->

Ko'pchilik maktabdan barcha moddalar atomlardan iborat ekanligini yaxshi bilishadi. Atomlar, o'z navbatida, yadrodan ma'lum masofada joylashgan atomlar va elektronlarning yadrosini tashkil etuvchi proton va neytronlardan iborat. Ko'pchilik yorug'lik ham zarrachalardan - fotonlardan iborat ekanligini eshitgan. Biroq, zarralar dunyosi bu bilan cheklanmaydi. Bugungi kunga qadar 400 dan ortiq turli xil elementar zarralar ma'lum. Keling, elementar zarralar bir-biridan qanday farq qilishini tushunishga harakat qilaylik.

Elementar zarrachalarni bir-biridan ajratish mumkin bo'lgan ko'plab parametrlar mavjud:

• Og'irligi.
• Elektr zaryadi.
• Muddat. Deyarli barcha elementar zarralar cheklangan umrga ega, shundan keyin ular parchalanadi.
• Spin. Buni taxminan aylanish momenti deb hisoblash mumkin.

Yana bir nechta parametrlar yoki ular odatda kvant raqamlari fanida deyiladi. Bu parametrlar har doim ham aniq jismoniy ma'noga ega emas, lekin ular ba'zi zarralarni boshqalardan ajratish uchun kerak. Bu barcha qo'shimcha parametrlar o'zaro ta'sirda saqlanib qolgan ba'zi miqdorlar sifatida kiritiladi.

Fotonlar va neytrinolardan tashqari deyarli barcha zarralar massaga ega (oxirgi ma'lumotlarga ko'ra, neytrinolarning massasi bor, lekin shunchalik kichikki, u ko'pincha nolga teng deb hisoblanadi). Massa zarralarisiz faqat harakatda mavjud bo'lishi mumkin. Barcha zarralar har xil massaga ega. Neytrinoni hisobga olmaganda, elektron eng kichik massaga ega. Mezon deb ataladigan zarralar massasi elektron massasidan 300-400 marta, proton va neytron esa elektrondan deyarli 2000 marta og'irroqdir. Protondan deyarli 100 baravar og'irroq bo'lgan zarralar hozir topildi. Massa (yoki uning Eynshteyn formulasi bo'yicha energiya ekvivalenti:

elementar zarralarning barcha o'zaro ta'sirida saqlanadi.

Hamma zarrachalar ham elektr zaryadiga ega emas, ya'ni hamma zarrachalar ham elektromagnit o'zaro ta'sirda qatnasha olmaydi. Erkin mavjud bo'lgan barcha zarralar elektron zaryadiga ko'payadigan elektr zaryadiga ega. Erkin mavjud bo'lgan zarralardan tashqari, faqat bog'langan holatda bo'lgan zarralar ham bor, biz ular haqida biroz keyinroq gaplashamiz.

Spin, boshqa kvant raqamlari kabi, turli zarralar uchun farq qiladi va ularning o'ziga xosligini tavsiflaydi. Ba'zi kvant sonlari ba'zi o'zaro ta'sirlarda, ba'zilari boshqalarida saqlanadi. Bu kvant raqamlarining barchasi qaysi zarralar bilan va qanday ta'sir qilishini aniqlaydi.

Yashash muddati ham zarrachaning juda muhim xarakteristikasi bo'lib, biz uni batafsilroq ko'rib chiqamiz. Keling, eslatma bilan boshlaylik. Maqolaning boshida aytganimizdek, bizni o'rab turgan hamma narsa atomlar (elektronlar, protonlar va neytronlar) va yorug'likdan (fotonlar) iborat. Va yuzlab turli xil elementar zarralar qayerda? Javob oddiy - atrofimizdagi hamma joyda, lekin biz buni ikki sababga ko'ra sezmaymiz.

Ulardan birinchisi shundaki, deyarli barcha boshqa zarralar juda qisqa, taxminan 10 dan minus 10 soniyagacha yoki undan kamroq vaqt yashaydi va shuning uchun atomlar, kristall panjaralar va boshqalar kabi tuzilmalarni hosil qilmaydi. Ikkinchi sabab neytrinolarga taalluqlidir, garchi bu zarralar parchalanmasa ham, ular faqat kuchsiz va gravitatsion o'zaro ta'sirlarga duchor bo'ladilar. Bu shuni anglatadiki, bu zarralar shunchalik kam o'zaro ta'sir qiladiki, ularni aniqlash deyarli mumkin emas.

Keling, zarrachaning o'zaro ta'sirini tasavvur qilaylik. Masalan, elektronlar oqimi bir necha millimetrga teng bo'lgan juda yupqa po'lat bilan to'xtatilishi mumkin. Bu sodir bo'ladi, chunki elektronlar darhol po'lat plitalar zarralari bilan o'zaro ta'sir qila boshlaydi, o'z yo'nalishini keskin o'zgartiradi, fotonlarni chiqaradi va shuning uchun energiyani juda tez yo'qotadi. Bu neytrino oqimi bilan bog'liq emas; ular Yerdan deyarli o'zaro ta'sirlarsiz o'tishi mumkin. Va shuning uchun ularni aniqlash juda qiyin.

Shunday qilib, ko'pchilik zarralar juda qisqa vaqt yashaydi, shundan so'ng ular parchalanadi. Zarrachalar parchalanishi eng keng tarqalgan reaksiyalardir. Parchalanish natijasida bir zarracha massasi kichikroq bo'lgan bir nechta boshqa qismlarga bo'linadi va ular o'z navbatida yanada parchalanadi. Barcha parchalanishlar ma'lum qoidalarga - saqlanish qonunlariga bo'ysunadi. Demak, masalan, parchalanish natijasida elektr zaryadi, massasi, spini va boshqa bir qator kvant sonlari saqlanishi kerak. Ba'zi kvant raqamlari parchalanish jarayonida o'zgarishi mumkin, lekin ma'lum qoidalarga ham bog'liq. Aynan parchalanish qoidalari elektron va protonning barqaror zarralar ekanligini aytadi. Ular endi parchalanish qoidalariga bo'ysunishlari mumkin emas va shuning uchun ular parchalanish zanjirlarini tugatadiganlardir.

Bu erda men neytron haqida bir necha so'z aytmoqchiman. Erkin neytron ham taxminan 15 daqiqada proton va elektronga parchalanadi. Biroq, bu neytron atom yadrosida bo'lganda sodir bo'lmaydi. Bu haqiqatni turli yo'llar bilan tushuntirish mumkin. Misol uchun, atom yadrosida parchalanadigan neytrondan elektron va qo'shimcha proton paydo bo'lganda, darhol teskari reaksiya sodir bo'ladi - protonlardan biri elektronni yutadi va neytronga aylanadi. Ushbu rasm dinamik muvozanat deb ataladi. U koinotda rivojlanishning dastlabki bosqichida, katta portlashdan ko'p o'tmay kuzatilgan.

Parchalanish reaksiyalaridan tashqari sochilish reaksiyalari ham mavjud - ikki yoki undan ortiq zarralar bir vaqtda o?zaro ta'sirlashganda va natijada bir yoki bir nechta boshqa zarrachalar olinadi. Ikki yoki undan ortiq zarrachalar bittasini hosil qilganda, yutish reaktsiyalari ham mavjud. Barcha reaktsiyalar kuchli kuchsiz yoki elektromagnit o'zaro ta'sirlar natijasida yuzaga keladi. Kuchli o'zaro ta'sir tufayli reaktsiyalar eng tezdir, bunday reaktsiyaning vaqti 10 minus 20 soniyagacha yetishi mumkin. Elektromagnit o'zaro ta'sir tufayli yuzaga keladigan reaktsiyalarning tezligi pastroq, bu erda vaqt taxminan 10 minus 8 soniya bo'lishi mumkin. Zaif o'zaro ta'sir reaktsiyalari uchun vaqt o'nlab soniyalarga va ba'zan yillarga yetishi mumkin.

Zarrachalar haqidagi hikoyamiz oxirida, keling, kvarklar haqida gapiraylik. Kvarklar - elektron zaryadining uchdan biriga karrali elektr zaryadiga ega bo'lgan va erkin holatda bo'lolmaydigan elementar zarralar. Ularning o'zaro ta'siri shunday tuzilganki, ular faqat biror narsaning bir qismi sifatida yashashlari mumkin. Masalan, ma'lum turdagi uchta kvarkning birikmasi proton hosil qiladi. Boshqa kombinatsiya neytron hosil qiladi. Hammasi bo'lib 6 ta kvark ma'lum. Ularning turli kombinatsiyalari bizga turli zarralarni beradi va fizik qonunlar kvarklarning barcha birikmalariga ruxsat bermasa ham, kvarklardan tashkil topgan juda ko'p zarralar mavjud.

Bu erda savol tug'ilishi mumkin: proton kvarklardan iborat bo'lsa, uni qanday qilib elementar deb atash mumkin? Bu juda oddiy - proton elementar, chunki uni tarkibiy qismlarga - kvarklarga bo'lish mumkin emas. Kuchli o'zaro ta'sirda ishtirok etadigan barcha zarralar kvarklardan iborat bo'lib, ayni paytda elementardir.

Koinot tuzilishini tushunish uchun elementar zarralarning o'zaro ta'sirini tushunish juda muhimdir. Ibratli jismlar bilan sodir bo'ladigan hamma narsa zarrachalarning o'zaro ta'siri natijasidir. Bu yerdagi daraxtlarning o'sishini, yulduzlarning ichki qismidagi reaktsiyalarni, neytron yulduzlardan nurlanishni va boshqa ko'p narsalarni tavsiflovchi zarrachalarning o'zaro ta'siri.

Ehtimollar va kvant mexanikasi

>

Moddaning tuzilishini o'rganish orqali fiziklar atomlar nimadan iboratligini aniqladilar, atom yadrosiga etib borishdi va uni proton va neytronlarga bo'lishdi. Bu qadamlarning barchasi juda oson berilgan - siz zarrachalarni kerakli energiyaga tezlashtirishingiz, ularni bir-biriga surishingiz kerak edi, keyin ular o'zlarining tarkibiy qismlariga bo'linadi.

Ammo protonlar va neytronlar bilan bu hiyla endi ishlamadi. Ular kompozit zarralar bo'lsa-da, hatto eng shiddatli to'qnashuvda ham "bo'laklarga bo'linib" bo'lmaydi. Shuning uchun fiziklarga protonning ichiga qarash, uning tuzilishi va shaklini ko'rishning turli usullarini o'ylab topish uchun o'nlab yillar kerak bo'ldi. Bugungi kunda protonning tuzilishini o'rganish zarralar fizikasining eng faol yo'nalishlaridan biridir.

Tabiat maslahatlar beradi

Proton va neytronlarning tuzilishini o'rganish tarixi 1930-yillarga borib taqaladi. Protonlarga qo'shimcha ravishda neytronlar kashf etilganda (1932), ularning massasini o'lchab, fiziklar uning proton massasiga juda yaqin ekanligini bilib hayron bo'lishdi. Bundan tashqari, protonlar va neytronlar yadroviy o'zaro ta'sirni xuddi shu tarzda "his qilishlari" ma'lum bo'ldi. Yadro kuchlari nuqtai nazaridan proton va neytronni bir xil zarracha - nuklonning ikkita ko'rinishi deb hisoblash mumkin: proton elektr zaryadlangan nuklon, neytron esa neytral nuklon. Protonlarni neytronlar va yadro kuchlari bilan almashtirish (deyarli) hech narsani sezmaydi.

Fiziklar tabiatning bu xususiyatini simmetriya sifatida ifodalaydilar - yadroviy o'zaro ta'sir protonlarni neytronlar bilan almashtirishga nisbatan simmetrikdir, xuddi kapalak chapni o'ngga almashtirishga nisbatan simmetrikdir. Ushbu simmetriya yadro fizikasida muhim rol o'ynashdan tashqari, aslida nuklonlarning qiziqarli ichki tuzilishga ega ekanligiga birinchi ishora edi. To'g'ri, 30-yillarda fiziklar bu ishorani tushunishmagan.

Tushunish keyinroq paydo bo'ldi. Bu 1940-50-yillarda protonlarning turli elementlarning yadrolari bilan to'qnashuvi reaktsiyalarida olimlar tobora ko'proq yangi zarralarni kashf qilishdan hayratda qolishganidan boshlandi. Yadrolarda nuklonlarni ushlab turadigan protonlar, neytronlar emas, o'sha paytda kashf etilgan pi-mezonlar emas, balki butunlay yangi zarralar. Barcha xilma-xilligiga qaramay, bu yangi zarralar ikkita umumiy xususiyatga ega edi. Birinchidan, ular nuklonlar singari yadroviy o'zaro ta'sirlarda juda bajonidil ishtirok etishdi - endi bunday zarralar adronlar deb ataladi. Ikkinchidan, ular nihoyatda beqaror edi. Ularning eng beqarorlari nanosoniyaning trilliondan birida boshqa zarrachalarga parchalanib ketishdi, hatto atom yadrosi hajmida uchishga ham ulgurmadi!

Uzoq vaqt davomida hadron "hayvonot bog'i" butunlay tartibsizlik edi. 1950-yillarning oxirida fiziklar hadronlarning juda ko'p turlarini o'rganishdi, ularni bir-biri bilan solishtirishni boshladilar va birdan ularning xususiyatlarida ma'lum bir umumiy simmetriyani, hatto davriylikni ko'rdilar. Barcha adronlar (jumladan, nuklonlar) ichida "kvarklar" deb ataladigan oddiy jismlar borligi taxmin qilingan. Kvarklarni turli yo'llar bilan birlashtirib, tajribada aniqlangan bir xil turdagi va bir xil xususiyatlarga ega bo'lgan turli xil adronlarni olish mumkin.

Protonni protonga nima aylantiradi?

Fiziklar adronlarning kvark tuzilishini kashf etib, kvarklar bir necha xil navlarda bo‘lishini bilib olgach, kvarklardan juda ko‘p turli zarrachalar yasash mumkinligi ma’lum bo‘ldi. Shunday qilib, keyingi tajribalar birin-ketin yangi adronlarni topishda davom etganida, hech kim ajablanmadi. Ammo barcha adronlar orasida proton kabi atigi ikkitadan iborat butun zarralar oilasi topildi. u-kvarklar va bitta d-kvark. Protonning bir xil "akasi". Va bu erda fiziklarni hayratda qoldirdi.

Keling, birinchi navbatda bitta oddiy kuzatuvni qilaylik. Agar bizda bir xil "g'isht" dan iborat bir nechta ob'ektlar bo'lsa, unda og'irroq narsalar ko'proq "g'isht" ni, engilroq esa kamroq narsalarni o'z ichiga oladi. Bu juda tabiiy printsip bo'lib, uni kombinatsiya printsipi yoki ustki tuzilish printsipi deb atash mumkin va u kundalik hayotda ham, fizikada ham mukammal ishlaydi. Bu hatto atom yadrolarining tuzilishida ham namoyon bo'ladi - axir, og'irroq yadrolar shunchaki ko'proq proton va neytronlardan iborat.

Biroq, kvarklar darajasida bu tamoyil umuman ishlamaydi va tan olish kerakki, fiziklar nima uchun buni hali to'liq aniqlay olishmadi. Ma'lum bo'lishicha, protonning og'ir aka-ukalari ham proton bilan bir xil kvarklardan iborat, garchi ular protondan bir yarim yoki hatto ikki marta og'irroq bo'lsa ham. Ular protondan farq qiladi (va bir-biridan farq qiladi) emas tarkibi, va o'zaro Manzil kvarklar, bu kvarklar bir-biriga nisbatan bo'lgan holatga ko'ra. Kvarklarning nisbiy holatini o'zgartirish kifoya - va protondan biz boshqa, sezilarli darajada og'irroq zarrachani olamiz.

Agar siz hali ham uchtadan ortiq kvarklarni birga yig'sangiz nima bo'ladi? Yangi og'ir zarracha paydo bo'ladimi? Ajablanarlisi shundaki, u ishlamaydi - kvarklar uchga bo'linadi va bir nechta tarqoq zarrachalarga aylanadi. Negadir tabiat ko'p kvarklarni bir butunga birlashtirishni "yoqmaydi"! Yaqinda, tom ma'noda so'nggi yillarda, ba'zi ko'p kvark zarralari mavjudligiga ishoralar paydo bo'la boshladi, ammo bu tabiat ularni qanchalik yoqtirmasligini ta'kidlaydi.

Bu kombinatorikadan juda muhim va chuqur xulosa kelib chiqadi - adronlar massasi umuman kvarklar massasidan iborat emas. Ammo agar adronning massasini uning tarkibidagi g'ishtlarni oddiygina qayta birlashtirish orqali oshirish yoki kamaytirish mumkin bo'lsa, unda adronlarning massasi uchun kvarklarning o'zi javobgar emas. Haqiqatan ham, keyingi tajribalarda kvarklarning massasi proton massasining atigi ikki foizini tashkil etishini, qolgan tortishish kuchi esa kuch maydoni (maxsus zarralar - glyonlar) tufayli yuzaga kelishini aniqlash mumkin edi. kvarklarni bir-biriga bog'lang. Kvarklarning nisbiy holatini o'zgartirib, masalan, ularni bir-biridan uzoqlashtirib, biz shu bilan glyuon bulutini o'zgartiramiz, uni massiv qilamiz, shuning uchun adron massasi ortadi (1-rasm).

Tez harakatlanuvchi proton ichida nima sodir bo'ladi?

Yuqorida tavsiflangan hamma narsa statsionar protonga tegishli; fiziklar tili bilan aytganda, bu protonning dam olish doirasidagi tuzilishi. Biroq, tajribada protonning tuzilishi birinchi bo'lib boshqa sharoitlarda - ichkarida aniqlangan tez uchish proton.

1960-yillarning oxirida tezlatkichlarda zarrachalar to?qnashuvi bo?yicha o?tkazilgan tajribalarda yorug?likka yaqin tezlikda harakatlanuvchi protonlar o?zini go?yo ularning ichidagi energiya bir tekis taqsimlanmagan, balki alohida ixcham jismlarda to?plangandek tutganligi aniqlandi. Mashhur fizik Richard Feynman bu materiya to'plamlarini protonlar deb atashni taklif qildi. partons(ingliz tilidan qismi - qismi).

Keyingi tajribalar partonlarning ko'pgina xususiyatlarini, masalan, ularning elektr zaryadini, ularning soni va har biri olib yuradigan proton energiyasining ulushini o'rganib chiqdi. Ma’lum bo‘lishicha, zaryadlangan partonlar kvarklar, neytral partonlar esa glyuonlardir. Ha, protonning dam olish tizimida kvarklarga oddiygina "xizmat qilgan" va ularni bir-biriga jalb qilgan o'sha glyuonlar endi mustaqil partonlar bo'lib, kvarklar bilan birga tez harakatlanuvchi protonning "materiya" va energiyasini olib yuradilar. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, energiyaning taxminan yarmi kvarklarda, yarmi esa glyuonlarda saqlanadi.

Partonlar eng qulay tarzda protonlarning elektronlar bilan to'qnashuvida o'rganiladi. Gap shundaki, protondan farqli o'laroq, elektron kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlarda qatnashmaydi va uning proton bilan to'qnashuvi juda oddiy ko'rinadi: elektron juda qisqa vaqt ichida virtual foton chiqaradi, bu esa zaryadlangan partonga qulab tushadi va oxir-oqibat foton hosil qiladi. katta miqdordagi zarrachalar (2-rasm). Aytishimiz mumkinki, elektron protonni "ochish" va uni alohida qismlarga bo'lish uchun ajoyib skalpeldir - ammo juda qisqa vaqt ichida. Tezlatgichda bunday jarayonlar qanchalik tez-tez sodir bo'lishini bilib, proton ichidagi partonlar sonini va ularning zaryadlarini o'lchash mumkin.

Partonlar aslida kimlar?

Va bu erda biz fiziklar elementar zarrachalarning yuqori energiyadagi to'qnashuvlarini o'rganish paytida qilgan yana bir ajoyib kashfiyotga keldik.

Oddiy sharoitlarda u yoki bu ob'ekt nimadan iborat degan savolga barcha mos yozuvlar tizimlari uchun universal javob mavjud. Masalan, suv molekulasi ikkita vodorod atomi va bitta kislorod atomidan iborat - va biz harakatsiz yoki harakatlanuvchi molekulaga qaraymizmi, muhim emas. Biroq, bu qoida juda tabiiy ko'rinadi! - agar biz yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanadigan elementar zarralar haqida gapiradigan bo'lsak, buziladi. Bir sanoq sistemasida murakkab zarracha bir kichik zarrachalar to‘plamidan, boshqa sanoq sistemasida esa boshqasidan iborat bo‘lishi mumkin. Ma'lum bo'ladiki kompozitsiya nisbiy tushunchadir!

Bu qanday bo'lishi mumkin? Bu erda kalit bir muhim xususiyatdir: bizning dunyomizdagi zarralar soni aniq emas - zarralar tug'ilishi va yo'q bo'lib ketishi mumkin. Misol uchun, agar siz etarlicha yuqori energiyaga ega bo'lgan ikkita elektronni bir-biriga itarsangiz, bu ikki elektronga qo'shimcha ravishda foton yoki elektron-pozitron juftligi yoki boshqa zarralar tug'ilishi mumkin. Bularning barchasiga kvant qonunlari ruxsat beradi va bu haqiqiy tajribalarda sodir bo'ladi.

Ammo zarralarning bu "saqlanmaslik qonuni" ishlaydi to'qnashuv holatlarida zarralar. Qanday qilib bir xil proton turli nuqtai nazardan u boshqa zarralar to'plamidan iborat bo'lib ko'rinadi? Gap shundaki, proton birlashtirilgan uchta kvark emas. Kvarklar orasida glyuon kuch maydoni mavjud. Umuman olganda, kuch maydoni (masalan, tortishish yoki elektr maydoni) kosmosga kirib boradigan va zarrachalarning bir-biriga kuchli ta'sir ko'rsatishiga imkon beruvchi o'ziga xos moddiy "ob'ekt" dir. Kvant nazariyasida maydon ham zarralardan iborat, garchi maxsus bo'lsa ham - virtual. Bu zarrachalarning soni aniq emas, ular doimiy ravishda kvarklardan "tomurcuklanadi" va boshqa kvarklar tomonidan so'riladi.

Dam olish Protonni haqiqatan ham ular orasida glyuonlar sakrab turadigan uchta kvark deb hisoblash mumkin. Ammo agar biz xuddi shu protonga boshqa mos yozuvlar doirasidan qarasak, xuddi o'tayotgan "relativistik poezd" derazasidan, biz butunlay boshqacha manzarani ko'ramiz. Kvarklarni bir-biriga yopishtirgan virtual glyuonlar kamroq virtual, "haqiqiy" zarralar bo'lib ko'rinadi. Ular, albatta, hali ham tug'iladi va kvarklar tomonidan so'riladi, lekin shu bilan birga ular haqiqiy zarralar kabi kvarklarning yonida uchib, ma'lum vaqt o'zlari yashaydilar. Bir mos yozuvlar doirasidagi oddiy kuch maydoniga o'xshagan narsa boshqa ramkada zarralar oqimiga aylanadi! E'tibor bering, biz protonning o'ziga tegmaymiz, balki unga faqat boshqa mos yozuvlar doirasidan qaraymiz.

Yana ko'proq. Bizning "nisbiy poyezdimiz" tezligi yorug'lik tezligiga qanchalik yaqin bo'lsa, proton ichidagi rasm shunchalik hayratlanarli bo'ladi. Yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, proton ichida glyuonlar ko'payib borayotganini sezamiz. Bundan tashqari, ular ba'zan kvark-antikvark juftliklariga bo'linadi, ular ham yaqin atrofda uchadi va ular ham parton hisoblanadi. Natijada, ultrarelyativistik proton, ya'ni bizga nisbatan yorug'lik tezligiga juda yaqin tezlikda harakatlanuvchi proton birga uchadigan va bir-birini qo'llab-quvvatlayotganga o'xshab ko'rinadigan kvarklar, antikvarklar va glyuonlarning o'zaro kirib boruvchi bulutlari ko'rinishida paydo bo'ladi (2-rasm). 3).

Nisbiylik nazariyasi bilan tanish bo'lgan o'quvchi xavotirga tushishi mumkin. Barcha fizika har qanday jarayon barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil tarzda davom etishi tamoyiliga asoslanadi. Ammo ma'lum bo'lishicha, protonning tarkibi biz uni kuzatadigan mos yozuvlar tizimiga bog'liqmi?!

Ha, aniq, lekin bu nisbiylik tamoyilini hech qanday tarzda buzmaydi. Jismoniy jarayonlarning natijalari - masalan, to'qnashuv natijasida qaysi zarralar va qancha hosil bo'lishi - o'zgarmas bo'lib chiqadi, garchi protonning tarkibi mos yozuvlar tizimiga bog'liq.

Bir qarashda g'ayrioddiy, lekin fizikaning barcha qonunlarini qondiradigan bu holat sxematik tarzda 4-rasmda ko'rsatilgan. Unda yuqori energiyaga ega bo'lgan ikkita protonning to'qnashuvi turli mos yozuvlar ramkalarida qanday ko'rinishi ko'rsatilgan: bir protonning qolgan ramkasida, massa ramkasining markazi, boshqa protonning qolgan ramkasida. Protonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir bo'linadigan glyuonlar kaskadi orqali amalga oshiriladi, lekin faqat bir holatda bu kaskad bir protonning "ichki" qismi hisoblanadi, boshqa holatda u boshqa protonning bir qismi hisoblanadi va uchinchisida u shunchaki bir nechta. ikki proton o'rtasida almashinadigan ob'ekt. Bu kaskad mavjud, u haqiqiy, lekin jarayonning qaysi qismiga tegishli bo'lishi kerakligi mos yozuvlar doirasiga bog'liq.

Protonning 3D portreti

Biz hozir aytib o'tgan barcha natijalar ancha oldin - o'tgan asrning 60-70-yillarida o'tkazilgan tajribalarga asoslangan edi. O'shandan beri hamma narsani o'rganish va barcha savollarga javob topish kerak edi. Ammo yo'q - protonning tuzilishi hali ham zarralar fizikasining eng qiziqarli mavzularidan biri bo'lib qolmoqda. Bundan tashqari, so'nggi yillarda unga qiziqish yana ortdi, chunki fiziklar tez harakatlanuvchi protonning "uch o'lchovli" portretini qanday olish mumkinligini aniqladilar, bu esa statsionar proton portretiga qaraganda ancha qiyinroq bo'lib chiqdi.

Proton to'qnashuvi bo'yicha klassik tajribalar faqat partonlarning soni va ularning energiya taqsimoti haqida gapiradi. Bunday tajribalarda partonlar mustaqil ob'ektlar sifatida ishtirok etadilar, demak, ulardan partonlarning bir-biriga nisbatan qanday joylashganligini yoki ular protonga qanday aniq qo'shilishini bilib bo'lmaydi. Aytishimiz mumkinki, uzoq vaqt davomida fiziklar uchun faqat tez harakatlanuvchi protonning "bir o'lchovli" portreti mavjud edi.

Protonning haqiqiy, uch o'lchamli portretini yaratish va kosmosda partonlarning tarqalishini aniqlash uchun 40 yil oldin mumkin bo'lgan tajribalarga qaraganda ancha nozikroq tajribalar talab qilinadi. Fiziklar bunday tajribalarni yaqinda, so'nggi o'n yillikda o'rganishdi. Ular elektron proton bilan to'qnashganda sodir bo'ladigan juda ko'p turli xil reaktsiyalar orasida bitta maxsus reaktsiya mavjudligini tushunishdi - chuqur virtual Kompton tarqalishi, - protonning uch o'lchovli tuzilishi haqida bizga xabar berishi mumkin.

Umuman olganda, Komptonning tarqalishi yoki Kompton effekti fotonning zarracha, masalan, proton bilan elastik to'qnashuvidir. Bu shunday ko'rinadi: foton keladi, proton tomonidan so'riladi, u qisqa vaqt ichida hayajonlangan holatga o'tadi va keyin o'zining dastlabki holatiga qaytadi va qaysidir yo'nalishda foton chiqaradi.

Oddiy yorug'lik fotonlarining kompton tarqalishi hech qanday qiziq narsaga olib kelmaydi - bu shunchaki protondan yorug'likning aks etishi. Protonning ichki tuzilishi "o'yinga kirishi" va kvarklarning taqsimlanishi "sezilishi" uchun juda yuqori energiyali fotonlardan foydalanish kerak - oddiy yorug'likdan milliardlab marta. Va aynan shunday fotonlar - virtual bo'lsa ham - tushgan elektron tomonidan osongina hosil bo'ladi. Agar hozir birini ikkinchisi bilan birlashtirsak, chuqur virtual Kompton sochilishiga erishamiz (5-rasm).

Ushbu reaksiyaning asosiy xususiyati shundaki, u protonni yo'q qilmaydi. Voqea sodir bo'lgan foton protonga shunchaki urilmaydi, balki uni ehtiyotkorlik bilan his qiladi va keyin uchib ketadi. Uning uchishi va proton energiyaning qaysi qismini undan olishi protonning tuzilishiga, uning ichidagi partonlarning nisbiy joylashishiga bog'liq. Shuning uchun ham ushbu jarayonni o'rganish orqali protonning uch o'lchovli ko'rinishini tiklash mumkin, go'yo "uning haykalini haykaltaroshlik qilish" mumkin.

To'g'ri, bu tajriba fizik uchun juda qiyin. Kerakli jarayon juda kam uchraydi va uni ro'yxatdan o'tkazish qiyin. Ushbu reaktsiya bo'yicha birinchi eksperimental ma'lumotlar faqat 2001 yilda Germaniyaning Gamburgdagi DESY tezlatgich majmuasidagi HERA tezlatgichida olingan; ma'lumotlarning yangi seriyasi endi tajribachilar tomonidan qayta ishlanmoqda. Biroq, bugungi kunda birinchi ma'lumotlarga asoslanib, nazariyotchilar protonda kvark va glyuonlarning uch o'lchovli taqsimotini chizishmoqda. Ilgari fiziklar faqat taxmin qilgan jismoniy miqdor nihoyat tajribadan "paydo bo'la boshladi".

Bu sohada bizni kutilmagan kashfiyotlar kutmoqdami? Ehtimol, ha. Misol uchun, aytaylik, 2008 yil noyabr oyida qiziqarli nazariy maqola paydo bo'ldi, unda tez harakatlanuvchi proton tekis diskga o'xshamasligi kerak, lekin ikki qavakli linzaga o'xshab ketishi kerak. Bu protonning markaziy qismida joylashgan partonlarning chekkalarida o'tirgan partonlarga qaraganda uzunlamas?na yo'nalishda kuchliroq siqilganligi sababli sodir bo'ladi. Ushbu nazariy bashoratlarni eksperimental tarzda sinab ko'rish juda qiziqarli bo'lar edi!

Nega bularning barchasi fiziklarni qiziqtiradi?

Nega fiziklar materiyaning proton va neytronlar ichida qanday taqsimlanishini aniq bilishlari kerak?

Birinchidan, buni fizika taraqqiyotining o'zi mantiqiy talab qiladi. Dunyoda zamonaviy nazariy fizika hali to'liq bardosh bera olmaydigan juda ko'p hayratlanarli darajada murakkab tizimlar mavjud. Adronlar ana shunday tizimlardan biridir. Hadronlarning tuzilishini tushunib, biz nazariy fizikaning qobiliyatlarini aniqlaymiz, bu universal bo'lib chiqishi mumkin va, ehtimol, butunlay boshqacha narsada, masalan, o'ta o'tkazgichlarni yoki g'ayrioddiy xususiyatlarga ega boshqa materiallarni o'rganishda yordam beradi.

Ikkinchidan, yadro fizikasi uchun bevosita foyda bor. Atom yadrolarini o'rganishning qariyb asrlik tarixiga qaramay, nazariyotchilar proton va neytronlarning o'zaro ta'sirining aniq qonunini haligacha bilishmaydi.

Ular bu qonunni qisman eksperimental ma'lumotlarga asoslangan holda taxmin qilishlari va qisman nuklonlarning tuzilishi haqidagi bilimlarga asoslangan holda qurishlari kerak. Bu erda nuklonlarning uch o'lchovli tuzilishi haqidagi yangi ma'lumotlar yordam beradi.

Uchinchidan, bir necha yil oldin fiziklar materiyaning yangi agregat holatini - kvark-gluon plazmasini olishga muvaffaq bo'lishdi. Bu holatda kvarklar alohida proton va neytronlar ichida o'tirmaydi, balki yadro materiyasining butun to'plami bo'ylab erkin yuradi. Bunga, masalan, shunday erishish mumkin: og'ir yadrolar tezlatgichda yorug'lik tezligiga juda yaqin tezlikka tezlashadi va keyin to'qnash keladi. Ushbu to'qnashuvda trillionlab darajali haroratlar juda qisqa vaqt ichida paydo bo'ladi, bu esa yadrolarni kvark-glyuon plazmasiga eritadi. Demak, bu yadroviy erishning nazariy hisob-kitoblari nuklonlarning uch o‘lchovli tuzilishini yaxshi bilishni talab qiladi.

Nihoyat, bu ma'lumotlar astrofizika uchun juda zarur. Og'ir yulduzlar umrining oxirida portlaganda, ular ko'pincha juda ixcham jismlarni - neytron va ehtimol kvark yulduzlarni qoldiradilar. Ushbu yulduzlarning yadrosi butunlay neytronlardan va hatto sovuq kvark-glyuon plazmasidan iborat. Bunday yulduzlar uzoq vaqtdan beri kashf etilgan, ammo ularning ichida nima sodir bo'layotganini faqat taxmin qilish mumkin. Shunday qilib, kvark taqsimotini yaxshi tushunish astrofizikada taraqqiyotga olib kelishi mumkin.

Shuningdek, elektron formulani yarating. Buning uchun faqat kimyoviy elementlarning davriy tizimi D.I. Mendeleev, bu majburiy ma'lumotnoma materialidir.

Jadval D.I. Mendeleev guruhlarga bo'lingan (vertikal joylashtirilgan), ulardan jami sakkiztasi, shuningdek gorizontal joylashgan davrlar. Har birining o'z tartib va nisbiy atom massasi bor, bu har bir davriy jadvalda ko'rsatilgan. Miqdori protonlar(p) va elektronlar (?) son jihatdan elementning atom raqamiga to'g'ri keladi. Raqamni aniqlash uchun neytronlar(n) nisbiy atom massasidan (Ar) kimyoviy element sonini ayirish kerak.

1-misol: miqdorni hisoblang protonlar, elektronlar va neytronlar kimyoviy element atomi No 7. Kimyoviy element № 7 azot (N). Avval miqdorni aniqlang protonlar(R). Agar seriya raqami 7 bo'lsa, u 7 bo'ladi protonlar. Bu raqam manfiy zaryadlangan zarrachalar soniga to'g'ri kelishini hisobga olsak, 7 ta elektron (?) ham bo'ladi.Sonni aniqlash uchun neytronlar(n) nisbiy atom massasidan (Ar (N) = 14), azotning atom raqamini (No 7) olib tashlang. Shuning uchun 14 – 7 = 7. Umuman olganda, barcha ma'lumotlar quyidagicha ko'rinadi: p = +7;? = -7;n = 14-7 = 7.

2-misol: miqdorni hisoblang protonlar, elektronlar va neytronlar 20-sonli kimyoviy element atomi. 20-sonli kimyoviy element kaltsiy (Ca). Avval miqdorni aniqlang protonlar(R). Agar seriya raqami 20 bo'lsa, u 20 bo'ladi protonlar. Bu raqam manfiy zaryadlangan zarrachalar soniga to'g'ri kelishini bilsak, u holda 20 ta elektron ham bo'ladi (?).Sonni aniqlash uchun neytronlar(n) nisbiy atom massasidan (Ar (Ca) = 40), atom raqamini (No 20) olib tashlang. Shuning uchun 40 – 20 = 20. Umuman olganda, barcha ma'lumotlar quyidagicha ko'rinadi: p = +20;? = -20;n = 40-20 = 20.

3-misol: miqdorni hisoblang protonlar, elektronlar va neytronlar 33-sonli kimyoviy element atomi. Kimyoviy element №33 - mishyak (As). Avval miqdorni aniqlang protonlar(R). Agar seriya raqami 33 bo'lsa, u 33 bo'ladi. Bu raqam manfiy zaryadlangan zarrachalar soniga to'g'ri kelishini hisobga olsak, 33 ta elektron (?) bo'ladi.Sonni aniqlash uchun neytronlar(n) nisbiy atom massasidan (Ar (As) = 75), azot atom raqamini (No 33) olib tashlang. Shuning uchun 75 – 33 = 42. Umuman olganda, barcha ma'lumotlar quyidagicha ko'rinadi: p = +33;? = -33;n = 75 -33 = 42.

Eslatma

Jadvalda ko'rsatilgan nisbiy atom massasi D.I. Mendeleev, eng yaqin butun songa yaxlitlash kerak.

Manbalar:

• proton va neytronlar javobni tashkil qiladi

Sovutish uchun kolbani chetga qo'ying. Bir yarim-ikki daqiqa kifoya qiladi. Aks holda, erimaydigan cho'kma hosil bo'ladi.

Devorga suv quyib, huni bilan yuvib tashlang. To'liq aralashguncha silkiting, agar kerak bo'lsa, kolbani isitib oling.

Qabul qilgichni yig'ing va ulang. Qabul qilgichga 10 ml 0,01 N yuboring. sulfat kislota eritmasi. Bir yoki ikki tomchi metilrotni qo'llang. Barcha ingredientlarni birlashtirgandan so'ng, suv oqimi pompasini qabul qilgichga ulang.

O'n daqiqadan so'ng, distillashni to'xtating. Suv oqimi kranini yoping, qabul qiluvchining vilkasini oching va sovutgich trubkasi uchidan sulfat kislotani yuving. Xuddi shu hajmdagi 0,01 N bo'lgan boshqa qabul qilgich bilan almashtiring. sulfat kislota eritmasi, ikkinchi distillash qiling.

Chiqish: 1 ml 0,01 N. sulfat kislota yoki natriy gidroksidi 0,14 mg ga to'g'ri keladi.
Qabul qiluvchiga solingan sulfat kislota miqdori va titrlash vaqtida olingan 0,14 mg natriy gidroksid miqdori o'rtasidagi farq tekshirilayotgan 1 ml qondagi qoldiq azot miqdoriga teng. - dagi azot miqdorini ko'rsatish uchun siz 100 ga ko'paytirishingiz kerak.

Valentlik kimyoviy elementlarning boshqa elementlarning ma'lum miqdordagi atomlarini ushlab turish qobiliyatidir. Shu bilan birga, bu ma'lum bir atom tomonidan boshqa atomlar bilan hosil bo'lgan bog'lanishlar soni. Valentlikni aniqlash juda oddiy.

Ko'rsatmalar

E'tibor bering, ba'zi elementlar atomlarining valentligi doimiy, boshqalari esa o'zgaruvchan, ya'ni ular o'zgarishga moyil. Masalan, barcha birikmalardagi vodorod bir valentli, chunki u faqat bitta hosil qiladi. Kislorod ikki valentli bo'lgan holda ikkita bog' hosil qilishga qodir. Lekin y II, IV yoki VI bo'lishi mumkin. Hammasi u bog'langan elementga bog'liq. Shunday qilib, oltingugurt o'zgaruvchan valentlikka ega elementdir.

E'tibor bering, vodorod birikmalarining molekulalarida valentlikni hisoblash juda oddiy. Vodorod har doim bir valentli bo'lib, u bilan bog'langan element uchun bu ko'rsatkich ma'lum bir molekuladagi vodorod atomlari soniga teng bo'ladi. Masalan, CaH2 tarkibida kaltsiy ikki valentli bo'ladi.

Valentlikni aniqlashning asosiy qoidasini eslang: har qanday element atomining valentlik indeksi va uning har qanday molekuladagi atomlari soni ikkinchi element atomining valentlik indeksi va uning atomlari sonining mahsulotidir. berilgan molekula.

Bu tenglikning harf formulasiga qarang: V1 x K1 = V2 x K2, bu erda V elementlar atomlarining valentligi, K esa molekuladagi atomlar soni. Uning yordami bilan, agar qolgan ma'lumotlar ma'lum bo'lsa, har qanday elementning valentlik indeksini aniqlash oson.

Oltingugurt oksidi molekulasi SO2 misolini ko'rib chiqing. Barcha birikmalardagi kislorod ikki valentli, shuning uchun qiymatlarni nisbatga almashtirib: Voksigen x Kislorod = Voltingugurt x Xers, biz olamiz: 2 x 2 = Voltingugurt x 2. Bu erdan oltingugurt = 4/2 = 2. Shunday qilib. , bu molekulada oltingugurtning valentligi 2 ga teng.

Mavzu bo'yicha video

Elektron- deyarli barcha elektr hodisalarida ishtirok etadigan eng engil elektr zaryadlangan zarracha. Kam massasi tufayli u kvant mexanikasining rivojlanishida eng ko'p ishtirok etadi. Ushbu tezkor zarralar zamonaviy fan va texnologiya sohasida keng qo'llanilishini topdi.

?lleketaron so'zi yunoncha. Bu elektronga o'z nomini berdi. Bu "amber" deb tarjima qilingan. Bir vaqtlar yunon tabiatshunoslari kehribar parchalari juni bilan turli xil tajribalar o'tkazdilar, keyinchalik ular turli xil kichik narsalarni jalb qila boshladilar. Elektron om - materiya tuzilishini tashkil etuvchi asosiy birliklardan biri bo'lgan manfiy zaryadlangan zarrachaga berilgan nom. Elektron Atomlarning qobiqlari elektronlardan iborat bo?lib, ularning joylashuvi va soni moddaning kimyoviy xossalarini belgilaydi.Turli moddalar atomlaridagi elektronlar soni haqida D.I. tuzgan kimyoviy elementlar jadvalidan bilib olishingiz mumkin. Mendeleev. Atom yadrosidagi protonlar soni har doim ma'lum bir moddaning atomining elektron qobig'ida bo'lishi kerak bo'lgan elektronlar soniga teng. Elektron Ular yadro atrofida katta tezlikda aylanadi va shuning uchun ular yadroda "" emas. Buni yaqqol qiyoslash mumkin, Yer uni o'ziga tortsa ham, tushmaydi.Elementar zarralar fizikasining zamonaviy tushunchalari strukturasizlik va bo'linmaslikni ko'rsatadi. Ushbu zarrachalarning yarimo'tkazgichlarda harakatlanishi energiyani osongina uzatish va boshqarish imkonini beradi. Bu xususiyat elektronika, kundalik hayot, sanoat va aloqada keng qo'llaniladi. Supero'tkazuvchilardagi elektronlarning tezligi juda kichik bo'lishiga qaramay, elektr maydoni yorug'lik tezligida tarqalishi mumkin. Buning yordamida butun davrdagi oqim bir zumda o'rnatiladi. Elektron Korpuskulyarlardan tashqari ular to'lqinli xususiyatlarga ham ega. Ular tortishish, kuchsiz va elektromagnit o'zaro ta'sirlarda ishtirok etadilar. Elektronning barqarorligi energiya va zaryadning saqlanish qonunlaridan kelib chiqadi. Bu zarracha zaryadlanganlarning eng yengili va shuning uchun hech narsaga parchalana olmaydi. Zaryadning saqlanish qonuni bo'yicha engilroq zarrachalarga, zarrachalardan og'irroq zarrachalarga parchalanishi energiyaning saqlanish qonuni bilan taqiqlangan. Zaryadning saqlanish qonunining bajarilishining aniqligi elektronning kamida o'n yil davomida zaryadini yo'qotmasligi bilan baholanishi mumkin.

Mavzu bo'yicha video

Neytron nima? Uning tuzilishi, xususiyatlari va vazifalari qanday? Neytronlar atomlarni tashkil etuvchi zarrachalarning eng kattasi, barcha moddalarning qurilish bloklari.

Atom tuzilishi

Neytronlar yadroda joylashgan bo'lib, atomning zich mintaqasi ham protonlar (musbat zaryadlangan zarralar) bilan to'ldirilgan. Bu ikki element yadro deb ataladigan kuch bilan birga ushlab turiladi. Neytronlar neytral zaryadga ega. Neytral atom hosil qilish uchun protonning musbat zaryadi elektronning manfiy zaryadiga mos keladi. Yadrodagi neytronlar atomning zaryadiga ta'sir qilmasa ham, ular atomga ta'sir qiluvchi ko'plab xususiyatlarga ega, shu jumladan radioaktivlik darajasi.

Neytronlar, izotoplar va radioaktivlik

Atom yadrosida joylashgan zarracha protondan 0,2% kattaroq neytrondir. Ular birgalikda bir xil elementning umumiy massasining 99,99% ni tashkil qiladi va turli xil miqdordagi neytronlarga ega bo'lishi mumkin. Olimlar atom massasiga murojaat qilganda, ular o'rtacha atom massasini anglatadi. Masalan, uglerodda odatda atom massasi 12 ta 6 ta neytron va 6 ta proton bor, lekin u ba'zan atom massasi 13 (6 proton va 7 neytron) bo?lgan holda topiladi. Atom raqami 14 bo'lgan uglerod ham mavjud, ammo kam uchraydi. Shunday qilib, uglerodning atom massasi o'rtacha 12,011 ga teng.

Atomlarda neytronlarning soni har xil bo'lsa, ular izotoplar deyiladi. Olimlar kattaroq izotoplar yaratish uchun bu zarralarni yadroga qo‘shish yo‘llarini topdilar. Endi neytronlarni qo'shish atomning zaryadiga ta'sir qilmaydi, chunki ularning zaryadi yo'q. Biroq ular atomning radioaktivligini oshiradi. Bu yuqori darajadagi energiyani chiqarib yuborishi mumkin bo'lgan juda beqaror atomlarga olib kelishi mumkin.

Yadro nima?

Kimyoda yadro proton va neytronlardan tashkil topgan atomning musbat zaryadlangan markazidir. "Yadro" so'zi lotin yadrosidan kelib chiqqan bo'lib, "yong'oq" yoki "yadro" degan ma'noni anglatadi. Bu atama 1844 yilda Maykl Faraday tomonidan atom markazini tasvirlash uchun kiritilgan. Yadroni o'rganish, uning tarkibi va xususiyatlarini o'rganish bilan shug'ullanadigan fanlar yadro fizikasi va yadro kimyosi deb ataladi.

Protonlar va neytronlar kuchli yadro kuchi bilan birga ushlab turiladi. Elektronlar yadroga tortiladi, lekin shu qadar tez harakat qiladiki, ularning aylanishi atom markazidan bir oz masofada sodir bo'ladi. Plyus belgisi bo'lgan yadro zaryadi protonlardan kelib chiqadi, ammo neytron nima? Bu elektr zaryadiga ega bo'lmagan zarrachadir. Atomning deyarli barcha og'irligi yadroda joylashgan, chunki protonlar va neytronlar elektronlardan ko'ra ko'proq massaga ega. Atom yadrosidagi protonlar soni uning element sifatida kimligini belgilaydi. Neytronlar soni atomning qaysi izotopi ekanligini ko'rsatadi.

Atom yadrosining kattaligi

Yadro atomning umumiy diametridan ancha kichikdir, chunki elektronlar markazdan uzoqroqda joylashgan bo'lishi mumkin. Vodorod atomi yadrosidan 145 000 marta, uran atomi esa markazidan 23 000 marta katta. Vodorod yadrosi eng kichikdir, chunki u bitta protondan iborat.

Yadroda proton va neytronlarning joylashishi

Proton va neytronlar odatda bir joyga to'plangan va sharlarga teng taqsimlangan holda tasvirlangan. Biroq, bu haqiqiy tuzilmani soddalashtirishdir. Har bir nuklon (proton yoki neytron) ma'lum energiya darajasini va joylashuv oralig'ini egallashi mumkin. Yadro sharsimon bo'lishi bilan birga, nok, sharsimon yoki disk shaklida ham bo'lishi mumkin.

Proton va neytronlarning yadrolari barionlar bo'lib, ular eng kichiklaridan iborat bo'lib, ular kvarklar deb ataladi. Jozibali kuch juda qisqa diapazonga ega, shuning uchun protonlar va neytronlar bog'lanish uchun bir-biriga juda yaqin bo'lishi kerak. Bu kuchli tortishish zaryadlangan protonlarning tabiiy itarishini engadi.

Proton, neytron va elektron

Yadro fizikasi kabi fanning rivojlanishiga kuchli turtki neytronning ochilishi bo'ldi (1932). Buning uchun Rezerford shogirdi bo'lgan ingliz fizigiga rahmat aytishimiz kerak. Neytron nima? Bu beqaror zarracha bo'lib, erkin holatda atigi 15 daqiqada massasiz neytral zarracha deb ataladigan proton, elektron va neytrinoga parchalanishi mumkin.

Zarracha o'z nomini oldi, chunki u elektr zaryadiga ega emas, u neytraldir. Neytronlar juda zich. Izolyatsiya qilingan holatda bitta neytronning massasi atigi 1,67·10 - 27 bo'ladi va agar siz neytronlar bilan zich o'ralgan choy qoshiqni olsangiz, hosil bo'lgan materiyaning og'irligi millionlab tonnaga etadi.

Element yadrosidagi protonlar soniga atom raqami deyiladi. Bu raqam har bir elementning o'ziga xosligini beradi. Ba'zi elementlarning atomlarida, masalan, uglerodda, yadrolardagi protonlar soni doimo bir xil, ammo neytronlar soni har xil bo'lishi mumkin. Yadrosida ma'lum miqdordagi neytronlarga ega bo'lgan elementning atomi izotop deb ataladi.

Yagona neytronlar xavflimi?

Neytron nima? Bu proton bilan birga kiritilgan zarracha Biroq, ba'zida ular o'z-o'zidan mavjud bo'lishi mumkin. Neytronlar atom yadrolaridan tashqarida bo'lganda, ular potentsial xavfli xususiyatlarga ega bo'ladilar. Ular yuqori tezlikda harakat qilganda, halokatli nurlanish hosil qiladi. Odamlar va hayvonlarni o'ldirish qobiliyati bilan mashhur bo'lgan neytron bombalari tirik bo'lmagan jismoniy tuzilmalarga minimal ta'sir ko'rsatadi.

Neytronlar atomning juda muhim qismidir. Ushbu zarrachalarning yuqori zichligi, ularning tezligi bilan birgalikda, ularga haddan tashqari halokatli kuch va energiya beradi. Natijada, ular urgan atomlarning yadrolarini o'zgartirishi yoki hatto parchalashi mumkin. Neytron aniq neytral elektr zaryadiga ega bo'lsa-da, u zaryadga nisbatan bir-birini bekor qiluvchi zaryadlangan komponentlardan iborat.

Atomdagi neytron mayda zarrachadir. Protonlar singari, ular elektron mikroskopda ham ko'rish uchun juda kichikdir, ammo ular mavjud, chunki bu atomlarning xatti-harakatlarini tushuntirishning yagona yo'li. Neytronlar atomning barqarorligi uchun juda muhim, ammo uning atom markazidan tashqarida ular uzoq vaqt mavjud bo'lolmaydi va o'rtacha 885 soniyada (taxminan 15 daqiqada) parchalanadi.

• Tarjima

Har bir atomning markazida yadro, protonlar va neytronlar deb ataladigan kichik zarralar to'plami joylashgan. Ushbu maqolada biz proton va neytronlarning tabiatini o'rganamiz, ular undan ham kichikroq zarralar - kvarklar, glyuonlar va antikvarklardan iborat. (Glyuonlar, xuddi fotonlar kabi, o'zlarining antizarralaridir.) Kvarklar va glyuonlar, biz bilganimizdek, haqiqatan ham elementar bo'lishi mumkin (bo'linmas va o'lchami kichikroq narsadan iborat emas). Ammo keyinroq ularga.

Ajablanarlisi shundaki, protonlar va neytronlar deyarli bir xil massaga ega - foizgacha aniq:

• proton uchun 0,93827 GeV/c 2,
• Neytron uchun 0,93957 GeV/c 2.

Bu ularning tabiatining kalitidir - ular aslida juda o'xshash. Ha, ular orasida bitta aniq farq bor: proton musbat elektr zaryadiga ega, neytron esa hech qanday zaryadga ega emas (u neytral, shuning uchun uning nomi). Shunga ko'ra, elektr kuchlari birinchisiga ta'sir qiladi, lekin ikkinchisiga emas. Bir qarashda bu farq juda muhim ko'rinadi! Lekin aslida unday emas. Boshqa barcha ma'nolarda proton va neytron deyarli egizakdir. Ularning nafaqat massasi, balki ichki tuzilishi ham bir xil.

Ular juda o'xshashligi va bu zarralar yadrolarni tashkil qilgani uchun proton va neytronlar ko'pincha nuklonlar deb ataladi.

Protonlar taxminan 1920 yilda aniqlangan va tavsiflangan (garchi ular ilgari kashf etilgan bo'lsa ham; vodorod atomining yadrosi faqat bitta protondan iborat), neytronlar esa 1933 yilda kashf etilgan. Protonlar va neytronlar bir-biriga juda o'xshashligi deyarli darhol anglab yetildi. Ammo ularning o'lchanadigan o'lchami yadro o'lchamiga (radiusi bo'yicha atomdan taxminan 100 000 marta kichik) 1954 yilgacha ma'lum emas edi. Ularning kvarklar, antikvarklar va glyuonlardan iboratligi 1960-yillarning o?rtalaridan 1970-yillarning o?rtalarigacha bosqichma-bosqich tushunilgan. 70-yillarning oxiri va 80-yillarning boshlariga kelib, bizning protonlar, neytronlar va ular nimadan iboratligi haqidagi tushunchamiz asosan o'rnashdi va shu vaqtdan beri o'zgarmadi.

Nuklonlarni ta'riflash atomlar yoki yadrolarga qaraganda ancha qiyin. Atomlar printsipial jihatdan oddiy deb aytmaslik kerak, lekin hech bo'lmaganda geliy atomi kichik geliy yadrosi atrofida orbitada bo'lgan ikkita elektrondan iborat deb o'ylamasdan aytish mumkin; geliy yadrosi esa ikkita neytron va ikkita protondan iborat juda oddiy guruhdir. Ammo nuklonlar bilan hamma narsa oddiy emas. Men allaqachon “Proton nima va uning ichida nima bor?” maqolasida yozgan edim, atom nafis minuetga, nuklon esa yovvoyi partiyaga o'xshaydi.

Proton va neytronning murakkabligi haqiqiy bo'lib ko'rinadi va fizikani to'liq bilmaslikdan kelib chiqmaydi. Bizda kvarklar, antikvarklar va glyuonlar va ular o'rtasida yuzaga keladigan kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlarni tasvirlash uchun ishlatiladigan tenglamalar mavjud. Ushbu tenglamalar kvant xromodinamikasidan QCD deb ataladi. Tenglamalarning to'g'riligini turli usullar bilan, jumladan, Katta adron kollayderida hosil bo'lgan zarrachalar sonini o'lchash orqali tekshirish mumkin. QCD tenglamalarini kompyuterga ulab, protonlar va neytronlar va boshqa shunga o'xshash zarrachalar (birgalikda "adronlar" deb ataladi) xususiyatlari bo'yicha hisob-kitoblarni amalga oshirish orqali biz ushbu zarrachalarning xossalari haqidagi bashoratlarni olamiz, bu esa haqiqiy dunyoda o'tkazilgan kuzatishlarga yaqinroqdir. Shunday ekan, QCD tenglamalari yolg‘on gapirmaydi va proton va neytron haqidagi bilimlarimiz to‘g‘ri tenglamalarga asoslanadi, deb ishonish uchun asosimiz bor. Ammo to'g'ri tenglamalarga ega bo'lishning o'zi etarli emas, chunki:

• Oddiy tenglamalar juda murakkab echimlarga ega bo'lishi mumkin,
• Ba'zan murakkab qarorlarni oddiy tarzda tasvirlab bo'lmaydi.

Aytishimiz mumkinki, nuklonlar aynan shunday: ular nisbatan oddiy QCD tenglamalarining murakkab yechimlari bo‘lib, ularni bir-ikki so‘z yoki rasm bilan tasvirlab bo‘lmaydi.

Nuklonlarning o'ziga xos murakkabligi tufayli siz, o'quvchi, tanlov qilishingiz kerak bo'ladi: tasvirlangan murakkablik haqida qanchalik bilishni xohlaysiz? Qanchalik uzoqqa bormasangiz ham, bu sizga qoniqish keltirmaydi: qancha ko'p o'rgansangiz, mavzu shunchalik aniq bo'ladi, ammo yakuniy javob o'zgarmaydi - proton va neytron juda murakkab. Men sizga uchta tushunish darajasini taklif qila olaman, batafsilroq; har qanday darajadan keyin to'xtab, boshqa mavzularga o'tishingiz mumkin yoki oxirgisiga qadar sho'ng'ishingiz mumkin. Har bir daraja men keyingi bosqichda qisman javob bera oladigan savollarni tug'diradi, ammo yangi javoblar yangi savollarni tug'diradi. Oxir-oqibat - men hamkasblarim va ilg'or talabalar bilan professional munozaralarda bo'lgani kabi - men sizni faqat haqiqiy tajribalarda olingan ma'lumotlarga, turli ta'sirli nazariy dalillarga va kompyuter simulyatsiyalariga havola qila olaman.

Tushunishning birinchi darajasi

Proton va neytronlar nimadan iborat?

Guruch. 1: atigi ikkita yuqori kvark va bitta pastga kvarkdan tashkil topgan protonlarning haddan tashqari soddalashtirilgan versiyasi va faqat ikkita pastga kvark va bitta yuqori kvarkdan iborat neytronlar.

Masalalarni soddalashtirish uchun ko'plab kitoblar, maqolalar va veb-saytlar protonlar uchta kvarkdan (ikkita yuqori kvark va bitta pastga kvark) iboratligini ko'rsatadi va rasmga o'xshash narsani chizadi. 1. Neytron bir xil, faqat bitta yuqoriga va ikkita pastga kvarkdan iborat. Ushbu oddiy tasvir ba'zi olimlarning, asosan, 1960-yillarda ishongan narsalarini ko'rsatadi. Ammo tez orada ma'lum bo'ldiki, bu nuqtai nazar endi to'g'ri bo'lmagan darajada soddalashtirilgan.

Murakkabroq ma'lumot manbalaridan siz protonlar glyuonlar tomonidan tutilgan uchta kvarkdan (ikkitasi yuqoriga va bitta pastga) iborat ekanligini bilib olasiz - va 1-rasmga o'xshash rasm paydo bo'lishi mumkin. 2, bu erda glyuonlar kvarklarni ushlab turuvchi buloqlar yoki iplar sifatida tortiladi. Neytronlar bir xil, faqat bitta yuqoriga va ikkita pastga kvarkga ega.

Guruch. 2: takomillashtirish rasm. 1 protonda kvarklarni ushlab turadigan kuchli yadro kuchining muhim roliga urg'u berilganligi sababli.

Bu nuklonlarni tasvirlashning yomon usuli emas, chunki u glyuonlar hisobiga protonda kvarklarni ushlab turadigan kuchli yadro kuchining muhim rolini ta'kidlaydi (xuddi yorug'likni tashkil etuvchi zarracha foton bilan bog'liq). elektromagnit kuch). Ammo bu ham chalkash, chunki u glyuonlar nima ekanligini va ular nima qilishini tushuntirmaydi.

Oldinga borish va narsalarni men qilgan tarzda tasvirlash uchun sabablar bor: proton uchta kvarkdan (ikkitasi yuqoriga va bitta pastga), bir guruh glyuonlardan va kvark-antikvark juftliklari tog'idan (asosan yuqoriga va pastga kvarklardan, lekin bir nechta g'alati narsalar ham bor). Ularning barchasi juda yuqori tezlikda (yorug'lik tezligiga yaqinlashganda) oldinga va orqaga uchadi; bu butun to'plam kuchli yadro kuchi tomonidan birlashtiriladi. Men buni rasmda ko'rsatdim. 3. Neytronlar yana bir xil, lekin bitta yuqoriga va ikkita pastga kvarkga ega; O'zligini o'zgartirgan kvark o'q bilan ko'rsatilgan.

Guruch. 3: protonlar va neytronlarning nomukammalroq bo'lishiga qaramay, haqiqiyroq tasvir

Bu kvarklar, antikvarklar va glyuonlar nafaqat oldinga va orqaga vahshiyona harakat qiladilar, balki zarrachalarni yo'q qilish (bunda kvark va bir xil antikvark ikkita glyuonga aylanadi) kabi jarayonlar orqali bir-biri bilan to'qnashadi va bir-biriga aylanadi. yoki aksincha) yoki glyuonning yutilishi va emissiyasi (bunda kvark va glyuon to'qnashib, kvark va ikkita glyuon hosil qilishi mumkin yoki aksincha).

Ushbu uchta tavsifda umumiy nima bor:

• Proton uchun ikkita yuqori kvark va pastga kvark (plyus boshqa narsa).
• Neytronda bitta yuqori kvark va ikkita pastga kvark (plyus boshqa narsa) mavjud.
• Neytronlarning "boshqa narsasi" protonlarning "boshqa narsasi" bilan mos keladi. Ya'ni, nuklonlarda bir xil "boshqa narsa" mavjud.
• Proton va neytron o'rtasidagi kichik massa farqi pastga kvark va yuqori kvark massalaridagi farq tufayli paydo bo'ladi.

Va, chunki:

• yuqori kvarklar uchun elektr zaryadi 2/3 e ga teng (bu erda e - protonning zaryadi, -e - elektronning zaryadi),
• pastki kvarklarning zaryadi -1/3e,
• glyuonlar 0 zaryadga ega,
• har qanday kvark va unga mos keladigan antikvarkning umumiy zaryadi 0 ga teng (masalan, pastga qarshi kvark +1/3e zaryadga ega, shuning uchun pastga kvark va pastga kvarkning zaryadi –1/3 e +1/3 bo‘ladi. e = 0),

Har bir raqam protonning elektr zaryadini ikkita yuqoriga va bitta pastga kvarkga belgilaydi va "boshqa narsa" zaryadga 0 qo'shadi. Xuddi shunday, neytron bir yuqoriga va ikkita pastga kvark tufayli nol zaryadga ega:

• protonning umumiy elektr zaryadi 2/3 e + 2/3 e – 1/3 e = e,
• neytronning umumiy elektr zaryadi 2/3 e – 1/3 e – 1/3 e = 0 ga teng.

Ushbu tavsiflar quyidagi ko'rinishlarda farqlanadi:

• nuklon ichida qancha "boshqa narsa" bor,
• u erda nima qilyapti
• nuklonning massa va massa energiyasi (E = mc 2, zarracha tinch bo'lganda ham u erda mavjud bo'lgan energiya) qaerdan keladi.

Atom massasining katta qismi va shuning uchun barcha oddiy moddalar proton va neytronlarda bo'lganligi sababli, ikkinchi nuqta bizning tabiatimizni to'g'ri tushunish uchun juda muhimdir.

Guruch. 1-rasmda aytilishicha, kvarklar asosan nuklonning uchdan bir qismidir, xuddi proton yoki neytron geliy yadrosining chorak qismi yoki uglerod yadrosining 1/12 qismi kabi. Agar bu rasm to?g?ri bo?lsa, nuklondagi kvarklar nisbatan sekin (yorug?likdan ancha sekinroq tezlikda) harakatlanib, ular o?rtasida nisbatan zaif o?zaro ta'sirlar sodir bo?lardi (garchi ularni o?rnida ushlab turgan kuchli kuch bo?lsa ham). Kvarkning massasi, yuqoriga va pastga, keyin 0,3 GeV/c 2, ya'ni proton massasining uchdan bir qismiga teng bo'ladi. Ammo bu oddiy tasvir va u qo'ygan g'oyalar shunchaki noto'g'ri.

Guruch. 3. proton haqida butunlay boshqacha tasavvur beradi, chunki uning ichida yorug'likka yaqin tezlikda aylanib yuruvchi zarrachalar qozoni. Bu zarralar bir-biri bilan to'qnashadi va bu to'qnashuvlarda ularning ba'zilari yo'q qilinadi va boshqalari o'z o'rnida yaratiladi. Glyuonlarning massasi yo'q, yuqori kvarklarning massalari 0,004 GeV/c 2 ga teng, pastki kvarklarning massalari esa 0,008 GeV/c 2 ga teng - protondan yuzlab marta kichik. Proton massasining energiyasi qayerdan kelib chiqishi murakkab savol: uning bir qismi kvarklar va antikvarklar massasi energiyasidan, bir qismi kvarklar, antikvarklar va glyuonlarning harakat energiyasidan va bir qismi (ehtimol ijobiy, ehtimol salbiy). ) kuchli yadroviy o'zaro ta'sirda to'plangan, kvarklarni, antikvarklarni va glyuonlarni birga ushlab turadigan energiyadan.

Qaysidir ma'noda, rasm. 2-rasm orasidagi farqni hal qilishga urinish. 1 va rasm. 3. Bu raqamni soddalashtiradi. 3, ko'plab kvark-antiquark juftlarini olib tashlash, ularni, qoida tariqasida, efemer deb atash mumkin, chunki ular doimo paydo bo'ladi va yo'qoladi va kerak emas. Ammo bu nuklonlardagi glyuonlar protonlarni bir-biriga bog'lab turuvchi kuchli yadro kuchining bevosita qismi ekanligi haqidagi taassurot qoldiradi. Va u protonning massasi qaerdan kelganini tushuntirmaydi.

Shaklda. 1 proton va neytronning tor ramkalaridan tashqari yana bir kamchilik mavjud. Bu boshqa hadronlarning ba'zi xususiyatlarini tushuntirmaydi, masalan, pion va rho mezon. Rasmda ham xuddi shunday muammolar mavjud. 2.

Ushbu cheklovlar men o'quvchilarimga va veb-saytimda rasmdagi rasmni berishimga olib keldi. 3. Lekin men sizni ogohlantirmoqchimanki, u ham ko'p cheklovlarga ega, men ularni keyinroq muhokama qilaman.

Ta'kidlash joizki, strukturaning o'ta murakkabligi shaklda nazarda tutilgan. 3 kuchli yadro kuchi kabi kuchli kuch bilan birga ushlab turilgan jismdan kutilgan bo'lar edi. Va yana bir narsa: kvark-antikvark juftlari guruhiga kirmaydigan uchta kvark (proton uchun ikkita yuqoriga va bitta pastga) ko'pincha "valentlik kvarklari", kvark-antikvark juftlari esa "dengiz dengizi" deb ataladi. kvark juftlari”. Bunday til ko'p hollarda texnik jihatdan qulaydir. Ammo bu noto'g'ri taassurot qoldiradi, agar siz protonning ichiga qarasangiz va ma'lum bir kvarkga qarasangiz, u dengizning bir qismi yoki valentlik ekanligini darhol aniqlashingiz mumkin. Buni amalga oshirish mumkin emas, oddiygina bunday yo'l yo'q.

Proton massasi va neytron massasi

Proton va neytronning massalari juda o'xshash bo'lgani uchun va proton va neytron faqat yuqori kvarkni pastga kvark bilan almashtirishda farq qilganligi sababli, ularning massalari bir xil tarzda ta'minlangan, bir xil manbadan kelganga o'xshaydi. , va ularning farqi yuqoriga va pastga kvarklar o'rtasidagi ozgina farqda yotadi. Ammo yuqoridagi uchta raqam proton massasining kelib chiqishi to'g'risida bir-biridan juda farq qiluvchi uchta fikr mavjudligini ko'rsatadi.

Guruch. 1-rasmda aytilishicha, yuqoriga va pastga kvarklar oddiygina proton va neytron massasining 1/3 qismini tashkil qiladi: 0,313 GeV/c 2 tartibida yoki protonda kvarklarni ushlab turish uchun zarur bo'lgan energiya tufayli. Proton va neytron massalari orasidagi farq foizning bir qismini tashkil qilganligi sababli, yuqoriga va pastga kvark massalari orasidagi farq ham foizning bir qismi bo'lishi kerak.

Guruch. 2 kamroq aniq. Proton massasining qancha qismi glyuonlarga bog'liq? Ammo, printsipial jihatdan, rasmdan ko'rinib turibdiki, proton massasining katta qismi hali ham rasmda bo'lgani kabi kvarklarning massasidan kelib chiqadi. 1.

Guruch. 3-rasm protonning massasi qanday paydo bo'lishiga yanada nozik yondashuvni aks ettiradi (biz to'g'ridan-to'g'ri protonni kompyuter hisob-kitoblari orqali va bilvosita boshqa matematik usullardan foydalangan holda sinab ko'rishimiz mumkin). Bu rasmda keltirilgan fikrlardan juda farq qiladi. 1 va 2, va bu juda oddiy emas.

Buning qanday ishlashini tushunish uchun siz protonning massasi m bo'yicha emas, balki uning massa energiyasi E = mc 2, massa bilan bog'liq energiya nuqtai nazaridan o'ylashingiz kerak. Kontseptual ravishda, to'g'ri savol "proton m massasi qaerdan keladi" emas, shundan so'ng siz m ni c 2 ga ko'paytirish orqali E ni hisoblashingiz mumkin, lekin aksincha: "proton massasi E ning energiyasi qaerdan keladi, ” shundan so'ng siz E ni c 2 ga bo'lish orqali m massasini hisoblashingiz mumkin.

Proton massasi energiyasiga hissalarni uch guruhga bo'lish foydalidir:

A) Undagi kvarklar va antikvarklarning massa energiyasi (dam olish energiyasi) (glyuonlar, massasiz zarralar, hech qanday hissa qo'shmaydi).
B) Kvarklar, antikvarklar va glyuonlarning harakat energiyasi (kinetik energiyasi).
C) Protonni ushlab turgan kuchli yadroviy o'zaro ta'sirda (aniqrog'i, glyuon maydonlarida) saqlanadigan o'zaro ta'sir energiyasi (bog'lanish energiyasi yoki potensial energiya).

Guruch. 3 proton ichidagi zarralar yuqori tezlikda harakatlanishi va u massasiz glyuonlarga to'la bo'lganligi sababli B) ning hissasi A) dan katta ekanligini aytadi. Odatda, ko'pgina jismoniy tizimlarda B) va C) taqqoslanadigan bo'lib chiqadi, C) esa ko'pincha salbiy. Shunday qilib, protonning (va neytronning) massa energiyasi asosan B) va C kombinatsiyasidan kelib chiqadi, A) kichik bir qismga hissa qo'shadi. Shuning uchun proton va neytronning massalari asosan ulardagi zarrachalarning massalari tufayli emas, balki bu zarralarning harakat energiyalari va ularning glyuon maydonlari bilan bog'liq bo'lgan o'zaro ta'sir energiyasi tufayli paydo bo'ladi. proton. Bizga tanish bo'lgan boshqa tizimlarning aksariyatida energiya balansi boshqacha taqsimlanadi. Masalan, atomlarda va quyosh sistemasida A) hukmronlik qiladi va B) va C) kattaligi jihatidan ancha kichikroq va solishtirish mumkin.

Xulosa qilib shuni ta'kidlaymizki:

• Guruch. 1 proton massasi energiyasi A hissasidan kelib chiqadi deb taxmin qiladi).
• Guruch. 2 A) va B) ikkala hissa ham muhim, B) kichik hissa qo'shadi deb taxmin qiladi.
• Guruch. 3 B) va C) muhim ekanligini ko'rsatadi va A) ning hissasi ahamiyatsiz bo'lib chiqadi.

Biz bilamizki, rasm to'g'ri. 3. Biz uni sinab ko‘rish uchun kompyuter simulyatsiyalarini ishga tushirishimiz mumkin va bundan ham muhimi, turli jozibali nazariy dalillar tufayli biz bilamizki, agar yuqoriga va pastga kvark massalari nolga teng bo‘lsa (va hamma narsa o‘z holicha qolsa), protonning massasi shunday bo‘lar edi. deyarli nol o'zgargan bo'lardi. Shunday qilib, aftidan, kvark massalari proton massasiga muhim hissa qo'sha olmaydi.

Agar shakl. 3 yolg'on gapirmaydi, kvark va antikvarkning massalari juda kichik. Ular aslida qanday? Yuqori kvarkning (shuningdek, antikvarkning) massasi 0,005 GeV/c 2 dan oshmaydi, bu 0,313 GeV/c 2 dan ancha past, bu rasmdan kelib chiqadi. 1. (Yuqori kvarkning massasini o'lchash qiyin va nozik ta'sirlar tufayli o'zgarib turadi, shuning uchun u 0,005 GeV/c2 dan ancha kam bo'lishi mumkin). Pastki kvarkning massasi yuqori kvarkning massasidan taxminan 0,004 GeV/s 2 ga katta. Bu shuni anglatadiki, har qanday kvark yoki antikvarkning massasi proton massasining bir foizidan oshmaydi.

E'tibor bering, bu (1-rasmga zid ravishda) pastga kvarkning yuqori kvark massasiga nisbati birlikka yaqinlashmasligini anglatadi! Pastki kvarkning massasi yuqori kvarkning massasidan kamida ikki baravar katta. Neytron va proton massalarining bir-biriga o'xshash bo'lishining sababi yuqoriga va pastga kvarklarning massalari o'xshashligida emas, balki yuqoriga va pastga kvarklarning massalari juda kichik - va ular orasidagi farq kichik, nisbiydir. proton va neytron massalariga. Esda tutingki, protonni neytronga aylantirish uchun uning yuqoridagi kvarklaridan birini pastga kvark bilan almashtirish kifoya (3-rasm). Bu almashtirish neytronni protondan bir oz og'irroq qilish va uning zaryadini +e dan 0 ga o'zgartirish uchun etarli.

Darvoqe, proton ichidagi turli zarrachalarning bir-biri bilan to‘qnashib turishi, doimo paydo bo‘lib, yo‘qolib turishi biz muhokama qilayotgan narsalarga ta’sir qilmaydi – har qanday to‘qnashuvda energiya saqlanib qoladi. Kvarklar va glyuonlarning massa energiyasi va harakat energiyasi, ularning o'zaro ta'sirining energiyasi ham o'zgarishi mumkin, lekin protonning umumiy energiyasi o'zgarmaydi, garchi uning ichidagi hamma narsa doimo o'zgarib turadi. Shunday qilib, protonning massasi, uning ichki girdobiga qaramay, doimiy bo'lib qoladi.

Shu nuqtada siz to'xtab, olingan ma'lumotni o'zlashtirishingiz mumkin. Ajoyib! Oddiy moddalar tarkibidagi deyarli barcha massa atomlardagi nuklonlar massasidan kelib chiqadi. Va bu massaning katta qismi proton va neytronga xos bo'lgan tartibsizlikdan - nuklonlardagi kvarklar, glyuonlar va antikvarklarning harakat energiyasidan va nuklonni butun holatida ushlab turadigan kuchli yadroviy o'zaro ta'sirlar energiyasidan kelib chiqadi. Ha: bizning sayyoramiz, tanamiz, nafasimiz shunday sokin va yaqin vaqtgacha tasavvur qilib bo'lmaydigan pandemoniyaning natijasidir.