परमाणु किसी रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण है जो अपने सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। एक परमाणु में एक नाभिक होता है, जिसमें एक सकारात्मक विद्युत आवेश होता है, और नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। किसी भी रासायनिक तत्व के नाभिक का आवेश Z और e के गुणनफल के बराबर होता है, जहाँ Z रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में इस तत्व की क्रम संख्या है, e प्राथमिक विद्युत आवेश का मान है।
इलेक्ट्रॉननकारात्मक विद्युत आवेश वाले पदार्थ का सबसे छोटा कण e=1.6·10 -19 कूलम्ब है, जिसे प्राथमिक विद्युत आवेश के रूप में लिया जाता है। नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन कोश K, L, M, आदि में स्थित होते हैं। K, नाभिक के सबसे निकट का कोश है। किसी परमाणु का आकार उसके इलेक्ट्रॉन कोश के आकार से निर्धारित होता है। एक परमाणु इलेक्ट्रॉन खो सकता है और सकारात्मक आयन बन सकता है या इलेक्ट्रॉन प्राप्त कर सकता है और नकारात्मक आयन बन सकता है। किसी आयन का आवेश खोए या प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करता है। किसी तटस्थ परमाणु को आवेशित आयन में बदलने की प्रक्रिया को आयनीकरण कहा जाता है।
परमाणु नाभिक(परमाणु का केंद्रीय भाग) प्राथमिक परमाणु कणों - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना है। नाभिक की त्रिज्या परमाणु की त्रिज्या से लगभग एक लाख गुना छोटी होती है। परमाणु नाभिक का घनत्व अत्यंत अधिक होता है। प्रोटान- ये एकल धनात्मक विद्युत आवेश वाले स्थिर प्राथमिक कण हैं और इनका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से 1836 गुना अधिक है। प्रोटॉन सबसे हल्के तत्व हाइड्रोजन के परमाणु का नाभिक है। नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या Z होती है। न्यूट्रॉनएक तटस्थ (बिना विद्युत आवेश वाला) प्राथमिक कण है जिसका द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के बहुत करीब है। चूँकि नाभिक के द्रव्यमान में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान होता है, परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या A - Z के बराबर होती है, जहाँ A किसी दिए गए आइसोटोप की द्रव्यमान संख्या है (देखें)। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जो नाभिक बनाते हैं, न्यूक्लियॉन कहलाते हैं। नाभिक में न्यूक्लियॉन विशेष परमाणु बलों द्वारा जुड़े होते हैं।
परमाणु नाभिक में ऊर्जा का एक विशाल भंडार होता है, जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी होता है। परमाणु प्रतिक्रियाएँ तब होती हैं जब परमाणु नाभिक प्राथमिक कणों या अन्य तत्वों के नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। नाभिकीय अभिक्रियाओं के फलस्वरूप नये नाभिकों का निर्माण होता है। उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में बदल सकता है। इस स्थिति में, एक बीटा कण, यानी, एक इलेक्ट्रॉन, नाभिक से बाहर निकल जाता है।
नाभिक में एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में संक्रमण दो तरीकों से किया जा सकता है: या तो एक कण जिसका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर है, लेकिन एक सकारात्मक चार्ज के साथ, जिसे पॉज़िट्रॉन (पॉज़िट्रॉन क्षय) कहा जाता है, उत्सर्जित होता है नाभिक, या नाभिक अपने निकटतम K-शेल (K-कैप्चर) से इलेक्ट्रॉनों में से एक को पकड़ लेता है।
कभी-कभी परिणामी नाभिक में ऊर्जा की अधिकता होती है (उत्तेजित अवस्था में होता है) और, सामान्य स्थिति में लौटने पर, बहुत कम तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ता है -। परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का व्यावहारिक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है।
एक परमाणु (ग्रीक एटमोस - अविभाज्य) एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण है जिसमें इसके रासायनिक गुण होते हैं। प्रत्येक तत्व एक विशिष्ट प्रकार के परमाणु से बना होता है। परमाणु में एक नाभिक होता है, जो एक सकारात्मक विद्युत आवेश रखता है, और नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन (देखें), जो इसके इलेक्ट्रॉन कोश बनाते हैं। नाभिक के विद्युत आवेश का परिमाण Z-e के बराबर है, जहाँ e इलेक्ट्रॉन के आवेश (4.8·10 -10 विद्युत इकाई) के परिमाण के बराबर प्राथमिक विद्युत आवेश है, और Z इस तत्व की परमाणु संख्या है रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी (देखें)। चूंकि एक गैर-आयनित परमाणु तटस्थ होता है, इसमें शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी Z के बराबर होती है। नाभिक की संरचना (परमाणु नाभिक देखें) में न्यूक्लियॉन, प्राथमिक कण शामिल होते हैं जिनका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से लगभग 1840 गुना अधिक होता है (9.1 10 - 28 ग्राम के बराबर), प्रोटॉन (देखें), धनावेशित, और बिना आवेश वाले न्यूट्रॉन (देखें)। नाभिक में न्यूक्लियॉन की संख्या को द्रव्यमान संख्या कहा जाता है और इसे अक्षर ए द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। नाभिक में प्रोटॉन की संख्या, Z के बराबर, परमाणु में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या, इलेक्ट्रॉन कोश की संरचना और रसायन को निर्धारित करती है। परमाणु के गुण. नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या A-Z होती है। आइसोटोप एक ही तत्व की किस्में हैं, जिनके परमाणु द्रव्यमान संख्या A में एक दूसरे से भिन्न होते हैं, लेकिन Z समान होते हैं। इस प्रकार, एक ही तत्व के विभिन्न आइसोटोप के परमाणुओं के नाभिक में समान संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं प्रोटॉनों की संख्या. समस्थानिकों को निरूपित करते समय, द्रव्यमान संख्या A को तत्व प्रतीक के ऊपर लिखा जाता है, और परमाणु क्रमांक नीचे लिखा जाता है; उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के समस्थानिक निर्दिष्ट हैं: 
एक परमाणु के आयाम इलेक्ट्रॉन कोश के आयामों से निर्धारित होते हैं और सभी Z के लिए 10 -8 सेमी के क्रम के मान होते हैं। चूंकि एक परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से कई हजार गुना कम होता है , परमाणु का द्रव्यमान द्रव्यमान संख्या के समानुपाती होता है। किसी दिए गए आइसोटोप के एक परमाणु का सापेक्ष द्रव्यमान कार्बन आइसोटोप C12 के एक परमाणु के द्रव्यमान के संबंध में निर्धारित किया जाता है, जिसे 12 इकाइयों के रूप में लिया जाता है, और इसे आइसोटोप द्रव्यमान कहा जाता है। यह संबंधित आइसोटोप की द्रव्यमान संख्या के करीब होता है। किसी रासायनिक तत्व के परमाणु का सापेक्ष भार, समस्थानिक भार का औसत (किसी दिए गए तत्व के समस्थानिकों की सापेक्ष प्रचुरता को ध्यान में रखते हुए) मान होता है और इसे परमाणु भार (द्रव्यमान) कहा जाता है।
परमाणु एक सूक्ष्म प्रणाली है, और इसकी संरचना और गुणों को केवल क्वांटम सिद्धांत का उपयोग करके समझाया जा सकता है, जो मुख्य रूप से 20 वीं शताब्दी के 20 के दशक में बनाया गया था और इसका उद्देश्य परमाणु पैमाने पर घटनाओं का वर्णन करना था। प्रयोगों से पता चला है कि माइक्रोपार्टिकल्स - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, परमाणु, आदि - कणिका कणों के अलावा, तरंग गुण होते हैं, जो विवर्तन और हस्तक्षेप में प्रकट होते हैं। क्वांटम सिद्धांत में, सूक्ष्म वस्तुओं की स्थिति का वर्णन करने के लिए, एक निश्चित तरंग क्षेत्र का उपयोग किया जाता है, जो एक तरंग फ़ंक्शन (Ψ-फ़ंक्शन) द्वारा विशेषता है। यह फ़ंक्शन किसी माइक्रोऑब्जेक्ट की संभावित अवस्थाओं की संभावनाओं को निर्धारित करता है, यानी, इसके कुछ गुणों की अभिव्यक्ति के लिए संभावित संभावनाओं को चिह्नित करता है। स्थान और समय में फ़ंक्शन Ψ की भिन्नता का नियम (श्रोडिंगर का समीकरण), जो किसी को इस फ़ंक्शन को खोजने की अनुमति देता है, क्वांटम सिद्धांत में शास्त्रीय यांत्रिकी में न्यूटन के गति के नियमों के समान भूमिका निभाता है। कई मामलों में श्रोडिंगर समीकरण को हल करने से सिस्टम की अलग-अलग संभावित स्थितियाँ प्राप्त होती हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक परमाणु के मामले में, विभिन्न (मात्राबद्ध) ऊर्जा मूल्यों के अनुरूप इलेक्ट्रॉनों के लिए तरंग कार्यों की एक श्रृंखला प्राप्त की जाती है। क्वांटम सिद्धांत के तरीकों से गणना की गई परमाणु ऊर्जा स्तरों की प्रणाली को स्पेक्ट्रोस्कोपी में शानदार पुष्टि मिली है। निम्नतम ऊर्जा स्तर E 0 के अनुरूप जमीनी अवस्था से किसी भी उत्तेजित अवस्था E i में परमाणु का संक्रमण ऊर्जा E i - E 0 के एक निश्चित हिस्से के अवशोषण पर होता है। एक उत्तेजित परमाणु आमतौर पर एक फोटॉन उत्सर्जित करके कम उत्तेजित या जमीनी अवस्था में चला जाता है। इस मामले में, फोटॉन ऊर्जा hv दो अवस्थाओं में परमाणु की ऊर्जाओं के अंतर के बराबर है: hv = E i - E k जहां h प्लैंक स्थिरांक (6.62·10 -27 erg·sec) है, v आवृत्ति है प्रकाश का।
परमाणु स्पेक्ट्रा के अलावा, क्वांटम सिद्धांत ने परमाणुओं के अन्य गुणों की व्याख्या करना संभव बना दिया। विशेष रूप से, संयोजकता, रासायनिक बंधों की प्रकृति और अणुओं की संरचना की व्याख्या की गई और तत्वों की आवर्त सारणी का सिद्धांत बनाया गया।
प्रोटॉन हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक, हैड्रोन वर्ग का एक स्थिर कण है। यह कहना मुश्किल है कि किस घटना को प्रोटॉन की खोज माना जाना चाहिए: आखिरकार, हाइड्रोजन आयन के रूप में, यह लंबे समय से जाना जाता है। ई. रदरफोर्ड (1911) द्वारा परमाणु के एक ग्रहीय मॉडल का निर्माण, आइसोटोप की खोज (एफ. सोड्डी, जे. थॉमसन, एफ. एस्टन, 1906 - 1919), और अल्फा कणों द्वारा नष्ट किए गए हाइड्रोजन नाभिक का अवलोकन नाइट्रोजन नाभिक से प्रोटॉन की खोज में भूमिका निभाई (ई. रदरफोर्ड, 1919)। 1925 में, पी. ब्लैकेट ने क्लाउड चैम्बर (परमाणु विकिरण डिटेक्टर देखें) में प्रोटॉन के निशान की पहली तस्वीरें प्राप्त कीं, साथ ही तत्वों के कृत्रिम परिवर्तन की खोज की पुष्टि की। इन प्रयोगों में, एक अल्फा कण को नाइट्रोजन नाभिक द्वारा पकड़ लिया गया, जिसने एक प्रोटॉन उत्सर्जित किया और ऑक्सीजन आइसोटोप में परिवर्तित हो गया।
न्यूट्रॉन के साथ, प्रोटॉन सभी रासायनिक तत्वों के परमाणु नाभिक बनाते हैं, और नाभिक में प्रोटॉन की संख्या किसी दिए गए तत्व की परमाणु संख्या निर्धारित करती है (रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी देखें)।
एक प्रोटॉन का धनात्मक विद्युत आवेश प्राथमिक आवेश के बराबर होता है, अर्थात, इलेक्ट्रॉन के आवेश का निरपेक्ष मान। इसे प्रायोगिक तौर पर 10 -21 की सटीकता के साथ सत्यापित किया गया है। प्रोटॉन द्रव्यमान m p = (938.2796 ± 0.0027) MeV या ≈1.6 · 10 -24 ग्राम, यानी प्रोटॉन इलेक्ट्रॉन से 1836 गुना भारी है! आधुनिक दृष्टिकोण से, प्रोटॉन वास्तव में प्राथमिक कण नहीं है: इसमें विद्युत आवेश +2/3 (प्राथमिक आवेश की इकाइयों में) के साथ दो यू-क्वार्क और विद्युत आवेश -1/3 के साथ एक डी-क्वार्क होता है। क्वार्क अन्य काल्पनिक कणों - ग्लूऑन, क्षेत्र के क्वांटा के आदान-प्रदान से परस्पर जुड़े होते हैं जो मजबूत अंतःक्रिया करते हैं। उन प्रयोगों के डेटा जिनमें प्रोटॉन पर इलेक्ट्रॉन बिखरने की प्रक्रियाओं पर विचार किया गया था, वास्तव में प्रोटॉन के अंदर बिंदु बिखरने वाले केंद्रों की उपस्थिति का संकेत देते हैं। ये प्रयोग एक निश्चित अर्थ में रदरफोर्ड के उन प्रयोगों के समान हैं जिनके कारण परमाणु नाभिक की खोज हुई। एक मिश्रित कण होने के नाते, प्रोटॉन का एक सीमित आकार ≈10 -13 सेमी है, हालांकि, निश्चित रूप से, इसे एक ठोस गेंद के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। बल्कि, प्रोटॉन एक धुंधली सीमा वाले बादल जैसा दिखता है, जिसमें निर्मित और नष्ट हुए आभासी कण शामिल होते हैं।
प्रोटॉन, सभी हैड्रॉन की तरह, प्रत्येक मूलभूत अंतःक्रिया में भाग लेता है। इस प्रकार, मजबूत इंटरैक्शन नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बांधते हैं, विद्युत चुम्बकीय इंटरैक्शन परमाणुओं में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को बांधते हैं। कमजोर अंतःक्रियाओं के उदाहरण हैं न्यूट्रॉन n → p + e - + ν e का बीटा क्षय या पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में इंट्रान्यूक्लियर परिवर्तन p → n + e + + ν e (a के लिए) मुक्त प्रोटॉन संरक्षण और ऊर्जा रूपांतरण के नियम के कारण ऐसी प्रक्रिया असंभव है, क्योंकि न्यूट्रॉन का द्रव्यमान थोड़ा बड़ा होता है)।
प्रोटॉन स्पिन 1/2 है। अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले हैड्रॉन को बेरिऑन कहा जाता है (ग्रीक शब्द से जिसका अर्थ है "भारी")। बैरियन में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, विभिन्न हाइपरॉन (Δ, Σ, Ξ, Ω) और नए क्वांटम संख्या वाले कई कण शामिल हैं, जिनमें से अधिकांश अभी तक खोजे नहीं गए हैं। बेरियनों को चिह्नित करने के लिए, एक विशेष संख्या पेश की गई - बेरियन चार्ज, बेरियन के लिए 1 के बराबर, एंटीबेरियन के लिए -1 और अन्य सभी कणों के लिए 0। बेरिऑन चार्ज बेरिऑन क्षेत्र का स्रोत नहीं है; इसे केवल कणों के साथ प्रतिक्रियाओं में देखे गए पैटर्न का वर्णन करने के लिए पेश किया गया था। ये पैटर्न बेरिऑन चार्ज के संरक्षण के नियम के रूप में व्यक्त किए जाते हैं: सिस्टम में बेरिऑन और एंटीबेरियोन की संख्या के बीच का अंतर किसी भी प्रतिक्रिया में संरक्षित होता है। बेरिऑन आवेश के संरक्षण से प्रोटॉन का क्षय होना असंभव हो जाता है, क्योंकि यह बेरिऑनों में सबसे हल्का है। यह कानून प्रकृति में अनुभवजन्य है और निश्चित रूप से, प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण किया जाना चाहिए। बैरियन चार्ज के संरक्षण के कानून की सटीकता प्रोटॉन की स्थिरता की विशेषता है, जिसके जीवनकाल के लिए प्रयोगात्मक अनुमान 10 32 वर्ष से कम नहीं का मूल्य देता है।
साथ ही, उन सिद्धांतों में जो सभी प्रकार की मूलभूत अंतःक्रियाओं को एकजुट करते हैं (प्रकृति की शक्तियों की एकता देखें), ऐसी प्रक्रियाओं की भविष्यवाणी की जाती है जो बैरियन चार्ज के उल्लंघन और प्रोटॉन के क्षय का कारण बनती हैं (उदाहरण के लिए, पी → π° + ई +). ऐसे सिद्धांतों में एक प्रोटॉन का जीवनकाल बहुत सटीक रूप से इंगित नहीं किया गया है: लगभग 10 32 ± 2 वर्ष। यह समय बहुत बड़ा है, यह ब्रह्माण्ड के अस्तित्व (≈2 10 10 वर्ष) से कई गुना अधिक है। इसलिए, प्रोटॉन व्यावहारिक रूप से स्थिर है, जिससे रासायनिक तत्वों का निर्माण और अंततः बुद्धिमान जीवन का उद्भव संभव हुआ। हालाँकि, प्रोटॉन क्षय की खोज अब प्रायोगिक भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक है। 100 मीटर 3 (1 मीटर 3 में ≈10 30 प्रोटॉन होते हैं) की पानी की मात्रा में ≈10 32 वर्षों के प्रोटॉन जीवनकाल के साथ, किसी को प्रति वर्ष एक प्रोटॉन के क्षय की उम्मीद करनी चाहिए। जो कुछ बचा है वह इस क्षय को "सिर्फ" दर्ज करना है। प्रोटॉन क्षय की खोज प्रकृति की शक्तियों की एकता की सही समझ की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम होगी।
शुभ संध्या, प्रबुद्ध महोदय और महोदया!
आज मैं आपका परिचय ब्रह्मांड के मूल कण - प्रोटॉन से कराऊंगा, और इसके लिए मैं आपसे, मेरे प्रिय पाठकों, सबसे सरल प्रश्न पूछूंगा - प्रोटॉन क्या है? कण या तरंग, या दोनों?
प्रश्न की स्पष्ट सरलता के बावजूद, इसका उत्तर देना इतना आसान नहीं है। इसलिए, इस कठिन प्रश्न का उत्तर देने से पहले, हमें इंटरनेट से संदर्भ डेटा की ओर मुड़ना होगा:
“प्रोटॉन हैड्रोन वर्ग का एक स्थिर कण है, जो हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक है।
ई. रदरफोर्ड (1911) द्वारा परमाणु के एक ग्रहीय मॉडल का निर्माण, आइसोटोप की खोज (एफ. सोड्डी, जे. थॉमसन, एफ. एस्टन, 1906 - 1919), और अल्फा कणों द्वारा नष्ट किए गए हाइड्रोजन नाभिक का अवलोकन नाइट्रोजन नाभिक से प्रोटॉन की खोज में भूमिका निभाई (ई. रदरफोर्ड, 1919)। 1925 में, पी. ब्लैकेट ने क्लाउड चैंबर में प्रोटॉन के निशान की पहली तस्वीरें प्राप्त कीं, साथ ही तत्वों के कृत्रिम परिवर्तन की खोज की पुष्टि की। इन प्रयोगों में, एक अल्फा कण को नाइट्रोजन नाभिक द्वारा पकड़ लिया गया, जिसने एक प्रोटॉन उत्सर्जित किया और ऑक्सीजन आइसोटोप बन गया।
न्यूट्रॉन के साथ, प्रोटॉन सभी रासायनिक तत्वों के परमाणु नाभिक बनाते हैं, और नाभिक में प्रोटॉन की संख्या किसी दिए गए तत्व की परमाणु संख्या निर्धारित करती है।
एक प्रोटॉन का धनात्मक विद्युत आवेश प्राथमिक आवेश के बराबर होता है, अर्थात, इलेक्ट्रॉन के आवेश का निरपेक्ष मान।
प्रोटोन द्रव्यमान = (938.2796 ± 0.0027) MeV या = 1.6;10 से शून्य से 24 घात
ग्राम अर्थात एक प्रोटॉन एक इलेक्ट्रॉन से 1836 गुना भारी होता है! आधुनिक दृष्टिकोण से, प्रोटॉन वास्तव में प्राथमिक कण नहीं है: इसमें विद्युत आवेश +2/3 (प्राथमिक आवेश की इकाइयों में) के साथ दो यू-क्वार्क और विद्युत आवेश - 1/3 के साथ एक डी-क्वार्क होता है। क्वार्क अन्य काल्पनिक कणों - ग्लूऑन, क्षेत्र के क्वांटा के आदान-प्रदान से परस्पर जुड़े होते हैं जो मजबूत अंतःक्रिया करते हैं।
उन प्रयोगों के डेटा जिनमें प्रोटॉन पर इलेक्ट्रॉन बिखरने की प्रक्रियाओं पर विचार किया गया था, वास्तव में प्रोटॉन के अंदर बिंदु बिखरने वाले केंद्रों की उपस्थिति का संकेत देते हैं। ये प्रयोग एक निश्चित अर्थ में रदरफोर्ड के उन प्रयोगों के समान हैं जिनके कारण परमाणु नाभिक की खोज हुई। एक मिश्रित कण होने के कारण, प्रोटॉन का परिमित आयाम = 10 * 10 शून्य से 13 सेमी है, हालाँकि, निश्चित रूप से, इसे एक ठोस गेंद के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। बल्कि, प्रोटॉन एक धुंधली सीमा वाले बादल जैसा दिखता है, जिसमें निर्मित और नष्ट हुए आभासी कण शामिल होते हैं।
प्रोटॉन, सभी हैड्रॉन की तरह, प्रत्येक मूलभूत अंतःक्रिया में भाग लेता है। इस प्रकार: मजबूत अंतःक्रियाएं नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को बांधती हैं, विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाएं परमाणुओं में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को बांधती हैं।"
स्रोत: http://www.b-i-o-n.ru/theory/stroenie-fisicheskogvaku..
प्रोटॉन की ऑनलाइन परिभाषा से, यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रोटॉन एक प्राथमिक कण है क्योंकि इसमें भौतिक द्रव्यमान और आवेश होता है और यह क्लाउड चैंबर में एक ट्रैक ट्रेस छोड़ता है। हालाँकि, वैज्ञानिकों के आधुनिक विचारों के अनुसार, यह इस तथ्य के कारण एक सच्चा प्राथमिक कण नहीं है कि इसमें दो यू-क्वार्क और एक डी-क्वार्क शामिल हैं, जो अन्य काल्पनिक कणों - ग्लून्स, क्षेत्र के क्वांटा के आदान-प्रदान से जुड़े हुए हैं। मजबूत अंतःक्रिया करता है...
निम्नलिखित तार्किक निष्कर्ष प्राप्त होता है: एक ओर, वह एक कण है, और दूसरी ओर, उसमें तरंग गुण हैं।
प्रिय पाठकों, आइए हम अपना विशेष ध्यान इस तथ्य की ओर आकर्षित करें कि प्रोटॉन की खोज अप्रत्यक्ष रूप से अल्फा कणों (उच्च-ऊर्जा हीलियम नाभिक) के साथ नाइट्रोजन परमाणुओं को विकिरणित करके की गई थी, अर्थात इसे गति में खोजा गया था।
इसके अलावा, प्रिय विचारकों, आधुनिक वैज्ञानिकों के विचारों के अनुसार, एक प्रोटॉन धुंधली सीमा वाला एक "कोहरे में सेब" है, जिसमें आभासी कण बनते और नष्ट होते हैं।
और अब सत्य का क्षण आता है, जो एक अप्रत्याशित प्रश्न में निहित है - प्रकाश की गति के क्रम पर बहुत तेज़ गति से गति करने वाले प्रोटॉन का क्या होता है?
वैज्ञानिक इगोर इवानोव अपने वैज्ञानिक पृष्ठ "तेज़ उड़ान भरने वाले प्रोटॉन का आकार क्या होता है" पर इस प्रश्न का उत्तर देते हैं: http://elementy.ru/novosti_nauki/430940
यहाँ वह लिखता है: “सैद्धांतिक गणना से पता चलता है कि निकट-प्रकाश गति से चलने वाले प्रोटॉन और नाभिक का आकार एक सपाट डिस्क का नहीं, बल्कि दोगुने अवतल लेंस का होता है।
माइक्रोवर्ल्ड उन कानूनों के अनुसार रहता है जो हमारे आस-पास की दुनिया के कानूनों से बहुत अलग हैं। कई लोगों ने पदार्थ के तरंग गुणों के बारे में सुना है या क्वांटम सिद्धांत में निर्वात बिल्कुल भी खालीपन नहीं है, बल्कि आभासी कणों का एक उभरता हुआ महासागर है। जो कम ज्ञात है वह यह है कि जटिल कणों की "संरचना" की अवधारणा सूक्ष्म जगत में एक सापेक्ष अवधारणा है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप इस कण को कैसे देखते हैं। और यह, बदले में, घटक कणों के "आकार" को प्रभावित करता है, उदाहरण के लिए प्रोटॉन...
प्रोटोन एक यौगिक कण है। आमतौर पर कहा जाता है कि प्रोटॉन ग्लूऑन क्षेत्र द्वारा एक साथ रखे गए क्वार्क से बने होते हैं, लेकिन यह विवरण केवल स्थिर या धीरे-धीरे चलने वाले प्रोटॉन के लिए मान्य है। यदि कोई प्रोटॉन प्रकाश की गति के करीब गति से उड़ता है, तो इसे क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लूऑन के एक दूसरे में प्रवेश करने वाले बादलों के रूप में वर्णित करना अधिक सही है। साथ में उन्हें "पार्टन" (अंग्रेजी "पार्ट" से - भाग) कहा जाता है।
क्वांटम सिद्धांत में, पार्टन की संख्या निश्चित नहीं है (यह आम तौर पर सभी कणों पर लागू होती है)। यह "गैर-संरक्षण का नियम" इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि प्रत्येक पार्टन कम ऊर्जा वाले दो पार्टन में विभाजित हो सकता है या, इसके विपरीत, दो पार्टन पुनः संयोजित हो सकते हैं - एक में विलीन हो सकते हैं। ये दोनों प्रक्रियाएँ लगातार होती रहती हैं, और परिणामस्वरूप, तेज़ गति से चलने वाले प्रोटॉन में पार्टन की एक निश्चित गतिशील रूप से संतुलित संख्या दिखाई देती है। इसके अलावा, यह मात्रा संदर्भ प्रणाली पर निर्भर करती है: प्रोटॉन की ऊर्जा जितनी अधिक होगी, उसमें उतने ही अधिक पार्टन होंगे।
परिणाम कुछ हद तक अप्रत्याशित तस्वीर है, जो पहली नज़र में, सापेक्षता के सिद्धांत का भी खंडन करती है। आइए हम याद करें कि, सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, तेजी से चलने वाले पिंडों का अनुदैर्ध्य आकार कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, एक गेंद (इसके बाकी फ्रेम में) एक तेज गति से चलने वाले पर्यवेक्षक को अत्यधिक चपटी डिस्क की तरह दिखती है। हालाँकि, इस "सपाट नियम" को वस्तुतः प्रोटॉन में स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि अंतरिक्ष में "प्रोटॉन सीमा" कहाँ स्थित है यह संदर्भ फ्रेम पर निर्भर करता है।
एक ओर, संदर्भ के एक फ्रेम से दूसरे फ्रेम में जाने पर, पार्टन क्लाउड वास्तव में सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार चपटा हो जाता है। लेकिन दूसरी ओर, नए पार्टन पैदा होते हैं, जो इसके अनुदैर्ध्य आकार को "बहाल" करते प्रतीत होते हैं। सामान्य तौर पर, यह पता चलता है कि प्रोटॉन - जो कि केवल पार्टन बादलों का एक संग्रह है - बढ़ती ऊर्जा के साथ बिल्कुल भी चपटा नहीं होता है..."
सत्य का क्षण जारी है, मेरे प्रिय विचारकों! यह पाठकों द्वारा लेखक इगोर इवानोव से अप्रत्याशित प्रश्नों में जारी है, जो उनके लेख "तेज़ी से उड़ने वाले प्रोटॉन का आकार क्या होता है?" की चर्चा के दौरान पूछा गया था।
मैं आपको उनमें से सभी नहीं दूंगा, बल्कि केवल चयनित प्रश्न और उत्तर के रूप में दूंगा:
जब उच्च ऊर्जा पर एक प्रोटॉन "लेंटिक्यूलर लेंस" का रूप ले लेता है, तो यह हेसेनबर्ग की अनिश्चितता के साथ कैसे फिट बैठता है?
इस रिश्ते के कारण ही वह यह रूप धारण करता है। किनारे के करीब, नरम ग्लून्स की अनुदैर्ध्य गति छोटी होती है, क्योंकि अनुदैर्ध्य मोटाई अधिक होती है।
यह गामा समय को बिल्कुल भी कम नहीं करता है, लेकिन काफी "मोटा" रहता है।
प्रोटॉन की मोटी तरंग का कार्य क्या है?
2. वैज्ञानिक इगोर इवानोव का उत्तर:
क्या यह संदर्भ से स्पष्ट नहीं है?! "पतले" के विपरीत "मोटा", यानी (अपेक्षाकृत) बड़े अनुदैर्ध्य आयाम वाला!
मैं यह नहीं पूछ रहा हूँ! मैं पूछता हूं, आप ज्यामिति का श्रेय किसको देते हैं? कार्यों को तरंगित करने के लिए? या क्या आप इसे एक तरंग पैकेट के रूप में मानते हैं और किसी तरह इसका वर्णन करने का प्रयास करते हैं? प्रोटॉन का आकार क्या होता है? शायद, आपकी राय में, ये इसके विभेदक खंड के कुछ गुण हैं या क्या?
4. वैज्ञानिक इगोर इवानोव का उत्तर:
इतने प्रश्नचिह्न क्यों? हां, आकार पार्टन के तरंग फ़ंक्शन को संदर्भित करता है, यानी, अनुदैर्ध्य गति पर पार्टन के वितरण की फूरियर छवि को। मैंने लिंक उपलब्ध कराए हैं, आप उन्हें अधिक विस्तार से पढ़ सकते हैं।
"हां, आकार पार्टन के तरंग कार्यों को संदर्भित करता है," - शायद यह एक प्रोटॉन है, पार्टन नहीं?! मुझे नहीं पता था कि पार्टन का तरंग कार्य अनुदैर्ध्य गति पर पार्टन के वितरण की छवि है (क्या यहां कोई टॉफ्टोलॉजी है?!)
5. वैज्ञानिक इगोर इवानोव का उत्तर:
क्षमा करें, लेकिन मुझे ऐसा लगता है कि आप पहले से ही ट्रोल कर रहे हैं। मैंने लिंक दे दिया है, अब उनका अध्ययन करने की आपकी बारी है, यदि आप वास्तव में इस प्रश्न में रुचि रखते हैं।
आप सही हैं - मैं ट्रोल कर रहा हूं क्योंकि मैं प्रोटॉन के "मोटे" और "पतले" के वर्णन से बिल्कुल सहमत नहीं हूं...
मैं आपको, मेरे जिज्ञासु पाठकों को, वैज्ञानिक इगोर इवानोव के साथ नए फ़िरट्री आदमी के संवादों में से एक और दूंगा:
1. किसी नये व्यक्ति से प्रश्न:
पहली पंक्तियों में "तेज़ गति से चलने वाले प्रोटॉन का अनुदैर्ध्य आकार" में आप कण के आकार को लंबी तरंग या कण के तरंग पैकेट के आकार से बदल देते हैं। यह लगभग यह कहने के समान है कि इलेक्ट्रॉन एक बिंदु इलेक्ट्रॉन नहीं है, बल्कि हाइड्रोजन परमाणु में होने के कारण, बोह्र त्रिज्या के क्रम पर इसके आयाम हैं। इसमें यह भी शामिल है कि यदि हम आराम की स्थिति में एक प्रोटॉन लेते हैं, तो इसका "अनुदैर्ध्य आयाम" इसकी त्रिज्या से अधिक होगा।
1. वैज्ञानिक इगोर इवानोव का उत्तर:
नहीं, मैं इन दोनों चीज़ों को भ्रमित नहीं करता। मैं कह रहा हूं कि एक प्रोटॉन का आकार उसके घटक पार्टन की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के बराबर है। यह पूरे परमाणु की लंबाई के बजाय हाइड्रोजन परमाणु के आकार और इलेक्ट्रॉन की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की तुलना करने जैसा ही है, जो इसके आकार से बहुत बड़ा हो सकता है।
आप विश्राम अवस्था में किसी प्रोटॉन के पास नहीं जा सकते, विवरण उपयुक्त नहीं है।
2. नए मनुष्य की सोच:
मैं कह रहा हूं कि एक प्रोटॉन का आकार उसके घटक पार्टन की तरंग दैर्ध्य के बराबर है। यह पूरे परमाणु की लंबाई के बजाय हाइड्रोजन परमाणु के आकार और इलेक्ट्रॉन की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की तुलना करने जैसा ही है, जो इसके आकार से बहुत बड़ा हो सकता है।
यही बात मुझे परेशान करती है. यदि पूरे परमाणु की तरंग दैर्ध्य बड़ी है, परमाणु के आकार से बहुत बड़ी है, तो परमाणु में इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य भी बड़ी है।
किसी परमाणु के आकार का अनुमान लगाने के लिए एक अन्य विधि का उपयोग किया जाता है, जिसे "द्रव्यमान संदर्भ फ्रेम के केंद्र में संक्रमण" कहा जाता है। बेशक, हम सिस्टम (न्यूक्लियस-इलेक्ट्रॉन) बनाने वाले कणों की एक जोड़ी के बीच अंतर के ऑपरेटर को लेने के बारे में बात कर रहे हैं।
जब पूरे परमाणु की तरंग दैर्ध्य लंबी होती है, तो इलेक्ट्रॉन और नाभिक की तरंगें, जिन्हें अलग-अलग माना जाता है, अत्यधिक सहसंबद्ध होती हैं, जिससे ऐसा अंतर (औसत मान) किसी भी तरह से इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य के समान नहीं होता है। , स्वयं ही माना जाता है। इसी प्रकार, पार्टन के लिए निर्देशांक में अंतर का अनुमान लगाया जाना चाहिए।
3. और अब, मेरे प्रिय पाठकों, मैं आपको वैज्ञानिक इगोर इवानोव के साथ बातचीत में शामिल हुए एक अन्य व्यक्ति का अंतिम निष्कर्ष बताऊंगा:
प्रश्न: कण क्या है? इसे पूरी तरह से "अपरिवर्तनीय शब्दों" में क्यों नहीं वर्णित किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, जैसे चार्ज, समरूपता, प्रकीर्णन क्रॉस सेक्शन?
यह पता चलता है कि कण की संरचना मध्यवर्ती गणनाओं का परिणाम है और जो भ्रमित करने वाली बात है वह इसकी प्रयोगात्मक अप्राप्यता नहीं है, बल्कि भौतिक अर्थ की मूलभूत कमी है, क्योंकि यह, संरचना, कण में अंतर्निहित नहीं है और जब कण में परिवर्तन होता है प्रेक्षक का संदर्भ फ़्रेम बदलता है।
क्या इस मामले में यह कहना भी उचित है कि प्रोटॉन किसी चीज़ से बना है? यह संभवतः एक सुविधाजनक कम्प्यूटेशनल ट्रिक है...
इसके अलावा, मैं इस बात से चकित हूं कि यह कैसे संभव है कि क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के अपरिवर्तनीय समीकरणों से, गैर-अपरिवर्तनीय इकाइयां, जैसे कि एक कण की संरचना, प्राप्त की जाती हैं?!
महोदय एवं महोदया! प्रोटॉन की संरचना के बारे में आधुनिक वैज्ञानिकों के पूर्वाग्रहों को पढ़ने और वैज्ञानिक इगोर इवानोव के साथ बातचीत सुनने के बाद, मैं निम्नलिखित अमिट निष्कर्ष पर पहुंचा:
1. एक प्रोटॉन में दो यू-क्वार्क और एक डी-क्वार्क नहीं होते हैं, जो अन्य काल्पनिक कणों - ग्लूऑन, क्षेत्र के क्वांटा के आदान-प्रदान से जुड़े होते हैं जो मजबूत अंतःक्रिया करते हैं।
2. प्रोटॉन की संरचना का आविष्कार वैज्ञानिकों ने स्वयं अपने निष्कर्षों और कम्प्यूटेशनल युक्तियों के लिए किया था।
3. हम ब्रह्मांड के सबसे सरल प्रश्न का उत्तर नहीं दे सकते, -
प्रोटॉन कण क्या है? और हम इसके रहस्य को भेद नहीं सकते, क्योंकि हम एक गलत सिद्धांत - क्वांटम फील्ड थ्योरी - के जंगल में फंस गए हैं, जो सबसे महत्वपूर्ण बात की व्याख्या नहीं कर सकता है:
4. अर्ध-कण प्रोटॉन अर्ध-तरंगों का पैकेट कैसे बन जाता है?
और आधे कण के आधे तरंगों के पैकेट में परिवर्तित होने के समय समय के साथ क्या होता है?
5. त्रि-आयामी दुनिया से बहुआयामी दुनिया में संक्रमण के समय हम समय के बारे में, इसकी वक्रता के बारे में भूल गए हैं।
वह कण है या तरंग?
जाहिर तौर पर मुझमें गड़बड़ियां हैं
वे एक कारण से प्रकट हुए
शब्दों के बाद ग्लूऑन प्यार
क्या प्रोटॉन में रक्त होता है?
विद्वान संसार बोलता है,-
जैसे, प्रोटॉन - हेलो लव,
इसमें तीन क्वार्क और एक ग्लूऑन होता है,
जो उनके धनुष पर मुहर लगाता है.
वह शांत नहीं बैठता
और सेब कैसे कांपता है
और शराबी आँखों का कोहरा
वह अक्सर हमें नाक से ले जाता है।
और वह इसे कब अपने सीने से लगाएगा?
बस आपके पैर का थोड़ा सा हिस्सा,
यह प्रकाश की ओर एक धारा की तरह उड़ता है
अपने मित्रों को चित्र दें.
यह कोई साधारण चित्र नहीं है,
एक नए सपने के साथ खींचता है,
आँखों में अवतल लेंस के साथ,
साहसी शब्दों के साथ, साहसी सपनों में।
वह यहाँ है, वहाँ है, यहाँ है।
लोग उसे नहीं समझेंगे
क्योंकि उनके दिमाग में
बचपन का डर ख़त्म हो जाता है।
केवल वही जो दिल के साफ होते हैं
ज्ञान के रसातल में एक पत्ता फेंकता है,
उसके प्रोटोन को हृदय से स्वीकार करूंगा
और उसे खुशी का स्वर पता चल जाएगा...
नोट: अद्यतन प्रोटॉन की सुंदरता इंटरनेट के अद्यतन दिमाग से ली गई है।
मैं तुम्हें अपना उत्तर दूँगा।
प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और अन्य कण बहुत, बहुत, बहुत छोटे कण हैं। उदाहरण के लिए, आप उनकी कल्पना धूल के गोल कणों के रूप में कर सकते हैं (हालाँकि यह पूरी तरह से सटीक नहीं होगा, लेकिन यह कुछ भी न होने से बेहतर है)। इतना छोटा कि धूल के ऐसे एक कण को देखना भी असंभव है। सभी पदार्थ, जो कुछ भी हम देखते हैं, जो कुछ भी हम छू सकते हैं - बिल्कुल हर चीज इन कणों से बनी है। पृथ्वी उनसे बनी है, वायु उनसे बनी है, सूर्य उनसे बना है, मनुष्य उनसे बना है।
लोग हमेशा यह समझना चाहते हैं कि पूरी दुनिया कैसे काम करती है। इसमें क्या शामिल होता है। यहाँ हमारे पास मुट्ठी भर रेत है। जाहिर है, रेत रेत के कणों से बनी होती है। रेत का कण किससे बना होता है? रेत का एक कण मजबूती से एक-दूसरे से चिपकी हुई गांठ, एक बहुत छोटा कंकड़ है। यह पता चला कि रेत के एक कण को भागों में विभाजित किया जा सकता है। अगर इन हिस्सों को फिर से छोटे-छोटे हिस्सों में बांट दिया जाए तो क्या होगा? और फिर दोबारा? क्या आख़िरकार, ऐसा कुछ खोजना संभव है जिसे अब विभाजित नहीं किया जा सके?
लोगों ने वास्तव में यह जान लिया है कि अंततः हर चीज़ में "धूल के कण" होते हैं जिन्हें अब आसानी से अलग नहीं किया जा सकता है। इन धूल कणों को "अणु" कहा गया। एक पानी का अणु है, एक क्वार्ट्ज अणु है (वैसे, रेत में मुख्य रूप से क्वार्ट्ज होता है), एक नमक अणु है (जिसे हम खाते हैं) और कई अन्य अणु हैं।
यदि आप, उदाहरण के लिए, एक पानी के अणु को भागों में विभाजित करने का प्रयास करते हैं, तो यह पता चलता है कि घटक भाग अब पानी की तरह बिल्कुल भी व्यवहार नहीं करते हैं। लोग इन भागों को "परमाणु" कहते थे। इससे पता चला कि पानी हमेशा 3 परमाणुओं में विभाजित होता है। इस मामले में, 1 परमाणु ऑक्सीजन है, और अन्य 2 परमाणु हाइड्रोजन हैं (पानी में उनमें से 2 हैं)। यदि आप किसी भी ऑक्सीजन परमाणु को किन्हीं 2 हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ मिलाते हैं, तो आपके पास फिर से पानी होगा।
वहीं, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन से पानी के अलावा अन्य अणु भी बनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, 2 ऑक्सीजन परमाणु आसानी से एक दूसरे के साथ मिलकर एक "डबल ऑक्सीजन" (जिसे "ऑक्सीजन अणु" कहा जाता है) बनाते हैं। हमारी हवा में बहुत सारी ऑक्सीजन है, हम इसे सांस लेते हैं, हमें जीवन के लिए इसकी आवश्यकता होती है।
अर्थात्, यह पता चला कि अणुओं में "भाग" होते हैं जिन्हें वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करना चाहिए। उदाहरण के लिए, यह एक खिलौना कार की तरह है। उदाहरण के लिए, एक कार में एक केबिन और 4 पहिये होने चाहिए। केवल जब वे सभी एक साथ रखे जाते हैं तो वह एक मशीन बन जाती है। यदि कुछ कमी है, तो वह अब मशीन नहीं है। यदि आप पहियों के स्थान पर ट्रैक लगाते हैं, तो यह बिल्कुल भी कार नहीं होगी, बल्कि एक टैंक (ठीक है, लगभग) होगा। अणुओं के साथ भी ऐसा ही। पानी के अस्तित्व के लिए, इसमें 1 ऑक्सीजन और 2 हाइड्रोजन होना चाहिए। लेकिन व्यक्तिगत तौर पर यह पानी नहीं है.
जब लोगों को एहसास हुआ कि सभी अणु अलग-अलग परमाणुओं के समूह से बने हैं, तो लोग खुश हो गए। परमाणुओं का अध्ययन करने के बाद, लोगों ने देखा कि प्रकृति में केवल लगभग 100 अलग-अलग परमाणु हैं। यानी लोगों ने दुनिया के बारे में कुछ नया सीखा। हम जो कुछ भी देखते हैं वह सिर्फ 100 अलग-अलग परमाणु हैं। लेकिन क्योंकि वे अलग-अलग तरीकों से जुड़े हुए हैं, परिणामस्वरूप अणुओं की एक विशाल विविधता (लाखों, अरबों और इससे भी अधिक विभिन्न अणु) बनती है।
क्या किसी परमाणु को लेना और उसे विभाजित करना संभव है? मध्य युग में मौजूद साधनों का उपयोग करके एक परमाणु को विभाजित करना असंभव था। इसलिए कुछ समय तक यह माना जाता रहा कि परमाणु को विभाजित नहीं किया जा सकता। ऐसा माना जाता था कि "परमाणु" सबसे छोटे कण हैं जिनसे पूरी दुनिया बनी है।
हालाँकि, अंत में, परमाणु अलग हो गया। और यह पता चला (सबसे आश्चर्यजनक बात) कि परमाणुओं के साथ भी यही स्थिति है। यह पता चला कि सभी 100 (वास्तव में 100 से कुछ अधिक हैं) विभिन्न परमाणु केवल 3 अलग-अलग प्रकार के कणों में विघटित हो जाते हैं। केवल 3! यह पता चला कि सभी परमाणु "प्रोटॉन", "न्यूट्रॉन" और "इलेक्ट्रॉन" का एक समूह हैं, जो एक निश्चित तरीके से एक परमाणु में जुड़े हुए हैं। इन कणों की अलग-अलग संख्याएँ, जब एक साथ जुड़ती हैं, तो अलग-अलग परमाणुओं को जन्म देती हैं।
इसमें खुश होने की बात है: मानवता को यह समझ आ गई है कि दुनिया की सारी विविधता सिर्फ 3 प्राथमिक कण हैं।
क्या किसी प्राथमिक कण को विभाजित करना संभव है? उदाहरण के लिए, क्या एक प्रोटॉन को विभाजित किया जा सकता है? अब यह माना जाता है कि कण (उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन) भी "क्वार्क" नामक भागों से बने होते हैं। लेकिन, जहाँ तक मुझे पता है, अब तक किसी कण से "क्वार्क" को अलग करना कभी संभव नहीं हो पाया है ताकि "देख" सकें कि यह क्या है जब यह अलग-अलग स्थित होता है, अपने आप में (और कण के भाग के रूप में नहीं) . ऐसा लगता है कि क्वार्क किसी कण के अलावा अस्तित्व में नहीं रह सकते (या वास्तव में नहीं चाहते)।
तो फिलहाल, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन हमारी दुनिया के सबसे छोटे हिस्से हैं जो अलग-अलग मौजूद हो सकते हैं, और जिनसे सब कुछ बना है। यह सचमुच प्रभावशाली है.
सच है, ख़ुशी ज़्यादा देर तक नहीं टिकी। क्योंकि इससे पता चला कि प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन के अलावा और भी कई प्रकार के कण होते हैं। हालाँकि, वे प्रकृति में लगभग कभी नहीं पाए जाते हैं। ऐसा कभी नहीं देखा गया कि प्रकृति में कोई भी बड़ी चीज़ प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन के अलावा अन्य कणों से बनी हो। लेकिन यह ज्ञात है कि इन अन्य कणों को कृत्रिम रूप से उत्पादित किया जा सकता है यदि कई कणों को आश्चर्यजनक गति (लगभग एक अरब किलोमीटर प्रति घंटा) तक बढ़ाया जाए और अन्य कणों से टकराया जाए।
परमाणु की संरचना के बारे में.
अब हम परमाणु और उसके कणों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन) के बारे में थोड़ी बात कर सकते हैं।
विभिन्न कण किस प्रकार भिन्न हैं? प्रोटॉन और न्यूट्रॉन भारी होते हैं। और इलेक्ट्रॉन प्रकाश है. बेशक, चूँकि सभी कण बहुत छोटे हैं, वे सभी बहुत हल्के हैं। लेकिन एक इलेक्ट्रॉन, अगर मैं गलत नहीं हूं, तो एक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन से हजारों गुना हल्का होता है। लेकिन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन द्रव्यमान में बहुत समान हैं। लगभग बिल्कुल (क्यों? शायद यह संयोग नहीं है?)।
एक परमाणु में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन हमेशा एक साथ जुड़ते हैं और एक प्रकार की "गेंद" बनाते हैं, जिसे "नाभिक" कहा जाता है। लेकिन नाभिक में कभी भी इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। इसके बजाय, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं। स्पष्टता के लिए, यह अक्सर कहा जाता है कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर "सूर्य के चारों ओर ग्रहों की तरह" घूमते हैं। वास्तव में यह सच नहीं है। यह उतना ही सच है जितना बच्चों का कार्टून वास्तविक जीवन के लिए सच है। यह लगभग वैसा ही लगता है, लेकिन वास्तव में सब कुछ बहुत अधिक जटिल और समझ से बाहर है। सामान्य तौर पर, 5वीं कक्षा के छात्र के लिए यह कल्पना करना उपयोगी होगा कि इलेक्ट्रॉन "नाभिक के चारों ओर उड़ते हैं, जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर उड़ते हैं।" और फिर कहीं ग्रेड 7-9 में आप क्वांटम सूक्ष्म जगत के चमत्कारों के बारे में पढ़ सकते हैं। वहाँ ऐलिस इन वंडरलैंड से भी अधिक अद्भुत आश्चर्य हैं। इस अर्थ में कि वहां (परमाणु स्तर पर) सब कुछ हमारी आदत से अलग होता है।
इसके अलावा, कुछ इलेक्ट्रॉनों को बहुत अधिक प्रयास के बिना एक परमाणु से अलग किया जा सकता है। तब आपको कई इलेक्ट्रॉनों के बिना एक परमाणु मिलता है। ये इलेक्ट्रॉन (जिन्हें तब "मुक्त इलेक्ट्रॉन" कहा जाता था) अपने आप इधर-उधर उड़ेंगे। वैसे, यदि आप बहुत सारे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेते हैं, तो आपको बिजली मिलती है, जिसकी मदद से 21वीं सदी में लगभग हर चीज़ बढ़िया काम करती है :)।
तो, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन भारी हैं। इलेक्ट्रॉन प्रकाश है. प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नाभिक में होते हैं। इलेक्ट्रॉन - चारों ओर घूमते हैं या अपने आप कहीं उड़ते हैं (आमतौर पर, थोड़ा उड़ने के बाद, वे खुद को अन्य परमाणुओं से जोड़ लेते हैं)।
प्रोटॉन न्यूट्रॉन से किस प्रकार भिन्न है? एक महत्वपूर्ण बात को छोड़कर, सामान्य तौर पर वे बहुत समान हैं। प्रोटॉन पर आवेश होता है। लेकिन न्यूट्रॉन नहीं करता. वैसे, एक इलेक्ट्रॉन पर भी चार्ज होता है, लेकिन एक अलग प्रकार का...
"चार्ज" क्या है? खैर... मुझे लगता है कि इस मुद्दे पर रुक जाना ही हमारे लिए बेहतर है, क्योंकि हमें कहीं न कहीं रुकने की जरूरत है।
यदि आप विवरण जानना चाहते हैं तो लिखें, मैं उत्तर दूंगा। इस बीच, मुझे लगता है कि पहली बार इतनी सारी जानकारी सामने आई है।
अंत में, अभी भी बहुत सारा पाठ है और मुझे नहीं पता कि पाठ की मात्रा कम करनी है या नहीं।
इसके अलावा, यह पाठ कहीं अधिक वैज्ञानिक है। मुझे आशा है कि जो कोई भी प्राथमिक कणों के बारे में पहले भाग में महारत हासिल करने में कामयाब रहा और उसने भौतिकी में रुचि नहीं खोई है, वह इस पाठ में महारत हासिल करने में सक्षम होगा।
मैं पाठ को कई भागों में विभाजित करूंगा, जिससे इसे पढ़ना आसान हो जाएगा।
उत्तर
16 और टिप्पणियाँ
तो, आरोप के बारे में।
विभिन्न वस्तुओं (प्राथमिक कणों सहित) के बीच बातचीत के विभिन्न विकल्पों के सावधानीपूर्वक अध्ययन के दौरान, यह पता चला कि कुल मिलाकर 3 प्रकार की बातचीत होती है। उन्हें कहा गया: 1) गुरुत्वाकर्षण, 2) विद्युत चुम्बकीय और 3) परमाणु।
आइये सबसे पहले गुरुत्वाकर्षण के बारे में थोड़ी बात करते हैं। लोग कई वर्षों से दूरबीन के माध्यम से सौर मंडल में ग्रहों और धूमकेतुओं की गतिविधियों को देख रहे हैं। इन अवलोकनों से, न्यूटन (पिछली शताब्दियों के प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी) ने निष्कर्ष निकाला कि सौर मंडल की सभी वस्तुएँ दूरी पर एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं, और प्रसिद्ध "सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम" प्राप्त किया।
इस नियम को निम्नलिखित रूप में लिखा जा सकता है: "किसी भी 2 वस्तुओं के लिए, आप उनके पारस्परिक आकर्षण बल की गणना कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको एक वस्तु के द्रव्यमान को दूसरी वस्तु के द्रव्यमान से गुणा करना होगा, फिर परिणामी वस्तु परिणाम को उनके बीच की दूरी से दो बार विभाजित किया जाना चाहिए।
इस नियम को एक समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है:
द्रव्यमान 1 * द्रव्यमान 2: दूरी: दूरी = बल
इस समीकरण में, * (तारा चिन्ह) गुणन को दर्शाता है, : चिन्ह विभाजन को दर्शाता है, "द्रव्यमान 1" एक पिंड का द्रव्यमान है, "द्रव्यमान 2" दूसरे पिंड का द्रव्यमान है, "दूरी" दो पिंडों के बीच की दूरी है , "बल" वह बल है जिसके साथ वे एक दूसरे को आकर्षित करेंगे।
(मैं अनुमान लगा रहा हूं कि 5वीं कक्षा के विद्यार्थियों को नहीं पता कि "वर्ग" क्या है, इसलिए मैंने दूरी के वर्ग को उस चीज़ से बदल दिया जिसे पांचवीं कक्षा का विद्यार्थी समझ सके।)
इस समीकरण के बारे में दिलचस्प क्या है? उदाहरण के लिए, आकर्षण बल दृढ़ता से वस्तुओं के बीच की दूरी पर निर्भर करता है। दूरी जितनी अधिक होगी बल उतना ही कमजोर होगा। इसे सत्यापित करना आसान है. उदाहरण के लिए, आइए इस उदाहरण को देखें: द्रव्यमान 1 = 10, द्रव्यमान 2 = 10, दूरी = 5। तब बल 10 * 10: 5: 5 = 100: 5: 5 = 20: 5 = 4 के बराबर होगा। यदि, समान द्रव्यमान के साथ, दूरी = 10, तो बल 10 * 10: 10: 10 = 1 के बराबर होगा। हम देखते हैं कि जब दूरी बढ़ी (5 से 10), तो आकर्षण बल कम हो गया (4 से) 1).
उत्तर
"द्रव्यमान" क्या है?
हम जानते हैं कि दुनिया में हर चीज़ प्राथमिक कणों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन) से बनी है। और ये प्राथमिक कण द्रव्यमान के वाहक हैं। हालाँकि, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की तुलना में एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बहुत छोटा होता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन में अभी भी द्रव्यमान होता है। लेकिन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान काफी ध्यान देने योग्य होता है। पृथ्वी का द्रव्यमान बड़ा (6000000000000000 किलोग्राम) और मेरा द्रव्यमान छोटा (65 किलोग्राम) क्यों है? जवाब बहुत आसान है। क्योंकि पृथ्वी बहुत, बहुत बड़ी संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बनी है। वैसे, इसीलिए यह ध्यान देने योग्य नहीं है कि मैं किसी चीज़ को अपनी ओर आकर्षित कर रहा हूँ - द्रव्यमान बहुत छोटा है। लेकिन सामान्य तौर पर कहें तो, मैं एक चुंबक हूं। केवल बहुत, बहुत, बहुत कमज़ोरी से।
इसलिए, लोगों ने पता लगाया है कि द्रव्यमान प्राथमिक कणों में भी मौजूद है। और द्रव्यमान कणों को दूर से एक दूसरे को आकर्षित करने की अनुमति देता है। लेकिन द्रव्यमान क्या है? यह कैसे काम करता है? जैसा कि विज्ञान में अक्सर (और बहुत बार भी) होता है, यह रहस्य पूरी तरह से सुलझ नहीं पाया है। अभी तक हम केवल यही जानते हैं कि द्रव्यमान "कणों के अंदर" होता है। और हम जानते हैं कि द्रव्यमान तब तक अपरिवर्तित रहता है जब तक कण स्वयं अपरिवर्तित रहता है। अर्थात् सभी प्रोटॉन का द्रव्यमान समान होता है। सभी न्यूट्रॉनों में एक समान गुण होते हैं। और सभी इलेक्ट्रॉनों में एक समान होता है। उसी समय, एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन के लिए वे बहुत समान होते हैं (हालांकि बिल्कुल बराबर नहीं), लेकिन एक इलेक्ट्रॉन के लिए द्रव्यमान बहुत कम होता है। और ऐसा नहीं होता है, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन जैसा होता है या इसके विपरीत।
उत्तर
विद्युत चुम्बकीय संपर्क के बारे में.
और आरोपों के बारे में. अंत में।
सावधानीपूर्वक अवलोकन से पता चला है कि अकेले गुरुत्वाकर्षण का नियम कुछ अंतःक्रियाओं को समझाने के लिए पर्याप्त नहीं है। कुछ और भी तो होना चाहिए. यहां तक कि एक साधारण चुंबक (अधिक सटीक रूप से, 2 चुंबक) भी लें। सबसे पहले, यह नोटिस करना मुश्किल नहीं है कि एक छोटा चुंबक, मान लीजिए, 1 किलोग्राम वजन, दूसरे चुंबक को मुझसे कहीं अधिक, बहुत मजबूत तरीके से आकर्षित करता है। यदि आप सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम पर विश्वास करते हैं, तो मेरे 65 किलोग्राम वजन को 65 गुना अधिक मजबूत चुंबक को आकर्षित करना चाहिए - लेकिन नहीं। चुम्बक मेरी ओर बिल्कुल भी आकर्षित नहीं होना चाहता। लेकिन वह दूसरे चुंबक के पास जाना चाहता है। इसे कैसे समझाया जाए?
एक और प्रश्न। एक चुंबक केवल कुछ वस्तुओं (उदाहरण के लिए, लोहे के टुकड़े, साथ ही अन्य चुंबक) को क्यों आकर्षित करता है, और बाकी पर ध्यान नहीं देता है?
और आगे। एक चुम्बक दूसरे चुम्बक को एक निश्चित दिशा से ही क्यों आकर्षित करता है? और, सबसे आश्चर्यजनक बात यह है कि यदि आप विपरीत पक्ष वाले चुंबक को प्रतिस्थापित करते हैं, तो यह पता चलता है कि 2 चुंबक बिल्कुल भी आकर्षित नहीं करते हैं, बल्कि इसके विपरीत, वे प्रतिकर्षित करते हैं। साथ ही, यह नोटिस करना आसान है कि वे उसी बल से प्रतिकर्षित करते हैं जिससे वे पहले आकर्षित हुए थे।
सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम केवल आकर्षण के बारे में बात करता है, लेकिन प्रतिकर्षण के बारे में कुछ नहीं जानता। तो जरूर कुछ और होगा. कुछ ऐसा जो कुछ मामलों में वस्तुओं को आकर्षित करता है, और कुछ में प्रतिकर्षित करता है।
इस बल को "विद्युत चुम्बकीय संपर्क" कहा गया। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का भी अपना कानून है (चार्ल्स कूलम्ब के सम्मान में, जिसे "कूलम्ब का नियम" कहा जाता है, जिन्होंने इस कानून की खोज की थी)। यह बहुत दिलचस्प है कि इस नियम का सामान्य रूप लगभग सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम जैसा ही है, केवल "द्रव्यमान1" और "द्रव्यमान2" के बजाय "आवेश1" और "आवेश2" हैं।
चार्ज 1 * चार्ज 2: दूरी: दूरी = बल
"चार्ज1" पहली वस्तु का चार्ज है, "चार्ज2" दूसरी वस्तु का चार्ज है।
"चार्ज" क्या है? सच कहूँ तो कोई नहीं जानता. ठीक वैसे ही जैसे कोई नहीं जानता कि "द्रव्यमान" क्या है।
उत्तर
रहस्यमय आरोप.
इसका पता लगाने की कोशिश करते हुए, लोग प्राथमिक कणों तक पहुँच गए। और उन्होंने पाया कि न्यूट्रॉन में केवल द्रव्यमान होता है। अर्थात्, न्यूट्रॉन गुरुत्वाकर्षण संपर्क में भाग लेता है। लेकिन यह विद्युत चुम्बकीय संपर्क में भाग नहीं लेता है। अर्थात् न्यूट्रॉन का आवेश शून्य होता है। यदि हम कूलम्ब का नियम लें और किसी एक आवेश के स्थान पर शून्य रखें, तो बल भी शून्य के बराबर होगा (कोई बल नहीं)। न्यूट्रॉन इसी प्रकार व्यवहार करता है। कोई विद्युत चुम्बकीय बल नहीं.
इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बहुत कमजोर होता है, इसलिए यह गुरुत्वाकर्षण संपर्क में बहुत कम भाग लेता है। लेकिन इलेक्ट्रॉन अन्य इलेक्ट्रॉनों को दृढ़ता से प्रतिकर्षित (प्रतिकर्षित!) करता है। ऐसा इसलिए क्योंकि इसमें चार्ज होता है.
एक प्रोटॉन में द्रव्यमान और आवेश दोनों होते हैं। और एक प्रोटॉन अन्य प्रोटॉन को भी प्रतिकर्षित करता है। यदि द्रव्यमान है तो इसका अर्थ है कि वह सभी कणों को अपनी ओर आकर्षित करता है। लेकिन साथ ही, प्रोटॉन अन्य प्रोटॉन को प्रतिकर्षित करता है। इसके अलावा, प्रतिकर्षण का विद्युत चुम्बकीय बल, आकर्षण के गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होता है। इसलिए, व्यक्तिगत प्रोटॉन एक दूसरे से दूर उड़ जाएंगे।
लेकिन यह पूरी कहानी नहीं है. विद्युत चुम्बकीय बल न केवल प्रतिकर्षित कर सकता है, बल्कि आकर्षित भी कर सकता है। एक प्रोटॉन एक इलेक्ट्रॉन को आकर्षित करता है, और एक इलेक्ट्रॉन एक प्रोटॉन को आकर्षित करता है। इस मामले में, आप एक प्रयोग कर सकते हैं और पा सकते हैं कि एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन के बीच आकर्षण बल दो प्रोटॉन के बीच प्रतिकर्षण बल के बराबर है और दो इलेक्ट्रॉनों के बीच प्रतिकारक बल के बराबर भी है।
इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक प्रोटॉन का आवेश एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर होता है। लेकिन किसी कारण से, 2 प्रोटॉन एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, लेकिन एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन आकर्षित होते हैं। यह कैसे हो सकता है?
उत्तर
आरोपों का समाधान.
इसका उत्तर यह है कि सभी कणों का द्रव्यमान हमेशा शून्य से अधिक होता है। लेकिन चार्ज शून्य (प्रोटॉन) से अधिक और शून्य (न्यूट्रॉन) के बराबर और शून्य (इलेक्ट्रॉन) से कम हो सकता है। हालाँकि, वास्तव में, इसे इस प्रकार निर्दिष्ट किया जा सकता है कि, इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉन का चार्ज शून्य से अधिक हो, और प्रोटॉन का चार्ज शून्य से कम हो। इससे कोई फर्क नहीं पड़ा. महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन पर विपरीत चार्ज होते हैं।
आइए एक उदाहरण के रूप में "प्रोटॉन" में आवेशों को मापें (अर्थात, 1 प्रोटॉन की आवेश शक्ति 1 है)। और हम कुछ दूरी पर दो प्रोटॉनों के बीच परस्पर क्रिया का बल निर्धारित करेंगे (हम मानेंगे कि दूरी = 1)। हम संख्याओं को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं और 1 * 1: 1: 1 = 1 प्राप्त करते हैं। अब आइए एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन के बीच परस्पर क्रिया के बल को मापें। हम जानते हैं कि एक इलेक्ट्रॉन का आवेश एक प्रोटॉन के आवेश के बराबर होता है, लेकिन इसका संकेत विपरीत होता है। चूँकि हमारा प्रोटॉन चार्ज 1 है, तो इलेक्ट्रॉन चार्ज -1 होना चाहिए। आइए स्थानापन्न करें. -1*1:1:1 = -1. हमें -1 मिला। ऋण चिह्न का क्या अर्थ है? इसका मतलब है कि अंतःक्रिया की शक्ति को विपरीत दिशा में बदलने की जरूरत है। अर्थात् प्रतिकारक शक्ति आकर्षक शक्ति बन गयी है!
उत्तर
आइए संक्षेप करें.
3 सबसे आम प्राथमिक कणों के बीच उल्लेखनीय अंतर हैं।
न्यूट्रॉन में केवल द्रव्यमान होता है और कोई आवेश नहीं होता।
एक प्रोटॉन में द्रव्यमान और आवेश दोनों होते हैं। इस मामले में, प्रोटॉन चार्ज को सकारात्मक माना जाता है।
इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान छोटा होता है (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से लगभग 1000 गुना कम)। लेकिन इसका एक चार्ज है. इस मामले में, चार्ज प्रोटॉन के चार्ज के बराबर है, केवल विपरीत संकेत के साथ (यदि हम मानते हैं कि प्रोटॉन में "प्लस" है, तो इलेक्ट्रॉन में "माइनस" है)।
वहीं, एक साधारण परमाणु न तो किसी चीज़ को आकर्षित करता है और न ही विकर्षित करता है। क्यों? यह पहले से ही सरल है. आइए कुछ साधारण परमाणु (उदाहरण के लिए, एक ऑक्सीजन परमाणु) और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन की कल्पना करें जो परमाणु के बगल में उड़ता है। एक ऑक्सीजन परमाणु में 8 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन और 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं। सवाल। क्या इस मुक्त इलेक्ट्रॉन को परमाणु की ओर आकर्षित किया जाना चाहिए या इसे विकर्षित किया जाना चाहिए? न्यूट्रॉन पर कोई आवेश नहीं होता, इसलिए हम अभी उन्हें अनदेखा कर देंगे। 8 प्रोटॉन और 1 इलेक्ट्रॉन के बीच विद्युत चुम्बकीय बल 8 * (-1) : 1: 1 = -8 है। और एक परमाणु में 8 इलेक्ट्रॉनों और 1 मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बीच विद्युत चुम्बकीय बल -8 * (-1) : 1: 1 = 8 के बराबर होता है।
यह पता चला है कि एक मुक्त इलेक्ट्रॉन पर 8 प्रोटॉन की क्रिया का बल -8 के बराबर है, और इलेक्ट्रॉनों की क्रिया का बल +8 है। कुल 0 है। यानी बल बराबर हैं। कुछ नहीं होता है। परिणामस्वरूप, परमाणु को "विद्युत रूप से तटस्थ" कहा जाता है। अर्थात् यह न तो आकर्षित करता है और न ही प्रतिकर्षित करता है।
निःसंदेह, गुरुत्वाकर्षण बल अभी भी मौजूद है। लेकिन इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बहुत कम होता है, इसलिए परमाणु के साथ गुरुत्वाकर्षण संपर्क बहुत छोटा होता है।
उत्तर
आवेशित परमाणु.
हमें याद है कि थोड़े से प्रयास से हम उन इलेक्ट्रॉनों को तोड़ सकते हैं जो नाभिक से दूर हैं। इस मामले में, ऑक्सीजन परमाणु में, उदाहरण के लिए, 8 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन और 6 इलेक्ट्रॉन होंगे (हमने 2 को तोड़ दिया)। जिन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है (या, इसके विपरीत, बहुत अधिक होते हैं) उन्हें "आयन" कहा जाता है। यदि हम ऐसे 2 ऑक्सीजन परमाणु बनाएं (प्रत्येक परमाणु से 2 इलेक्ट्रॉन हटा दें), तो वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करेंगे। आइए कूलम्ब के नियम में प्रतिस्थापित करें: (8 - 6) * (8 - 6) : 1: 1 = 4। हम देखते हैं कि परिणामी संख्या शून्य से अधिक है, जिसका अर्थ है कि आयन प्रतिकर्षित होंगे।
इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हैं, जैसे पृथ्वी सूर्य की परिक्रमा करती है। इलेक्ट्रॉन इन स्तरों के बीच गति कर सकते हैं, और जब वे ऐसा करते हैं, तो वे या तो एक फोटॉन को अवशोषित करते हैं या एक फोटॉन उत्सर्जित करते हैं। प्रोटॉन का आकार क्या है और यह क्या है?
दृश्यमान ब्रह्मांड का मुख्य निर्माण खंड
प्रोटॉन दृश्य ब्रह्मांड का मूल निर्माण खंड है, लेकिन इसके कई गुण, जैसे कि इसका चार्ज त्रिज्या और इसका असामान्य चुंबकीय क्षण, अच्छी तरह से समझ में नहीं आते हैं। प्रोटॉन क्या है? यह धनात्मक विद्युत आवेश वाला एक उपपरमाण्विक कण है। कुछ समय पहले तक प्रोटॉन को सबसे छोटा कण माना जाता था। हालाँकि, नई प्रौद्योगिकियों के लिए धन्यवाद, यह ज्ञात हो गया है कि प्रोटॉन में और भी छोटे तत्व होते हैं, कण जिन्हें क्वार्क कहा जाता है, पदार्थ के वास्तविक मौलिक कण होते हैं। एक अस्थिर न्यूट्रॉन के परिणामस्वरूप एक प्रोटॉन का निर्माण हो सकता है।
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प्रोटॉन में कितना विद्युत आवेश होता है? इसमें +1 तात्विक आवेश का आवेश होता है, जिसे "ई" अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है और इसकी खोज 1874 में जॉर्ज स्टोनी ने की थी। जबकि एक प्रोटॉन पर धनात्मक आवेश (या 1e) होता है, एक इलेक्ट्रॉन पर ऋणात्मक आवेश (-1 या -e) होता है, और न्यूट्रॉन पर कोई आवेश नहीं होता है और इसे 0e कहा जा सकता है। 1 प्राथमिक आवेश 1.602 × 10 -19 कूलम्ब के बराबर होता है। कूलम्ब विद्युत आवेश की एक प्रकार की इकाई है और एक एम्पीयर के बराबर है, जो प्रति सेकंड लगातार स्थानांतरित होता है।
प्रोटॉन क्या है?
आप जो कुछ भी छू सकते हैं और महसूस कर सकते हैं वह परमाणुओं से बना है। परमाणु के केंद्र के अंदर इन छोटे कणों का आकार बहुत छोटा होता है। यद्यपि वे एक परमाणु का अधिकांश भार बनाते हैं, फिर भी वे बहुत छोटे हैं। वास्तव में, यदि एक परमाणु एक फुटबॉल मैदान के आकार का होता, तो उसका प्रत्येक प्रोटॉन केवल एक चींटी के आकार का होता। प्रोटॉन को परमाणुओं के नाभिक तक ही सीमित नहीं रहना पड़ता। जब प्रोटॉन परमाणु नाभिक के बाहर होते हैं, तो वे समान परिस्थितियों में न्यूट्रॉन के समान आकर्षक, विचित्र और संभावित खतरनाक गुण धारण कर लेते हैं।
लेकिन प्रोटॉन का एक अतिरिक्त गुण होता है। चूँकि उनमें विद्युत आवेश होता है, इसलिए उन्हें विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जा सकता है। सौर ज्वालाओं के दौरान उच्च गति वाले प्रोटॉन और उनमें मौजूद परमाणु नाभिक बड़ी मात्रा में निकलते हैं। कण पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं, जिससे आयनोस्फेरिक गड़बड़ी होती है जिसे भू-चुंबकीय तूफान के रूप में जाना जाता है।
प्रोटोन संख्या, आकार और द्रव्यमान
प्रोटॉनों की संख्या प्रत्येक परमाणु को अद्वितीय बनाती है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में आठ, हाइड्रोजन में केवल एक और सोने में 79 तक होते हैं। यह संख्या तत्व की पहचान के समान है। आप किसी परमाणु के प्रोटॉनों की संख्या जानकर उसके बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं। प्रत्येक परमाणु के नाभिक में पाया जाने वाला, इसमें तत्व के इलेक्ट्रॉन के बराबर और विपरीत सकारात्मक विद्युत आवेश होता है। यदि इसे पृथक किया जाता, तो इसका द्रव्यमान केवल 1.673 -27 किलोग्राम होता, जो न्यूट्रॉन के द्रव्यमान से थोड़ा कम होता।
किसी तत्व के नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या को परमाणु क्रमांक कहा जाता है। यह संख्या प्रत्येक तत्व को उसकी विशिष्ट पहचान देती है। किसी भी विशेष तत्व के परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या सदैव समान होती है। एक साधारण हाइड्रोजन परमाणु में एक नाभिक होता है जिसमें केवल 1 प्रोटॉन होता है। अन्य सभी तत्वों के नाभिक में प्रोटॉन के अलावा लगभग हमेशा न्यूट्रॉन होते हैं।
एक प्रोटॉन कितना बड़ा होता है?
कोई भी निश्चित रूप से नहीं जानता, और यह एक समस्या है। प्रयोगों में प्रोटॉन का आकार प्राप्त करने के लिए संशोधित हाइड्रोजन परमाणुओं का उपयोग किया गया। यह बड़े परिणामों वाला एक उपपरमाण्विक रहस्य है। भौतिकविदों की घोषणा के छह साल बाद कि उन्होंने प्रोटॉन का आकार बहुत छोटा मापा है, वैज्ञानिक अभी भी सही आकार के बारे में अनिश्चित हैं। जैसे-जैसे नए डेटा सामने आते हैं, रहस्य गहराता जाता है।
प्रोटॉन परमाणुओं के नाभिक के अंदर पाए जाने वाले कण हैं। कई वर्षों तक, प्रोटॉन की त्रिज्या लगभग 0.877 फेमटोमीटर पर स्थिर प्रतीत होती थी। लेकिन 2010 में, क्वांटम ऑप्टिक्स संस्थान से रैंडोल्फ पॉल। जर्मनी के गारचिंग में मैक्स प्लैंक को एक नई माप तकनीक का उपयोग करके एक चौंकाने वाला उत्तर मिला।
टीम ने हाइड्रोजन परमाणु के एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन संरचना को बदल दिया, इलेक्ट्रॉन को म्यूऑन नामक भारी कण में बदल दिया। फिर उन्होंने इस परिवर्तित परमाणु को लेजर से बदल दिया। उनके ऊर्जा स्तर में परिणामी परिवर्तन को मापने से उन्हें इसके प्रोटॉन कोर के आकार की गणना करने की अनुमति मिली। उन्हें यह देखकर आश्चर्य हुआ कि यह अन्य तरीकों से मापे गए पारंपरिक मूल्य से 4% कम निकला। रैंडोल्फ के प्रयोग ने नई तकनीक को ड्यूटेरियम पर भी लागू किया, जो हाइड्रोजन का एक आइसोटोप है जिसके नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है, जिसे सामूहिक रूप से ड्यूटेरॉन के रूप में जाना जाता है। हालाँकि, ड्यूटेरॉन के आकार की सटीक गणना करने में काफी समय लगा।
नए प्रयोग
नए डेटा से पता चलता है कि प्रोटॉन त्रिज्या की समस्या दूर नहीं हो रही है। रैंडोल्फ पॉल और अन्य की प्रयोगशाला में कई और प्रयोग पहले से ही चल रहे हैं। कुछ लोग हीलियम जैसे भारी परमाणु नाभिक के आकार को मापने के लिए उसी म्यूऑन तकनीक का उपयोग कर रहे हैं। अन्य लोग म्यूऑन और इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन को एक साथ मापते हैं। पॉल को संदेह है कि अपराधी स्वयं प्रोटॉन नहीं हो सकता है, बल्कि रिडबर्ग स्थिरांक का गलत माप है, एक संख्या जो एक उत्तेजित परमाणु द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का वर्णन करती है। लेकिन यह स्थिरांक अन्य सटीक प्रयोगों के कारण सर्वविदित है।
एक अन्य स्पष्टीकरण नए कणों का प्रस्ताव करता है जो इलेक्ट्रॉन से अपना कनेक्शन बदले बिना प्रोटॉन और म्यूऑन के बीच अप्रत्याशित बातचीत का कारण बनते हैं। इसका मतलब यह हो सकता है कि पहेली हमें कण भौतिकी के मानक मॉडल से परे ले जाती है। पॉल कहते हैं, "अगर भविष्य में किसी बिंदु पर कोई मानक मॉडल से परे कुछ खोजता है, तो वह यही होगा," पहले छोटे विचलन के साथ, फिर दूसरे और दूसरे, धीरे-धीरे एक और अधिक महत्वपूर्ण बदलाव पैदा कर रहा है। प्रोटॉन का वास्तविक आकार क्या है? नए परिणाम बुनियादी भौतिकी सिद्धांत को चुनौती देते हैं।
उड़ान पथ पर प्रोटॉन त्रिज्या के प्रभाव की गणना करके, शोधकर्ता प्रोटॉन कण की त्रिज्या का अनुमान लगाने में सक्षम थे, जो 0.84184 फेमटोमीटर थी। पहले यह आंकड़ा 0.8768 से 0.897 फेमटोमीटर के बीच था। इतनी छोटी मात्राओं पर विचार करते समय त्रुटि की संभावना सदैव बनी रहती है। हालाँकि, 12 वर्षों की कड़ी मेहनत के बाद, टीम के सदस्य अपने माप की सटीकता को लेकर आश्वस्त हैं। सिद्धांत में कुछ बदलाव की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन उत्तर जो भी हो, भौतिक विज्ञानी इस जटिल समस्या को हल करने के लिए लंबे समय तक अपना सिर खुजलाते रहेंगे।
