Die kern bestaan uit protone, neutrone. In Bohr se model beweeg elektrone om die kern in sirkelvormige bane, soos die Aarde wat om die Son wentel. Elektrone kan tussen hierdie vlakke beweeg, en wanneer hulle dit doen, absorbeer hulle óf 'n foton óf straal 'n foton uit. Wat is die grootte van 'n proton en wat is dit?
Die hoofbousteen van die sigbare Heelal
Die proton is die basiese bousteen van die sigbare heelal, maar baie van sy eienskappe, soos sy ladingsradius en sy abnormale magnetiese moment, word nie goed verstaan nie. Wat is 'n proton? Dit is 'n subatomiese deeltjie met 'n positiewe elektriese lading. Die proton is tot onlangs as die kleinste deeltjie beskou. Danksy nuwe tegnologieë het die feit egter bekend geword dat protone selfs kleiner elemente insluit, deeltjies wat kwarke genoem word, die ware fundamentele deeltjies van materie. 'n Proton kan gevorm word as gevolg van 'n onstabiele neutron.
Charge
Watter elektriese lading het 'n proton? Hyhet 'n lading van +1 elementêre lading, wat met die letter "e" aangedui word en is in 1874 deur George Stoney ontdek. Terwyl die proton 'n positiewe lading (of 1e) het, het die elektron 'n negatiewe lading (-1 of -e), en die neutron het glad geen lading nie en kan as 0e aangedui word. 1 elementêre lading is gelyk aan 1,602 × 10 -19 coulombs. 'n Coulomb is 'n tipe eenheid van elektriese lading en is die ekwivalent van een ampère wat bestendig per sekonde vervoer word.
Wat is 'n proton?
Alles wat jy kan aanraak en voel, is van atome gemaak. Die grootte van hierdie klein deeltjies binne die middel van 'n atoom is baie klein. Alhoewel hulle die meeste van die gewig van 'n atoom uitmaak, is hulle steeds baie klein. Trouens, as 'n atoom die grootte van 'n sokkerveld was, sou elkeen van sy protone net die grootte van 'n mier wees. Protone moet nie beperk word tot die kerne van atome nie. Wanneer protone buite atoomkerne is, neem hulle fassinerende, bisarre en potensieel gevaarlike eienskappe aan soortgelyk aan dié van neutrone onder soortgelyke omstandighede.
Maar protone het 'n bykomende eienskap. Aangesien hulle 'n elektriese lading dra, kan hulle deur elektriese of magnetiese velde versnel word. Hoëspoed-protone en die atoomkerne wat dit bevat, word in groot hoeveelhede vrygestel tydens sonfakkels. Deeltjies word deur die Aarde se magnetiese veld versnel, wat ionosferiese versteurings veroorsaak wat bekend staan as geomagnetiese storms.
Aantal protone, grootte en massa
Die aantal protone maak elke atoom uniek. Suurstof het byvoorbeeld agt van hulle, waterstof het net een, en goud het soveel as 79. Hierdie getal is soortgelyk aan die identiteit van die element. Jy kan baie oor 'n atoom leer deur net die aantal protone te ken. Hierdie subatomiese deeltjie, wat in die kern van elke atoom aangetref word, het 'n positiewe elektriese lading gelyk aan en teenoorgesteld aan die element se elektron. As dit geïsoleer was, sou dit 'n massa van slegs ongeveer 1,673-27 kg hê, effens minder as die massa van 'n neutron.
Die aantal protone in die kern van 'n element word die atoomgetal genoem. Hierdie nommer gee elke element sy unieke identiteit. In die atome van enige spesifieke element is die aantal protone in die kerne altyd dieselfde. 'n Eenvoudige waterstofatoom het 'n kern, wat slegs uit 1 proton bestaan. Die kerne van alle ander elemente bevat byna altyd neutrone benewens protone.
Hoe groot is 'n proton?
Niemand weet vir seker nie, en dit is die probleem. Die eksperimente het gemodifiseerde waterstofatome gebruik om die grootte van die proton te kry. Dit is 'n subatomiese raaisel met groot implikasies. Ses jaar nadat fisici aangekondig het dat die meting van die proton se grootte te klein was, is wetenskaplikes steeds onseker oor die ware grootte. Soos meer data na vore kom, word die raaisel verdiep.
Protone is deeltjies in die kern van atome. Vir baie jare het dit gelyk of die radius van die proton op ongeveer 0,877 femtometer vasgestel is. Maar in 2010, Randolph Paul van die Instituut van Quantumoptika hulle. Max Planck in Garching, Duitsland, het 'n kommerwekkende reaksie ontvang deur 'n nuwe meettegniek te gebruik.
Die span het een proton, een elektronsamestelling van 'n waterstofatoom verander deur 'n elektron oor te skakel na 'n swaarder deeltjie wat 'n muon genoem word. Hulle het toe hierdie veranderde atoom met 'n laser vervang. Deur die gevolglike verandering in hul energievlakke te meet, kon hulle die grootte van sy protonkern bereken. Tot hul verbasing het dit 4% minder uitgekom as die tradisionele waarde wat op ander maniere gemeet is. Randolph se eksperiment het ook die nuwe tegniek toegepas op deuterium –’n isotoop van waterstof wat een proton en een neutron het, gesamentlik bekend as die deuteron – in sy kern. Dit het egter lank geneem om die grootte van die deuteron akkuraat te bereken.
Nuwe eksperimente
Nuwe data wys dat protonradiusprobleem voortduur. Nog 'n paar eksperimente in die laboratorium van Randolph Paul en ander is reeds aan die gang. Sommige gebruik dieselfde muontegniek om die grootte van swaarder atoomkerne soos helium te meet. Ander meet terselfdertyd die verstrooiing van muone en elektrone. Paul vermoed dat die skuldige dalk nie die proton self is nie, maar 'n verkeerde meting van die Rydberg-konstante, 'n getal wat die golflengtes van lig beskryf wat deur 'n opgewekte atoom uitgestraal word. Maar hierdie konstante is welbekend deur ander presisie-eksperimente.
Nog 'n verduideliking stel nuwe deeltjies voor wat onverwagte interaksies tussen 'n proton en 'n muon veroorsaak sonder om sy binding met die elektron te verander. Dit kan beteken dat die legkaart ons verby die standaardmodel van fisika neem.deeltjies. "As iemand een of ander tyd in die toekoms iets buite die standaardmodel ontdek, sal dit dit wees," sê Paul, met 'n eerste klein teenstrydigheid, dan nog een en nog een, wat stadig 'n meer monumentale verskuiwing skep. Wat is die ware grootte van 'n proton? Nuwe resultate daag die onderliggende teorie van fisika uit.
Deur die invloed van die protonradius op die vlugbaan te bereken, kon die navorsers die radius van die protondeeltjie skat, wat 0,84184 femtometer beloop het. Voorheen was hierdie aanwyser op ongeveer 0,8768 tot 0,897 femtometer. Wanneer sulke klein hoeveelhede oorweeg word, is daar altyd ruimte vir foute. Na 12 jaar se moeite, is die spanlede egter vol vertroue in die akkuraatheid van hul metings. Die teorie sal dalk 'n bietjie aanpassing nodig hê, maar wat ook al die antwoord is, fisici sal nog lank kopkrap oor hierdie uitdagende taak.
