Protona lādiņš ir pamatlielums daļiņu fizikā. Protonu masa Kāds ir protona lādiņš fizikā

Protoni piedalās kodoltermiskās reakcijās, kas ir galvenais zvaigžņu radītās enerģijas avots. Jo īpaši reakcijas lpp Cikls, kas ir gandrīz visas Saules izstarotās enerģijas avots, ir saistīts ar četru protonu apvienošanos hēlija-4 kodolā ar divu protonu pārvēršanu neitronos.

Fizikā protonu apzīmē lpp(vai lpp+ ). Protona ķīmiskais apzīmējums (tiek uzskatīts par pozitīvu ūdeņraža jonu) ir H +, astrofizikālais apzīmējums ir HII.

Atvēršana

Protonu īpašības

Protonu un elektronu masu attiecība, kas vienāda ar 1836,152 673 89(17), ar precizitāti 0,002% ir vienāda ar vērtību 6π 5 = 1836,118...

Protona iekšējo struktūru vispirms eksperimentāli pētīja R. Hofštadters, pētot augstas enerģijas elektronu (2 GeV) staru kūļa sadursmes ar protoniem (Nobela prēmija fizikā 1961). Protons sastāv no smagas kodola (kodola) ar rādiusu cm, ar augstu masas un lādiņa blīvumu, kas nes ≈ 35% (\displeja stils \apmēram 35\,\%) protona elektriskais lādiņš un to aptverošais salīdzinoši retinātais apvalks. Attālumā no ≈ 0 , 25 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 0(,)25\cdot 10^(-13)) pirms tam ≈ 1 , 4 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm šis apvalks sastāv galvenokārt no virtuālajiem ρ - un π -mezoniem, kas nes ≈ 50% (\displeja stils \apmēram 50\,\%) protona elektriskais lādiņš, tad uz attālumu ≈ 2 , 5 ⋅ 10–13 (\displaystyle \approx 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm pagarina virtuālo ω - ​​un π -mezonu apvalku, nesot ~ 15% no protona elektriskā lādiņa.

Spiediens kvarku radītā protona centrā ir aptuveni 10 35 Pa (10 30 atmosfēras), tas ir, augstāks par spiedienu neitronu zvaigznēs.

Protona magnētisko momentu mēra, izmērot protona magnētiskā momenta precesijas rezonanses frekvences attiecību noteiktā vienmērīgā magnētiskajā laukā un protona apļveida orbītas ciklotrona frekvenci tajā pašā laukā.

Ar protonu ir saistīti trīs fiziski lielumi, kuru garums ir šāds:

Protona rādiusa mērījumi, izmantojot parastos ūdeņraža atomus, kas veikti ar dažādām metodēm kopš 1960. gadiem, noveda pie rezultāta (CODATA -2014). 0,8751 ± 0,0061 femtometrs(1 fm = 10–15 m). Pirmie eksperimenti ar mionu ūdeņraža atomiem (kur elektronu aizstāj ar mionu) šim rādiusam deva par 4% mazāku rezultātu: 0,84184 ± 0,00067 fm. Šīs atšķirības iemesli joprojām ir neskaidri.

Stabilitāte

Brīvais protons ir stabils, eksperimentālie pētījumi nav atklājuši nekādas tā sabrukšanas pazīmes (apakšējā mūža robeža ir 2,9⋅10 29 gadi neatkarīgi no sabrukšanas kanāla, 1,6⋅10 34 gadi sadalīšanai par pozitronu un neitrālu pionu, 7,7⋅ 10 33 gadi sabrukšanai par pozitīvu mionu un neitrālu pionu). Tā kā protons ir vieglākais no barioniem, protona stabilitāte ir barionu skaita saglabāšanās likuma sekas - protons nevar sadalīties nevienā vieglākā daļiņā (piemēram, pozitronā un neitrīno), nepārkāpjot šo likumu. Tomēr daudzi standarta modeļa teorētiskie paplašinājumi paredz procesus (vēl nav novēroti), kas izraisītu barionu skaita nesaglabāšanos un līdz ar to arī protonu sabrukšanu.

Protons, kas saistīts ar atoma kodolu, spēj uztvert elektronu no atoma elektronu K-, L- vai M-apvalka (tā sauktā "elektronu uztveršana"). Atoma kodola protons, absorbējis elektronu, pārvēršas par neitronu un vienlaikus izstaro neitrīno: p+e − →+ν e . "Caurums" K-, L- vai M-slānī, kas izveidots ar elektronu uztveršanu, ir piepildīts ar elektronu no viena no atoma virsējiem elektronu slāņiem, izstaro raksturīgus rentgena starus, kas atbilst atomu skaitam. Z− 1 un/vai Augera elektroni. Ir zināmi vairāk nekā 1000 izotopu no 7
4 līdz 262
105, sadaloties ar elektronu uztveršanu. Pie pietiekami augstām pieejamajām sabrukšanas enerģijām (iepriekš 2m e c 2 ≈ 1,022 MeV) atveras konkurējošs sabrukšanas kanāls - pozitronu sabrukšana p → +e ++ν e . Jāuzsver, ka šie procesi ir iespējami tikai protonam atsevišķos kodolos, kur trūkstošo enerģiju papildina iegūtā neitrona pāreja uz zemāku kodola apvalku; brīvam protonam tos aizliedz enerģijas nezūdamības likums.

Protonu avoti ķīmijā ir minerālskābes (slāpekļa, sērskābes, fosfora un citas) un organiskās (skudrskābes, etiķskābes, skābeņskābes un citas) skābes. Ūdens šķīdumā skābes spēj disociēties, likvidējot protonu, veidojot hidronija katjonu.

Gāzes fāzē protonus iegūst ar jonizāciju – elektrona atdalīšanu no ūdeņraža atoma. Neierosināta ūdeņraža atoma jonizācijas potenciāls ir 13,595 eV. Atmosfēras spiedienā un istabas temperatūrā ātriem elektroniem jonizējot molekulāro ūdeņradi, sākotnēji veidojas molekulārais ūdeņraža jons (H 2 +) - fiziska sistēma, kas sastāv no diviem protoniem, kurus viens elektrons satur kopā 1,06 attālumā. Šādas sistēmas stabilitāti, pēc Paulinga domām, izraisa elektrona rezonanse starp diviem protoniem ar “rezonanses frekvenci”, kas vienāda ar 7·10 14 s −1. Kad temperatūra paaugstinās līdz vairākiem tūkstošiem grādu, ūdeņraža jonizācijas produktu sastāvs mainās par labu protoniem - H +.

Pieteikums

Paātrināto protonu starus izmanto elementārdaļiņu eksperimentālajā fizikā (izkliedes procesu pētīšanā un citu daļiņu staru veidošanā), medicīnā (vēža protonu terapijā).

Skatīt arī

Piezīmes

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamentālās fiziskās konstantes --- Pilns saraksts
2. CODATA Vērtība: protonu masa
3. CODATA Vērtība: protonu masa u
4. Ahmeds S. et al. Ierobežojumi nukleonu sabrukšanai, izmantojot neredzamos režīmus no Sadberijas neitrīna observatorijas (angļu valodā) // Fiziskās apskates vēstules: žurnāls. - 2004. - Sēj. 92, Nr. 10 . - P. 102004. - DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. - Bibcode: 2004PhRvL..92j2004A. - arXiv:hep-ex/0310030. - PMID 15089201.
5. CODATA Vērtība: protonu masas enerģijas ekvivalents MeV
6. CODATA Vērtība: protonu-elektronu masas attiecība
7. , Ar. 67.
8. Hofštate P. Kodolu un nukleonu uzbūve // ​​Fizik. - 1963. - T. 81, Nr. 1. - P. 185-200. - ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Ščelkins K. I. Virtuālie procesi un nukleona uzbūve // ​​Mikropasaules fizika - M.: Atomizdat, 1965. - 75. lpp.
10. Ždanovs G. B. Elastīgā izkliede, perifērās mijiedarbības un rezonanses // High Energy Particles. Augstas enerģijas kosmosā un laboratorijās - M.: Nauka, 1965. - 132. lpp.
11. Burkerts V.D., Elouadrhiri L., Žirods F.X.

Kādreiz tika uzskatīts, ka jebkuras vielas mazākā struktūras vienība ir molekula. Tad, izgudrojot jaudīgākus mikroskopus, cilvēce bija pārsteigta, atklājot atoma jēdzienu - molekulu saliktu daļiņu. Šķiet, ka tas ir daudz mazāk? Tikmēr vēl vēlāk izrādījās, ka atoms, savukārt, sastāv no mazākiem elementiem.

20. gadsimta sākumā britu fiziķis atklāja kodolu klātbūtni atomā - centrālās struktūras; tieši šis brīdis iezīmēja nebeidzamu atklājumu sērijas sākumu par matērijas mazākā struktūras elementa struktūru.

Mūsdienās, pamatojoties uz kodolmodeli un pateicoties daudziem pētījumiem, ir zināms, ka atoms sastāv no kodola, ko ieskauj elektronu mākonis.Šāds “mākonis” satur elektronus jeb elementārdaļiņas ar negatīvu lādiņu. Kodols, gluži pretēji, ietver daļiņas ar elektriski pozitīvu lādiņu, ko sauc protoni. Iepriekš jau pieminētais britu fiziķis varēja novērot un pēc tam aprakstīt šo parādību. 1919. gadā viņš veica eksperimentu, kurā alfa daļiņas izsita ūdeņraža kodolus no citu elementu kodoliem. Tādējādi viņam izdevās noskaidrot un pierādīt, ka protoni ir nekas vairāk kā kodols bez viena elektrona. Mūsdienu fizikā protonus simbolizē simbols p vai p+ (apzīmē pozitīvu lādiņu).

Protons tulkojumā no grieķu valodas nozīmē “pirmais, galvenais” - elementāra daļiņa, kas pieder klasei barioni, tie. salīdzinoši smaga Tā ir stabila konstrukcija, tās kalpošanas laiks ir vairāk nekā 2,9 x 10(29) gadi.

Stingri sakot, papildus protonam tajā ir arī neitroni, kas, pamatojoties uz nosaukumu, ir neitrāli lādēti. Abi šie elementi tiek saukti nukleoni.

Protona masu diezgan acīmredzamu apstākļu dēļ nevarēja izmērīt ilgu laiku. Tagad zināms, ka tā ir

mp=1,67262∙10-27 kg.

Tieši tā izskatās pārējā protona masa.

Turpināsim apsvērt izpratni par protonu masu, kas raksturīga dažādām fizikas jomām.

Daļiņas masa kodolfizikas ietvaros bieži izpaužas citā formā, tās mērvienība ir amu.

A.e.m. - atommasas vienība. Viens amu vienāds ar 1/12 no oglekļa atoma masas, kura masas skaitlis ir 12. Tātad 1 atommasas vienība ir vienāda ar 1,66057 10-27 kg.

Tāpēc protona masa izskatās šādi:

mp = 1,007276 a. ēst.

Ir vēl viens veids, kā izteikt šīs pozitīvi lādētās daļiņas masu, izmantojot dažādas mērvienības. Lai to izdarītu, vispirms kā aksiomu jāpieņem masas un enerģijas ekvivalence E=mc2. Kur c un m ir ķermeņa masa.

Protonu masa šajā gadījumā tiks mērīta megaelektronvoltos vai MeV. Šo mērvienību izmanto tikai kodolfizikā un atomu fizikā, un tā kalpo, lai izmērītu enerģiju, kas nepieciešama daļiņas pārvietošanai starp diviem punktiem C ar nosacījumu, ka potenciālā starpība starp šiem punktiem ir 1 volts.

Līdz ar to, ņemot vērā, ka 1 a.p.m. = 931,494829533852 MeV, protonu masa ir aptuveni

Šis secinājums tika iegūts, pamatojoties uz masas spektroskopiskiem mērījumiem, un tieši masu tādā formā, kādā tas norādīts iepriekš, parasti sauc arī par e. protonu miera enerģija.

Tādējādi, pamatojoties uz eksperimenta vajadzībām, mazākās daļiņas masu var izteikt trīs dažādās vērtībās, trīs dažādās mērvienībās.

Turklāt protona masu var izteikt attiecībā pret elektrona masu, kas, kā zināms, ir daudz “smagāks” par pozitīvi lādētu daļiņu. Masa ar aptuvenu aprēķinu un būtiskām kļūdām šajā gadījumā būs 1836,152672 attiecībā pret elektrona masu.

DEFINĪCIJA

Protons sauc par stabilu daļiņu, kas pieder pie hadronu klases, kas ir ūdeņraža atoma kodols.

Zinātnieki nav vienisprātis par to, kurš zinātniskais notikums būtu jāuzskata par protona atklāšanu. Nozīmīgu lomu protona atklāšanā spēlēja:

1. E. Rezerforda atoma planetārā modeļa izveide;
2. izotopu atklāšana F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. novērojumi par ūdeņraža atomu kodolu uzvedību, kad tos alfa daļiņas izsit no slāpekļa kodoliem E. Rezerfords.

Pirmās protonu pēdu fotogrāfijas P. Blekets ieguvis mākoņu kamerā, pētot elementu mākslīgās transformācijas procesus. Blekets pētīja alfa daļiņu uztveršanas procesu ar slāpekļa kodoliem. Šajā procesā tika emitēts protons, un slāpekļa kodols tika pārveidots par skābekļa izotopu.

Protoni kopā ar neitroniem ir daļa no visu ķīmisko elementu kodoliem. Protonu skaits kodolā nosaka elementa atomu skaitu periodiskajā tabulā D.I. Mendeļejevs.

Protons ir pozitīvi lādēta daļiņa. Tā lādiņš pēc lieluma ir vienāds ar elementāro lādiņu, tas ir, elektronu lādiņa vērtību. Protona lādiņš bieži tiek apzīmēts kā , tad mēs varam rakstīt, ka:

Pašlaik tiek uzskatīts, ka protons nav elementārdaļiņa. Tam ir sarežģīta struktūra un tas sastāv no diviem U-kvarkiem un viena d-kvarka. U-kvarka () elektriskais lādiņš ir pozitīvs un ir vienāds ar

D-kvarka () elektriskais lādiņš ir negatīvs un vienāds ar:

Kvarki savieno gluonu apmaiņu, kas ir lauka kvanti; tie iztur spēcīgu mijiedarbību. To, ka protonu struktūrā ir vairāki punktu izkliedes centri, apstiprina eksperimenti par elektronu izkliedi ar protonu palīdzību.

Protonam ir ierobežots izmērs, par ko zinātnieki joprojām strīdas. Pašlaik protons tiek attēlots kā mākonis, kuram ir neskaidra robeža. Šāda robeža sastāv no nepārtraukti topošām un iznīcinošām virtuālajām daļiņām. Bet lielākajā daļā vienkāršu problēmu protonu, protams, var uzskatīt par punktveida lādiņu. Protona () atlikušā masa ir aptuveni vienāda ar:

Protona masa ir 1836 reizes lielāka par elektrona masu.

Protoni piedalās visās fundamentālajās mijiedarbībās: spēcīga mijiedarbība apvieno protonus un neitronus kodolos, elektroni un protoni savienojas atomos, izmantojot elektromagnētisko mijiedarbību. Kā vāju mijiedarbību mēs varam minēt, piemēram, neitrona (n) beta sabrukšanu:

kur p ir protons; — elektrons; - antineitrīna.

Protonu sabrukšana vēl nav iegūta. Šī ir viena no svarīgākajām mūsdienu fizikas problēmām, jo ​​šis atklājums būtu nozīmīgs solis dabas spēku vienotības izpratnē.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Vingrinājums	Nātrija atoma kodoli tiek bombardēti ar protoniem. Kāds ir protona elektrostatiskās atgrūšanās spēks no atoma kodola, ja protons atrodas attālumā m. Apsveriet, ka nātrija atoma kodola lādiņš ir 11 reizes lielāks nekā protona lādiņš. Nātrija atoma elektronu apvalka ietekmi var ignorēt.
Risinājums	Par pamatu problēmas risināšanai ņemsim Kulona likumu, ko var uzrakstīt mūsu problēmai (pieņemot, ka daļiņas ir punktveida daļiņas) šādi: kur F ir uzlādētu daļiņu elektrostatiskās mijiedarbības spēks; Cl ir protonu lādiņš; - nātrija atoma kodola lādiņš; - vakuuma dielektriskā konstante; - elektriskā konstante. Izmantojot mūsu rīcībā esošos datus, mēs varam aprēķināt nepieciešamo atgrūšanas spēku:
Atbilde	N

2. PIEMĒRS

Vingrinājums	Ņemot vērā vienkāršāko ūdeņraža atoma modeli, tiek uzskatīts, ka elektrons pārvietojas pa apļveida orbītu ap protonu (ūdeņraža atoma kodolu). Kāds ir elektrona ātrums, ja tā orbītas rādiuss ir m?
Risinājums	Apskatīsim spēkus (1. att.), kas iedarbojas uz elektronu, kas kustas pa apli. Tas ir protona pievilkšanās spēks. Saskaņā ar Kulona likumu mēs rakstām, ka tā vērtība ir vienāda ar (): kur =— elektronu lādiņš; - protonu lādiņš; - elektriskā konstante. Pievilkšanās spēks starp elektronu un protonu jebkurā elektrona orbītas punktā tiek virzīts no elektrona uz protonu pa apļa rādiusu.

Ja esat iepazinies ar atoma uzbūvi, tad droši vien zināt, ka jebkura elementa atoms sastāv no trīs veidu elementārdaļiņām: protoniem, elektroniem un neitroniem. Protoni savienojoties ar neitroniem veido atoma kodolu.Tā kā protona lādiņš ir pozitīvs, tad atoma kodols vienmēr ir pozitīvi uzlādēts. atoma kodolu kompensē citu elementārdaļiņu mākonis, kas to ieskauj. Negatīvi lādētais elektrons ir atoma sastāvdaļa, kas stabilizē protona lādiņu. Atkarībā no apkārtējā atoma kodola elements var būt vai nu elektriski neitrāls (ja atomā ir vienāds protonu un elektronu skaits), vai arī ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu (attiecīgi elektronu deficīta vai pārpalikuma gadījumā). ). Elementa atomu, kas nes noteiktu lādiņu, sauc par jonu.

Ir svarīgi atcerēties, ka tas ir protonu skaits, kas nosaka elementu īpašības un to atrašanās vietu periodiskajā tabulā. D. I. Mendeļejevs. Neitroniem, kas atrodas atoma kodolā, nav lādiņa. Sakarā ar to, ka protoni ir savstarpēji saistīti un praktiski vienādi, un elektrona masa salīdzinājumā ar tiem ir niecīga (1836 reizes mazāka), neitronu skaitam atoma kodolā ir ļoti liela nozīme, proti: tas nosaka sistēmas stabilitāti un kodolu ātrumu Saturs neitroni nosaka elementa izotopu (šķirni).

Tomēr uzlādēto daļiņu masu neatbilstības dēļ protoniem un elektroniem ir atšķirīgi specifiskie lādiņi (šo vērtību nosaka elementārdaļiņas lādiņa attiecība pret tās masu). Rezultātā protona īpatnējais lādiņš ir 9,578756(27)·107 C/kg pret -1,758820088(39)·1011 elektronam. Augstā īpatnējā lādiņa dēļ brīvie protoni nevar pastāvēt šķidrā vidē: tos var hidratēt.

Protona masa un lādiņš ir specifiskas vērtības, kas tika noteiktas pagājušā gadsimta sākumā. Kurš zinātnieks veica šo – vienu no lielākajiem – divdesmitā gadsimta atklājumiem? Jau 1913. gadā Raterfords, pamatojoties uz faktu, ka visu zināmo ķīmisko elementu masa ir veselu skaitu reižu lielāka par ūdeņraža atoma masu, ierosināja, ka ūdeņraža atoma kodols ir iekļauts atoma kodolā. jebkura elementa. Nedaudz vēlāk Rezerfords veica eksperimentu, kurā pētīja slāpekļa atoma kodolu mijiedarbību ar alfa daļiņām. Eksperimenta rezultātā no atoma kodola izlidoja daļiņa, kuru Rezerfords nosauca par "protonu" (no grieķu vārda "protos" - vispirms) un pieņēma, ka tas ir ūdeņraža atoma kodols. Pieņēmums tika pierādīts eksperimentāli, atkārtojot šo zinātnisko eksperimentu mākoņu kamerā.

Tas pats Raterfords 1920. gadā izvirzīja hipotēzi par tādas daļiņas esamību atoma kodolā, kuras masa ir vienāda ar protona masu, bet nenes elektrisko lādiņu. Tomēr pašam Rezerfordam šo daļiņu atklāt neizdevās. Bet 1932. gadā viņa students Čadviks eksperimentāli pierādīja neitrona eksistenci atoma kodolā - daļiņas, kā prognozēja Rezerfords, aptuveni vienāda ar masu protonu. Neitronus bija grūtāk noteikt, jo tiem nav elektriskā lādiņa un attiecīgi tie nesadarbojas ar citiem kodoliem. Lādiņa trūkums izskaidro neitronu ļoti augsto caurlaidības spēju.

Protoni un neitroni atoma kodolā ir saistīti kopā ar ļoti spēcīgu spēku. Tagad fiziķi ir vienisprātis, ka šīs divas elementārās kodoldaļiņas ir ļoti līdzīgas viena otrai. Tātad tiem ir vienādi griezieni, un kodolspēki uz tiem iedarbojas absolūti vienādi. Vienīgā atšķirība ir tā, ka protonam ir pozitīvs lādiņš, bet neitronam vispār nav lādiņa. Bet, tā kā kodolenerģijas mijiedarbībā elektriskajam lādiņam nav nozīmes, to var uzskatīt tikai par sava veida protona zīmi. Ja jūs atņemat protonam elektrisko lādiņu, tas zaudēs savu individualitāti.

2. nodaļa Elektriskais lauks un elektrība

2.1. §. Elektriskā lauka jēdziens. Lauka matērijas neiznīcināmība

2.2. §. Elektriskie lādiņi un lauks. Bezsamaņā tautoloģija

§ 2.3. Lādiņu kustība un lauku kustība. Elektriskās strāvas

§ 2.4. Dielektriķi un to pamatīpašības. Pasaulē labākais dielektriķis

§ 2.5. Diriģenti un to īpašības. Mazākais diriģents

§ 2.6. Vienkārši un pārsteidzoši eksperimenti ar elektrību

3. nodaļa. Magnētiskais lauks un magnētisms

3.1. §. Magnētiskais lauks elektriskā lauka kustības rezultātā. Magnētiskā lauka raksturojums.

3.2. §. Magnētiskās indukcijas vektora plūsma un Gausa teorēma

§ 3.3. Vielas magnētiskās īpašības. Visvairāk nemagnētiskā viela

§ 3.4. Darbs, pārvietojot strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā. Magnētiskā lauka enerģija

§ 3.5. Magnētiskā lauka paradoksi

4. nodaļa. Elektromagnētiskā indukcija un pašindukcija

4.1. §. Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likums un tā mistika

4.2. §. Induktivitāte un pašindukcija

4.3. §. Taisna stieples gabala indukcijas un pašindukcijas parādības

4.4. §. Faradeja indukcijas likuma demistificēšana

§ 4.5. Īpašs bezgalīgas taisnas stieples un rāmja savstarpējas indukcijas gadījums

§ 4.6. Vienkārši un pārsteidzoši eksperimenti ar indukciju

5. nodaļa. Inerce kā elektromagnētiskās indukcijas izpausme. Ķermeņu masa

5.1. §. Pamatjēdzieni un kategorijas

5.2. §. Elementārās maksas modelis

§ 5.3. Modeļa elementārā lādiņa induktivitāte un kapacitāte

§ 5.4. Elektronu masas izteiksmes atvasināšana no enerģijas apsvērumiem

§ 5.5. Maiņstrāvas un inerces masas pašindukcijas EMF

§ 5.6. Neredzamais dalībnieks jeb Maha principa atdzimšana

§ 5.7. Kārtējais entītiju samazinājums

§ 5.8. Uzlādēta kondensatora enerģija, "elektrostatiskā" masa un

§ 5.9. A. Zomerfelda un R. Feinmaņa elektromagnētiskā masa elektrodinamikā

5.10. §. Elektrona pašinduktivitāte kā kinētiskā induktivitāte

5.11. §. Par protonu masu un vēlreiz par domāšanas inerci

5.12. §. Vai tas ir diriģents?

5.13.§. Cik svarīga ir forma?

5.14.§. Daļiņu savstarpējā un pašindukcija kā jebkuras savstarpējas un pašindukcijas pamats kopumā

6. nodaļa. Pasaules vides elektriskās īpašības

6.1. §. Īsa tukšuma vēsture

6.2. §. Globālā vide un psiholoģiskā inerce

6.3. §. Stingri noteiktas vakuuma īpašības

6.4. §. Vakuuma iespējamās īpašības. Vietas slēgšanai

7.1. §. Ievads problēmā

§ 7.3. Sfēriska lādiņa mijiedarbība ar paātrināti krītošu ēteri

§ 7.4. Ētera paātrinātas kustības mehānisms lādiņu un masu tuvumā

§ 7.5. Dažas skaitliskās attiecības

7.6.§. Ekvivalences principa un Ņūtona gravitācijas likuma atvasināšana

§ 7.7. Kāds sakars izvirzītajai teorijai ar vispārējo relativitāti?

8. nodaļa. Elektromagnētiskie viļņi

8.1. §. Svārstības un viļņi. Rezonanse. Galvenā informācija

8.2. §. Elektromagnētiskā viļņa uzbūve un pamatīpašības

8.3. §. Elektromagnētiskā viļņa paradoksi

§ 8.4. Lidojoši žogi un sirmi profesori

§ 8.5. Tātad tas nav vilnis... Kur ir vilnis?

§ 8.6. Neviļņu emisija.

9. nodaļa. Pamatmaksas. Elektrons un protons

9.1. §. Elektromagnētiskā masa un lādiņš. Jautājums par maksas būtību

9.2. §. Dīvainas straumes un dīvaini viļņi. Plakanais elektrons

9.3.§. Kulona likums kā Faradeja indukcijas likuma sekas

9.4.§. Kāpēc visi elementārie lādiņi ir vienādi pēc lieluma?

9.5.§. Mīksts un viskozs. Radiācija paātrinājuma laikā. Elementārā lādiņa paātrinājums

9.6.§. Skaitlis "pi" jeb elektrona īpašības, par kurām esat aizmirsis padomāt

9.7.§. Elektrona un citu lādētu daļiņu "relativistiskā" masa. Kaufmana eksperimentu skaidrojums no lādiņu būtības

10. nodaļa. Neelementārās daļiņas. Neitrons. Masveida defekts

10.1. §. Savstarpēja elementāru lādiņu indukcija un masas defekts

10.2. §. Daļiņu pievilkšanās enerģija

10.3. §. Antidaļiņas

10.4. §. Vienkāršākais neitrona modelis

10.5. §. Kodolspēku noslēpums

11. nodaļa. Ūdeņraža atoms un vielas uzbūve

11.1. §. Vienkāršākais ūdeņraža atoma modelis. Vai viss ir izpētīts?

11.2. §. Bora postulāti, kvantu mehānika un veselais saprāts

§ 11.3. Saistošās enerģijas indukcijas korekcija

§ 11.4. Ņemot vērā serdes masas ierobežotību

11.5.§. Korekcijas vērtības aprēķins un precīzās jonizācijas enerģijas vērtības aprēķins

11.6.§. Alfa un dīvainas sakritības

11.7.§. Noslēpumains hidrīdjons un seši procenti

12. nodaļa. Daži radiotehnikas jautājumi

12.1. §. Koncentrēta un vientuļa reaktivitāte

12.2. §. Parastā rezonanse un nekas vairāk. Vienkāršu antenu darbība

12.3.§. Nav uztveršanas antenu. Supravadītspēja uztvērējā

12.4.§. Pareiza saīsināšana noved pie sabiezēšanas

12.5.§. Par neesošo un nevajadzīgo. EZ, EH un Korobeinikova bankas

12.6.§. Vienkārši eksperimenti

Pieteikums

P1. Konvekcijas strāvas un elementārdaļiņu kustība

P2. Elektronu inerce

P3. Sarkanā nobīde paātrinājuma laikā. Eksperimentējiet

P4. "Šķērsvirziena" frekvences nobīde optikā un akustikā

P5. Kustīgs lauks. Ierīce un eksperiments

P6. Gravitācija? Tas ir ļoti vienkārši!

Pilns izmantotās literatūras saraksts

Pēcvārds

9. nodaļa. Pamatmaksas. Elektrons un protons

9.1. §. Elektromagnētiskā masa un lādiņš. Jautājums par maksas būtību

5.nodaļā noskaidrojām inerces mehānismu, skaidrojām, kas ir “inerces masa” un kādas elektriskās parādības un elementārlādiņu īpašības to nosaka. 7. nodaļā mēs darījām to pašu attiecībā uz gravitācijas fenomenu un "gravitācijas masu". Izrādījās, ka gan ķermeņu inerci, gan smagumu nosaka elementārdaļiņu ģeometriskais izmērs un to lādiņš. Tā kā ģeometriskais izmērs ir pazīstams jēdziens, tādas fundamentālas parādības kā inerce un gravitācija balstās tikai uz vienu maz pētītu vienību - "lādiņu". Līdz šim jēdziens “lādiņš” ir noslēpumains un gandrīz mistisks. Sākumā zinātnieki nodarbojās tikai ar makroskopiskiem lādiņiem, t.i. makroskopisku ķermeņu lādiņi. Elektrības izpētes sākumā zinātnē tika izmantotas idejas par neredzamiem “elektriskajiem šķidrumiem”, kuru pārpalikums vai trūkums noved pie ķermeņu elektrifikācijas. Ilgu laiku debates bija tikai par to, vai tas ir viens šķidrums vai divi no tiem: pozitīvs un negatīvs. Tad viņi uzzināja, ka ir “elementāri” lādiņnesēji, elektroni un jonizēti atomi, t.i. atomi ar lieku elektronu vai trūkstošu elektronu. Vēl vēlāk tika atklāti “elementārākie” pozitīvo lādiņu nesēji – protoni. Tad izrādījās, ka ir daudz “elementārdaļiņu” un daudzām no tām ir elektriskais lādiņš, un lieluma ziņā šis lādiņš vienmēr ir

ir dažas minimālās nosakāmās lādiņa daļas q 0 ≈ 1,602 10-19 C daudzkārtnis. Šis

daļu sauca par "elementāro lādiņu". Lādiņa nosaka, cik lielā mērā ķermenis piedalās elektriskā mijiedarbībā un jo īpaši elektrostatiskajā mijiedarbībā. Līdz šim nav saprotama skaidrojuma par to, kas ir elementārais lādiņš. Jebkurš arguments par tēmu, ka lādiņš sastāv no citiem lādiņiem (piemēram, kvarki ar daļējā lādiņa vērtībām), nav skaidrojums, bet gan problēmas skolastisks “izmiglojums”.

Mēģināsim paši domāt par lādiņiem, izmantojot jau iepriekš noteikto. Atcerēsimies, ka galvenais lādiņu likums ir Kulona likums: mijiedarbības spēks starp diviem lādētiem ķermeņiem ir tieši proporcionāls to lādiņu lieluma reizinājumam un apgriezti proporcionāls attāluma starp tiem kvadrātam. Izrādās, ka, ja mēs atvasināsim Kulona likumu no kādiem konkrētiem jau izpētītiem fiziskiem mehānismiem, mēs spersim soli, lai izprastu lādiņu būtību. Mēs jau teicām, ka elementāros lādiņus mijiedarbības ar ārpasauli ziņā pilnībā nosaka to elektriskais lauks: tā struktūra un kustība. Un viņi teica, ka pēc inerces un gravitācijas skaidrojuma elementārajos lādiņos nekas nav palicis, izņemot kustīgu elektrisko lauku. Un elektriskais lauks nav nekas cits kā traucētie vakuuma, ētera, plēnuma stāvokļi. Nu, būsim konsekventi un mēģināsim elektronu un tā lādiņu reducēt līdz kustīgam laukam! Mēs jau uzminējām 5. nodaļā, ka protons ir pilnīgi līdzīgs elektronam, izņemot tā lādiņa zīmi un ģeometrisko izmēru. Ja, reducējot elektronu līdz kustīgam laukam, mēs redzēsim, ka varam izskaidrot gan lādiņa zīmi, gan daļiņu lādiņa daudzuma neatkarību no izmēra, tad mūsu uzdevums būs izpildīts, vismaz ar pirmo tuvinājumu.

9.2. §. Dīvainas straumes un dīvaini viļņi. Plakanais elektrons

Vispirms apskatīsim ārkārtīgi vienkāršotu modeļa situāciju (9.1. att.), kad gredzena lādiņš pārvietojas pa riņķveida ceļu ar rādiusu r 0 . Un ļaujiet viņam vispār

elektriski neitrāls, t.i. tās centrā ir pretējās zīmes lādiņš. Tas ir tā sauktais "plakanais elektrons". Mēs neapgalvojam, ka tāds ir īsts elektrons, mēs tikai mēģinām pagaidām saprast, vai plakanā, divdimensiju korpusā ir iespējams iegūt elektriski neitrālu objektu, kas līdzvērtīgs brīvam elementāram lādiņam. Mēģināsim izveidot savu lādiņu no saistītajiem ētera lādiņiem (vakuums, pieplūdums). Precizitātei pieņemsim, ka gredzena lādiņš ir negatīvs, un gredzens kustas pulksteņrādītāja virzienā (9.1. att.). Šajā gadījumā strāva I t plūst pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Izvēlēsimies mazos

gredzena lādiņa dq elements un piešķir tam nelielu garumu dl. Ir skaidrs, ka katrā laika momentā elements dq pārvietojas ar tangenciālu ātrumu v t un normālu paātrinājumu a n. Ar šādu kustību mēs varam saistīt elementa dI kopējo strāvu -

vektora daudzums. Šo vērtību var attēlot kā konstantu tangenciālo strāvu dI t, nepārtraukti "griežot" savu virzienu ar plūsmu

laiks, tas ir, paātrināts. Tas ir, kam normāls paātrinājums dI&n. Grūtības

turpmākie apsvērumi ir saistīti ar to, ka līdz šim fizikā mēs galvenokārt esam aplūkojuši maiņstrāvas, kuru paātrinājums atrodas vienā taisnē ar pašas strāvas virzienu. Šajā gadījumā situācija ir atšķirīga: pašreizējā perpendikulāri līdz tā paātrinājumam. Un kas? Vai tas padara nederīgus iepriekš stingri noteiktos fizikas likumus?

Rīsi. 9.1. Gredzena strāva un tās spēka ietekme uz testa lādiņu

Tāpat kā tā magnētiskais lauks ir saistīts ar pašu elementāro strāvu (saskaņā ar Biota-Savarta-Laplasa likumu), tā arī elementārās strāvas paātrinājums ir saistīts ar indukcijas elektrisko lauku, kā mēs parādījām iepriekšējās nodaļās. Šie lauki iedarbojas uz ārējo lādiņu q spēku F (9.1. att.). Tā kā rādiuss r 0 ir galīgs, tad darbības

Gredzena labās (saskaņā ar attēlu) puses elementārās strāvas nevar pilnībā kompensēt ar kreisās puses elementāro strāvu pretēju efektu.

Tādējādi starp gredzena strāvu I un ārējo pārbaudes lādiņu q jābūt

rodas spēka mijiedarbība.

Rezultātā mēs atklājām, ka mēs spekulatīvi varam izveidot objektu, kas kopumā būs pilnībā elektriski neitrāls būvniecībā, bet satur gredzena strāvu. Kas ir gredzena strāva vakuumā? Šī ir novirzes strāva. Varat to iedomāties kā saistīto negatīvo (vai otrādi - pozitīvo) vakuuma lādiņu apļveida kustību ar visu pārējo pretējo lādiņu atrašanās vietu.

V centrs. To var iztēloties arī kā pozitīvu un negatīvu saistīto lādiņu kopīgu apļveida kustību, bet ar atšķirīgu ātrumu, vai pa dažādiem rādiusiem vai

V dažādas puses... Galu galā, neatkarīgi no tā, kā mēs skatāmies uz situāciju, tā būs

samazināt līdz rotējošam elektriskam laukam E, kas noslēgts aplī . Tas rada magnētisko lauku B, saistīts ar to, ka plūst strāvas un papildu, neierobežots kr plkst hom elektriskais lauks Eind , sakarā ar to, ka šīs strāvas paātrināta.

Tieši to mēs novērojam pie reāliem elementārlādiņiem (piemēram, elektroniem)! Šeit ir mūsu tā sauktās “elektrostatiskās” mijiedarbības fenomenoloģija. Lai izveidotu elektronu, nav nepieciešami brīvi lādiņi (ar daļējām vai citām lādiņu vērtībām). Pietiek tikai saistītie vakuuma lādiņi! Atcerieties, ka saskaņā ar mūsdienu koncepcijām fotons sastāv arī no kustīga elektriskā lauka un parasti ir elektriski neitrāls. Ja fotons ir “saliekts” gredzenā, tad tam būs lādiņš, jo tā elektriskais lauks tagad pārvietosies nevis taisni un vienmērīgi, bet gan paātrināti. Tagad ir skaidrs, kā veidojas dažādu zīmju lādiņi: ja lauks E “gredzena modelī” (9.1. att.) ir vērsts no daļiņas centra uz perifēriju, tad lādiņš ir vienas zīmes, ja otrādi. , tad no otra. Ja mēs atveram elektronu (vai pozitronu), mēs izveidojam fotonu. Patiesībā, ņemot vērā nepieciešamību saglabāt leņķisko impulsu, lai lādiņu pārvērstu par fotonu, jums ir jāņem divi pretēji lādiņi, jāsavieno tie un galu galā jāiegūst divi elektriski neitrāli fotoni. Šī parādība (iznīcināšanas reakcija) faktiski tiek novērota eksperimentos. Tātad, kas ir maksa - tā ir elektriskā lauka griezes moments! Tālāk mēs mēģināsim veikt formulas un aprēķinus un atvasināt Kulona likumu no indukcijas likumiem, kas tiek piemēroti maiņstrāvas gadījumam.

9.3.§. Kulona likums kā Faradeja indukcijas likuma sekas

Parādīsim, ka divdimensiju (plakanā) tuvinājumā elektrons elektrostatiskā nozīmē ir ekvivalents strāvas apļveida kustībai, kas pēc lieluma ir vienāda ar lādiņa strāvu q 0, kas pārvietojas pa rādiusu r 0 ar ātrumu vienāds ar gaismas ātrumu c .

Lai to izdarītu, sadalām kopējo cirkulāro strāvu I (9.1. att.) elementārajās strāvās Idl, aprēķinam dE ind, kas iedarbojas punktā, kur atrodas testa lādiņš q, un integrējam pa gredzenu.

Tātad strāva, kas mūsu gadījumā plūst caur gredzenu, ir vienāda ar:

(9.1) I = q 0 v = q 0 c . 2 π r 0 2 π r 0

Tā kā šī strāva ir izliekta, tas ir, paātrināta, tā ir

mainīgie:

I. Misjučenko								Dieva pēdējais noslēpums
			dt 2 π r				2πr

kur a ir centripetālais paātrinājums, ko piedzīvo katrs strāvas elements, pārvietojoties pa apli ar ātrumu c.

Aizvietojot no kinemātikas zināmo izteiksmi ar paātrinājumu a = c 2, iegūstam: r 0

					q0 c2
			2πr		2 π r 2

Ir skaidrs, ka pašreizējā elementa atvasinājums tiks izteikts ar formulu:

					dl =	q0 c2	dl.
				2πr		2 π r 2

Kā izriet no Biota-Savarta-Laplasa likuma, katrs strāvas elements Idl rada “elementāru” magnētisko lauku vietā, kur atrodas testa lādiņš:

(9,5) dB =			I[ dl , rr ]

No 4. nodaļas ir zināms, ka elementārās strāvas mainīgais magnētiskais lauks ģenerē elektrisko:

(9.6) dE r = v r B dB r =						μ 0
							I[dl,r]

Tagad aizvietosim šajā izteiksmē elementārās cirkulārās strāvas atvasinājuma vērtību no (9.4):

									dl sin(β)
		dE =
						2 π r 2

Atliek integrēt šos elementāros elektriskā lauka stiprumus pa pašreizējās kontūras, tas ir, visā dl, ko esam identificējuši uz apļa:

				q0 c2	grēks (β)				r 2 ∫	grēks (β)
	E = ∫ dE = ∫ 8 π			2 π r 2		dl =	16 π 2 ε				dl.

Ir viegli redzēt (9.1. att.), ka integrācija pa leņķiem dos:

(9.9) ∫	grēks (β)				4 π r 2
		dl = 2 π r0	r 2 0		r 2 0 .

Attiecīgi indukcijas E ind elektriskā lauka intensitātes kopējā vērtība no mūsu līknes strāvas punktā, kur atrodas testa lādiņš, būs vienāda.