->

Ve?a ?ud? zo ?koly dobre vie, ?e v?etky l?tky sa skladaj? z at?mov. At?my sa zase skladaj? z prot?nov a neutr?nov, ktor? tvoria jadro at?mov a elektr?nov umiestnen?ch v ur?itej vzdialenosti od jadra. Mnoh? tie? po?uli, ?e svetlo pozost?va aj z ?ast?c – fot?nov. Svet ?ast?c sa v?ak neobmedzuje len na toto. K dne?n?mu d?u je zn?mych viac ako 400 r?znych element?rnych ?ast?c. Pok?sme sa pochopi?, ako sa od seba l??ia element?rne ?astice.

Existuje mnoho parametrov, pod?a ktor?ch je mo?n? odl??i? element?rne ?astice od seba:

• Hmotnos?.
• Nab?ja?ka.
• ?ivot. Takmer v?etky element?rne ?astice maj? kone?n? ?ivotnos?, po ktorej sa rozpadaj?.
• Spin. D? sa to pova?ova?, ve?mi pribli?ne, za rota?n? moment.

Nieko?ko ?al??ch parametrov, alebo ako sa be?ne naz?vaj? vo vede o kvantov?ch ??slach. Tieto parametre nemaj? v?dy jasn? fyzik?lny v?znam, ale s? potrebn? na odl??enie niektor?ch ?ast?c od in?ch. V?etky tieto dodato?n? parametre s? zaveden? ako nejak? veli?iny, ktor? s? zachovan? v interakcii.

Takmer v?etky ?astice maj? hmotnos?, okrem fot?nov a neutr?n (pod?a najnov??ch ?dajov maj? neutr?na hmotnos?, ale tak? mal?, ?e sa ?asto pova?uje za nulov?). Bez hmoty m??u ?astice existova? iba v pohybe. V?etky ?astice maj? r?znu hmotnos?. Elektr?n m? najmen?iu hmotnos?, nepo??taj?c neutr?na. ?astice naz?van? mez?ny maj? hmotnos? 300-400-kr?t v???iu ako hmotnos? elektr?nu, prot?n a neutr?n s? takmer 2000-kr?t ?a??ie ako elektr?n. Teraz boli objaven? ?astice, ktor? s? takmer 100-kr?t ?a??ie ako prot?n. Hmotnos? (alebo jej energetick? ekvivalent pod?a Einsteinovho vzorca:

sa zachov?va vo v?etk?ch interakci?ch element?rnych ?ast?c.

Nie v?etky ?astice maj? elektrick? n?boj, ?o znamen?, ?e nie v?etky ?astice s? schopn? z??astni? sa elektromagnetickej interakcie. V?etky vo?ne existuj?ce ?astice maj? elektrick? n?boj, ktor? je n?sobkom n?boja elektr?nu. Okrem vo?ne existuj?cich ?ast?c existuj? aj ?astice, ktor? s? len vo viazanom stave, o nich si povieme trochu nesk?r.

Spin, podobne ako in? kvantov? ??sla, je pre r?zne ?astice odli?n? a charakterizuje ich jedine?nos?. Niektor? kvantov? ??sla s? v niektor?ch interakci?ch zachovan?, in? v in?ch. V?etky tieto kvantov? ??sla ur?uj?, ktor? ?astice interaguj? s ktor?mi a ako.

?ivotnos? je tie? ve?mi d?le?itou charakteristikou ?astice a budeme sa ?ou zaobera? podrobnej?ie. Za?nime pozn?mkou. Ako sme povedali na za?iatku ?l?nku, v?etko, ?o n?s obklopuje, sa sklad? z at?mov (elektr?nov, prot?nov a neutr?nov) a svetla (fot?nov). A kde s? potom stovky r?znych druhov element?rnych ?ast?c? Odpove? je jednoduch? – v?ade okolo n?s, no nev??mame si to z dvoch d?vodov.

Prv?m z nich je, ?e takmer v?etky ostatn? ?astice ?ij? ve?mi kr?tko, pribli?ne 10 a? m?nus 10 sek?nd alebo menej, a preto netvoria tak? ?trukt?ry ako at?my, kry?t?lov? mrie?ky at?. Druh? d?vod sa t?ka neutr?n; tieto ?astice sa s?ce nerozpadaj?, ale podliehaj? len slab?m a gravita?n?m interakci?m. To znamen?, ?e tieto ?astice interaguj? tak m?lo, ?e je takmer nemo?n? ich odhali?.

Po?me si predstavi?, ako dobre ?astica interaguje. Napr?klad tok elektr?nov m??e zastavi? pomerne tenk? oce?ov? plech, r?dovo nieko?ko milimetrov. Stane sa to preto, ?e elektr?ny za?n? okam?ite interagova? s ?asticami oce?ov?ho plechu, prudko zmenia svoj smer, vy?aruj? fot?ny, a tak celkom r?chlo stratia energiu. To nie je pr?pad toku neutr?n, tie m??u prech?dza? Zemou takmer bez interakci?. A preto je ve?mi ?a?k? ich odhali?.

V???ina ?ast?c teda ?ije ve?mi kr?tky ?as, po ktorom sa rozpadne. Rozpady ?ast?c s? najbe?nej?ie reakcie. V d?sledku rozpadu sa jedna ?astica rozpadne na nieko?ko ?al??ch s men?ou hmotnos?ou a tie sa zase ?alej rozpadaj?. V?etky rozpady sa riadia ur?it?mi pravidlami - z?konmi ochrany. Tak?e napr?klad v d?sledku rozpadu sa mus? zachova? elektrick? n?boj, hmotnos?, spin a mno?stvo ?al??ch kvantov?ch ??sel. Niektor? kvantov? ??sla sa m??u po?as rozpadu meni?, ale tie? podliehaj? ur?it?m pravidl?m. S? to pravidl? rozpadu, ktor? n?m hovoria, ?e elektr?n a prot?n s? stabiln? ?astice. U? sa nem??u rozklada? pod?a pravidiel rozkladu, a preto s? to oni, ktor? ukon?uj? re?aze rozkladu.

Tu by som r?d povedal p?r slov o neutr?ne. Vo?n? neutr?n sa tie? rozpadne na prot?n a elektr?n asi za 15 min?t. To sa v?ak nestane, ke? je neutr?n v at?movom jadre. T?to skuto?nos? mo?no vysvetli? r?znymi sp?sobmi. Napr?klad, ke? sa v jadre at?mu objav? elektr?n a ?al?? prot?n z rozpadaj?ceho sa neutr?nu, okam?ite d?jde k sp?tnej reakcii – jeden z prot?nov pohlt? elektr?n a zmen? sa na neutr?n. Tento obraz sa naz?va dynamick? rovnov?ha. Vo vesm?re bol pozorovan? v ranom ?t?diu jeho v?voja, kr?tko po ve?kom tresku.

Okrem rozpadov?ch reakci? existuj? aj rozptylov? reakcie - ke? dve alebo viac ?ast?c interaguje s??asne a v d?sledku toho sa z?ska jedna alebo viac ?al??ch ?ast?c. Existuj? tie? absorp?n? reakcie, ke? dve alebo viac ?ast?c vytv?ra jednu. V?etky reakcie sa vyskytuj? v d?sledku siln?ch slab?ch alebo elektromagnetick?ch interakci?. Reakcie v d?sledku silnej interakcie s? najr?chlej?ie, ?as takejto reakcie m??e dosiahnu? 10 m?nus 20 sek?nd. R?chlos? reakci? v d?sledku elektromagnetickej interakcie je ni??ia, tu m??e by? ?as okolo 10 m?nus 8 sek?nd. Pre slab? interak?n? reakcie m??e ?as dosiahnu? desiatky sek?nd a niekedy aj roky.

Na konci pr?behu o ?asticiach si povedzme nie?o o kvarkoch. Kvarky s? element?rne ?astice, ktor? maj? elektrick? n?boj, ktor? je n?sobkom tretiny n?boja elektr?nu a ktor? nem??u existova? vo vo?nom stave. Ich interakcia je usporiadan? tak, ?e m??u ?i? len ako s??as? nie?oho. Napr?klad kombin?ciou troch kvarkov ur?it?ho typu vznik? prot?n. ?al?ia kombin?cia vytv?ra neutr?n. Celkovo je zn?mych 6 kvarkov. Ich r?zne kombin?cie n?m d?vaj? r?zne ?astice a aj ke? nie v?etky kombin?cie kvarkov povo?uj? fyzik?lne z?kony, existuje pomerne ve?a ?ast?c zlo?en?ch z kvarkov.

Tu m??e vznikn?? ot?zka: ako mo?no nazva? prot?n element?rnym, ak pozost?va z kvarkov? Je to ve?mi jednoduch? - prot?n je element?rny, preto?e sa ned? rozdeli? na jeho zlo?ky - kvarky. V?etky ?astice, ktor? sa podie?aj? na silnej interakcii, pozost?vaj? z kvarkov a z?rove? s? element?rne.

Pochopenie interakci? element?rnych ?ast?c je ve?mi d?le?it? pre pochopenie ?trukt?ry vesm?ru. V?etko, ?o sa deje s makrotelesami, je v?sledkom interakcie ?ast?c. Pr?ve interakcia ?ast?c popisuje rast stromov na zemi, reakcie vo vn?tri hviezd, ?iarenie neutr?nov?ch hviezd a mnoh? ?al?ie.

Pravdepodobnosti a kvantov? mechanika

>

?t?diom ?trukt?ry hmoty fyzici zistili, z ?oho sa skladaj? at?my, dostali sa k at?mov?mu jadru a rozdelili ho na prot?ny a neutr?ny. V?etky tieto kroky boli dan? celkom jednoducho – sta?ilo ?astice ur?chli? na po?adovan? energiu, pritla?i? ich k sebe a potom sa samy rozpadli na jednotliv? ?asti.

Ale s prot?nmi a neutr?nmi tento trik u? nefungoval. Aj ke? s? to zlo?en? ?astice, nemo?no ich „rozbi? na k?sky“ ani pri najn?silnej?ej zr??ke. Fyzikom preto trvalo desa?ro?ia, k?m pri?li na r?zne sp?soby, ako nahliadnu? do vn?tra prot?nu, vidie? jeho ?trukt?ru a tvar. Dnes je ?t?dium ?trukt?ry prot?nu jednou z najakt?vnej??ch oblast? ?asticovej fyziky.

Pr?roda d?va rady

Hist?ria ?t?dia ?trukt?ry prot?nov a neutr?nov siaha a? do 30. rokov minul?ho storo?ia. Ke? boli okrem prot?nov objaven? aj neutr?ny (1932), po zmeran? ich hmotnosti, fyzici s prekvapen?m zistili, ?e je ve?mi bl?zko hmotnosti prot?nu. Navy?e sa uk?zalo, ?e prot?ny a neutr?ny „c?tia“ jadrov? interakciu presne rovnak?m sp?sobom. Tak identick?, ?e z h?adiska jadrov?ch s?l mo?no prot?n a neutr?n pova?ova? za dva prejavy tej istej ?astice – nukle?nu: prot?n je elektricky nabit? nukle?n a neutr?n je neutr?lny nukle?n. Vyme?te prot?ny za neutr?ny a jadrov? sily si (takmer) ni? nev?imn?.

Fyzici vyjadruj? t?to vlastnos? pr?rody ako symetriu - jadrov? interakcia je symetrick? vzh?adom na nahradenie prot?nov neutr?nmi, rovnako ako mot?? je symetrick? vzh?adom na nahradenie ?av?ho prav?m. T?to symetria, okrem toho, ?e zohr?vala d?le?it? ?lohu v jadrovej fyzike, bola vlastne prv?m n?znakom, ?e nukle?ny maj? zauj?mav? vn?torn? ?trukt?ru. Je pravda, ?e v 30. rokoch si fyzici tento n?znak neuvedomili.

Pochopenie pri?lo a? nesk?r. Za?alo to t?m, ?e v 40. – 50. rokoch 20. storo?ia vedci pri reakci?ch zr??ok prot?nov s jadrami r?znych prvkov s prekvapen?m objavovali st?le viac nov?ch ?ast?c. Nie prot?ny, nie neutr?ny, nie dovtedy objaven? p?-mez?ny, ktor? dr?ia nukle?ny v jadr?ch, ale nejak? ?plne nov? ?astice. Napriek v?etkej rozmanitosti mali tieto nov? ?astice dve spolo?n? vlastnosti. Po prv?, rovnako ako nukle?ny sa ve?mi ochotne podie?ali na jadrov?ch interakci?ch - teraz sa tak?to ?astice naz?vaj? hadr?ny. A po druh?, boli mimoriadne nestabiln?. Najnestabilnej?ie z nich sa rozpadli na in? ?astice len za bili?ninu nanosekundy, pri?om ani nestihli preletie? ve?kos?ou at?mov?ho jadra!

Hadr?nov? „zoo“ bola dlho ?pln?m neporiadkom. Na konci 50. rokov sa u? fyzici nau?ili pomerne ve?a r?znych typov hadr?nov, za?ali ich medzi sebou porovn?va? a zrazu v ich vlastnostiach videli ur?it? v?eobecn? symetriu, a? periodicitu. Navrhlo sa, ?e vo v?etk?ch hadr?noch (vr?tane nukle?nov) s? nejak? jednoduch? objekty naz?van? „kvarky“. Kombin?ciou kvarkov r?znymi sp?sobmi je mo?n? z?ska? r?zne hadr?ny a presne rovnak?ho typu a s rovnak?mi vlastnos?ami, ak? boli objaven? v experimente.

?o rob? prot?n prot?nom?

Po tom, ?o fyzici objavili kvarkov? ?trukt?ru hadr?nov a dozvedeli sa, ?e kvarky sa vyskytuj? v nieko?k?ch r?znych variantoch, bolo jasn?, ?e z kvarkov mo?no skon?truova? mnoho r?znych ?ast?c. Tak?e nikoho neprekvapilo, ke? nasleduj?ce experimenty pokra?ovali v h?adan? nov?ch hadr?nov jeden po druhom. Ale medzi v?etk?mi hadr?nmi bola objaven? cel? rodina ?ast?c, ktor? pozost?vala, rovnako ako prot?n, iba z dvoch u- kvarky a jeden d-kvark. Ak?si „brat“ prot?nu. A tu ?akalo fyzikov prekvapenie.

Urobme si najprv jedno jednoduch? pozorovanie. Ak m?me nieko?ko predmetov pozost?vaj?cich z rovnak?ch „teh?l“, potom ?a??ie predmety obsahuj? viac „ko?ti?iek“ a ?ah?ie predmety ich obsahuj? menej. Ide o ve?mi prirodzen? princ?p, ktor? mo?no nazva? princ?pom kombin?cie alebo princ?pom nadstavby a dokonale funguje ako v be?nom ?ivote, tak aj vo fyzike. Prejavuje sa to dokonca aj v ?trukt?re at?mov?ch jadier – ve? ?a??ie jadr? sa jednoducho skladaj? z v???ieho po?tu prot?nov a neutr?nov.

Na ?rovni kvarkov v?ak tento princ?p v?bec nefunguje a, pravda?e, fyzici e?te ?plne nepri?li na to, pre?o. Ukazuje sa, ?e ?a?k? bratia prot?nu tie? pozost?vaj? z rovnak?ch kvarkov ako prot?n, hoci s? jeden a pol alebo dokonca dvakr?t ?a??ie ako prot?n. L??ia sa od prot?nu (a l??ia sa od seba) nie zlo?enie, a vz?jomn? umiestnenie kvarky, pod?a stavu, v ktorom s? tieto kvarky navz?jom relat?vne. Sta?? zmeni? vz?jomn? polohu kvarkov – a z prot?nu dostaneme ?al?iu, cite?ne ?a??iu, ?asticu.

?o sa stane, ak aj tak vezmete a nazbierate viac ako tri kvarky spolu? Vznikne nov? ?a?k? ?astica? Prekvapivo to nebude fungova? - kvarky sa rozdelia na tri a premenia sa na nieko?ko rozpt?len?ch ?ast?c. Z nejak?ho d?vodu pr?roda „nem? rada“ sp?janie mnoh?ch kvarkov do jedn?ho celku! Len ve?mi ned?vno, doslova v posledn?ch rokoch, sa za?ali objavova? n?znaky, ?e nejak? multikvarkov? ?astice existuj?, ale to len zd?raz?uje, ako ve?mi ich pr?roda nem? rada.

Z tejto kombinatoriky vypl?va ve?mi d?le?it? a hlbok? z?ver – hmotnos? hadr?nov v?bec nepozost?va z hmotnosti kvarkov. Ale ak sa hmotnos? hadr?nu d? zv??i? alebo zn??i? jednoduchou rekombin?ciou teh?l, z ktor?ch pozost?va, potom to nie s? samotn? kvarky, ktor? s? zodpovedn? za hmotnos? hadr?nov. A skuto?ne, v n?sledn?ch experimentoch bolo mo?n? zisti?, ?e hmotnos? samotn?ch kvarkov je len asi dve percent? hmotnosti prot?nu a zvy?ok gravit?cie vznik? v?aka silov?mu po?u (?peci?lne ?astice - glu?ny), ktor? viaza? kvarky dohromady. Zmenou relat?vnej polohy kvarkov, napr?klad ich oddialen?m od seba, t?m zmen?me glu?nov? oblak, ktor? bude hmotnej??, a preto sa hmotnos? hadr?nu zv???? (obr. 1).

?o sa deje vo vn?tri r?chlo sa pohybuj?ceho prot?nu?

V?etko op?san? vy??ie sa t?ka stacion?rneho prot?nu, v re?i fyzikov ide o ?trukt?ru prot?nu v jeho pokojovom r?mci. V experimente v?ak bola ?trukt?ra prot?nu objaven? najsk?r za in?ch podmienok – vo vn?tri r?chle lietanie prot?n.

Koncom 60. rokov minul?ho storo?ia sa pri pokusoch o zr??kach ?ast?c na ur?ch?ova?och zistilo, ?e prot?ny pohybuj?ce sa r?chlos?ou bl?zkou svetla sa spr?vali tak, akoby energia v nich nebola rozlo?en? rovnomerne, ale bola s?streden? v jednotliv?ch kompaktn?ch objektoch. Sl?vny fyzik Richard Feynman navrhol nazva? tieto zhluky hmoty vo vn?tri prot?nov partons(z angli?tiny ?as? -?as?).

N?sledn? experimenty sk?mali mnoh? vlastnosti part?nov – napr?klad ich elektrick? n?boj, ich po?et a podiel prot?novej energie, ktor? ka?d? nesie. Ukazuje sa, ?e nabit? part?ny s? kvarky a neutr?lne part?ny s? glu?ny. ?no, tie ist? glu?ny, ktor? v pokojovom r?mci prot?nov jednoducho „sl??ili“ kvarkom a pri?ahovali ich k sebe, s? teraz nez?visl?mi part?nmi a spolu s kvarkami nes? „hmotu“ a energiu r?chlo sa pohybuj?ceho prot?nu. Experimenty uk?zali, ?e pribli?ne polovica energie je ulo?en? v kvarkoch a polovica v glu?noch.

Part?ny sa najpohodlnej?ie ?tuduj? pri zr??kach prot?nov s elektr?nmi. Faktom je, ?e na rozdiel od prot?nu sa elektr?n nez??ast?uje siln?ch jadrov?ch interakci? a jeho kol?zia s prot?nom vyzer? ve?mi jednoducho: elektr?n na ve?mi kr?tky ?as vy?aruje virtu?lny fot?n, ktor? sa zr?ti do nabit?ho part?nu a v kone?nom d?sledku vygeneruje tzv. ve?k? mno?stvo ?ast?c (obr. 2). D? sa poveda?, ?e elektr?n je v?born? skalpel na „otv?ranie“ prot?nu a jeho rozdelenie na samostatn? ?asti – av?ak len na ve?mi kr?tky ?as. Ke? vieme, ako ?asto sa tak?to procesy vyskytuj? v ur?ch?ova?i, m??eme mera? po?et part?nov vo vn?tri prot?nu a ich n?boje.

Kto s? vlastne Partonovci?

A tu sa dost?vame k ?al?iemu ??asn?mu objavu, ktor? fyzici urobili pri ?t?diu zr??ok element?rnych ?ast?c pri vysok?ch energi?ch.

Za norm?lnych podmienok m? ot?zka, z ?oho pozost?va ten ?i onen objekt, univerz?lnu odpove? pre v?etky referen?n? syst?my. Napr?klad molekula vody pozost?va z dvoch at?mov vod?ka a jedn?ho at?mu kysl?ka – a je jedno, ?i sa pozer?me na nehybn? alebo pohybliv? molekulu. Toto pravidlo sa v?ak zd? by? tak? prirodzen?! - je poru?en?, ak hovor?me o element?rnych ?asticiach pohybuj?cich sa r?chlos?ou bl?zkou r?chlosti svetla. V jednom referen?nom r?mci m??e komplexn? ?astica pozost?va? z jednej sady sub?ast?c a v inej referen?nej s?stave z inej. Ukazuje sa, ?e zlo?enie je relat?vny pojem!

Ako to m??e by?? K???ov? je tu jedna d?le?it? vlastnos?: po?et ?ast?c v na?om svete nie je fixn? – ?astice sa m??u rodi? a zanika?. Napr?klad, ak stla??te k sebe dva elektr?ny s dostato?ne vysokou energiou, potom sa okrem t?chto dvoch elektr?nov m??e zrodi? bu? fot?n, alebo p?r elektr?n-pozitr?n, pr?padne nejak? ?al?ie ?astice. Toto v?etko umo??uj? kvantov? z?kony a presne to sa deje aj v skuto?n?ch experimentoch.

Ale tento „z?kon nezachovania“ ?ast?c funguje v pr?pade kol?zi??astice. Ako sa stane, ?e ten ist? prot?n z r?znych uhlov poh?adu vyzer?, ?e pozost?va z inej sady ?ast?c? Ide o to, ?e prot?n nie s? len tri kvarky dohromady. Medzi kvarkami je glu?nov? silov? pole. Vo v?eobecnosti je silov? pole (ako je gravita?n? alebo elektrick? pole) druh hmotnej „entity“, ktor? prenik? priestorom a umo??uje ?asticiam, aby na seba navz?jom silne ovplyv?ovali. V kvantovej te?rii sa pole sklad? aj z ?ast?c, aj ke? ?peci?lnych – virtu?lnych. Po?et t?chto ?ast?c nie je pevne stanoven?, neust?le „pu?ia“ z kvarkov a s? pohlcovan? in?mi kvarkami.

Odpo?inok Prot?n si mo?no skuto?ne predstavi? ako tri kvarky, medzi ktor?mi preskakuj? glu?ny. Ak sa v?ak na ten ist? prot?n pozrieme z in?ho vz?a?n?ho r?mca, akoby z okna okoloid?ceho „relativistick?ho vlaku“, uvid?me ?plne in? obraz. Tie virtu?lne glu?ny, ktor? zlepili kvarky dohromady, sa bud? zda? menej virtu?lne, „skuto?nej?ie“ ?astice. Samozrejme, st?le sa rodia a pohlcuj? kvarky, no z?rove? nejak? ?as ?ij? samy a lietaj? ved?a kvarkov ako skuto?n? ?astice. To, ?o v jednej referen?nej s?stave vyzer? ako jednoduch? silov? pole, sa v inej s?stave men? na pr?d ?ast?c! V?imnite si, ?e sa nedot?kame samotn?ho prot?nu, ale iba sa na? pozer?me z in?ho referen?n?ho r?mca.

?alej viac. ??m je r?chlos? n??ho „relativistick?ho vlaku“ bli??ie k r?chlosti svetla, t?m ??asnej?? obraz uvid?me vo vn?tri prot?nu. Ako sa bl??ime k r?chlosti svetla, v?imneme si, ?e vo vn?tri prot?nu je st?le viac a viac glu?nov. Okrem toho sa niekedy rozdelia na p?ry kvark-antikvark, ktor? tie? lietaj? v bl?zkosti a s? tie? pova?ovan? za part?ny. V?sledkom je, ?e ultrarelativistick? prot?n, t. j. prot?n pohybuj?ci sa vo?i n?m r?chlos?ou ve?mi bl?zkou r?chlosti svetla, sa objavuje vo forme vz?jomne sa prenikaj?cich oblakov kvarkov, antikvarkov a glu?nov, ktor? letia spolu a zd? sa, ?e sa navz?jom podporuj? (obr. 3).

?itate? obozn?men? s te?riou relativity m??e ma? obavy. Cel? fyzika je zalo?en? na princ?pe, ?e ka?d? proces prebieha rovnako vo v?etk?ch inerci?lnych vz?a?n?ch s?stav?ch. Ale ukazuje sa, ?e zlo?enie prot?nu z?vis? od vz?a?nej s?stavy, z ktorej ho pozorujeme?!

?no, presne, ale to v ?iadnom pr?pade neporu?uje princ?p relativity. V?sledky fyzik?lnych procesov – napr?klad, ktor? ?astice a ko?ko ich vznikne v d?sledku kol?zie – sa uk??u ako invariantn?, hoci zlo?enie prot?nu z?vis? od referen?n?ho r?mca.

T?to situ?cia, na prv? poh?ad neobvykl?, ale sp??aj?ca v?etky fyzik?lne z?kony, je schematicky zn?zornen? na obr?zku 4. Ten ukazuje, ako zr??ka dvoch prot?nov s vysokou energiou vyzer? v r?znych vz?a?n?ch s?stav?ch: v pokojovej s?stave jedn?ho prot?nu, v ?a?isko r?mca, v k?udovom r?mci in?ho prot?nu . Interakcia medzi prot?nmi sa uskuto??uje prostredn?ctvom kask?dy ?tiepiacich glu?nov, ale iba v jednom pr?pade sa t?to kask?da pova?uje za „vn?tro“ jedn?ho prot?nu, v inom pr?pade sa pova?uje za s??as? in?ho prot?nu a v tre?om je to jednoducho nejak? objekt, ktor? sa vymie?a medzi dvoma prot?nmi. T?to kask?da existuje, je skuto?n?, ale ktorej ?asti procesu by sa mala prip?sa?, z?vis? od referen?n?ho r?mca.

3D portr?t prot?nu

V?etky v?sledky, o ktor?ch sme pr?ve hovorili, boli zalo?en? na experimentoch vykonan?ch u? d?vno - v 60-70 rokoch minul?ho storo?ia. Zdalo by sa, ?e odvtedy malo by? v?etko pre?tudovan? a v?etky ot?zky by mali n?js? odpovede. Ale nie – ?trukt?ra prot?nu st?le zost?va jednou z najzauj?mavej??ch t?m ?asticovej fyziky. Z?ujem o ?u sa navy?e v posledn?ch rokoch op?? zv??il, preto?e fyzici pri?li na to, ako z?ska? „trojrozmern?“ portr?t r?chlo sa pohybuj?ceho prot?nu, ?o sa uk?zalo by? ove?a n?ro?nej?ie ako portr?t stacion?rneho prot?nu.

Klasick? experimenty na zr??kach prot?nov vypovedaj? len o po?te part?nov a ich rozdelen? energie. V tak?chto experimentoch part?ny participuj? ako nez?visl? objekty, ?o znamen?, ?e z nich nie je mo?n? zisti?, ako sa part?ny nach?dzaj? vo?i sebe navz?jom, alebo ako presne sa s??tavaj? do prot?nu. D? sa poveda?, ?e dlho mali fyzici k dispoz?cii len „jednorozmern?“ portr?t r?chlo sa pohybuj?ceho prot?nu.

Na zostavenie skuto?n?ho, trojrozmern?ho portr?tu prot?nu a zistenie rozlo?enia part?nov vo vesm?re s? potrebn? ove?a rafinovanej?ie experimenty ako tie, ktor? boli mo?n? pred 40 rokmi. Fyzici sa nau?ili vykon?va? tak?to experimenty pomerne ned?vno, doslova v poslednom desa?ro??. Uvedomili si, ?e medzi obrovsk?m mno?stvom r?znych reakci?, ktor? sa vyskytuj?, ke? sa elektr?n zraz? s prot?nom, existuje jedna ?peci?lna reakcia - hlbok? virtu?lny Comptonov rozptyl, - ?o n?m m??e poveda? o trojrozmernej ?trukt?re prot?nu.

Vo v?eobecnosti je Comptonov rozptyl alebo Comptonov efekt elastick? zr??ka fot?nu s ?asticou, napr?klad prot?nom. Vyzer? to takto: prilet? fot?n, je pohlten? prot?nom, ktor? na kr?tky ?as prejde do excitovan?ho stavu a potom sa vr?ti do p?vodn?ho stavu, pri?om vy?iari fot?n nejak?m smerom.

Comptonov rozptyl oby?ajn?ch sveteln?ch fot?nov nevedie k ni?omu zauj?mav?mu – je to jednoducho odraz svetla od prot?nu. Aby vn?torn? ?trukt?ra prot?nu „vst?pila do hry“ a rozlo?enie kvarkov bolo „poc?ten?“, je potrebn? pou?i? fot?ny s ve?mi vysokou energiou – miliardkr?t viac ako v be?nom svetle. A pr?ve tak?to fot?ny – aj ke? virtu?lne – ?ahko generuje dopadaj?ci elektr?n. Ak teraz skombinujeme jedno s druh?m, dostaneme hlbok? virtu?lny Comptonov rozptyl (obr. 5).

Hlavnou ?rtou tejto reakcie je, ?e neni?? prot?n. Dopadnut? fot?n prot?n nielen zasiahne, ale akoby ho opatrne nahmat? a potom odlet?. Smer, ktor?m odlet? a ak? ?as? energie mu prot?n odoberie, z?vis? od ?trukt?ry prot?nu, od relat?vneho usporiadania part?nov v jeho vn?tri. ?t?diom tohto procesu je preto mo?n? obnovi? trojrozmern? vzh?ad prot?nu, akoby „vytesal jeho sochu“.

Je pravda, ?e to je pre experiment?lneho fyzika ve?mi ?a?k?. Po?adovan? proces sa vyskytuje pomerne zriedkavo a je ?a?k? ho zaregistrova?. Prv? experiment?lne ?daje o tejto reakcii boli z?skan? a? v roku 2001 na ur?ch?ova?i HERA v nemeckom akceler?torovom komplexe DESY v Hamburgu; experiment?tori teraz sprac?vaj? nov? s?riu ?dajov. U? dnes v?ak teoretici na z?klade prv?ch ?dajov kreslia trojrozmern? rozlo?enie kvarkov a glu?nov v prot?ne. Z experimentu napokon za?ala „vych?dza?“ fyzik?lna veli?ina, o ktorej fyzici predt?m len predpokladali.

?akaj? n?s v tejto oblasti nejak? ne?akan? objavy? Je pravdepodobn?, ?e ?no. Pre ilustr?ciu povedzme, ?e v novembri 2008 sa objavil zauj?mav? teoretick? ?l?nok, ktor? tvrd?, ?e r?chlo sa pohybuj?ci prot?n by nemal vyzera? ako ploch? disk, ale ako bikonk?vna ?o?ovka. St?va sa to preto, ?e part?ny sediace v centr?lnej oblasti prot?nu s? stla?en? silnej?ie v pozd??nom smere ako part?ny sediace na okrajoch. Bolo by ve?mi zauj?mav? otestova? tieto teoretick? predpovede experiment?lne!

Pre?o je toto v?etko pre fyzikov zauj?mav??

Pre?o fyzici potrebuj? presne vedie?, ako je hmota rozlo?en? vo vn?tri prot?nov a neutr?nov?

Po prv?, vy?aduje si to samotn? logika v?voja fyziky. Na svete existuje ve?a ??asne zlo?it?ch syst?mov, s ktor?mi si modern? teoretick? fyzika zatia? ?plne nevie poradi?. Hadr?ny s? jedn?m z tak?chto syst?mov. Pochopen?m ?trukt?ry hadr?nov zdokona?ujeme schopnosti teoretickej fyziky, ktor? sa m??e uk?za? ako univerz?lna a mo?no pom??e v nie?om ?plne inom, napr?klad pri ?t?diu supravodi?ov alebo in?ch materi?lov s neobvykl?mi vlastnos?ami.

Po druh?, existuje priamy pr?nos pre jadrov? fyziku. Napriek takmer storo?nej hist?rii ?t?dia at?mov?ch jadier teoretici st?le nepoznaj? presn? z?kon interakcie medzi prot?nmi a neutr?nmi.

Tento z?kon musia s?asti uh?dnu? na z?klade experiment?lnych ?dajov a s?asti ho zostroji? na z?klade poznatkov o ?trukt?re nukle?nov. Tu pom??u nov? ?daje o trojrozmernej ?trukt?re nukle?nov.

Po tretie, pred nieko?k?mi rokmi boli fyzici schopn? z?ska? nie menej ako nov? s?hrnn? stav hmoty - kvark-glu?nov? plazmu. V tomto stave kvarky nesedia vo vn?tri jednotliv?ch prot?nov a neutr?nov, ale vo?ne sa pohybuj? po celom zhluku jadrovej hmoty. D? sa to dosiahnu? napr?klad takto: ?a?k? jadr? sa ur?ch?uj? v ur?ch?ova?i na r?chlos? ve?mi bl?zku r?chlosti svetla a potom sa ?elne zrazia. Pri tejto zr??ke vznikaj? na ve?mi kr?tky ?as teploty bili?nov stup?ov, ktor? roztavia jadr? na kvark-glu?nov? plazmu. Ukazuje sa teda, ?e teoretick? v?po?ty tohto jadrov?ho tavenia vy?aduj? dobr? znalos? trojrozmernej ?trukt?ry nukle?nov.

Napokon, tieto ?daje s? pre astrofyziku ve?mi potrebn?. Ke? ?a?k? hviezdy na konci svojho ?ivota vybuchn?, ?asto za sebou zanechaj? extr?mne kompaktn? objekty – neutr?nov? a mo?no aj kvarkov? hviezdy. Jadro t?chto hviezd pozost?va v?lu?ne z neutr?nov a mo?no aj studenej kvark-glu?novej plazmy. Tak?to hviezdy s? u? d?vno objaven?, ale ?o sa v nich deje, sa d? len h?da?. Tak?e dobr? pochopenie rozdelenia kvarkov m??e vies? k pokroku v astrofyzike.

A tie? vytvorte elektronick? vzorec. Na to potrebujete iba periodick? syst?m chemick?ch prvkov D.I. Mendelejev, ktor? je povinn?m referen?n?m materi?lom.

Tabu?ka D.I. Mendelejev je rozdelen? do skup?n (vertik?lne usporiadan?ch), ktor?ch je celkovo osem, ako aj do obdob? umiestnen?ch horizont?lne. Ka?d? z nich m? svoju vlastn? radov? a relat?vnu at?mov? hmotnos?, ktor? je uveden? v ka?dej periodickej tabu?ke. Mno?stvo prot?ny(p) a elektr?ny (?) sa ??selne zhoduj? s at?mov?m ??slom prvku. Na ur?enie po?tu neutr?ny(n) je potrebn? odpo??ta? ??slo chemick?ho prvku od relat?vnej at?movej hmotnosti (Ar).

Pr?klad ?. 1: Vypo??tajte mno?stvo prot?ny, elektr?ny a neutr?ny at?m chemick?ho prvku ?. 7. Chemick? prvok ?. 7 je dus?k (N). Najprv ur?ite mno?stvo prot?ny(R). Ak je s?riov? ??slo 7, bude to 7 prot?ny. Vzh?adom na to, ?e toto ??slo sa zhoduje s po?tom z?porne nabit?ch ?ast?c, bude tam tie? 7 elektr?nov (?). neutr?ny(n) od relat?vnej at?movej hmotnosti (Ar (N) = 14) od??tajte at?mov? ??slo dus?ka (?. 7). Preto 14 – 7 = 7. Vo v?eobecnosti v?etky inform?cie vyzeraj? takto: p = +7;? = -7;n = 14-7 = 7.

Pr?klad ?. 2: Vypo??tajte mno?stvo prot?ny, elektr?ny a neutr?ny at?m chemick?ho prvku ?. 20. Chemick? prvok ?. 20 je v?pnik (Ca). Najprv ur?ite mno?stvo prot?ny(R). Ak je s?riov? ??slo 20, bude to 20 prot?ny. Ak vieme, ?e toto ??slo sa zhoduje s po?tom z?porne nabit?ch ?ast?c, potom tam bude aj 20 elektr?nov (?). neutr?ny(n) od relat?vnej at?movej hmotnosti (Ar (Ca) = 40) od??tajte at?mov? ??slo (?. 20). Preto 40 – 20 = 20. Vo v?eobecnosti v?etky inform?cie vyzeraj? takto: p = +20;? = -20;n = 40-20 = 20.

Pr?klad ?. 3: Vypo??tajte mno?stvo prot?ny, elektr?ny a neutr?ny at?m chemick?ho prvku ?. 33. Chemick? prvok ?. 33 je arz?n (As). Najprv ur?ite mno?stvo prot?ny(R). Ak je s?riov? ??slo 33, bude to 33. Vzh?adom na to, ?e toto ??slo sa zhoduje s po?tom z?porne nabit?ch ?ast?c, bude tam tie? 33 elektr?nov (?). neutr?ny(n) od relat?vnej at?movej hmotnosti (Ar (As) = 75) od??tajte at?mov? ??slo dus?ka (?. 33). Preto 75 – 33 = 42. Vo v?eobecnosti v?etky inform?cie vyzeraj? takto: p = +33;? = -33;n = 75 -33 = 42.

Pozn?mka

Relat?vna at?mov? hmotnos? uveden? v tabu?ke D.I. Mendelejeva, je potrebn? zaokr?hli? na najbli??ie cel? ??slo.

Zdroje:

• prot?n a neutr?ny tvoria odpove?

Banku odstavte a nechajte vychladn??. Sta?? jedna a pol a? dve min?ty. V opa?nom pr?pade sa vytvor? nerozpustn? zrazenina.

Nalejte vodu cez stenu, opl?chnite ?ou lievik. Pretrep?vajte a? do ?pln?ho premie?ania, v pr?pade potreby banku zohrejte.

Zostavte a pripevnite prij?ma?. Do zbera?a vstreknite 10 ml 0,01 N. roztok kyseliny s?rovej. Naneste jednu alebo dve kvapky metylroth. Po skombinovan? v?etk?ch ingredienci? pripojte vodn? ?erpadlo k prij?ma?u.

Po desiatich min?tach presta?te destilova?. Zatvorte koh?tik vodn?ho pr?du, otvorte z?str?ku prij?ma?a a umyte kyselinu s?rov? z konca chladiacej trubice. Vyme?te za in? prij?ma? s rovnak?m objemom 0,01 N. roztoku kyseliny s?rovej, vykonajte druh? destil?ciu.

V?stup: 1 ml 0,01 N. kyselina s?rov? alebo hydroxid sodn? zodpoved? 0,14 mg.
Rozdiel medzi mno?stvom kyseliny s?rovej umiestnenej v n?dobe a mno?stvom hydroxidu sodn?ho odobrat?m po?as titr?cie, produkovan?m 0,14 mg, sa rovn? mno?stvu zvy?kov?ho dus?ka v 1 ml testovanej krvi. Ak chcete zobrazi? mno?stvo dus?ka v -, mus?te ho vyn?sobi? 100.

Valence je schopnos? chemick?ch prvkov dr?a? ur?it? po?et at?mov in?ch prvkov. Z?rove? je to po?et v?zieb vytvoren?ch dan?m at?mom s in?mi at?mami. Ur?enie valencie je pomerne jednoduch?.

In?trukcie

Upozor?ujeme, ?e valencia at?mov niektor?ch prvkov je kon?tantn?, zatia? ?o in? s? premenliv?, to znamen?, ?e maj? tendenciu sa meni?. Napr?klad vod?k vo v?etk?ch zl??enin?ch je monovalentn?, preto?e tvor? iba jeden. Kysl?k je schopn? vytv?ra? dve v?zby, pri?om je dvojmocn?. Ale y m??e ma? II, IV alebo VI. V?etko z?vis? od prvku, s ktor?m je spojen?. S?ra je teda prvok s premenlivou mocnos?ou.

V?imnite si, ?e v molekul?ch zl??en?n vod?ka je v?po?et valencie ve?mi jednoduch?. Vod?k je v?dy monovalentn? a tento indik?tor pre prvok s n?m spojen? sa bude rovna? po?tu at?mov vod?ka v danej molekule. Napr?klad v CaH2 bude v?pnik dvojmocn?.

Pam?tajte na hlavn? pravidlo na ur?enie valencie: s??in valen?n?ho indexu at?mu ?ubovo?n?ho prvku a po?tu jeho at?mov v ktorejko?vek molekule je s??inom valen?n?ho indexu at?mu druh?ho prvku a po?tu jeho at?mov v dan? molekula.

Pozrite sa na vzorec p?smen pre t?to rovnos?: V1 x K1 = V2 x K2, kde V je valencia at?mov prvkov a K je po?et at?mov v molekule. S jeho pomocou je ?ahk? ur?i? valen?n? index ak?hoko?vek prvku, ak s? zn?me zost?vaj?ce ?daje.

Zoberme si pr?klad molekuly oxidu s?rov?ho SO2. Kysl?k vo v?etk?ch zl??enin?ch je dvojmocn?, preto dosaden?m hodn?t do pomeru: Voxygen x Kysl?k = Vs?ra x Xers, dostaneme: 2 x 2 = S?ra x 2. Odtia?to Vs?ra = 4/2 = 2. , valencia s?ry v tejto molekule sa rovn? 2.

Video k t?me

Electron- naj?ah?ia elektricky nabit? ?astica, ktor? sa podie?a takmer na v?etk?ch elektrick?ch javoch. Pre svoju n?zku hmotnos? sa najviac podie?a na rozvoji kvantovej mechaniky. Tieto r?chle ?astice na?li ?irok? uplatnenie v oblasti modernej vedy a techniky.

Slovo ?lektron je gr?cke. To je to, ?o dalo elektr?nu jeho meno. To sa preklad? ako „jant?rov?“. Kedysi gr?cki pr?rodovedci robili r?zne experimenty s vlnou k?skov jant?ru, ktor? potom za?ali pri?ahova? r?zne drobn? predmety. Electron om je n?zov pre z?porne nabit? ?asticu, ktor? je jednou zo z?kladn?ch jednotiek tvoriacich ?trukt?ru hmoty. Electron Obaly at?mov sa skladaj? z elektr?nov a ich poloha a po?et ur?uj? chemick? vlastnosti l?tky.O po?te elektr?nov v at?moch r?znych l?tok sa dozviete z tabu?ky chemick?ch prvkov, ktor? zostavil D.I. Mendelejev. Po?et prot?nov v jadre at?mu sa v?dy rovn? po?tu elektr?nov, ktor? by mali by? v elektr?novom obale at?mu danej l?tky. Electron Okolo jadra sa ot??aj? ve?kou r?chlos?ou, a preto sa na jadre "" nenach?dzaj?. To je jednozna?ne porovnate?n? s Mesiacom, ktor? nepad?, napriek tomu, ?e ho Zem pri?ahuje Modern? koncepty fyziky element?rnych ?ast?c nazna?uj? ne?trukt?rnos? a nedelite?nos?. Pohyb t?chto ?ast?c v polovodi?och umo??uje jednoduch? prenos a riadenie energie. T?to vlastnos? je ?iroko pou??van? v elektronike, ka?dodennom ?ivote, priemysle a komunik?ci?ch. Napriek tomu, ?e r?chlos? elektr?nov vo vodi?och je ve?mi mal?, elektrick? pole sa m??e ??ri? r?chlos?ou svetla. V?aka tomu sa okam?ite vytvor? pr?d v celom okruhu. Electron Okrem korpuskul?rnych maj? aj vlnov? vlastnosti. Z??ast?uj? sa gravita?n?ch, slab?ch a elektromagnetick?ch interakci?. Stabilita elektr?nu vypl?va zo z?konov zachovania energie a n?boja. T?to ?astica je naj?ah?ia z nabit?ch, a preto sa nem??e na ni? rozpadn??. Rozpad na ?ah?ie ?astice pod?a z?kona o zachovan? n?boja a na ?astice ?a??ie ako ?astice je zak?zan? z?konom o zachovan? energie. Presnos?, s akou je splnen? z?kon zachovania n?boja, mo?no pos?di? pod?a toho, ?e elektr?n nestr?ca n?boj aspo? desa? rokov.

Video k t?me

?o je to neutr?n? Ak? je jeho ?trukt?ra, vlastnosti a funkcie? Neutr?ny s? najv???ie z ?ast?c, ktor? tvoria at?my, stavebn? kamene v?etkej hmoty.

At?mov? ?trukt?ra

Neutr?ny sa nach?dzaj? v jadre, hustej oblasti at?mu vyplnenej prot?nmi (kladne nabit?mi ?asticami). Tieto dva prvky dr?? pohromade sila naz?van? jadrov?. Neutr?ny maj? neutr?lny n?boj. Kladn? n?boj prot?nu sa zhoduje so z?porn?m n?bojom elektr?nu, aby sa vytvoril neutr?lny at?m. Aj ke? neutr?ny v jadre neovplyv?uj? n?boj at?mu, st?le maj? ve?a vlastnost?, ktor? ovplyv?uj? at?m, vr?tane ?rovne r?dioaktivity.

Neutr?ny, izotopy a r?dioaktivita

?astica, ktor? sa nach?dza v jadre at?mu, je neutr?n, ktor? je o 0,2 % v???? ako prot?n. Spolu tvoria 99,99 % celkovej hmotnosti toho ist?ho prvku a m??u ma? r?zny po?et neutr?nov. Ke? vedci hovoria o at?movej hmotnosti, maj? na mysli priemern? at?mov? hmotnos?. Napr?klad uhl?k m? zvy?ajne 6 neutr?nov a 6 prot?nov s at?movou hmotnos?ou 12, ale niekedy sa vyskytuje s at?movou hmotnos?ou 13 (6 prot?nov a 7 neutr?nov). Uhl?k s at?mov?m ??slom 14 tie? existuje, ale je zriedkav?. Tak?e priemern? at?mov? hmotnos? uhl?ka je 12,011.

Ke? maj? at?my r?zny po?et neutr?nov, naz?vaj? sa izotopy. Vedci na?li sp?soby, ako prida? tieto ?astice do jadra, aby vytvorili v???ie izotopy. Teraz pridanie neutr?nov neovplyv?uje n?boj at?mu, preto?e nemaj? ?iadny n?boj. Zvy?uj? v?ak r?dioaktivitu at?mu. To m??e vies? k ve?mi nestabiln?m at?mom, ktor? m??u vyb?ja? vysok? ?rovne energie.

?o je jadro?

V ch?mii je jadro kladne nabit? centrum at?mu, ktor? pozost?va z prot?nov a neutr?nov. Slovo "kernel" poch?dza z latinsk?ho nucleus, ?o je forma slova, ktor? znamen? "orech" alebo "jadro". Term?n zaviedol v roku 1844 Michael Faraday na opis stredu at?mu. Vedy, ktor? sa zaoberaj? ?t?diom jadra, ?t?diom jeho zlo?enia a charakterist?k, sa naz?vaj? jadrov? fyzika a jadrov? ch?mia.

Prot?ny a neutr?ny dr?? pohromade siln? jadrov? sila. Elektr?ny s? pri?ahovan? k jadru, ale pohybuj? sa tak r?chlo, ?e k ich rot?cii doch?dza v ur?itej vzdialenosti od stredu at?mu. Jadrov? n?boj so znamienkom plus poch?dza z prot?nov, ale ?o je neutr?n? Ide o ?asticu, ktor? nem? elektrick? n?boj. Takmer cel? hmotnos? at?mu je obsiahnut? v jadre, preto?e prot?ny a neutr?ny maj? ove?a v???iu hmotnos? ako elektr?ny. Po?et prot?nov v at?movom jadre ur?uje jeho identitu ako prvku. Po?et neutr?nov ud?va, ktor? izotop prvku je at?m.

Ve?kos? at?mov?ho jadra

Jadro je ove?a men?ie ako celkov? priemer at?mu, preto?e elektr?ny m??u by? ?alej od stredu. At?m vod?ka je 145 000-kr?t v???? ako jeho jadro a at?m ur?nu je 23 000-kr?t v???? ako jeho stred. Jadro vod?ka je najmen?ie, preto?e pozost?va z jedn?ho prot?nu.

Usporiadanie prot?nov a neutr?nov v jadre

Prot?n a neutr?ny s? zvy?ajne zobrazen? ako zbalen? a rovnomerne rozdelen? do gu???ok. Ide v?ak o zjednodu?enie skuto?nej ?trukt?ry. Ka?d? nukle?n (prot?n alebo neutr?n) m??e zabera? ?pecifick? energetick? hladinu a rozsah miest. Zatia? ?o jadro m??e by? gu?ovit?, m??e ma? aj tvar hru?ky, gule alebo disku.

Jadr? prot?nov a neutr?nov s? bary?ny, ktor? pozost?vaj? z najmen??ch, ktor? sa naz?vaj? kvarky. Pr??a?liv? sila m? ve?mi kr?tky dosah, tak?e prot?ny a neutr?ny musia by? ve?mi bl?zko seba, aby boli viazan?. T?to siln? pr??a?livos? prekon?va prirodzen? odpudzovanie nabit?ch prot?nov.

Prot?n, neutr?n a elektr?n

Siln?m impulzom vo v?voji takej vedy, ako je jadrov? fyzika, bol objav neutr?nu (1932). Mali by sme za to po?akova? anglick?mu fyzikovi, ktor? bol ?tudentom Rutherforda. ?o je to neutr?n? Ide o nestabiln? ?asticu, ktor? sa vo vo?nom stave m??e rozpadn?? na prot?n, elektr?n a neutr?no, takzvan? neutr?lnu ?asticu bez hmotnosti, len za 15 min?t.

?astica dostala svoje meno, preto?e nem? elektrick? n?boj, je neutr?lna. Neutr?ny s? extr?mne hust?. V izolovanom stave bude ma? jeden neutr?n hmotnos? len 1,67·10 - 27 a ak si vezmete ly?i?ku husto nabit? neutr?nmi, v?sledn? kus hmoty bude v??i? mili?ny ton.

Po?et prot?nov v jadre prvku sa naz?va at?mov? ??slo. Toto ??slo d?va ka?d?mu prvku jeho jedine?n? identitu. V at?moch niektor?ch prvkov, napr?klad uhl?ka, je po?et prot?nov v jadr?ch v?dy rovnak?, ale po?et neutr?nov sa m??e meni?. At?m dan?ho prvku s ur?it?m po?tom neutr?nov v jadre sa naz?va izotop.

S? jednotliv? neutr?ny nebezpe?n??

?o je to neutr?n? Toto je ?astica, ktor? je spolu s prot?nom zahrnut? v Av?ak niekedy m??u existova? aj samostatne. Ke? s? neutr?ny mimo jadier at?mov, z?skavaj? potenci?lne nebezpe?n? vlastnosti. Ke? sa pohybuj? vysokou r?chlos?ou, produkuj? smrte?n? ?iarenie. Takzvan? neutr?nov? bomby, zn?me svojou schopnos?ou zab?ja? ?ud? a zvierat?, maj? v?ak minim?lny vplyv na ne?iv? fyzick? ?trukt?ry.

Neutr?ny s? ve?mi d?le?itou s??as?ou at?mu. Vysok? hustota t?chto ?ast?c v kombin?cii s ich r?chlos?ou im d?va extr?mnu de?trukt?vnu silu a energiu. V d?sledku toho m??u zmeni? alebo dokonca roztrhn?? jadr? at?mov, na ktor? narazia. Hoci m? neutr?n ?ist? neutr?lny elektrick? n?boj, sklad? sa z nabit?ch komponentov, ktor? sa navz?jom ru?ia vzh?adom na n?boj.

Neutr?n v at?me je mal? ?astica. Rovnako ako prot?ny s? pr?li? mal? na to, aby ich bolo mo?n? vidie? aj elektr?nov?m mikroskopom, ale s? tam, preto?e to je jedin? sp?sob, ako vysvetli? spr?vanie at?mov. Neutr?ny s? ve?mi d?le?it? pre stabilitu at?mu, ale mimo jeho at?mov?ho centra nem??u existova? dlho a rozpadaj? sa v priemere len za 885 sek?nd (asi 15 min?t).

• Preklad

V strede ka?d?ho at?mu je jadro, mal? zbierka ?ast?c naz?van?ch prot?ny a neutr?ny. V tomto ?l?nku budeme ?tudova? podstatu prot?nov a neutr?nov, ktor? pozost?vaj? z e?te men??ch ?ast?c – kvarkov, glu?nov a antikvarkov. (Glu?ny, podobne ako fot?ny, s? ich vlastn? anti?astice.) Kvarky a glu?ny, pokia? vieme, m??u by? skuto?ne element?rne (nedelite?n? a neskladaj? sa z ni?oho men?ieho). Ale k nim nesk?r.

Prekvapivo, prot?ny a neutr?ny maj? takmer rovnak? hmotnos? - s presnos?ou na percento:

• 0,93827 GeV/c 2 pre prot?n,
• 0,93957 GeV/c 2 pre neutr?n.

To je k??? k ich povahe – s? si v skuto?nosti ve?mi podobn?. ?no, je medzi nimi jeden zjavn? rozdiel: prot?n m? kladn? elektrick? n?boj, zatia? ?o neutr?n nem? n?boj (je neutr?lny, odtia? jeho n?zov). V s?lade s t?m elektrick? sily p?sobia na prv?, ale nie na druh?. Na prv? poh?ad sa tento rozdiel zd? ve?mi d?le?it?! Ale v skuto?nosti to tak nie je. Vo v?etk?ch ostatn?ch v?znamoch s? prot?n a neutr?n takmer dvoj?at?. Zhodn? s? nielen ich hmoty, ale aj vn?torn? ?trukt?ra.

Preto?e s? si ve?mi podobn? a ke??e tieto ?astice tvoria jadr?, prot?ny a neutr?ny sa ?asto naz?vaj? nukle?ny.

Prot?ny boli identifikovan? a op?san? okolo roku 1920 (hoci boli objaven? sk?r; jadro at?mu vod?ka je len jeden prot?n) a neutr?ny boli objaven? okolo roku 1933. Takmer okam?ite sa zistilo, ?e prot?ny a neutr?ny s? si navz?jom ve?mi podobn?. Ale skuto?nos?, ?e maj? merate?n? ve?kos? porovnate?n? s ve?kos?ou jadra (asi 100 000-kr?t men?? polomer ako at?m), nebola zn?ma a? do roku 1954. To, ?e pozost?vaj? z kvarkov, antikvarkov a glu?nov, sa postupne pochopilo od polovice 60. do polovice 70. rokov 20. storo?ia. Koncom 70. a za?iatkom 80. rokov sa na?e ch?panie prot?nov, neutr?nov a toho, z ?oho s? vyroben?, do zna?nej miery ust?lilo a odvtedy zostalo nezmenen?.

Nukle?ny je ove?a ?a??ie op?sa? ako at?my alebo jadr?. Nehovoriac o tom, ?e at?my s? v princ?pe jednoduch?, ale prinajmen?om sa d? bez rozm???ania poveda?, ?e at?m h?lia pozost?va z dvoch elektr?nov obiehaj?cich okolo mal?ho jadra h?lia; a jadro h?lia je pomerne jednoduch? skupina dvoch neutr?nov a dvoch prot?nov. Ale s nukle?nmi nie je v?etko tak? jednoduch?. U? som nap?sal v ?l?nku „?o je to prot?n a ?o je v ?om?“, ?e at?m je ako elegantn? menuet a nukle?n je ako divok? p?rty.

Zd? sa, ?e zlo?itos? prot?nu a neutr?nu je skuto?n? a nevypl?va z ne?pln?ch znalost? fyziky. M?me rovnice pou??van? na opis kvarkov, antikvarkov a glu?nov a siln?ch jadrov?ch interakci?, ktor? sa medzi nimi vyskytuj?. Tieto rovnice sa naz?vaj? QCD, z kvantovej chromodynamiky. Presnos? rovn?c mo?no testova? r?znymi sp?sobmi, vr?tane merania po?tu ?ast?c produkovan?ch na ve?kom hadr?novom ur?ch?ova?i. Pripojen?m rovn?c QCD do po??ta?a a spusten?m v?po?tov vlastnost? prot?nov a neutr?nov a in?ch podobn?ch ?ast?c (spolo?ne naz?van?ch "hadr?ny") z?skame predpovede vlastnost? t?chto ?ast?c, ktor? sa ve?mi pribli?uj? pozorovaniam uskuto?nen?m v re?lnom svete. Preto m?me d?vod domnieva? sa, ?e rovnice QCD neklam? a ?e na?e znalosti o prot?ne a neutr?ne s? zalo?en? na spr?vnych rovniciach. Ale len ma? spr?vne rovnice nesta??, preto?e:

• Jednoduch? rovnice m??u ma? ve?mi zlo?it? rie?enia,
• Niekedy je nemo?n? op?sa? zlo?it? rozhodnutia jednoduch?m sp?sobom.

Pokia? vieme, je to presne pr?pad nukle?nov: s? to zlo?it? rie?enia relat?vne jednoduch?ch rovn?c QCD a nie je mo?n? ich op?sa? nieko?k?mi slovami alebo obr?zkami.

Kv?li prirodzenej zlo?itosti nukle?nov si vy, ?itate?, budete musie? vybra?: ko?ko chcete vedie? o op?sanej zlo?itosti? Bez oh?adu na to, ako ?aleko z?jdete, s najv???ou pravdepodobnos?ou v?m to neprinesie uspokojenie: ??m viac sa nau??te, t?m bude t?ma jasnej?ia, ale kone?n? odpove? zostane rovnak? - prot?n a neutr?n s? ve?mi zlo?it?. M??em v?m pon?knu? tri ?rovne porozumenia s prib?daj?cimi detailmi; m??ete zastavi? po ktorejko?vek ?rovni a prejs? na in? t?my, alebo sa m??ete ponori? a? do poslednej. Ka?d? ?rove? vyvol?va ot?zky, na ktor? m??em ?iasto?ne odpoveda? v ?al?ej, no nov? odpovede vyvol?vaj? nov? ot?zky. Na z?ver – ako to rob?m pri odborn?ch diskusi?ch s kolegami a pokro?il?mi ?tudentmi – v?s m??em len odk?za? na ?daje z?skan? v re?lnych experimentoch, na r?zne vplyvn? teoretick? argumenty a po??ta?ov? simul?cie.

Prv? ?rove? porozumenia

Z ?oho sa skladaj? prot?ny a neutr?ny?

Ry?a. 1: pr?li? zjednodu?en? verzia prot?nov, pozost?vaj?ca len z dvoch up kvarkov a jedn?ho down kvarku, a neutr?nov, ktor? pozost?va len z dvoch down kvarkov a jedn?ho up kvarku

Pre zjednodu?enie mnoh? knihy, ?l?nky a webov? str?nky uv?dzaj?, ?e prot?ny pozost?vaj? z troch kvarkov (dva up kvarky a jeden down kvark) a kreslia nie?o ako obr. 1. Neutr?n je rovnak?, pozost?va len z jedn?ho up a dvoch down kvarkov. Tento jednoduch? obr?zok ilustruje to, ?omu verili niektor? vedci, v???inou v 60. rokoch. ?oskoro sa v?ak uk?zalo, ?e tento uhol poh?adu bol pr?li? zjednodu?en? do tej miery, ?e u? nie je spr?vny.

Zo sofistikovanej??ch zdrojov inform?ci? sa dozviete, ?e prot?ny sa skladaj? z troch kvarkov (dva hore a jeden dole), ktor? dr?ia pohromade glu?ny – a m??e sa objavi? obr?zok podobn? obr. 2, kde s? glu?ny nakreslen? ako pru?iny alebo struny dr?iace kvarky. Neutr?ny s? rovnak?, len s jedn?m up kvarkom a dvoma down kvarkom.

Ry?a. 2: zlep?enie Obr. 1 kv?li d?razu na d?le?it? ?lohu silnej jadrovej sily, ktor? dr?? kvarky v prot?ne

Toto nie je a? tak? zl? sp?sob, ako op?sa? nukle?ny, preto?e zd?raz?uje d?le?it? ?lohu silnej jadrovej sily, ktor? dr?? kvarky v prot?ne na ?kor glu?nov (rovnako ako je fot?n, ?astica tvoriaca svetlo, spojen? s elektromagnetick? sila). Ale to je tie? m?t?ce, preto?e to v skuto?nosti nevysvet?uje, ?o s? glu?ny alebo ?o robia.

Existuj? d?vody, pre?o pokra?ova? a op?sa? veci tak, ako som to urobil ja: prot?n sa sklad? z troch kvarkov (dva hore a jeden dole), zv?zku glu?nov a hora p?rov kvark-antikvark (v???inou hore a dole kvarky, ale existuje aj nieko?ko zvl??tnych). V?etky lietaj? tam a sp?? ve?mi vysokou r?chlos?ou (pribli?uj?cou sa r?chlosti svetla); cel? tento s?bor dr?? pohromade siln? jadrov? sila. Uk?zal som to na obr. 3. Neutr?ny s? op?? rovnak?, ale s jedn?m up a dvoma down kvarkami; Kvark, ktor? zmenil svoju identitu, je ozna?en? ??pkou.

Ry?a. 3: realistickej?ie, aj ke? st?le nedokonal? zobrazenie prot?nov a neutr?nov

Tieto kvarky, antikvarky a glu?ny sa nielen?e divoko r?tia sem a tam, ale sa aj navz?jom zr??aj? a menia sa v seba procesmi, ako je anihil?cia ?ast?c (pri ktorej sa kvark a antikvark rovnak?ho typu premenia na dva glu?ny, alebo naopak) alebo absorpcia a emisia glu?nu (pri ktorej sa kvark a glu?n m??u zrazi? a vytvori? kvark a dva glu?ny alebo naopak).

?o maj? tieto tri popisy spolo?n?:

• Dva up kvarky a down kvark (plus nie?o in?) pre prot?n.
• Neutr?n m? jeden up kvark a dva down kvarky (plus nie?o in?).
• „Nie?o in?“ neutr?nov sa zhoduje s „nie??m in?m“ prot?nov. To znamen?, ?e nukle?ny maj? rovnak? „nie?o in?“.
• Mal? rozdiel v hmotnosti medzi prot?nom a neutr?nom je sp?soben? rozdielom v hmotnosti kvarku down a kvarku up.

A preto:

• pre top kvarky sa elektrick? n?boj rovn? 2/3 e (kde e je n?boj prot?nu, -e je n?boj elektr?nu),
• spodn? kvarky maj? n?boj -1/3e,
• glu?ny maj? n?boj 0,
• ka?d? kvark a jeho zodpovedaj?ci antikvark maj? celkov? n?boj 0 (napr?klad kvark antidown m? n?boj +1/3e, tak?e kvark down a kvark down bud? ma? n?boj –1/3e +1/3 e = 0),

Ka?d? ?daj prira?uje elektrick? n?boj prot?nu dvom up kvarkom a jedn?mu down kvarku, pri?om „nie?o in?“ prid? k n?boju 0. Podobne aj neutr?n m? nulov? n?boj v?aka jedn?mu up kvarku a dvom down kvarkom:

• celkov? elektrick? n?boj prot?nu je 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
• celkov? elektrick? n?boj neutr?nu je 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0.

Tieto popisy sa l??ia nasleduj?cimi sp?sobmi:

• ko?ko „nie?oho in?ho“ je vo vn?tri nukle?nu,
• ?o to tam rob?
• odkia? poch?dza hmotnos? a hmotnostn? energia (E = mc 2, energia tam pr?tomn?, aj ke? je ?astica v pokoji) nukle?nu.

Ke??e v???ina hmotnosti at?mu, a teda aj v?etkej be?nej hmoty, je obsiahnut? v prot?noch a neutr?noch, posledn? bod je mimoriadne d?le?it? pre spr?vne pochopenie na?ej povahy.

Ry?a. 1 hovor?, ?e kvarky s? v podstate tretinou nukle?nu – podobne ako prot?n alebo neutr?n tvoria ?tvrtinu jadra h?lia alebo 1/12 jadra uhl?ka. Ak by bol tento obraz pravdiv?, kvarky v nukle?ne by sa pohybovali relat?vne pomaly (r?chlos?ou ove?a pomal?ou ako svetlo), pri?om by medzi nimi p?sobili relat?vne slab? interakcie (hoci by ich na mieste dr?ala nejak? siln? sila). Hmotnos? kvarku hore a dole by potom bola r?dovo 0,3 GeV/c 2 , ?o je asi tretina hmotnosti prot?nu. Ale tento jednoduch? obraz a my?lienky, ktor? vnucuje, s? jednoducho nespr?vne.

Ry?a. 3. d?va ?plne in? predstavu o prot?ne, ako kotli ?ast?c, ktor? sa v ?om pohybuj? r?chlos?ou bl?zkou svetlu. Tieto ?astice sa navz?jom zr??aj? a pri t?chto zr??kach s? niektor? z nich anihilovan? a in? vznikaj? na ich mieste. Glu?ny nemaj? ?iadnu hmotnos?, hmotnosti horn?ch kvarkov s? r?dovo 0,004 GeV/c 2 a hmotnosti spodn?ch kvarkov s? r?dovo 0,008 GeV/c 2 - stokr?t menej ako prot?n. Odkia? poch?dza energia prot?novej hmoty je zlo?it? ot?zka: ?as? poch?dza z energie hmotnosti kvarkov a antikvarkov, ?as? z energie pohybu kvarkov, antikvarkov a glu?nov a ?as? (mo?no pozit?vna, mo?no negat?vna ) z energie ulo?enej v silnej jadrovej interakcii, ktor? dr?? pohromade kvarky, antikvarky a glu?ny.

V istom zmysle Obr. 2 sa pok??a vyrie?i? rozdiel medzi obr. 1 a obr. 3. Zjednodu?uje postavu. 3, odstr?nen?m mnoh?ch p?rov kvark-antikvark, ktor? mo?no v z?sade nazva? efem?rne, preto?e sa neust?le objavuj? a mizn? a nie s? potrebn?. Ale vyvol?va dojem, ?e glu?ny v nukle?noch s? priamou s??as?ou silnej jadrovej sily, ktor? dr?? prot?ny pohromade. A nevysvet?uje, odkia? poch?dza prot?nov? hmotnos?.

Na obr. 1 je okrem ?zkeho r?mca prot?nu a neutr?nu e?te jedna nev?hoda. Nevysvet?uje niektor? vlastnosti in?ch hadr?nov, napr?klad pion a rho mez?n. Rovnak? probl?my m? obr. 2.

Tieto obmedzenia viedli k tomu, ?e d?vam svojim ?iakom a na mojej webovej str?nke obr?zok z obr. 3. Chcem v?s ale upozorni?, ?e m? aj ve?a obmedzen?, o ktor?ch budem diskutova? nesk?r.

Stoj? za zmienku, ?e extr?mna zlo?itos? ?trukt?ry vypl?vaj?ca z obr. 3 by sa dalo o?ak?va? od objektu, ktor? dr?? pohromade sila tak siln?, ako je siln? jadrov? sila. A e?te jedna vec: tri kvarky (dva hore a jeden dole pre prot?n), ktor? nie s? s??as?ou skupiny p?rov kvark-antikvark, sa ?asto naz?vaj? „valen?n? kvarky“ a p?ry kvark-antikvark sa naz?vaj? „more of kvarkov? p?ry“. Tak?to jazyk je v mnoh?ch pr?padoch technicky vhodn?. Vytv?ra to v?ak falo?n? dojem, ?e ak by ste sa mohli pozrie? do prot?nu a pozrie? sa na konkr?tny kvark, mohli by ste okam?ite poveda?, ?i je s??as?ou mora alebo valen?n?ho kvarku. To sa ned?, jednoducho tak? sp?sob neexistuje.

Hmotnos? prot?nov a hmotnos? neutr?nov

Ke??e hmotnosti prot?nu a neutr?nu s? ve?mi podobn? a ke??e prot?n a neutr?n sa l??ia iba nahraden?m kvarku up down kvarkom, zd? sa pravdepodobn?, ?e ich hmotnosti s? rovnak? a poch?dzaj? z rovnak?ho zdroja. a ich rozdiel spo??va v miernom rozdiele medzi kvarkom up a down . Ale tri vy??ie uveden? obr?zky nazna?uj? pr?tomnos? troch ve?mi odli?n?ch poh?adov na p?vod prot?novej hmoty.

Ry?a. 1 hovor?, ?e kvarky up a down jednoducho tvoria 1/3 hmotnosti prot?nu a neutr?nu: r?dovo 0,313 GeV/c 2 alebo kv?li energii potrebnej na udr?anie kvarkov v prot?ne. A ke??e rozdiel medzi hmotnos?ou prot?nu a neutr?nu je zlomok percenta, mus? by? aj rozdiel medzi hmotnos?ami kvarku up a down zlomok percenta.

Ry?a. 2 je menej preh?adn?. Ak? ve?k? ?as? hmotnosti prot?nu tvoria glu?ny? Z obr?zku v?ak v z?sade vypl?va, ?e v???ina prot?novej hmoty st?le poch?dza z hmotnosti kvarkov, ako na obr. 1.

Ry?a. 3 odzrkad?uje jemnej?? pr?stup k tomu, ako sa hmotnos? prot?nu skuto?ne vyskytuje (ako to m??eme otestova? priamo po??ta?ov?mi v?po?tami prot?nu a nepriamo pomocou in?ch matematick?ch met?d). Ve?mi sa l??i od my?lienok prezentovan?ch na obr. 1 a 2 a ukazuje sa, ?e to nie je tak? jednoduch?.

Aby ste pochopili, ako to funguje, mus?te uva?ova? nie z h?adiska hmotnosti prot?nu m, ale z h?adiska jeho hmotnostnej energie E = mc 2 , energie spojenej s hmotnos?ou. Koncep?ne spr?vna ot?zka nie je „odkia? poch?dza hmotnos? prot?nu m“, potom m??ete vypo??ta? E vyn?soben?m m c 2 , ale naopak: „odkia? poch?dza energia prot?novej hmotnosti E, ” potom m??ete vypo??ta? hmotnos? m vydelen?m E ??slom c 2 .

Je u?ito?n? klasifikova? pr?spevky k energii prot?novej hmoty do troch skup?n:

A) Hmotnostn? energia (pokojov? energia) kvarkov a antikvarkov v nej obsiahnut?ch (glu?ny, bezhmotn? ?astice, neprispievaj?).
B) Energia pohybu (kinetick? energia) kvarkov, antikvarkov a glu?nov.
C) Interak?n? energia (v?zbov? energia alebo potenci?lna energia) ulo?en? v silnej jadrovej interakcii (presnej?ie v glu?nov?ch poliach), ktor? dr?? prot?n.

Ry?a. 3 hovor?, ?e ?astice vo vn?tri prot?nu sa pohybuj? vysokou r?chlos?ou a ?e je pln? bezhmotn?ch glu?nov, tak?e pr?spevok B) je v???? ako A). Vo v???ine fyzik?lnych syst?mov sa B) a C) zvy?ajne uk??u ako porovnate?n?, zatia? ?o C) je ?asto z?porn?. Tak?e hmotnostn? energia prot?nu (a neutr?nu) poch?dza hlavne z kombin?cie B) a C), pri?om A) prispieva mal?m zlomkom. Preto sa hmotnosti prot?nu a neutr?nu objavuj? najm? nie kv?li hmotnostiam ?ast?c, ktor? obsahuj?, ale kv?li energi?m pohybu t?chto ?ast?c a energii ich interakcie spojenej s glu?nov?mi po?ami, ktor? vytv?raj? sily, ktor? dr?ia prot?n. Vo v???ine ostatn?ch n?m zn?mych syst?mov je energetick? bilancia rozlo?en? inak. Napr?klad v at?moch a v slne?nej s?stave A) dominuje a B) a C) s? ove?a men?ie a porovnate?n? ?o do ve?kosti.

Aby sme to zhrnuli, upozor?ujeme, ?e:

• Ry?a. 1 predpoklad?, ?e energia prot?novej hmoty poch?dza z pr?spevku A).
• Ry?a. 2 predpoklad?, ?e oba pr?spevky A) aj B) s? d?le?it?, pri?om B) m? mal? pr?spevok.
• Ry?a. 3 nazna?uje, ?e B) a C) s? d?le?it? a pr?spevok A) sa ukazuje ako nev?znamn?.

Vieme, ?e spr?vne je obr. 3. M??eme spusti? po??ta?ov? simul?cie, aby sme to otestovali, a ?o je d?le?itej?ie, v?aka r?znym presved?iv?m teoretick?m argumentom vieme, ?e ak by hmotnosti kvarku up a down boli nulov? (a v?etko ostatn? by zostalo tak, ako je), hmotnos? prot?nu by bola zmenila by sa prakticky nula. Tak?e kvarkov? hmoty zrejme nem??u v?znamne prispie? k prot?novej hmotnosti.

Ak obr. 3 nele??, hmotnosti kvarku a antikvarku s? ve?mi mal?. Ak? v skuto?nosti s?? Hmotnos? top kvarku (rovnako ako antikvarku) nepresahuje 0,005 GeV/c 2, ?o je ove?a menej ako 0,313 GeV/c 2, ?o vypl?va z obr. 1. (Hmotnos? up kvarku sa ?a?ko meria a men? sa v d?sledku jemn?ch efektov, tak?e m??e by? ove?a men?ia ako 0,005 GeV/c2). Hmotnos? spodn?ho kvarku je pribli?ne o 0,004 GeV/s 2 v???ia ako hmotnos? horn?ho kvarku. To znamen?, ?e hmotnos? ?iadneho kvarku alebo antikvarku nepresahuje jedno percento hmotnosti prot?nu.

V?imnite si, ?e to znamen? (na rozdiel od obr. 1), ?e pomer hmotnosti kvarku down k hmotnosti up kvarku sa nepribli?uje k jednotke! Hmotnos? kvarku down je najmenej dvojn?sobkom hmotnosti kvarku up. D?vod, pre?o s? hmotnosti neutr?nu a prot?nu tak? podobn?, nie je ten, ?e hmotnosti kvarkov up a down s? podobn?, ale preto, ?e hmotnosti kvarkov up a down s? ve?mi mal? – a rozdiel medzi nimi je mal?, relat?vny. k hmotnostiam prot?nu a neutr?nu. Pam?tajte, ?e ak chcete premeni? prot?n na neutr?n, mus?te jednoducho nahradi? jeden z jeho up kvarkov down kvarkom (obr?zok 3). Toto nahradenie sta?? na to, aby bol neutr?n o nie?o ?a??? ako prot?n a zmenil sa jeho n?boj z +e na 0.

Mimochodom, skuto?nos?, ?e r?zne ?astice vo vn?tri prot?nu sa navz?jom zr??aj? a neust?le sa objavuj? a mizn?, nem? vplyv na veci, o ktor?ch diskutujeme - energia sa zachov?va pri akejko?vek zr??ke. Hmotnostn? energia a energia pohybu kvarkov a glu?nov sa m??e meni?, rovnako ako energia ich interakcie, ale celkov? energia prot?nu sa nemen?, hoci v?etko v ?om sa neust?le men?. Tak?e hmotnos? prot?nu zost?va kon?tantn?, napriek jeho vn?torn?mu v?ru.

V tomto bode sa m??ete zastavi? a absorbova? prijat? inform?cie. ??asn?! Prakticky v?etka hmota obsiahnut? v be?nej hmote poch?dza z hmotnosti nukle?nov v at?moch. A v???ina tejto hmoty poch?dza z chaosu, ktor? je vlastn? prot?nu a neutr?nu – z energie pohybu kvarkov, glu?nov a antikvarkov v nukle?noch a z energie siln?ch jadrov?ch interakci?, ktor? udr?uj? nukle?n v celom jeho stave. ?no: na?a plan?ta, na?e tel?, n?? dych s? v?sledkom tak?ho tich?ho a doned?vna nepredstavite?n?ho pandem?nia.