Chimica
Qual è la massa di un protone in fisica. Massa di un protone. Uso dei protoni in chimica

Qual è la massa di un protone in fisica. Massa di un protone. Uso dei protoni in chimica

, elettromagnetico e gravitazionale

I protoni prendono parte alle reazioni termonucleari, che sono la principale fonte di energia generata dalle stelle. In particolare le reazioni pp-ciclo, che è la fonte di quasi tutta l'energia emessa dal Sole, si riduce alla combinazione di quattro protoni in un nucleo di elio-4 con la trasformazione di due protoni in neutroni.

In fisica, il protone è indicato p(o p+). La designazione chimica del protone (considerato come ione idrogeno positivo) è H+, la designazione astrofisica è HII.

Apertura

Proprietà del protone

Il rapporto tra la massa del protone e quella dell'elettrone, pari a 1836.152 673 89(17) , con una precisione dello 0.002%, è pari al valore 6π 5 = 1836.118…

La struttura interna del protone fu studiata sperimentalmente per la prima volta da R. Hofstadter studiando le collisioni di un fascio di elettroni ad alta energia (2 GeV) con protoni (Premio Nobel per la Fisica 1961). Il protone è costituito da un nucleo pesante (nucleo) con raggio di cm, s alta densità massa e carica, vettore ≈ 35% (\ displaystyle \ circa 35 \, \%) carica elettrica protone e il suo guscio relativamente rarefatto circostante. A distanza da ≈ 0 , 25 ⋅ 10 - 13 (\ displaystyle \ circa 0 (,) 25 \ cpunto 10 ^ (-13)) prima ≈ 1 , 4 ⋅ 10 - 13 (\ displaystyle \ circa 1 (,) 4 \ cpunto 10 ^ (-13)) vedi questo guscio consiste principalmente di ρ - e π - mesoni virtuali, che trasportano ≈ 50% (\ displaystyle \ circa 50 \, \%) la carica elettrica del protone, quindi fino a una distanza ≈ 2 , 5 ⋅ 10 - 13 (\ displaystyle \ circa 2 (,) 5 \ cpunto 10 ^ (-13)) cm estende un guscio di ω - e π -mesoni virtuali, che trasportano circa il 15% della carica elettrica del protone.

La pressione al centro del protone, creata dai quark, è di circa 10 35 Pa (10 30 atmosfere), cioè superiore alla pressione all'interno delle stelle di neutroni.

Il momento magnetico di un protone si misura misurando il rapporto tra la frequenza di risonanza della precessione del momento magnetico del protone in un dato campo magnetico uniforme e la frequenza di ciclotrone del protone in un'orbita circolare nello stesso campo.

Tre sono associati al protone quantità fisiche, avente la dimensione della lunghezza:

Le misurazioni del raggio del protone utilizzando normali atomi di idrogeno, eseguite con vari metodi dagli anni '60, hanno portato (CODATA -2014) al risultato 0,8751 ± 0,0061 femtometro(1 fm = 10 -15 m) . I primi esperimenti con atomi di idrogeno muonico (in cui l'elettrone è sostituito da un muone) hanno dato un risultato inferiore del 4% per questo raggio, 0,84184 ± 0,00067 fm. Le ragioni di questa differenza non sono ancora chiare.

La cosiddetta carica protonica debole Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, che determina la sua partecipazione alle interazioni deboli attraverso lo scambio Z Il bosone 0 (simile a come la carica elettrica di una particella determina la sua partecipazione alle interazioni elettromagnetiche scambiando un fotone) è 0,0719 ± 0,0045, secondo misurazioni sperimentali di violazione della parità durante la dispersione di elettroni polarizzati da parte dei protoni. Il valore misurato concorda all'interno dell'errore sperimentale con le previsioni teoriche del Modello Standard (0,0708 ± 0,0003).

Stabilità

Il protone libero è stabile, studi sperimentali non ha rivelato alcun segno del suo decadimento (il limite inferiore della vita è 2,9⋅10 29 anni indipendentemente dal canale di decadimento, 8,2⋅10 33 anni per il decadimento in un positrone e un pione neutro, 6,6⋅10 33 anni per il decadimento in muone positivo e pione neutro). Poiché il protone è il più leggero dei barioni, la stabilità del protone è una conseguenza della legge di conservazione del numero barionico: il protone non può decadere in particelle più leggere (ad esempio in un positrone e in un neutrino) senza violare questo legge. Tuttavia, molte estensioni teoriche del Modello Standard prevedono processi (non ancora osservati) che porterebbero alla non conservazione del numero barionico e, di conseguenza, al decadimento del protone.

Un protone legato nel nucleo atomico è in grado di catturare un elettrone dal guscio elettronico K, L o M dell'atomo (la cosiddetta "cattura di elettroni"). Un protone di un nucleo atomico, dopo aver assorbito un elettrone, si trasforma in un neutrone e contemporaneamente emette un neutrino: p+e − →+ν e . Un "buco" nello strato K, L o M, formato durante la cattura di elettroni, viene riempito con un elettrone proveniente da uno degli strati di elettroni sovrastanti dell'atomo con l'emissione di caratteristica raggi X corrispondente al numero atomico Z− 1, e/o elettroni Auger. Sono noti più di 1000 isotopi da 7
da 4 a 262
105 decadendo per cattura di elettroni. A energie di decadimento disponibili sufficientemente elevate (sopra 2io e c 2 ≈ 1.022 MeV) si apre un canale di decadimento in competizione - decadimento del positrone p → +e ++ν e . Va sottolineato che questi processi sono possibili solo per un protone in alcuni nuclei, dove l'energia mancante viene reintegrata dalla transizione del neutrone risultante a un guscio nucleare inferiore; per un protone libero sono proibiti dalla legge di conservazione dell'energia.

La fonte di protoni in chimica sono gli acidi minerali (nitrico, solforico, fosforico e altri) e organici (formico, acetico, ossalico e altri). A soluzione acquosa gli acidi sono in grado di dissociarsi con l'eliminazione di un protone, formando un catione idronio.

Nella fase gassosa, i protoni sono ottenuti per ionizzazione: il distacco di un elettrone da un atomo di idrogeno. Il potenziale di ionizzazione di un atomo di idrogeno non eccitato è 13.595 eV. Quando l'idrogeno molecolare viene ionizzato da elettroni veloci a pressione atmosferica e temperatura ambiente inizialmente si forma uno ione idrogeno molecolare (H 2 +), un sistema fisico costituito da due protoni tenuti insieme a una distanza di 1,06 da un elettrone. La stabilità di un tale sistema, secondo Pauling, è determinata dalla risonanza di un elettrone tra due protoni con una "frequenza di risonanza" pari a 7·10 14 s −1 . Quando la temperatura sale a diverse migliaia di gradi, la composizione dei prodotti di ionizzazione dell'idrogeno cambia a favore dei protoni - H + .

Applicazione

Guarda anche

Appunti

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Costanti fisiche fondamentali --- Elenco completo
CODATA Valore: massa protonica
CODATA Valore: massa protonica in u
Ahmed S.; et al. (2004). "Vincoli sul decadimento nucleare tramite modalità invisibili dall'Osservatorio dei neutrini di Sudbury". Lettere di revisione fisica. 92 (10): 102004. arXiv : hep-ex/0310030. Bibcode :2004PhRvL..92j2004A . DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
Valore CODATA: energia di massa del protone equivalente in MeV
Valore CODATA: rapporto massa protone-elettrone
, Insieme a. 67.
Hofstadter P. Struttura di nuclei e nucleoni // UFN. - 1963. - T. 81, n. 1. - S. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
Shchelkin KI Processi virtuali e struttura del nucleone // Fisica del micromondo - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
Zhdanov G.B. Scattering elastico, interazioni periferiche e risoni // Particelle ad alta energia. Alte energie nello spazio e nei laboratori - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
Burkert V.D., Elouadrhiri L., Girod F.X. La distribuzione della pressione all'interno del protone // Natura. - 2018. - Maggio (vol. 557, n. 7705). - P. 396-399. - DOI:10.1038/s41586-018-0060-z .
Bethe, G., Morrison F. Teoria elementare del nucleo. - M: IL, 1956. - S. 48.

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2 Protone in fisica

2.1 Raggio del protone
2.2 Momento magnetico del protone
2.4 Massa a riposo del protone
2.5 Vita del protone

3 Protone nel modello standard
4 Il protone è una particella elementare
6 Protone - risultato

1 protone (particella elementare)

Protone- numero quantico delle particelle elementari L=3/2 (spin = 1/2) - gruppo barionico, sottogruppo protonico, carica elettrica +e (sistematizzazione secondo la teoria dei campi delle particelle elementari).

Sottogruppo di protoni (stati terra ed eccitati)

2 Protone in fisica

Protone - numero quantico di particelle elementari L=3/2 (spin = 1/2) - gruppo barionico, sottogruppo di protoni, carica elettrica +e (sistematizzazione secondo la teoria dei campi delle particelle elementari).
Secondo la teoria dei campi delle particelle elementari (una teoria costruita su un fondamento scientifico e l'unica che ha ricevuto lo spettro corretto di tutte le particelle elementari), un protone è costituito da un elettro alternato polarizzato rotante campo magnetico con una componente costante. Tutte le affermazioni infondate del Modello Standard secondo cui il protone sarebbe costituito da quark non hanno nulla a che fare con la realtà. - La fisica ha dimostrato sperimentalmente che il protone ha campi elettromagnetici, e anche il campo gravitazionale. Quella particelle elementari non solo possedere - ma consistere in campi elettromagnetici, la fisica ha brillantemente intuito 100 anni fa, ma non è stato possibile costruire una teoria fino al 2010. Ora, nel 2015, è apparsa anche la teoria della gravità delle particelle elementari, che ha stabilito la natura elettromagnetica della gravità e ha ricevuto le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, diverse dalle equazioni della gravità, sulla base delle quali più di un è stata costruita una fiaba in fisica.

La struttura del campo elettromagnetico del protone (campo elettrico E-costante, campo magnetico H-costante, campo elettromagnetico alternato è contrassegnato in giallo)

Bilancio energetico (percentuale dell'energia interna totale):

campo elettrico costante (E) - 0,346%,
campo magnetico permanente (H) - 7,44%,
campo elettromagnetico alternato - 92,21%.

Il rapporto tra l'energia concentrata in un campo magnetico costante di un protone e l'energia concentrata in un campo elettrico costante è 21,48. Questo spiega la presenza di forze nucleari nel protone. La struttura del protone è mostrata in figura.

Il campo elettrico di un protone è costituito da due regioni: zona esterna Insieme a Carica positiva e una regione interna con una carica negativa. La differenza tra gli oneri dell'esterno e regioni interne determina la carica elettrica totale del protone +e. La sua quantizzazione si basa sulla geometria e sulla struttura delle particelle elementari.

Ed ecco come appaiono interazioni fondamentali particelle elementari realmente esistenti in natura:

2.1 Raggio del protone

La teoria dei campi delle particelle elementari definisce il raggio (r) di una particella come la distanza dal centro al punto in cui viene raggiunta la massima densità di massa.

Per un protone, questo sarà 3,4212 10 -16 m A questo è necessario aggiungere lo spessore dello strato di campo elettromagnetico, il risultato sarà:

che è pari a 4.5616 10 -16 m. Pertanto, il confine esterno del protone si trova a una distanza di 4.5616 10 -16 m dal centro. Ma va ricordato che una piccola parte (circa 1%) del resto la massa contenuta in un campo elettrico e magnetico costante, secondo l'elettrodinamica classica, è al di fuori di questo raggio.

2.2 Momento magnetico del protone

Contrariamente alla teoria quantistica, la teoria dei campi delle particelle elementari afferma che i campi magnetici delle particelle elementari non sono creati dalla rotazione di spin delle cariche elettriche, ma esistono simultaneamente con un campo elettrico costante come componente costante del campo elettromagnetico. Pertanto, tutte le particelle elementari con numero quantico L>0 hanno campi magnetici.

La teoria del campo delle particelle elementari non considera anomalo il momento magnetico del protone: il suo valore è determinato da un insieme di numeri quantici nella misura in cui la meccanica quantistica funziona in una particella elementare.

Quindi il momento magnetico principale del protone è creato da due correnti:

(+) con momento magnetico +2 eħ/m 0p c
(-) con momento magnetico -0,5 eħ/m 0p s

Per ottenere il momento magnetico risultante del protone, dobbiamo sommare entrambi i momenti, moltiplicare per la percentuale dell'energia del campo elettromagnetico alternato, divisa per 100 percento e sommare la componente di spin, di conseguenza otteniamo 1.3964237 eh / m 0p c . Per convertire in magnetoni nucleari convenzionali, il numero risultante deve essere moltiplicato per due: di conseguenza, abbiamo 2,7928474.

2.3 Campo elettrico protonico

2.3.1 Campo elettrico di un protone nella zona lontana

Conoscenze di fisica sulla struttura campo elettrico i protoni sono cambiati con l'evoluzione della fisica. Inizialmente si credeva che il campo elettrico del protone fosse il campo di una carica elettrica puntiforme +e. Per questo campo sarà:
potenziale del campo elettrico del protone nel punto (A) in campo lontano(r >> r p) esattamente, nel sistema SI è:

l'intensità del campo elettrico E del protone nella zona lontana (r >> r p) esattamente, nel sistema SI è:

dove n = r/|r| - vettore unitario dal centro del protone in direzione del punto di osservazione (A), r - distanza dal centro del protone al punto di osservazione, e - carica elettrica elementare, i vettori sono in grassetto, ε 0 - elettrico costante, r p =Lh/(m 0~ c ) è il raggio del protone nella teoria dei campi, L è il numero quantico principale del protone nella teoria dei campi, h è La costante di Planck, m 0~ - il valore della massa di un protone a riposo in un campo elettromagnetico alternato, c - la velocità della luce. (Non esiste un moltiplicatore SI nel sistema CGS.)

Queste espressioni matematiche sono corrette per la zona lontana del campo elettrico del protone: r >> r p , ma la fisica ha poi ipotizzato che la loro validità si estenda alla zona vicina, fino a distanze dell'ordine di 10 -14 cm.

2.3.2 Cariche elettriche del protone

Nella prima metà del 20° secolo, la fisica riteneva che il protone avesse una sola carica elettrica e fosse uguale a +e.

Dopo la comparsa dell'ipotesi del quark, la fisica ha suggerito che all'interno del protone non ci sono una, ma tre cariche elettriche: due cariche elettriche +2e/3 e una carica elettrica -e/3. Questi addebiti si sommano a +e. Ciò è stato fatto perché la fisica ha suggerito che il protone ha una struttura complessa e consiste di due quark u con una carica di +2e/3 e un quark d con una carica di -e/3. Ma i quark non si trovavano né in natura né sugli acceleratori a nessuna energia, e restava o accettare la loro esistenza per fede (cosa che facevano i sostenitori del Modello Standard), o cercare un'altra struttura di particelle elementari. Ma insieme a questo, le informazioni sperimentali sulle particelle elementari si accumulavano costantemente in fisica, e quando si accumulavano abbastanza per ripensare a ciò che era stato fatto, nacque la teoria dei campi delle particelle elementari.

Secondo la teoria dei campi delle particelle elementari, un campo elettrico costante di particelle elementari con numero quantico L>0, sia cariche che neutre, è creato dalla componente costante del campo elettromagnetico della corrispondente particella elementare (la carica elettrica non è la causa principale del campo elettrico, come credeva la fisica nel XIX secolo, ma i campi elettrici delle particelle elementari sono tali da corrispondere ai campi delle cariche elettriche). E il campo di carica elettrica nasce come risultato della presenza di asimmetria tra l'emisfero esterno e quello interno, generando campi elettrici di segni opposti. Per le particelle elementari cariche nella zona lontana, viene generato un campo di carica elettrica elementare e il segno della carica elettrica è determinato dal segno del campo elettrico generato dall'emisfero esterno. Nella zona vicina, questo campo ha una struttura complessa ed è un dipolo, ma non ha un momento di dipolo. Per una descrizione approssimativa di questo campo come sistema di cariche puntiformi, sono necessari almeno 6 "quark" all'interno del protone - è meglio se prendiamo 8 "quarks". È chiaro che le cariche elettriche di tali "quark" saranno completamente diverse da quanto crede il modello standard (con i suoi quark).

La teoria dei campi delle particelle elementari ha stabilito che un protone, come qualsiasi altra particella elementare carica positivamente, può avere due cariche elettriche e, di conseguenza, due raggi elettrici:

raggio elettrico del campo elettrico costante esterno (carica q + = +1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
raggio elettrico del campo elettrico costante interno (carica q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.

Queste caratteristiche del campo elettrico del protone corrispondono alla distribuzione 1 della teoria dei campi delle particelle elementari. La fisica non ha ancora stabilito sperimentalmente l'accuratezza data distribuzione, e quale distribuzione corrisponde più accuratamente alla struttura reale del campo elettrico costante del protone nella zona vicina, nonché alla struttura stessa del campo elettrico del protone nella zona vicina (a distanze dell'ordine di rp). Come puoi vedere, le cariche elettriche sono di magnitudine vicina alle cariche dei presunti quark (+4/3e=+1.333e e -1/3e=-0.333e) nel protone, ma a differenza dei quark, in natura esistono campi elettromagnetici , e una struttura simile di costante qualsiasi particella elementare caricata positivamente ha un campo elettrico, indipendentemente dalla dimensione dello spin e... .

I valori dei raggi elettrici per ogni particella elementare sono unici e sono determinati dal numero quantico principale nella teoria dei campi L, il valore della massa a riposo, la percentuale di energia contenuta in un campo elettromagnetico alternato (dove lavora la meccanica quantistica) e la struttura della componente costante del campo elettromagnetico di una particella elementare (la stessa per tutte le particelle elementari con dato numero quantico principale L), che genera un campo elettrico costante esterno. Il raggio elettrico indica la posizione media di una carica elettrica distribuita uniformemente sulla circonferenza, che crea un campo elettrico simile. Entrambe le cariche elettriche giacciono sullo stesso piano (il piano di rotazione del campo elettromagnetico variabile della particella elementare) e hanno un centro comune coincidente con il centro di rotazione del campo elettromagnetico variabile della particella elementare.

2.3.3 Campo elettrico protonico nel campo vicino

Conoscendo l'entità delle cariche elettriche all'interno di una particella elementare e la loro posizione, è possibile determinare il campo elettrico da esse creato.

L'intensità del campo elettrico E del protone nella zona vicina (r ~ r p), nel sistema SI, come somma vettoriale, è approssimativamente uguale a:

dove n+ = r+/|r+ | - vettore unitario dal punto di carica protonica vicino (1) o lontano (2) q + nella direzione del punto di osservazione (A), n- = r-/|r- | - vettore unitario dal punto vicino (1) o lontano (2) della carica protonica q - nella direzione del punto di osservazione (А), r - distanza dal centro del protone alla proiezione del punto di osservazione sulla piano del protone, q + - carica elettrica esterna +1.25e, q - - carica elettrica interna -0.25e, i vettori sono in grassetto, ε 0 - costante elettrica, z - altezza del punto di osservazione (A) (distanza dall'osservazione punto al piano del protone), r 0 - parametro di normalizzazione. (Non esiste un moltiplicatore SI nel sistema CGS.)

Questa espressione matematica è la somma dei vettori e deve essere calcolata secondo le regole dell'addizione vettoriale, poiché si tratta di un campo di due cariche elettriche distribuite (+1.25e e -0.25e). Il primo e il terzo termine corrispondono ai punti vicini delle cariche, il secondo e il quarto a quelli lontani. Questa espressione matematica non funziona nella regione interna (anello) del protone, che genera i suoi campi costanti (se sono soddisfatte due condizioni contemporaneamente: h/m 0~ c

Il potenziale del campo elettrico del protone nel punto (A) nella zona vicina (r ~ r p), nel sistema SI è approssimativamente uguale a:

dove r 0 è un parametro di normalizzazione, il cui valore può differire da r 0 nella formula E. (Non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS.) Questa espressione matematica non funziona nella regione interna (anello) del protone, che genera i suoi campi costanti (se sono soddisfatte due condizioni contemporaneamente: h/m 0~ s

La calibrazione di r 0 per entrambe le espressioni della zona vicina deve essere eseguita al confine della regione generando campi protonici costanti.

2.4 Massa a riposo del protone

dove l'integrale definito è preso sull'intero campo elettromagnetico della particella elementare, E è l'intensità del campo elettrico, H è l'intensità del campo magnetico. Qui vengono prese in considerazione tutte le componenti del campo elettromagnetico: un campo elettrico costante, un campo magnetico costante, un campo elettromagnetico alternato. Questa piccola, ma molto capiente formula per la fisica, sulla base della quale si ottengono le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, manderà allo sfascio più di una favolosa "teoria" - quindi alcuni dei loro autori la odieranno.

Come segue dalla formula precedente, l'entità della massa a riposo del protone dipende dalle condizioni in cui si trova il protone. Quindi, ponendo un protone in un campo elettrico esterno costante (ad esempio un nucleo atomico), influenzeremo E 2 , che influenzerà la massa del protone e la sua stabilità. Una situazione simile si verificherà quando un protone viene posto in un campo magnetico costante. Pertanto, alcune proprietà del protone all'interno del nucleo atomico differiscono dalle stesse proprietà del protone libero nel vuoto, lontano dai campi.

2.5 Vita del protone

La vita indicata nella tabella corrisponde a un protone libero.

La teoria dei campi delle particelle elementari afferma che la vita di una particella elementare dipende dalle condizioni in cui si trova. Collocando un protone in un campo esterno (ad esempio elettrico), cambiamo l'energia contenuta nel suo campo elettromagnetico. Puoi scegliere il segno del campo esterno in modo che l'energia interna del protone aumenti. Puoi scegliere un valore dell'intensità del campo esterno tale che il protone possa decadere in un neutrone, un positrone e un neutrino elettronico, e quindi il protone diventerà instabile. Questo è esattamente ciò che si osserva in nuclei atomici, in essi il campo elettrico dei protoni vicini innesca il decadimento del protone del nucleo. Quando viene introdotta energia aggiuntiva nel nucleo, il decadimento del protone può iniziare a un'intensità di campo esterno inferiore.

3 Protone nel modello standard

Si dice che il protone sia uno stato legato di tre quark: due "up" (u) e uno "down" (d) (presunta struttura del quark protonico: uud), mentre il neutrone ha (struttura del quark udd). La vicinanza delle masse del protone e del neutrone è spiegata dalla vicinanza delle masse degli ipotetici quark (u e d).

Poiché la presenza di quark in natura non è stata provata sperimentalmente, e ci sono solo prove indirette che possono essere interpretate come la presenza di tracce di quark in alcune interazioni di particelle elementari, ma possono essere interpretate diversamente, l'affermazione del Modello Standard che il protone ha una struttura a quark rimane solo un'ipotesi non dimostrata.

Qualsiasi modello, compreso quello Standard, ha il diritto di assumere qualsiasi struttura di particelle elementari, compreso il protone, ma fino a quando le particelle corrispondenti di cui si suppone sia costituito il protone non si trovano sugli acceleratori, l'affermazione del modello è da considerarsi non dimostrata.

I leptoni non rientravano in questo modello di quark, che in seguito si sviluppò nel modello standard, e quindi furono riconosciuti come vere particelle elementari.

Per spiegare la connessione dei quark nell'adrone, è stata ipotizzata l'esistenza di una forte interazione in natura e dei suoi portatori, i gluoni. I gluoni, come dovrebbe essere nella teoria quantistica, sono dotati di uno spin unitario, delle identità di una particella e di un'antiparticella e di un valore zero della massa a riposo, come un fotone.

Infatti, in natura non c'è una forte interazione di ipotetici quark, ma le forze nucleari dei nucleoni - e questa non è la stessa cosa.

Sono passati 50 anni. I quark non sono mai stati trovati in natura e per noi è stata inventata una nuova fiaba matematica chiamata "Confinamento". Una persona pensante può facilmente vedere in esso un franco disprezzo per la legge fondamentale della natura: la legge di conservazione dell'energia. Ma lo farà persona pensante e i narratori hanno ricevuto una scusa adatta a loro, perché non ci sono quark liberi in natura.

Anche i gluoni NON sono stati trovati in natura. Il fatto è che in natura solo i mesoni vettoriali (e un altro degli stati eccitati dei mesoni) possono avere uno spin unitario, ma ogni mesone vettoriale ha un'antiparticella. - Pertanto, i mesoni vettoriali non sono in alcun modo adatti a candidati per "gluoni". Rimangono i primi nove stati eccitati dei mesoni, ma 2 di essi contraddicono lo stesso Modello Standard e il Modello Standard non riconosce la loro esistenza in natura, e il resto è ben studiato dalla fisica, e non funzionerà per farli passare per favolosi gluoni. C'è anche l'ultima opzione: far passare uno stato legato da una coppia di leptoni (muoni o tau-leptoni) come un gluone - ma questo può essere calcolato anche durante il decadimento.

Quindi, non ci sono nemmeno gluoni in natura, così come non ci sono quark e interazioni fittizie in natura.
Pensi che i sostenitori del Modello Standard non lo capiscano: lo capiscono ancora, è semplicemente disgustoso ammettere l'errore di ciò che hanno fatto per decenni. E così vediamo nuove fiabe matematiche....

4 Il protone è una particella elementare

Le idee della fisica sulla struttura del protone sono cambiate con lo sviluppo della fisica.
Inizialmente, la fisica considerava il protone una particella elementare, e così fu fino al 1964, quando GellMann e Zweig proposero indipendentemente l'ipotesi del quark.

Inizialmente, il modello a quark degli adroni era limitato a soli tre ipotetici quark e alle loro antiparticelle. Ciò ha permesso di descrivere correttamente lo spettro delle particelle elementari allora conosciute, senza tener conto dei leptoni, che non rientravano nel modello proposto e quindi erano riconosciuti come elementari, insieme ai quark. Il prezzo per questo è stata l'introduzione di cariche elettriche frazionarie che non esistono in natura. Poi, con lo sviluppo della fisica e la ricezione di nuovi dati sperimentali, il modello a quark crebbe gradualmente, si trasformò, trasformandosi infine nel Modello Standard.

Passarono i decenni, la potenza degli acceleratori crebbe, e il risultato della ricerca di ipotetici quark era sempre lo stesso: i quark NON si trovano in natura.

Vedendo la prospettiva della fine del modello dei quark (e quindi dello Standard), i suoi sostenitori hanno inventato e fatto sfuggire all'umanità una fiaba in cui si osservano tracce di quark in alcuni esperimenti. - È impossibile verificare queste informazioni - i dati sperimentali vengono elaborati utilizzando il Modello Standard e fornirà sempre qualcosa per ciò di cui ha bisogno. La storia della fisica conosce esempi in cui, invece di una particella, ne hanno fatta scivolare un'altra: l'ultima manipolazione di questo tipo di dati sperimentali è stata lo scivolamento di un mesone vettore come un favoloso bosone di Higgs, presumibilmente responsabile della massa delle particelle, ma allo stesso tempo non creando il loro campo gravitazionale. Per questa truffa gli hanno persino assegnato il Premio Nobel per la Fisica. Nel nostro caso, le onde stazionarie di un campo elettromagnetico alternato sono scivolate come favolosi quark, su cui sono state scritte teorie ondulatorie delle particelle elementari e la fisica del 21° secolo (nella persona della Teoria della gravitazione delle particelle elementari) ha stabilito il meccanismo naturale delle proprietà inerziali delle particelle elementari della materia dell'Universo, non legate alla fiaba matematica sul bosone di Higgs.

Quando il trono sotto il modello standard barcollò di nuovo, i suoi sostenitori inventarono e fecero scivolare all'umanità una nuova fiaba per i più piccoli, chiamata "Confinamento". Qualsiasi persona pensante vedrà immediatamente in esso una presa in giro della legge di conservazione dell'energia, una legge fondamentale della natura. Ma i sostenitori del Modello Standard non vogliono vedere la VERITÀ.

5 Quando la fisica era ancora una scienza

Quando la fisica era ancora una scienza in essa, la verità non era determinata dall'opinione della maggioranza, ma dall'esperimento. Questa è la differenza fondamentale tra la FISICA-SCIENZA e le fiabe matematiche mascherate da fisica.
Tutti gli esperimenti sulla ricerca di ipotetici quark (tranne, ovviamente, on-du-va-tel-stva) hanno mostrato inequivocabilmente: NON ci sono quark in natura.

Tutte le affermazioni infondate del Modello Standard secondo cui il protone sarebbe costituito da quark non hanno nulla a che fare con la realtà. - La fisica ha dimostrato sperimentalmente che il protone ha campi elettromagnetici e anche un campo gravitazionale. Il fatto che le particelle elementari non solo possiedano - ma siano costituite da campi elettromagnetici, la fisica ha brillantemente intuito 100 anni fa, ma non è stato possibile costruire una teoria fino al 2010. Ora, nel 2015, è apparsa anche la teoria della gravità delle particelle elementari, che ha stabilito la natura elettromagnetica della gravità e ha ricevuto le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, diverse dalle equazioni della gravità, sulla base delle quali più di un è stata costruita una fiaba in fisica.

6 Protone - risultato

Nella parte principale dell'articolo, non ho parlato in dettaglio dei quark delle fate (con i gluoni delle fate), poiché NON sono in natura e non c'è nulla da disturbare con le fiabe (inutilmente) - e senza gli elementi fondamentali della fondazione : quark con gluoni, il modello standard è crollato - il tempo del suo dominio in fisica è FINITO (vedi Modello Standard).

Puoi ignorare il posto dell'elettromagnetismo in natura per tutto il tempo che vuoi (incontrarlo ad ogni passo: luce, radiazioni termiche, elettricità, televisione, radio, comunicazioni telefoniche, anche cellulari, Internet, senza le quali l'umanità non avrebbe saputo l'esistenza delle particelle elementari della Teoria dei Campi, ...), e continuare a comporre nuove fiabe per sostituire quelle fallite, spacciandole per scienza; si possono, con una tenacia degna di una migliore applicazione, continuare a ripetere le FAVOLE memorizzate del Modello Standard e della Teoria Quantistica; ma i campi elettromagnetici in natura erano, sono, saranno e funzioneranno bene senza favolose particelle virtuali, tuttavia, così come la gravità creata dai campi elettromagnetici, ma le fiabe hanno un momento di nascita e un momento in cui cessano di influenzare le persone. Quanto alla natura, NON si preoccupa delle fiabe, e di qualsiasi altra attività letteraria dell'uomo, anche se per esse viene assegnato il premio Nobel per la fisica. La natura è organizzata nel modo in cui è organizzata, e il compito della FISICA-SCIENZA è comprenderla e descriverla.

Ora aperto davanti a te nuovo mondo- il mondo dei campi di dipolo, di cui la fisica del XX secolo non sospettava l'esistenza. Hai visto che il protone non ha una, ma due cariche elettriche (esterna ed interna) e i loro corrispondenti due raggi elettrici. Avete visto da cosa è composta la massa a riposo del protone e che l'immaginario bosone di Higgs era senza lavoro (le decisioni del comitato del Nobel non sono ancora leggi di natura...). Inoltre, l'entità della massa e la durata dipendono dai campi in cui si trova il protone. Dal fatto che un protone libero è stabile, non ne consegue ancora che rimarrà stabile sempre e ovunque (i decadimenti del protone si osservano nei nuclei atomici). Tutto questo va oltre i concetti che hanno dominato la fisica nella seconda metà del Novecento. - La fisica del 21° secolo - La nuova fisica si sposta nuovo livello conoscenza della materia, e siamo in attesa di nuove interessanti scoperte.

Studiando la struttura della materia, i fisici hanno appreso di cosa sono fatti gli atomi, sono arrivati al nucleo atomico e lo hanno diviso in protoni e neutroni. Tutti questi passaggi sono stati eseguiti abbastanza facilmente: era solo necessario disperdere le particelle all'energia richiesta, spingerle l'una contro l'altra e quindi si sono sfaldate nelle loro parti componenti.

Ma con protoni e neutroni, questo trucco non ha funzionato. Sebbene siano particelle composite, non possono essere "spezzate" in nessuna delle collisioni più violente. Pertanto, i fisici hanno impiegato decenni per trovare modi diversi di guardare all'interno del protone, per vederne la struttura e la forma. Oggi lo studio della struttura del protone è una delle aree più attive della fisica delle particelle elementari.

La natura dà suggerimenti

La storia dello studio della struttura di protoni e neutroni risale agli anni '30. Quando, oltre ai protoni, furono scoperti i neutroni (1932), misurandone la massa, i fisici furono sorpresi di scoprire che essa è molto vicina alla massa di un protone. Inoltre, si è scoperto che protoni e neutroni "sentono" l'interazione nucleare esattamente nello stesso modo. Tanto lo stesso che, dal punto di vista delle forze nucleari, il protone e il neutrone possono essere considerati come due manifestazioni della stessa particella: il nucleone: il protone è un nucleone elettricamente carico e il neutrone è un nucleone neutro. Scambiare protoni con neutroni e forze nucleari (quasi) non noterà nulla.

I fisici esprimono questa proprietà della natura come simmetria: l'interazione nucleare è simmetrica rispetto alla sostituzione di protoni con neutroni, proprio come una farfalla è simmetrica rispetto alla sostituzione di sinistra con destra. Questa simmetria, oltre a svolgere un ruolo importante nella fisica nucleare, è stata in realtà il primo indizio che i nucleoni hanno una struttura interna interessante. È vero, quindi, negli anni '30, i fisici non si resero conto di questo suggerimento.

La comprensione è arrivata dopo. È iniziato con il fatto che negli anni '40 e '50, nelle reazioni delle collisioni di protoni con i nuclei di vari elementi, gli scienziati furono sorpresi di scoprire sempre più nuove particelle. Non i protoni, non i neutroni, i mesoni pi non ancora scoperti, che mantengono i nucleoni nei nuclei, ma alcune particelle completamente nuove. Nonostante tutta la loro diversità, queste nuove particelle avevano due proprietà comuni. In primo luogo, loro, come i nucleoni, hanno partecipato molto volentieri alle interazioni nucleari - ora tali particelle sono chiamate adroni. E in secondo luogo, erano estremamente instabili. La più instabile decadde in altre particelle in appena un trilionesimo di nanosecondo, senza nemmeno avere il tempo di volare delle dimensioni di un nucleo atomico!

Per molto tempo, lo "zoo" degli adroni è stato un completo miscuglio. Alla fine degli anni '50, i fisici riconoscevano già molti tipi diversi di adroni, iniziarono a confrontarli tra loro e improvvisamente videro una certa simmetria generale, persino periodicità delle loro proprietà. È stato ipotizzato che all'interno di tutti gli adroni (inclusi i nucleoni) ci siano degli oggetti semplici, che sono chiamati "quark". Combinando i quark in modi diversi, è possibile ottenere adroni diversi, inoltre, esattamente dello stesso tipo e con tali proprietà che sono state trovate nell'esperimento.

Cosa rende un protone un protone?

Dopo che i fisici hanno scoperto la struttura dei quark degli adroni e hanno appreso che i quark sono disponibili in diverse varietà, è diventato chiaro che molte particelle diverse potevano essere costruite dai quark. Quindi nessuno fu sorpreso quando gli esperimenti successivi continuarono a trovare nuovi adroni uno dopo l'altro. Ma tra tutti gli adroni è stata trovata un'intera famiglia di particelle, composta, proprio come il protone, da due sole tu-quark e uno d-quark. Una sorta di "fratelli" del protone. E qui i fisici hanno avuto una sorpresa.

Facciamo prima una semplice osservazione. Se abbiamo più oggetti costituiti dagli stessi "mattoni", gli oggetti più pesanti contengono più "mattoni" e quelli più leggeri - meno. Questo è un principio molto naturale, che può essere chiamato il principio di combinazione o il principio di sovrastruttura, ed è perfettamente soddisfatto sia nella vita di tutti i giorni che nella fisica. Si manifesta anche nella struttura dei nuclei atomici: dopotutto, i nuclei più pesanti sono semplicemente costituiti da un numero maggiore di protoni e neutroni.

Tuttavia, a livello di quark, questo principio non funziona affatto e, bisogna ammetterlo, i fisici non hanno ancora completamente capito il motivo. Si scopre che anche i fratelli pesanti del protone sono costituiti dagli stessi quark del protone, sebbene siano una volta e mezzo o anche due volte più pesanti del protone. Differiscono dal protone (e differiscono l'uno dall'altro) no composizione, ma reciproco Posizione quark, dallo stato in cui questi quark sono l'uno rispetto all'altro. È sufficiente cambiare la posizione reciproca dei quark e otterremo un'altra particella, notevolmente più pesante, dal protone.

Ma cosa succede se prendi e raccogli ancora più di tre quark? Si otterrà una nuova particella pesante? Sorprendentemente, non funzionerà: i quark si romperanno in tre e si trasformeranno in diverse particelle disparate. Per qualche ragione, alla natura "non piace" combinare molti quark in uno solo! Solo molto recentemente, letteralmente negli ultimi anni, hanno cominciato ad apparire indizi che alcune particelle multiquark esistono, ma questo sottolinea solo quanto alla natura non piacciano.

Da questo calcolo combinatorio segue una conclusione molto importante e profonda: la massa degli adroni non è affatto costituita dalla massa dei quark. Ma se la massa di un adrone può essere aumentata o diminuita semplicemente ricombinando i suoi elementi costitutivi, allora i quark stessi non sono affatto responsabili della massa degli adroni. In effetti, in esperimenti successivi, è stato possibile scoprire che la massa dei quark stessi è solo circa il due percento della massa del protone e il resto della gravità deriva dal campo di forza (particelle speciali - gluoni) che lega insieme i quark. Modificando la disposizione reciproca dei quark, ad esempio allontanandoli l'uno dall'altro, cambiamo così la nuvola di gluoni, la rendiamo più massiccia, motivo per cui la massa dell'adrone aumenta (Fig. 1).

Cosa sta succedendo all'interno di un protone che vola veloce?

Tutto quanto sopra descritto riguarda un protone immobile, nel linguaggio dei fisici, questa è la struttura di un protone nella sua cornice di riposo. Tuttavia, nell'esperimento, la struttura del protone è stata scoperta per la prima volta in altre condizioni: all'interno volo veloce protone.

Alla fine degli anni '60, in esperimenti di collisione di particelle con acceleratori, è stato notato che i protoni che volavano a velocità prossima a quella della luce si comportavano come se l'energia al loro interno non fosse distribuita uniformemente, ma concentrata in oggetti compatti separati. Il famoso fisico Richard Feynman propose di chiamare questi grumi di materia all'interno dei protoni partoni(dall'inglese parte- parte).

Negli esperimenti successivi furono studiate molte delle proprietà dei partoni, ad esempio la loro carica elettrica, il loro numero e la proporzione di energia protonica che ciascuno trasporta. Si scopre che i partoni carichi sono quark e i partoni neutri sono gluoni. Sì, sì, gli stessi gluoni, che nella cornice di riposo del protone semplicemente "servivano" i quark, attirandoli l'uno con l'altro, ora sono partoni indipendenti e, insieme ai quark, trasportano la "materia" e l'energia di un rapido protone volante. Gli esperimenti hanno dimostrato che circa la metà dell'energia è immagazzinata nei quark e metà nei gluoni.

I partoni sono studiati in modo più conveniente nella collisione di protoni con elettroni. Il fatto è che, a differenza di un protone, un elettrone non partecipa alle interazioni nucleari forti e la sua collisione con un protone sembra molto semplice: l'elettrone emette per brevissimo tempo un fotone virtuale, che si schianta contro un partone carico e alla fine genera un gran numero di particelle ( Fig. 2). Possiamo dire che l'elettrone è un ottimo bisturi per "aprire" il protone e dividerlo in parti separate, ma solo per un tempo molto breve. Sapendo quanto spesso si verificano tali processi all'acceleratore, è possibile misurare il numero di partoni all'interno del protone e le loro cariche.

Chi sono i veri parton?

E qui arriviamo a un'altra sorprendente scoperta che i fisici hanno fatto studiando le collisioni di particelle elementari ad alte energie.

In condizioni normali, la domanda su cosa consista questo o quell'oggetto ha una risposta universale per tutti i quadri di riferimento. Ad esempio, una molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno - e non importa se stiamo guardando una molecola stazionaria o in movimento. Tuttavia, questa regola - sembrerebbe così naturale! - violato se si tratta di particelle elementari che si muovono a velocità prossime a quella della luce. In un sistema di riferimento, una particella complessa può essere costituita da un insieme di sottoparticelle e, in un altro sistema di riferimento, da un altro. Si scopre che la composizione è un concetto relativo!

Come può essere? La chiave qui è una proprietà importante: il numero di particelle nel nostro mondo non è fisso - le particelle possono nascere e scomparire. Ad esempio, se due elettroni con un'energia sufficientemente elevata vengono spinti insieme, oltre a questi due elettroni, possono nascere un fotone o una coppia elettrone-positrone o alcune altre particelle. Tutto questo è consentito dalle leggi quantistiche, ed è esattamente ciò che accade negli esperimenti reali.

Ma questa "legge di non conservazione" delle particelle funziona nelle collisioni particelle. Ma come è possibile che lo stesso protone da diversi punti di vista sembri costituito da un diverso insieme di particelle? Il fatto è che un protone non è solo tre quark messi insieme. C'è un campo di forza di gluoni tra i quark. In generale, un campo di forza (come, ad esempio, un campo gravitazionale o elettrico) è una sorta di "entità" materiale che permea lo spazio e consente alle particelle di esercitare una forza l'una sull'altra. Nella teoria quantistica, il campo consiste anche di particelle, sebbene speciali, virtuali. Il numero di queste particelle non è fisso, sono costantemente "germogliate" dai quark e vengono assorbite da altri quark.

riposo Il protone può infatti essere pensato come tre quark, tra i quali saltano i gluoni. Ma se osserviamo lo stesso protone da un diverso quadro di riferimento, come dal finestrino di un "treno relativistico" che passa, vedremo un'immagine completamente diversa. Quei gluoni virtuali che hanno incollato insieme i quark sembreranno particelle meno virtuali, "più reali". Naturalmente, sono ancora nati e assorbiti dai quark, ma allo stesso tempo vivono da soli per qualche tempo, volando accanto ai quark, come vere particelle. Quello che sembra un semplice campo di forza in un quadro di riferimento si trasforma in un flusso di particelle in un altro quadro! Nota che non tocchiamo il protone stesso, ma lo guardiamo solo da un diverso quadro di riferimento.

Inoltre. Più la velocità del nostro "treno relativistico" è vicina alla velocità della luce, più l'immagine all'interno del protone sarà sorprendente che vedremo. Avvicinandoci alla velocità della luce, noteremo che ci sono sempre più gluoni all'interno del protone. Inoltre, a volte si dividono in coppie quark-antiquark, che volano anche fianco a fianco e sono anche considerate parton. Di conseguenza, un protone ultrarelativistico, cioè un protone che si muove rispetto a noi a una velocità molto vicina a quella della luce, appare come nubi di quark, antiquark e gluoni che si penetrano reciprocamente, che volano insieme e sembrano sostenersi a vicenda (Fig. 3).

Il lettore che ha familiarità con la teoria della relatività potrebbe essere preoccupato. Tutta la fisica si basa sul principio che ogni processo procede allo stesso modo in tutti i sistemi di riferimento inerziali. E qui si scopre che la composizione del protone dipende dal sistema di riferimento da cui lo osserviamo?!

Sì, è vero, ma non viola in alcun modo il principio di relatività. I risultati dei processi fisici - per esempio, quali particelle e quante ne nascono a seguito di una collisione - risultano essere invarianti, sebbene la composizione del protone dipenda dal sistema di riferimento.

Questa situazione, insolita a prima vista, ma che soddisfa tutte le leggi della fisica, è schematicamente illustrata nella Figura 4. Mostra come appare una collisione di due protoni ad alta energia in diversi sistemi di riferimento: nel sistema di riposo di un protone, in il centro di massa frame, nel resto frame di un altro protone. L'interazione tra protoni avviene attraverso una cascata di gluoni scissione, ma solo in un caso questa cascata è considerata l'"interno" di un protone, nell'altro caso fa parte di un altro protone, e nel terzo caso è solo un oggetto che due protoni si scambiano. Questa cascata esiste, è reale, ma a quale parte del processo dovrebbe essere attribuita dipende dal quadro di riferimento.

Ritratto 3D di un protone

Tutti i risultati che abbiamo appena descritto erano basati su esperimenti eseguiti molto tempo fa, negli anni '60 e '70 del secolo scorso. Sembrerebbe che da allora tutto dovrebbe già essere studiato e tutte le domande dovrebbero trovare una risposta. E invece no: il dispositivo del protone è ancora uno degli argomenti più interessanti della fisica delle particelle. Inoltre, negli ultimi anni, l'interesse per esso è aumentato di nuovo, perché i fisici hanno capito come ottenere un ritratto "tridimensionale" di un protone in rapido movimento, che si è rivelato molto più complicato di un ritratto di un protone stazionario.

Gli esperimenti classici di collisione di protoni parlano solo del numero di partoni e della loro distribuzione di energia. In tali esperimenti, i parton partecipano come oggetti indipendenti, il che significa che è impossibile imparare da loro come si trovano i parton l'uno rispetto all'altro, come si sommano esattamente a un protone. Si può dire che per molto tempo i fisici avevano a disposizione solo un ritratto "unidimensionale" di un protone in rapido volo.

Per costruire un ritratto reale, tridimensionale, del protone e conoscere la distribuzione dei partoni nello spazio, sono necessari esperimenti molto più sottili di quelli che erano possibili 40 anni fa. I fisici hanno imparato a eseguire tali esperimenti abbastanza di recente, letteralmente nell'ultimo decennio. Si sono resi conto che tra l'enorme numero di reazioni diverse che si verificano quando un elettrone si scontra con un protone, c'è una reazione speciale: dispersione virtuale profonda di Compton, - che potrà raccontare la struttura tridimensionale del protone.

In generale, lo scattering Compton, o l'effetto Compton, è la collisione elastica di un fotone con una particella, come un protone. Si presenta così: un fotone arriva, viene assorbito da un protone, che passa brevemente in uno stato eccitato, e poi ritorna al suo stato originale, emettendo un fotone in una certa direzione.

La diffusione Compton dei normali fotoni di luce non porta a nulla di interessante: è un semplice riflesso della luce da un protone. Per "entrare in gioco" nella struttura interna del protone e "sentire" la distribuzione dei quark, è necessario utilizzare fotoni di energia molto elevata, miliardi di volte in più rispetto alla luce ordinaria. E proprio questi fotoni - tuttavia, virtuali - sono facilmente generati da un elettrone incidente. Se ora combiniamo l'uno con l'altro, otteniamo uno scattering Compton virtuale profondo (Fig. 5).

La caratteristica principale di questa reazione è che non distrugge il protone. Il fotone incidente non colpisce solo il protone, ma, per così dire, lo sente attentamente e poi vola via. La direzione in cui vola via e quale parte dell'energia gli sottrae il protone dipende dalla struttura del protone, dalla posizione relativa dei partoni al suo interno. Ecco perché, studiando questo processo, è possibile ripristinare l'aspetto tridimensionale del protone, come per "formarne la scultura".

È vero, è molto difficile per un fisico sperimentale fare questo. Il processo desiderato si verifica abbastanza raramente ed è difficile registrarlo. I primi dati sperimentali su questa reazione sono stati ottenuti solo nel 2001 presso l'acceleratore HERA nel complesso di acceleratori tedeschi DESY ad Amburgo; la nuova serie di dati è ora in fase di elaborazione da parte degli sperimentatori. Tuttavia, già oggi, sulla base dei primi dati, i teorici disegnano distribuzioni tridimensionali di quark e gluoni nel protone. La quantità fisica, su cui i fisici erano soliti costruire solo ipotesi, iniziò finalmente a "apparire" dall'esperimento.

Ci sono scoperte inaspettate in questo settore? È probabile che si. A titolo esemplificativo, diciamo che nel novembre 2008 è apparso un interessante articolo teorico, in cui si afferma che un protone che vola veloce non dovrebbe assomigliare a un disco piatto, ma a una lente biconcava. Ciò accade perché i partoni che si trovano nella regione centrale del protone sono più compressi in direzione longitudinale rispetto ai partoni che si trovano sui bordi. Sarebbe molto interessante testare sperimentalmente queste previsioni teoriche!

Perché tutto questo è interessante per i fisici?

Perché i fisici devono sapere esattamente come è distribuita la materia all'interno di protoni e neutroni?

In primo luogo, ciò è richiesto dalla logica stessa dello sviluppo della fisica. Ci sono molti sistemi incredibilmente complessi nel mondo che la fisica teorica moderna non è ancora in grado di affrontare completamente. Gli adroni sono uno di questi sistemi. Comprendendo la struttura degli adroni, perfezioniamo le capacità della fisica teorica, che potrebbe rivelarsi universale e, forse, aiutare in qualcosa di completamente diverso, ad esempio nello studio dei superconduttori o di altri materiali con proprietà insolite.

In secondo luogo, c'è un vantaggio immediato per la fisica nucleare. Nonostante quasi un secolo di storia nello studio dei nuclei atomici, i teorici non conoscono ancora la legge esatta dell'interazione di protoni e neutroni.

Devono in parte indovinare questa legge sulla base di dati sperimentali e in parte costruirla sulla base della conoscenza della struttura dei nucleoni. È qui che aiuteranno i nuovi dati sulla struttura tridimensionale dei nucleoni.

In terzo luogo, alcuni anni fa, i fisici sono riusciti a ottenere nientemeno che un nuovo stato aggregato della materia: il plasma di quark e gluone. In questo stato, i quark non si trovano all'interno di singoli protoni e neutroni, ma camminano liberamente intorno all'intero gruppo di materia nucleare. Può essere ottenuto, ad esempio, come segue: i nuclei pesanti vengono accelerati nell'acceleratore a una velocità molto vicina a quella della luce, quindi si scontrano frontalmente. In questa collisione, per brevissimo tempo, si forma una temperatura di trilioni di gradi, che fonde i nuclei in un plasma di quark-gluoni. Si scopre quindi che i calcoli teorici di questa fusione nucleare richiedono una buona conoscenza della struttura tridimensionale dei nucleoni.

Infine, questi dati sono molto necessari per l'astrofisica. Quando le stelle pesanti esplodono alla fine della loro vita, spesso lasciano oggetti estremamente compatti: stelle di neutroni e possibilmente di quark. Il nucleo di queste stelle è costituito interamente da neutroni e forse anche da plasma freddo di quark e gluoni. Tali stelle sono state scoperte da tempo, ma ciò che accade al loro interno può essere solo intuito. Quindi una buona comprensione delle distribuzioni dei quark può portare a progressi anche in astrofisica.

Protone (particella elementare)

La teoria dei campi delle particelle elementari, agendo nell'ambito della SCIENZA, si basa su un fondamento provato dalla FISICA:

elettrodinamica classica,
Meccanica quantistica (senza particelle virtuali che contraddicono la legge di conservazione dell'energia),
Le leggi di conservazione sono le leggi fondamentali della fisica.

Questa è la differenza fondamentale tra l'approccio scientifico utilizzato dalla teoria dei campi delle particelle elementari - una vera teoria deve operare rigorosamente all'interno delle leggi della natura: ecco di cosa tratta la SCIENZA.

Usando particelle elementari che non esistono in natura, inventando interazioni fondamentali che non esistono in natura, o sostituendo le interazioni che esistono in natura con quelle favolose, ignorando le leggi della natura, facendo manipolazioni matematiche su di esse (creando l'apparenza della scienza) - questo è il lotto delle FAVOLE mascherate da scienza. Di conseguenza, la fisica è scivolata nel mondo delle fiabe matematiche. Personaggi fiabeschi del Modello Standard (quark con gluoni), insieme a gravitoni fiabeschi e fiabe della "Teoria Quantistica" sono già penetrati nei libri di fisica - e ingannano i bambini, spacciando le fiabe matematiche per realtà. I fautori di un'onesta Nuova Fisica hanno cercato di resistere a questo, ma le forze non erano uguali. E così è stato fino al 2010 prima dell'avvento della teoria dei campi delle particelle elementari, quando la lotta per la rinascita di FISICA-SCIENZA si è spostata sul livello del confronto aperto tra una vera teoria scientifica e le fiabe matematiche che hanno preso il potere nella fisica della il micromondo (e non solo).

Ma l'umanità non avrebbe saputo delle conquiste della Nuova Fisica senza Internet, i motori di ricerca e l'opportunità di dire liberamente la verità sulle pagine del sito. Quanto alle pubblicazioni che fanno soldi sulla scienza, chi le legge oggi per soldi, quando è possibile ottenere rapidamente e liberamente le informazioni richieste su Internet.

1 Il protone è una particella elementare
2 Quando la fisica è rimasta una scienza
3 Protone in fisica
4 Raggio di protoni
5 Momento magnetico del protone
6 Campo elettrico di protoni

Ernest Rutherford nel 1919, irradiando nuclei di azoto con particelle alfa, osservò la formazione di nuclei di idrogeno. Rutherford chiamò protone la particella formatasi a seguito della collisione. Le prime fotografie di tracce di protoni in una camera a nebbia furono scattate nel 1925 da Patrick Blackett. Ma gli stessi ioni idrogeno (che è ciò che sono i protoni) erano conosciuti molto prima degli esperimenti di Rutherford.
Oggi, nel 21° secolo, la fisica ha molto altro da dire sui protoni.

1 Il protone è una particella elementare

I fisici si impegnarono diligentemente nella ricerca di nuove ipotetiche particelle. La ricerca dei quark è stata effettuata nei raggi cosmici, in natura (poiché la loro carica elettrica frazionaria non può essere compensata) e negli acceleratori.
Passarono i decenni, la potenza degli acceleratori crebbe e il risultato della ricerca di ipotetici quark era sempre lo stesso: i quark NON si trovano in natura.

Vedendo la prospettiva della fine del modello dei quark (e quindi dello Standard), i suoi sostenitori hanno inventato e fatto sfuggire all'umanità una fiaba in cui si osservano tracce di quark in alcuni esperimenti. - È impossibile verificare queste informazioni - i dati sperimentali vengono elaborati utilizzando il Modello Standard e fornirà sempre qualcosa per ciò di cui ha bisogno. La storia della fisica conosce esempi in cui, invece di una particella, ne hanno fatta scivolare un'altra: l'ultima manipolazione di questo tipo di dati sperimentali è stata lo scivolamento di un mesone vettore come un favoloso bosone di Higgs, presumibilmente responsabile della massa delle particelle, ma allo stesso tempo non creando il loro campo gravitazionale. Per questa favola matematica hanno persino assegnato il Premio Nobel per la Fisica. Nel nostro caso, le onde stazionarie di un campo elettromagnetico alternato, su cui sono state scritte le teorie ondulatorie delle particelle elementari, sono state scambiate come favolosi quark.

2 Quando la fisica è rimasta una scienza

Quando la fisica era ancora una scienza in essa, la verità non era determinata dall'opinione della maggioranza, ma dall'esperimento. Questa è la differenza fondamentale tra la FISICA-SCIENZA e le fiabe matematiche mascherate da fisica.
Tutti gli esperimenti per la ricerca di ipotetici quark(tranne, ovviamente, scivolare nelle loro convinzioni, con il pretesto di dati sperimentali) mostrato chiaramente: non ci sono quark in natura.

Ora i sostenitori del Modello Standard stanno cercando di sostituire il risultato di tutti gli esperimenti, che è diventato un verdetto per il Modello Standard, con la loro opinione collettiva, spacciandolo per realtà. Ma non importa quanto i colpi di scena della fiaba, la fine sarà comunque. L'unica domanda è che tipo di fine sarà: i sostenitori del Modello Standard mostreranno ragione, coraggio e cambieranno posizione a seguito del verdetto unanime degli esperimenti (o meglio: il verdetto della NATURA), oppure saranno inviati alla storia sotto risata generale Nuova fisica - La fisica del 21° secolo come narratori che hanno cercato di ingannare tutta l'umanità. La scelta è loro.

Ora sul protone stesso.

3 Protone in fisica

Protone - particella elementare numero quantico L=3/2 (spin = 1/2) - gruppo barionico, sottogruppo protonico, carica elettrica +e (sistematizzazione secondo la teoria dei campi delle particelle elementari).
Secondo la teoria del campo delle particelle elementari (teoria costruita su basi scientifiche e l'unica che ha ricevuto lo spettro corretto di tutte le particelle elementari), un protone è costituito da un campo elettromagnetico alternato polarizzato rotante con una componente costante. Tutte le affermazioni infondate del Modello Standard secondo cui il protone sarebbe costituito da quark non hanno nulla a che fare con la realtà. - La fisica ha dimostrato sperimentalmente che il protone ha campi elettromagnetici e anche un campo gravitazionale. Il fatto che le particelle elementari non solo possiedano - ma siano costituite da campi elettromagnetici, la fisica ha brillantemente intuito 100 anni fa, ma non è stato possibile costruire una teoria fino al 2010. Ora, nel 2015, è apparsa anche la teoria della gravità delle particelle elementari, che ha stabilito la natura elettromagnetica della gravità e ha ricevuto le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, diverse dalle equazioni della gravità, sulla base delle quali più di un è stata costruita una fiaba in fisica.

Allo stato attuale, la teoria dei campi delle particelle elementari (a differenza del Modello Standard) non contraddice i dati sperimentali sulla struttura e lo spettro delle particelle elementari e quindi può essere considerata dalla fisica come una teoria che funziona in natura.

La struttura del campo elettromagnetico del protone(Campo elettrico costante E, campo magnetico costante H, il colore giallo indica un campo elettromagnetico alternato)
Bilancio energetico (percentuale dell'energia interna totale):

campo elettrico costante (E) - 0,346%,
campo magnetico permanente (H) - 7,44%,
campo elettromagnetico alternato - 92,21%.

Ne consegue che per un protone m 0~ =0,9221 m 0 e circa l'8 per cento della sua massa è concentrato in campi elettrici e magnetici costanti. Il rapporto tra l'energia concentrata in un campo magnetico costante di un protone e l'energia concentrata in un campo elettrico costante è 21,48. Questo spiega la presenza di forze nucleari nel protone.

Il campo elettrico di un protone è costituito da due regioni: una regione esterna con carica positiva e una regione interna con carica negativa. La differenza tra le cariche delle regioni esterne ed interne determina la carica elettrica totale del protone +e. La sua quantizzazione si basa sulla geometria e sulla struttura delle particelle elementari.

Ed ecco come appaiono le interazioni fondamentali delle particelle elementari che esistono realmente in natura:

4 Raggio di protoni

La teoria dei campi delle particelle elementari definisce il raggio (r) di una particella come la distanza dal centro al punto in cui viene raggiunta la massima densità di massa.

Per un protone, questo sarà 3.4212 ∙ 10 -16 m A questo dobbiamo aggiungere lo spessore dello strato di campo elettromagnetico, otteniamo il raggio della regione di spazio occupata dal protone:

Per un protone, questo sarà 4,5616 ∙ 10 -16 m, quindi il confine esterno del protone si trova a una distanza di 4,5616 ∙ 10 -16 m dal centro della particella. Una piccola parte della massa concentrata nel il campo elettrico e magnetico costante del protone, secondo le leggi dell'elettrodinamica, è al di fuori di questo raggio.

5 Momento magnetico del protone

In contrasto con la teoria quantistica, la teoria dei campi delle particelle elementari afferma che i campi magnetici delle particelle elementari non sono creati dalla rotazione di spin delle cariche elettriche, ma esistono simultaneamente con un campo elettrico costante come componente costante del campo elettromagnetico. Ecco perchè tutte le particelle elementari con numero quantico L>0 hanno campi magnetici costanti.
La teoria del campo delle particelle elementari non considera anomalo il momento magnetico del protone: il suo valore è determinato da un insieme di numeri quantici nella misura in cui la meccanica quantistica funziona in una particella elementare.
Quindi il momento magnetico principale del protone è creato da due correnti:

(+) con momento magnetico +2 (eħ/m 0 s)
(-) con momento magnetico -0,5 (eħ/m 0 s)

Per ottenere il momento magnetico del protone risultante, si devono sommare entrambi i momenti, moltiplicare per la percentuale di energia contenuta nel campo elettromagnetico alternato d'onda del protone (diviso per 100%) e sommare la componente di spin (vedi Teoria dei campi delle particelle elementari , Parte 2, Sezione 3.2), di conseguenza otteniamo 1.3964237 eh/m 0p c. Per convertire in magnetoni nucleari convenzionali, il numero risultante deve essere moltiplicato per due: di conseguenza, abbiamo 2,7928474.

Quando la fisica lo presumeva momenti magnetici le particelle elementari sono create dalla rotazione di spin della loro carica elettrica, per la loro misura sono state proposte le unità corrispondenti: per il protone è eh / 2m 0p c (ricordiamo che il valore dello spin del protone è 1/2) chiamato magnetone nucleare . Ora 1/2 potrebbe essere omesso, in quanto non trasporta un carico semantico, e lasciato semplicemente eh / m 0p c.

Ma seriamente, non ci sono particelle elementari all'interno correnti elettriche, ma ci sono campi magnetici (e non ci sono cariche elettriche, ma ci sono campi elettrici). È impossibile sostituire i veri campi magnetici delle particelle elementari con i campi magnetici delle correnti (così come i veri campi elettrici delle particelle elementari, con i campi delle cariche elettriche), senza perdita di precisione: questi campi hanno una natura diversa. Ecco qualche altra elettrodinamica: l'elettrodinamica della fisica del campo, che deve ancora essere creata, come la stessa fisica del campo.

6 Campo elettrico di protoni

6.1 Campo elettrico di un protone nella zona lontana

La conoscenza della fisica sulla struttura del campo elettrico del protone è cambiata con lo sviluppo della fisica. Inizialmente si credeva che il campo elettrico del protone fosse il campo di una carica elettrica puntiforme +e. Per questo campo sarà:
potenziale il campo elettrico del protone nel punto (A) nella zona lontana (r > > r p) esattamente, nel sistema SI è:

tensione E del campo elettrico del protone nella zona lontana (r > > r p) esattamente, nel sistema SI è:

dove n = r/|r| - vettore unitario dal centro del protone in direzione del punto di osservazione (A), r - distanza dal centro del protone al punto di osservazione, e - carica elettrica elementare, i vettori sono in grassetto, ε 0 - elettrico costante, r p =Lħ/(m 0~ c ) è il raggio del protone nella teoria dei campi, L è il numero quantico principale del protone nella teoria dei campi, ħ è la costante di Planck, m 0~ è la massa di un protone a riposo in un campo elettromagnetico alternato, C è la velocità della luce. (Non esiste un moltiplicatore SI nel sistema CGS.)

Queste espressioni matematiche sono corrette per la zona lontana del campo elettrico del protone: r p , ma la fisica ha poi ipotizzato che la loro validità si estenda alla zona vicina, fino a distanze dell'ordine di 10 -14 cm.

6.2 Cariche elettriche del protone

Nella prima metà del 20° secolo, la fisica riteneva che il protone avesse una sola carica elettrica e fosse uguale a +e.

Secondo la teoria dei campi delle particelle elementari, un campo elettrico costante di particelle elementari con numero quantico L>0, sia carico che neutro, è creato da una componente costante del campo elettromagnetico della corrispondente particella elementare(non la carica elettrica è la causa principale del campo elettrico, come credeva la fisica nel XIX secolo, ma i campi elettrici delle particelle elementari sono tali da corrispondere ai campi delle cariche elettriche). E il campo di carica elettrica nasce come risultato della presenza di asimmetria tra l'emisfero esterno e quello interno, generando campi elettrici di segni opposti. Per le particelle elementari cariche nella zona lontana, viene generato un campo di carica elettrica elementare e il segno della carica elettrica è determinato dal segno del campo elettrico generato dall'emisfero esterno. Nella zona vicina, questo campo ha una struttura complessa ed è un dipolo, ma non ha un momento di dipolo. Per una descrizione approssimativa di questo campo come sistema di cariche puntiformi, saranno richiesti almeno 6 "quark" all'interno del protone - sarà più accurato se prendiamo 8 "quark". È chiaro che le cariche elettriche di tali "quark" saranno completamente diverse da quanto crede il modello standard (con i suoi quark).

La teoria dei campi delle particelle elementari ha stabilito che il protone, come qualsiasi altra particella elementare caricata positivamente, può essere distinto due cariche elettriche e rispettivamente due raggi elettrici:

raggio elettrico del campo elettrico costante esterno (carica q + = +1,25e) - r q+ = 4,39 10 -14 cm,
raggio elettrico del campo elettrico costante interno (carica q - = -0,25e) - r q- = 2,45 10 -14 cm.

Queste caratteristiche del campo elettrico del protone corrispondono alla distribuzione 1 della teoria dei campi delle particelle elementari. La fisica non ha ancora stabilito sperimentalmente l'accuratezza di questa distribuzione e quale distribuzione corrisponda più accuratamente alla struttura reale del campo elettrico costante del protone nella zona vicina, nonché alla struttura stessa del campo elettrico del protone nella zona vicina (a distanza dell'ordine di r p). Come puoi vedere, le cariche elettriche sono di magnitudine vicina alle cariche dei presunti quark (+4/3e=+1.333e e -1/3e=-0.333e) nel protone, ma a differenza dei quark, in natura esistono campi elettromagnetici , e una struttura simile di costante qualsiasi particella elementare caricata positivamente ha un campo elettrico, indipendentemente dalla dimensione dello spin e... .

6.3 Campo elettrico di un protone nel campo vicino

Conoscendo l'entità delle cariche elettriche all'interno di una particella elementare e la loro posizione, è possibile determinare il campo elettrico da esse creato.

il campo elettrico di un protone nella zona vicina (r~r p), nel sistema SI, come somma vettoriale, è approssimativamente uguale a:

Dove n+ = r+/|r + | - vettore unitario dal punto di carica protonica vicino (1) o lontano (2) q + nella direzione del punto di osservazione (A), n- = r-/|r - | - vettore unitario dal punto vicino (1) o lontano (2) della carica protonica q - nella direzione del punto di osservazione (А), r - distanza dal centro del protone alla proiezione del punto di osservazione sulla piano del protone, q + - carica elettrica esterna +1.25e, q - - carica elettrica interna -0.25e, i vettori sono in grassetto, ε 0 - costante elettrica, z - altezza del punto di osservazione (A) (distanza dall'osservazione punto al piano del protone), r 0 - parametro di normalizzazione. (Non esiste un moltiplicatore SI nel sistema CGS.)

Questa espressione matematica è la somma dei vettori e deve essere calcolata secondo le regole dell'addizione vettoriale, poiché si tratta di un campo di due cariche elettriche distribuite (+1.25e e -0.25e). Il primo e il terzo termine corrispondono ai punti vicini delle cariche, il secondo e il quarto a quelli lontani. Questa espressione matematica non funziona nella regione interna (anello) del protone, che genera i suoi campi costanti (se due condizioni sono soddisfatte contemporaneamente: ħ/m 0~ c
Potenziale del campo elettrico protone nel punto (A) nella zona vicina (r ~ r p), nel sistema SI è approssimativamente uguale a:

Dove r 0 è un parametro di normalizzazione, il cui valore può differire da r 0 nella formula E. (Non esiste un moltiplicatore nel sistema CGS Multiplier SI .) Questa espressione matematica non funziona nella regione interna (anello) della protone, che genera i suoi campi costanti (con l'esecuzione simultanea di due condizioni: ħ/m 0~ s
La calibrazione di r 0 per entrambe le espressioni della zona vicina deve essere eseguita al confine della regione generando campi protonici costanti.

7 Massa a riposo del protone

In accordo con l'elettrodinamica classica e la formula di Einstein, la massa a riposo delle particelle elementari con numero quantico L>0, incluso il protone, è definita come l'energia equivalente dei loro campi elettromagnetici:

dove l'integrale definito è preso sull'intero campo elettromagnetico della particella elementare, E è l'intensità del campo elettrico, H è l'intensità del campo magnetico. Qui vengono prese in considerazione tutte le componenti del campo elettromagnetico: un campo elettrico costante, un campo magnetico costante, un campo elettromagnetico alternato. Questa piccola, ma molto capiente formula per la fisica, sulla base della quale si ottengono le equazioni del campo gravitazionale delle particelle elementari, manderà allo sfascio più di una favolosa "teoria" - quindi alcuni dei loro autori la odieranno.

Come segue dalla formula precedente, il valore della massa a riposo del protone dipende dalle condizioni in cui si trova il protone. Quindi, ponendo un protone in un campo elettrico esterno costante (ad esempio un nucleo atomico), influenzeremo E 2 , che influenzerà la massa del protone e la sua stabilità. Una situazione simile si verificherà quando un protone viene posto in un campo magnetico costante. Pertanto, alcune proprietà del protone all'interno del nucleo atomico differiscono dalle stesse proprietà del protone libero nel vuoto, lontano dai campi.

8 Vita del protone

La vita di un protone stabilita dalla fisica corrisponde a un protone libero.

La teoria dei campi delle particelle elementari lo afferma la vita di una particella elementare dipende dalle condizioni in cui si trova. Collocando un protone in un campo esterno (ad esempio elettrico), cambiamo l'energia contenuta nel suo campo elettromagnetico. Puoi scegliere il segno del campo esterno in modo che l'energia interna del protone aumenti. Puoi scegliere un valore dell'intensità del campo esterno tale che il protone possa decadere in un neutrone, un positrone e un neutrino elettronico, e quindi il protone diventerà instabile. Questo è esattamente ciò che si osserva nei nuclei atomici, in cui il campo elettrico dei protoni vicini innesca il decadimento del protone del nucleo. Quando viene introdotta energia aggiuntiva nel nucleo, il decadimento del protone può iniziare a un'intensità di campo esterno inferiore.

Una caratteristica interessante: durante il decadimento di un protone in un nucleo atomico, nel campo elettromagnetico del nucleo, dall'energia del campo elettromagnetico nasce un positrone - da "sostanza" (protone) nasce "antimateria" (positrone) !!! e questo non sorprende nessuno.

9 La verità sul Modello Standard

E ora andiamo a conoscere le informazioni che i sostenitori del Modello Standard non permetteranno che vengano pubblicate su siti "politically correct" (come Wikipedia nel mondo) su cui gli oppositori di New Physics possono spietatamente cancellare (o distorcere) le informazioni dei sostenitori della Nuova Fisica, per cui la VERITÀ cadde vittima della politica

Nel 1964 Gellmann e Zweig hanno proposto indipendentemente l'ipotesi dell'esistenza dei quark, di cui, a loro avviso, sono composti gli adroni. Le nuove particelle sono state dotate di una carica elettrica frazionaria che non esiste in natura.
I leptoni non rientravano in questo modello di quark, che in seguito si sviluppò nel modello standard, e quindi furono riconosciuti come vere particelle elementari.
Per spiegare la connessione dei quark nell'adrone, è stata ipotizzata l'esistenza di una forte interazione in natura e dei suoi portatori, i gluoni. I gluoni, come dovrebbe essere nella teoria quantistica, sono dotati di uno spin unitario, delle identità di una particella e di un'antiparticella e di un valore zero della massa a riposo, come un fotone.
Infatti, in natura non c'è una forte interazione di ipotetici quark, ma le forze nucleari dei nucleoni - e questi sono concetti diversi.

Sono passati 50 anni. I quark non sono mai stati trovati in natura e per noi è stata inventata una nuova fiaba matematica chiamata "Confinamento". Una persona pensante può facilmente vedere in esso un franco disprezzo per la legge fondamentale della natura: la legge di conservazione dell'energia. Ma una persona pensante lo farà e i narratori hanno ricevuto una scusa adatta a loro.

Anche i gluoni NON sono stati trovati in natura. Il fatto è che in natura solo i mesoni vettoriali (e un altro degli stati eccitati dei mesoni) possono avere uno spin unitario, ma ogni mesone vettoriale ha un'antiparticella. - Ecco perchè i mesoni vettoriali non sono in alcun modo adatti a candidati per "gluoni". Rimangono i primi nove stati eccitati dei mesoni, ma 2 di essi contraddicono lo stesso Modello Standard e il Modello Standard non riconosce la loro esistenza in natura, e il resto è ben studiato dalla fisica, e non funzionerà per farli passare per favolosi gluoni. C'è anche l'ultima opzione: far passare uno stato legato da una coppia di leptoni (muoni o tau-leptoni) come un gluone - ma questo può essere calcolato anche durante il decadimento.

Affinché, non ci sono nemmeno gluoni in natura, così come non ci sono quark e interazioni fittizie in natura.
Pensi che i sostenitori del Modello Standard non lo capiscano: lo capiscono ancora, è semplicemente disgustoso ammettere l'errore di ciò che hanno fatto per decenni. Pertanto, vediamo nuove fiabe matematiche ("teoria" delle stringhe, ecc.).

10 Nuova fisica: protone - riassunto

Ora un nuovo mondo si è aperto davanti a te: il mondo dei campi di dipolo, la cui esistenza la fisica del 20° secolo non sospettava. Hai visto che il protone non ha una, ma due cariche elettriche (esterna ed interna) e i loro corrispondenti due raggi elettrici. Avete visto da cosa è composta la massa a riposo del protone e che l'immaginario bosone di Higgs era senza lavoro (le decisioni del comitato del Nobel non sono ancora leggi di natura...). Inoltre, l'entità della massa e la durata dipendono dai campi in cui si trova il protone. Dal fatto che un protone libero è stabile, non ne consegue ancora che rimarrà stabile sempre e ovunque (i decadimenti del protone si osservano nei nuclei atomici). Tutto questo va oltre i concetti che hanno dominato la fisica nella seconda metà del Novecento. - Fisica del 21° secolo - La nuova fisica si sposta a un nuovo livello di conoscenza della materia, e siamo in attesa di nuove interessanti scoperte.

Vladimir Gorunovich

In questo articolo troverai informazioni sul protone come particella elementare che sta alla base dell'universo insieme ai suoi altri elementi utilizzati in chimica e fisica. Verranno determinate le proprietà del protone, le sue caratteristiche chimiche e di stabilità.

Cos'è un protone

Il protone è uno dei rappresentanti delle particelle elementari, a cui si fa riferimento come barioni, ad es. in cui i fermioni interagiscono fortemente e la particella stessa è composta da 3 quark. Il protone è una particella stabile e ha una quantità di moto personale - spin ½. La designazione fisica del protone è p(o p +)

Il protone è una particella elementare che partecipa ai processi termonucleari. È questo tipo di reazione che è essenzialmente la principale fonte di energia generata dalle stelle in tutto l'universo. Quasi l'intera quantità di energia rilasciata dal Sole esiste solo a causa della combinazione di 4 protoni in un nucleo di elio con la formazione di un neutrone da due protoni.

Proprietà inerenti al protone

Il protone è uno dei barioni. È un fatto. La carica e la massa del protone sono costanti. Elettricamente, il protone ha carica +1 e la sua massa è determinata in varie unità di misura ed è 938.272 0813(58) in MeV, in chilogrammi del protone il peso è 1.672 621 898(21) 10 −27 kg, in unità delle masse atomiche il peso del protone è 1.007 276 466 879(91) a. m., e in relazione alla massa dell'elettrone, il protone pesa 1836.152 673 89 (17) rispetto all'elettrone.

Il protone, la cui definizione è già stata data sopra, dal punto di vista della fisica, è una particella elementare con una proiezione isospin di +½, e la fisica nucleare percepisce questa particella con il segno opposto. Il protone stesso è un nucleone e consiste di 3 quark (due quark u e un quark d).

La struttura del protone è stata studiata sperimentalmente da un fisico nucleare degli Stati Uniti d'America - Robert Hofstadter. Per raggiungere questo obiettivo, il fisico ha fatto scontrare protoni con elettroni ad alta energia ed è stato premiato per la descrizione premio Nobel nel campo della fisica.

La composizione del protone comprende un nucleo (nucleo pesante), che contiene circa il trentacinque percento dell'energia della carica elettrica del protone e ha una densità piuttosto elevata. Il guscio che circonda il nucleo è relativamente rarefatto. Il guscio è costituito principalmente da mesoni virtuali di tipo ep e trasporta circa il cinquanta per cento del potenziale elettrico del protone e si trova ad una distanza pari a circa da 0,25*10 13 a 1,4*10 13. Inoltre, a una distanza di circa 2,5*10 13 centimetri, il guscio è costituito da w mesoni virtuali e contiene circa il restante quindici per cento della carica elettrica del protone.

Stabilità e stabilità del protone

Allo stato libero, il protone non mostra alcun segno di decadimento, il che indica la sua stabilità. Lo stato stabile del protone, in quanto rappresentante più leggero dei barioni, è determinato dalla legge di conservazione del numero dei barioni. Senza violare la legge SBC, i protoni sono in grado di decadere in neutrini, positroni e altre particelle elementari più leggere.

Il protone del nucleo degli atomi ha la capacità di catturare alcuni tipi di elettroni che hanno gusci atomici K, L, M. Il protone, dopo aver effettuato una cattura di elettroni, passa in un neutrone e di conseguenza rilascia un neutrino e il "buco" formato a seguito della cattura di elettroni viene riempito di elettroni da sopra gli strati atomici sottostanti.

Nei sistemi di riferimento non inerziali, i protoni devono acquisire una vita limitata, che può essere calcolata, ciò è dovuto all'effetto (radiazione) Unruh, che nella teoria quantistica dei campi prevede la possibile contemplazione della radiazione termica in un sistema di riferimento, che è accelerato in assenza di questo tipo di radiazione. Pertanto, in presenza di un tempo finito della sua esistenza, un protone può subire un decadimento beta in un positrone, neutrone o neutrino, nonostante il fatto che il processo di tale decadimento stesso sia proibito dall'ESE.

Uso dei protoni in chimica

Un protone è un atomo di H costruito da un singolo protone e non ha un elettrone, quindi in senso chimico, un protone è un nucleo di un atomo di H. Un neutrone accoppiato con un protone crea il nucleo di un atomo. Nel PTCE di Dmitri Ivanovich Mendeleev, il numero dell'elemento indica il numero di protoni nell'atomo di un particolare elemento e il numero dell'elemento è determinato dalla carica atomica.

I cationi idrogeno sono accettori di elettroni molto forti. In chimica, i protoni sono ottenuti principalmente da acidi di natura organica e minerale. La ionizzazione è un modo per produrre protoni in fasi gassose.