Միջուկը բաղկացած է պրոտոններից, նեյտրոններից։ Բորի մոդելում էլեկտրոնները շարժվում են միջուկի շուրջը շրջանաձև ուղեծրերով, ինչպես Երկիրը պտտվում է Արեգակի շուրջը։ Էլեկտրոնները կարող են շարժվել այս մակարդակների միջև, և երբ դրանք տեղի են ունենում, նրանք կամ կլանում են ֆոտոն, կամ արտանետում ֆոտոն: Որքա՞ն է պրոտոնի չափը և ինչ է այն:
Տեսանելի Տիեզերքի հիմնական շինանյութը
Պրոտոնը տեսանելի տիեզերքի հիմնական շինանյութն է, սակայն նրա շատ հատկություններ, ինչպիսիք են լիցքի շառավիղը և անոմալ մագնիսական պահը, լավ չեն հասկացվում: Ի՞նչ է պրոտոնը: Դրական էլեկտրական լիցքով ենթաատոմային մասնիկ է։ Մինչեւ վերջերս պրոտոնը համարվում էր ամենափոքր մասնիկը։ Սակայն նոր տեխնոլոգիաների շնորհիվ հայտնի դարձավ այն փաստը, որ պրոտոնները ներառում են նույնիսկ ավելի փոքր տարրեր՝ քվարկ կոչվող մասնիկներ՝ նյութի իրական հիմնարար մասնիկները։ Պրոտոն կարող է առաջանալ անկայուն նեյտրոնի արդյունքում։
Գանձում
Ի՞նչ էլեկտրական լիցք ունի պրոտոնը: Նաունի +1 տարրական լիցքի լիցք, որը նշվում է «e» տառով և հայտնաբերվել է 1874 թվականին Ջորջ Սթոունիի կողմից։ Մինչ պրոտոնն ունի դրական լիցք (կամ 1e), էլեկտրոնն ունի բացասական լիցք (-1 կամ -e), իսկ նեյտրոնն ընդհանրապես լիցք չունի և կարող է նշանակվել 0e։ 1 տարրական լիցքը հավասար է 1,602 × 10 -19 կուլոն: Կուլոնը էլեկտրական լիցքի միավորի տեսակ է և համարժեք է մեկ ամպերի, որը կայուն տեղափոխվում է վայրկյանում։
Ի՞նչ է պրոտոնը:
Ամեն ինչ, ինչին կարող եք դիպչել և զգալ, կազմված է ատոմներից: Այս փոքրիկ մասնիկների չափերը ատոմի կենտրոնում շատ փոքր են: Չնայած նրանք կազմում են ատոմի քաշի մեծ մասը, նրանք դեռ շատ փոքր են: Փաստորեն, եթե ատոմը ֆուտբոլի դաշտի չափ լիներ, նրա յուրաքանչյուր պրոտոնը միայն մրջյունի չափ կլիներ: Պրոտոնները չպետք է սահմանափակվեն ատոմների միջուկներով: Երբ պրոտոնները գտնվում են ատոմային միջուկներից դուրս, նրանք ձեռք են բերում հետաքրքրաշարժ, տարօրինակ և պոտենցիալ վտանգավոր հատկություններ, որոնք նման են նեյտրոններին նմանատիպ հանգամանքներում:
Բայց պրոտոններն ունեն լրացուցիչ հատկություն։ Քանի որ դրանք կրում են էլեկտրական լիցք, դրանք կարող են արագացվել էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտերի միջոցով: Արեգակնային բռնկումների ժամանակ մեծ քանակությամբ արտազատվում են արագընթաց պրոտոնները և դրանք պարունակող ատոմային միջուկները։ Մասնիկները արագանում են Երկրի մագնիսական դաշտից՝ առաջացնելով իոնոլորտային խանգարումներ, որոնք հայտնի են որպես գեոմագնիսական փոթորիկներ։
Պրոտոնների քանակը, չափը և զանգվածը
Պրոտոնների թիվը յուրաքանչյուր ատոմ դարձնում է եզակի: Օրինակ՝ թթվածինն ունի դրանցից ութը, ջրածինը միայն մեկը, իսկ ոսկին՝ 79։ Այս թիվը նման է տարրի ինքնությանը։ Դուք կարող եք շատ բան իմանալ ատոմի մասին՝ միայն իմանալով նրա պրոտոնների թիվը: Այս ենթաատոմային մասնիկը, որը գտնվում է յուրաքանչյուր ատոմի միջուկում, ունի դրական էլեկտրական լիցք, որը հավասար և հակադիր է տարրի էլեկտրոնին: Եթե այն մեկուսացված լիներ, այն կունենար ընդամենը մոտ 1,673-27 կգ զանգված, մի փոքր ավելի քիչ, քան նեյտրոնի զանգվածը:
Տարրի միջուկում գտնվող պրոտոնների թիվը կոչվում է ատոմային թիվ: Այս թիվը յուրաքանչյուր տարրի տալիս է իր յուրահատուկ ինքնությունը: Ցանկացած տարրի ատոմներում միջուկներում պրոտոնների թիվը միշտ նույնն է: Պարզ ջրածնի ատոմն ունի միջուկ, որը բաղկացած է ընդամենը 1 պրոտոնից։ Բոլոր մյուս տարրերի միջուկները, բացի պրոտոններից, գրեթե միշտ պարունակում են նեյտրոններ։
Որքա՞ն մեծ է պրոտոնը:
Ոչ ոք հաստատ չգիտի, և դա է խնդիրը։ Փորձարկումներում օգտագործվեցին փոփոխված ջրածնի ատոմներ՝ պրոտոնի չափը ստանալու համար։ Դա ենթաատոմային առեղծված է մեծ հետևանքներով: Վեց տարի անց այն բանից հետո, երբ ֆիզիկոսները հայտարարեցին, որ պրոտոնի չափը չափազանց փոքր է, գիտնականները դեռևս վստահ չեն իրական չափի վերաբերյալ: Քանի որ ավելի շատ տվյալներ են հայտնվում, առեղծվածը խորանում է:
Պրոտոնները մասնիկներ են ատոմների միջուկի ներսում: Երկար տարիներ պրոտոնի շառավիղը կարծես թե ֆիքսված էր մոտ 0,877 ֆեմտոմետրի վրա: Բայց 2010 թվականին Ռանդոլֆ Փոլը Քվանտի ինստիտուտիցօպտիկա նրանց. Մաքս Պլանկը Գերմանիայի Գարչինգ քաղաքում տագնապալի պատասխան է ստացել՝ օգտագործելով չափման նոր տեխնիկա:
Թիմը փոխեց ջրածնի ատոմի մեկ պրոտոն, մեկ էլեկտրոնի բաղադրությունը՝ էլեկտրոնը փոխարկելով մյուոն կոչվող ավելի ծանր մասնիկի: Նրանք այնուհետև փոխարինեցին այս փոփոխված ատոմը լազերով: Նրանց էներգիայի մակարդակներում առաջացած փոփոխության չափումը թույլ տվեց նրանց հաշվարկել իր պրոտոնի միջուկի չափը: Ի զարմանս նրանց, այն դուրս է եկել 4%-ով ավելի քիչ, քան այլ միջոցներով չափվող ավանդական արժեքը։ Ռանդոլֆի փորձը կիրառեց նաև նոր տեխնիկան դեյտերիումի նկատմամբ՝ ջրածնի իզոտոպ, որն իր միջուկում ունի մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն, որոնք միասին հայտնի են որպես դեյտրոն: Այնուամենայնիվ, երկար ժամանակ պահանջվեց դեյտրոնի չափը ճշգրիտ հաշվարկելու համար։
Նոր փորձեր
Նոր տվյալները ցույց են տալիս, որ պրոտոնի շառավիղի խնդիրը պահպանվում է: Եվս մի քանի փորձեր Ռանդոլֆ Փոլի և այլոց լաբորատորիայում արդեն ընթանում են։ Ոմանք օգտագործում են նույն մյուոնի տեխնիկան՝ չափելու ավելի ծանր ատոմային միջուկների չափը, ինչպիսին հելիումն է: Մյուսները միաժամանակ չափում են մյուոնների և էլեկտրոնների ցրումը։ Փոլը կասկածում է, որ մեղավորը կարող է լինել ոչ թե հենց պրոտոնը, այլ Ռիդբերգի հաստատունի սխալ չափումը, մի թիվ, որը նկարագրում է գրգռված ատոմից արձակված լույսի ալիքի երկարությունները։ Բայց այս հաստատունը լավ հայտնի է այլ ճշգրիտ փորձերի միջոցով:
Մեկ այլ բացատրություն առաջարկում է նոր մասնիկներ, որոնք առաջացնում են անսպասելի փոխազդեցություններ պրոտոնի և մյուոնի միջև՝ առանց փոխելու նրա կապը էլեկտրոնի հետ: Սա կարող է նշանակել, որ գլուխկոտրուկը մեզ դուրս է բերում ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելից:մասնիկներ. «Եթե ապագայում ինչ-որ մեկին ինչ-որ մեկը հայտնաբերի ստանդարտ մոդելից դուրս ինչ-որ բան, դա կլինի», - ասում է Փոլը սկզբում մի փոքր անհամապատասխանությամբ, այնուհետև ևս մեկ այլ, կամաց-կամաց ստեղծելով ավելի մոնումենտալ տեղաշարժ: Ո՞րն է պրոտոնի իրական չափը: Նոր արդյունքները մարտահրավեր են նետում ֆիզիկայի հիմքում ընկած տեսությանը:
Հաշվարկելով թռիչքի ուղու վրա պրոտոնի շառավիղի ազդեցությունը՝ հետազոտողները կարողացել են գնահատել պրոտոնի մասնիկի շառավիղը, որը կազմել է 0,84184 ֆեմտոմետր։ Նախկինում այս ցուցանիշը կազմում էր 0,8768-ից 0,897 ֆեմտոմետրի սահմաններում: Նման չնչին քանակություններ դիտարկելիս միշտ էլ սխալվելու տեղ կա: Այնուամենայնիվ, 12 տարի տքնաջան ջանքերից հետո թիմի անդամները վստահ են իրենց չափումների ճշգրտության մեջ: Տեսությունը կարող է որոշակի շտկման կարիք ունենալ, բայց ինչ էլ որ լինի պատասխանը, ֆիզիկոսները դեռ երկար ժամանակ գլուխները կքորեն այս դժվարին առաջադրանքում:
