Çekirdek protonlardan, nötronlardan oluşur. Bohr'un modelinde, elektronlar, Dünya'nın Güneş'in etrafında dönmesi gibi, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde hareket eder. Elektronlar bu seviyeler arasında hareket edebilir ve hareket ettiklerinde ya bir foton emer ya da bir foton yayarlar. Protonun boyutu nedir ve nedir?
Görünür Evrenin ana yapı taşı
Proton, görünür evrenin temel yapı taşıdır, ancak yük yarıçapı ve anormal manyetik momenti gibi özelliklerinin çoğu iyi anlaşılmamıştır. Proton nedir? Pozitif elektrik yükü olan atom altı bir parçacıktır. Yakın zamana kadar, proton en küçük parçacık olarak kabul edildi. Bununla birlikte, yeni teknolojiler sayesinde, protonların daha da küçük elementleri, maddenin gerçek temel parçacıkları olan kuark adı verilen parçacıkları içerdiği gerçeği ortaya çıktı. Kararsız bir nötronun sonucu olarak bir proton oluşabilir.
Şarj
Protonun elektrik yükü nedir? O"e" harfi ile gösterilen ve 1874'te George Stoney tarafından keşfedilen +1 temel yükü vardır. Proton pozitif yüke (veya 1e) sahipken, elektron negatif yüke (-1 veya -e) sahiptir ve nötronun hiç yükü yoktur ve 0e olarak gösterilebilir. 1 temel yük, 1.602 × 10 -19 coulomb'a eşittir. Bir coulomb, bir tür elektrik yükü birimidir ve saniyede düzenli olarak taşınan bir amperin eşdeğeridir.
Proton nedir?
Dokunabildiğiniz ve hissedebildiğiniz her şey atomlardan yapılmıştır. Bir atomun merkezindeki bu küçük parçacıkların boyutu çok küçüktür. Bir atomun ağırlığının çoğunu oluşturmalarına rağmen, yine de çok küçüktürler. Aslında, bir atom futbol sahası büyüklüğünde olsaydı, protonlarının her biri yalnızca bir karınca büyüklüğünde olurdu. Protonlar, atomların çekirdekleriyle sınırlı olmamalıdır. Protonlar atom çekirdeğinin dışındayken, benzer koşullar altında nötronlarınkine benzer büyüleyici, tuhaf ve potansiyel olarak tehlikeli özellikler kazanırlar.
Fakat protonların ek bir özelliği vardır. Elektrik yükü taşıdıkları için elektrik veya manyetik alanlar tarafından hızlandırılabilirler. Güneş patlamaları sırasında yüksek hızlı protonlar ve onları içeren atom çekirdekleri büyük miktarlarda salınır. Parçacıklar, Dünya'nın manyetik alanı tarafından hızlandırılır ve jeomanyetik fırtınalar olarak bilinen iyonosferik rahatsızlıklara neden olur.
Proton sayısı, büyüklük ve kütle
Proton sayısı her atomu benzersiz kılar. Örneğin oksijende sekiz tane, hidrojende sadece bir tane ve altının da 79 tane vardır. Bu sayı elementin kimliğine benzer. Sadece proton sayısını bilerek bir atom hakkında çok şey öğrenebilirsiniz. Her atomun çekirdeğinde bulunan bu atom altı parçacık, elementin elektronuna eşit ve zıt pozitif bir elektrik yüküne sahiptir. Eğer izole edilmiş olsaydı, kütlesi yalnızca yaklaşık 1.673-27 kg, bir nötronun kütlesinden biraz daha az olurdu.
Bir elementin çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir. Bu sayı, her öğeye benzersiz kimliğini verir. Herhangi bir elementin atomlarında, çekirdeklerdeki proton sayısı her zaman aynıdır. Basit bir hidrojen atomunun sadece 1 protondan oluşan bir çekirdeği vardır. Diğer tüm elementlerin çekirdekleri hemen hemen her zaman protonlara ek olarak nötronlar içerir.
Proton ne kadar büyük?
Kimse kesin olarak bilmiyor ve sorun da bu. Deneyler, protonun boyutunu elde etmek için değiştirilmiş hidrojen atomlarını kullandı. Büyük etkileri olan atom altı bir gizem. Fizikçilerin proton boyutunun ölçümünün çok küçük olduğunu açıklamasından altı yıl sonra, bilim adamları hala gerçek boyuttan emin değiller. Daha fazla veri ortaya çıktıkça gizem derinleşiyor.
Protonlar, atomların çekirdeğinin içindeki parçacıklardır. Uzun yıllar boyunca, protonun yarıçapı yaklaşık 0.877 femtometrede sabitlenmiş gibi görünüyordu. Ancak 2010 yılında Kuantum Enstitüsü'nden Randolph Pauloptik onları. Almanya, Garching'deki Max Planck, yeni bir ölçüm tekniği kullanarak endişe verici bir yanıt aldı.
Ekip bir protonu, bir hidrojen atomunun bir elektron bileşimini, bir elektronu müon adı verilen daha ağır bir parçacığa çevirerek değiştirdi. Daha sonra bu değiştirilmiş atomu bir lazerle değiştirdiler. Enerji seviyelerinde ortaya çıkan değişikliği ölçmek, proton çekirdeğinin boyutunu hesaplamalarına izin verdi. Şaşırtıcı bir şekilde, başka yollarla ölçülen geleneksel değerden %4 daha az çıktı. Randolph'un deneyi, yeni tekniği, çekirdeğinde topluca döteron olarak bilinen bir proton ve bir nötrona sahip bir hidrojen izotopu olan döteryuma da uyguladı. Ancak, döteronun boyutunu doğru bir şekilde hesaplamak uzun zaman aldı.
Yeni deneyler
Yeni veriler proton yarıçapı sorununun devam ettiğini gösteriyor. Randolph Paul ve diğerlerinin laboratuvarında birkaç deney daha yapılıyor. Bazıları, helyum gibi daha ağır atom çekirdeklerinin boyutunu ölçmek için aynı müon tekniğini kullanır. Diğerleri aynı anda müonların ve elektronların saçılımını ölçer. Paul, suçlunun protonun kendisi değil, uyarılmış bir atom tarafından yayılan ışığın dalga boylarını tanımlayan bir sayı olan Rydberg sabitinin yanlış bir ölçümü olabileceğinden şüpheleniyor. Ancak bu sabit, diğer kesinlik deneyleriyle iyi bilinir.
Başka bir açıklama, elektronla olan bağını değiştirmeden bir proton ve bir müon arasında beklenmedik etkileşimlere neden olan yeni parçacıklar önermektedir. Bu, bulmacanın bizi standart fizik modelinin ötesine götürdüğü anlamına gelebilir.parçacıklar. “Gelecekte bir noktada biri standart modelin ötesinde bir şey keşfederse, o olur” diyor Paul, önce küçük bir tutarsızlık, sonra bir diğeri ve bir diğeri, yavaş yavaş daha anıtsal bir değişim yaratarak. Bir protonun gerçek boyutu nedir? Yeni sonuçlar, temel fizik teorisine meydan okuyor.
Proton yarıçapının uçuş yolu üzerindeki etkisini hesaplayan araştırmacılar, 0.84184 femtometre olan proton parçacığının yarıçapını tahmin edebildiler. Daha önce, bu gösterge yaklaşık 0,8768 ila 0,897 femtometreydi. Bu kadar küçük miktarlar düşünüldüğünde, her zaman hataya yer vardır. Ancak 12 yıllık özenli çabanın ardından ekip üyeleri ölçümlerinin doğruluğundan eminler. Teori biraz ince ayar gerektirebilir, ancak cevap ne olursa olsun, fizikçiler uzun bir süre bu göz korkutucu göreve kafa yoracaklar.
