doimiy ravishda paydo bo'ladigan va yo'q qilinadigan virtual zarralardan iborat. Ammo ko'pchilikda oddiy vazifalar Albatta, protonni nuqta zaryadi deb hisoblash mumkin. Protonning qolgan massasi () taxminan ga teng:

Protonning massasi elektronning massasidan 1836 marta katta.

Protonlar hammasida ishtirok etadi fundamental o'zaro ta'sirlar: kuchli o'zaro ta'sirlar proton va neytronlarni yadrolarga birlashtiradi, elektronlar va protonlar elektromagnit o'zaro ta'sirlar yordamida atomlarda birlashadi. Zaif o'zaro ta'sir sifatida, masalan, neytronning (n) beta parchalanishini keltirishimiz mumkin:

bu erda p - proton; - elektron; - antineytrino.

Proton parchalanishi hali olinmagan. Bu fizikaning muhim zamonaviy muammolaridan biridir, chunki bu kashfiyot tabiat kuchlarining birligini tushunishda muhim qadam bo'ladi.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish	Natriy atomining yadrolari protonlar bilan bombardimon qilinadi. Agar proton uzoqda bo'lsa, proton atom yadrosidan elektrostatik itarilish kuchi qanday bo'ladi? m.Natriy atomi yadrosining zaryadi proton zaryadidan 11 marta katta ekanligini hisobga oling. Ta'sir qilish elektron qobiq natriy atomini o'qish shart emas.
Yechim	Muammoni hal qilish uchun asos sifatida bizning muammomiz uchun (zarrachalar nuqtali bo'lsa) yozilishi mumkin bo'lgan Kulon qonunini olamiz: bu erda F - zaryadlangan zarralarning elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi; Cl - proton zaryadi; - natriy atomi yadrosining zaryadi; - vakuumning dielektrik o'tkazuvchanligi; - elektr doimiyligi. Bizda mavjud bo'lgan ma'lumotlardan foydalanib, biz kerakli itaruvchi kuchni hisoblashimiz mumkin:
Javob	N

2-MISA

Mashq qilish

Vodorod atomining eng oddiy modelini hisobga olsak, elektron proton (vodorod atomining yadrosi) atrofida aylana orbita bo'ylab harakatlanadi, deb ishoniladi. Agar elektron orbitasining radiusi m bo'lsa, uning tezligi qanday bo'ladi?

Yechim

Aylana bo'ylab harakatlanayotgan elektronga ta'sir qiluvchi kuchlarni (1-rasm) ko'rib chiqamiz. Bu protonning tortishish kuchi. Kulon qonuniga ko'ra, uning qiymati () ga teng ekanligini yozamiz: bu yerda =— elektron zaryadi; - proton zaryadi; - elektr doimiyligi. Elektron orbitasining istalgan nuqtasida elektron va proton o'rtasidagi tortishish kuchi aylana radiusi bo'ylab elektrondan protonga yo'naltiriladi.