Цөм нь протон, нейтроноос тогтдог. Борын загварт электронууд нь дэлхий нарыг тойрон эргэдэгтэй адил тойрог замд цөмийг тойрон хөдөлдөг. Электронууд эдгээр түвшний хооронд шилжиж болох бөгөөд шилжих үедээ фотоныг шингээх эсвэл фотон ялгаруулдаг. Протон ямар хэмжээтэй вэ?
Үзэгдэх орчлонгийн гол барилгын материал
Протон бол харагдахуйц ертөнцийн үндсэн барилгын материал боловч түүний цэнэгийн радиус, хэвийн бус соронзон момент гэх мэт олон шинж чанарууд нь сайн ойлгогдоогүй байна. Протон гэж юу вэ? Энэ бол эерэг цахилгаан цэнэгтэй субатомын бөөмс юм. Саяхныг хүртэл протоныг хамгийн жижиг бөөмс гэж үздэг байсан. Гэсэн хэдий ч шинэ технологийн ачаар протонууд нь материйн жинхэнэ үндсэн хэсгүүд болох кварк гэж нэрлэгддэг жижиг хэсгүүдийг агуулдаг нь тодорхой болсон. Тогтворгүй нейтроны үр дүнд протон үүсч болно.
Цэнэглэх
Протон ямар цахилгаан цэнэгтэй вэ? Тэрнь +1 энгийн цэнэгийн цэнэгтэй бөгөөд үүнийг "e" үсгээр тэмдэглэсэн бөгөөд 1874 онд Жорж Стоуни нээсэн. Протон эерэг цэнэгтэй (эсвэл 1e) байхад электрон сөрөг цэнэгтэй (-1 эсвэл -e), нейтрон нь огт цэнэггүй бөгөөд 0e гэж тэмдэглэж болно. 1 энгийн цэнэг нь 1.602 × 10 -19 кулонтой тэнцүү байна. Кулон нь цахилгаан цэнэгийн нэг төрөл бөгөөд секундэд тогтмол дамждаг нэг ампертай тэнцүү юм.
Протон гэж юу вэ?
Таны хүрч, мэдэрч чадах бүх зүйл атомаас бүтдэг. Атомын төв дэх эдгээр жижиг хэсгүүдийн хэмжээ маш бага байдаг. Хэдийгээр тэдгээр нь атомын жингийн ихэнх хувийг эзэлдэг ч маш бага хэвээр байна. Үнэн хэрэгтээ хэрэв атом хөлбөмбөгийн талбайн хэмжээтэй байсан бол түүний протон бүр нь зөвхөн шоргоолжны хэмжээтэй байх байсан. Протонууд атомын цөмөөр хязгаарлагдах ёсгүй. Протонууд атомын цөмөөс гадуур байх үед ижил төстэй нөхцөлд нейтроныхтой төстэй гайхалтай, хачирхалтай, аюултай шинж чанарыг олж авдаг.
Гэхдээ протонууд нэмэлт шинж чанартай байдаг. Тэд цахилгаан цэнэгтэй тул цахилгаан эсвэл соронзон орны нөлөөгөөр хурдасгах боломжтой. Нарны гал асаах үед өндөр хурдтай протонууд болон тэдгээрийг агуулсан атомын цөмүүд их хэмжээгээр ялгардаг. Бөөмүүд дэлхийн соронзон орны нөлөөгөөр хурдасч, геомагнит шуурга гэж нэрлэгддэг ионосферийн эвдрэлийг үүсгэдэг.
Протоны тоо, хэмжээ, масс
Протоны тоо атом бүрийг өвөрмөц болгодог. Жишээлбэл, хүчилтөрөгчд найм, устөрөгчид зөвхөн нэг, алтад 79 байдаг. Энэ тоо нь тухайн элементийн таних тэмдэгтэй төстэй юм. Протоны тоог мэдсэнээр л атомын талаар ихийг мэдэж болно. Атом бүрийн цөмд байдаг энэхүү субатомын бөөм нь тухайн элементийн электронтой тэнцэх ба эсрэг талын эерэг цахилгаан цэнэгтэй байдаг. Хэрэв тусгаарлагдсан бол нейтроны массаас арай бага буюу 1.673-27 кг жинтэй байх байсан.
Элементийн цөм дэх протоны тоог атомын дугаар гэнэ. Энэ тоо нь элемент бүрт өөрийн өвөрмөц онцлогийг өгдөг. Аливаа тодорхой элементийн атомуудад цөм дэх протоны тоо үргэлж ижил байдаг. Энгийн устөрөгчийн атом нь зөвхөн 1 протоноос бүрдэх цөмтэй байдаг. Бусад бүх элементийн цөмд протоноос гадна бараг үргэлж нейтрон байдаг.
Протон хэр том вэ?
Хэн ч тодорхой мэдэхгүй, энэ л асуудал. Туршилтанд протоны хэмжээг авахын тулд өөрчлөгдсөн устөрөгчийн атомуудыг ашигласан. Энэ бол асар том нөлөө бүхий атомын доорх нууц юм. Физикчид протоны хэмжээг хэт жижиг хэмжсэн гэж зарласнаас хойш 6 жилийн дараа эрдэмтэд жинхэнэ хэмжээний талаар эргэлзсээр байна. Илүү их мэдээлэл гарч ирэх тусам нууц нь гүнзгийрнэ.
Протон нь атомын цөм доторх бөөмс юм. Олон жилийн турш протоны радиус 0.877 фемтометр орчимд тогтсон мэт санагдаж байв. Харин 2010 онд Квантын хүрээлэнгийн Рандольф Полтэдгээрийг оптик. Германы Гарчинг дахь Макс Планк хэмжилтийн шинэ техник ашиглан түгшүүртэй хариулт авсан.
Баг нь электроныг мюон хэмээх хүнд бөөмс рүү шилжүүлснээр устөрөгчийн атомын нэг протон, нэг электрон бүтцийг өөрчилсөн. Дараа нь тэд энэ өөрчлөгдсөн атомыг лазераар сольсон. Тэдний энергийн түвшний өөрчлөлтийг хэмжих нь протоны цөмийн хэмжээг тооцоолох боломжийг тэдэнд олгосон. Тэдний гайхшралыг төрүүлсэн нь бусад аргаар хэмжсэн уламжлалт үнэ цэнээс 4% бага гарсан. Рэндольфын туршилтаар шинэ техникийг цөмд нь нэг протон, нэг нейтрон агуулсан устөрөгчийн изотоп болох дейтерид ашигласан. Гэсэн хэдий ч детероны хэмжээг нарийн тооцоолоход удаан хугацаа зарцуулсан.
Шинэ туршилт
Шинэ өгөгдөл протоны радиусын асуудал хэвээр байгааг харуулж байна. Рандольф Пол болон бусад хүмүүсийн лабораторид хэд хэдэн туршилтууд хийгдэж байна. Зарим нь гелий гэх мэт хүнд атомын цөмийн хэмжээг хэмжихийн тулд ижил мюоны аргыг ашигладаг. Бусад нь мюон ба электронуудын тархалтыг нэгэн зэрэг хэмждэг. Паул буруутан нь протон өөрөө биш, харин өдөөгдөж буй атомаас ялгарах гэрлийн долгионы уртыг дүрсэлсэн Ридбергийн тогтмол хэмжигдэхүүнийг буруу хэмжсэн байж магадгүй гэж сэжиглэж байна. Гэхдээ энэ тогтмолыг бусад нарийн туршилтаар сайн мэддэг.
Өөр нэг тайлбар нь протон ба мюон хоёрын электронтой холбоогоо өөрчлөхгүйгээр гэнэтийн харилцан үйлчлэлд хүргэдэг шинэ бөөмсийг санал болгож байна. Энэ нь оньсого нь биднийг физикийн стандарт загвараас давж гарна гэсэн үг юм.тоосонцор. "Хэрэв ирээдүйд хэн нэгэн нь стандарт загвараас давсан зүйлийг олж мэдвэл энэ нь тийм байх болно" гэж Пол эхлээд бага зэрэг зөрүүтэй хэлээд, дараа нь өөр, өөр, аажмаар илүү гайхалтай өөрчлөлтийг бий болгож байна. Протоны жинхэнэ хэмжээ хэд вэ? Шинэ үр дүн нь физикийн үндсэн онолыг сорьж байна.
Нислэгийн замд протоны радиусын нөлөөллийг тооцоолсноор судлаачид протоны бөөмийн радиусыг тооцоолж чадсан бөгөөд энэ нь 0.84184 фемтометр байв. Өмнө нь энэ үзүүлэлт ойролцоогоор 0.8768-аас 0.897 фемтометр байсан. Ийм өчүүхэн хэмжигдэхүүнийг авч үзэхэд алдаа гарах орон зай үргэлж байдаг. Гэсэн хэдий ч 12 жилийн шаргуу хүчин чармайлтын үр дүнд багийн гишүүд өөрсдийн хэмжилтийн үнэн зөв гэдэгт итгэлтэй байна. Онолд зарим нэг засвар хэрэгтэй байж болох ч ямар ч хариулт байсан физикчид энэ хүнд хэцүү даалгаварт удаан хугацаанд толгойгоо маажих болно.
