ты протон моего электрона что значит
Почему электрон непременно должен упасть на ядро?
На «Постнауке» недавно вышел объемистый и красочный гид по квантовой механике. Наверное, самый замечательный момент заключается в том, что интервью брались у разноплановых специалистов, а вопросы частично пересекались, что дает возможность посмотреть на тему с разных позиций.
Как всегда, во время исторического экскурса упоминался кризис классической физики начала двадцатого века, и одним из примеров была модель атома Эрнеста Резерфорда. Планетарная модель, так легко понимаемая и принимаемая в школьные годы, оказывается содержит в себе фатальный изъян. Оценим, как долго протянет планета-электрон в атоме водорода и попробуем его спасти аппаратом теории волны-пилота, касательно которой в последнее время наблюдается взрывной рост количества публикаций.
Значимость естественных наук в XIX веке претерпевает положительную обратную связь: достижения исследователей несут вклад в промышленную революцию, а общественный уклад задает вектор дальнейших изысканий. Молекулярная теория, химия, гидро- и электродинамика находят применение не только на фабриках и в военной технике, но и в создании более точного оборудования. Помимо попыток объяснения микромира потоками эфира, все большую обособленность обретает атомистическая модель древних. Во многом эти модели конфликтовали, но несмотря на предрасположенность научного сообщества того времени к хорошо проработанному аппарату гидродинамики, возникает необходимость пересмотреть многие укоренившиеся взгляды – этого требовали результаты экспериментов.
Результаты опытов по рассеянию нужно было обосновать теоретически, так что для начала XX века характерна чехарда моделей атома. Возможно, атомы бывают положительные и отрицательные, или они представлены вихрями эфира, или же слагаются из водорода, а то и из нулевого элемента. Эти предположения математически обосновывали, публиковали, а потом, на собраниях сообществ и клубов, достопочтенные сэры гневно шипя сквозь кустистые бороды разносили их в пыль. Романтика механистичного мира на фоне меняющейся парадигмы.
https://www.officemuseum.com/copy_machines.htm
Немного пофантазируем. На дворе апрель 1911 года, вы работаете в британском научном издательстве, которому уже больше ста лет. Проверив крепления огромной типографской машины, вы вытираете выпачканные руки о вчерашнюю газету: там все еще мусолят судебный процесс над латышскими анархистами и делают прогнозы касательно грядущего суперкубка по футболу, до которого осталось ждать менее полугода. Бульварная пресса вас не интересует – в свободное время вы частенько перечитываете черновики и корректурные оттиски готовящихся журналов, тем самым обеспечив себя доступом к периферии науки.
Вот очередная статья готовящаяся к выходу. Сэр Резерфорд обобщает результаты своих экспериментов проведенных два года назад и предлагает новую модель атома. Вы бежите в каморку с инструментами к своему импровизированному архиву. Ага, вот она. Отбракованный вариант статьи Дж. Томсона семилетней давности. Он решил, что атом удобней представить как положительно заряженную сферу с вкраплениями электронов, подобными кровяным тельцам. Вы поднимаете глаза на лежащий на столе сухарь – не утверждаете ли, сэр, что электроны сидят внутри атома, как изюм в пудинге?
И вновь возвращаетесь к новой статье – формулы и таблицы неинтересны, а вот концовку перечитываете несколько раз. Выходит, ядро куда меньше атома, и оно имеет положительный заряд, а он пропорционален массе. Пропорционален. Пудинг неумолимо сжимается в комок мякиша освобождая изюминки-электроны. Они начинают порхать вокруг, как мошки не решающиеся сесть. Или. Как спутники вокруг Сатурна! Или даже, как планеты вокруг Солнца! На минуту перехватывает дух.
На самом деле, подобную планетарную модель предложил еще в 1904 году Хантаро Нагаока, и вполне возможно, что такие предложения были и раньше и в больших количествах, просто не успели отпечататься в окаменелостях истории.
Классика
Вооружимся формулами классической физики и выясним, что не так с атомом-планетной системой. Рассмотрим атом водорода — вокруг положительно заряженного протона по круговой орбите летает шарик-электрон. Их взаимодействие обуславливает сила Кулона, а движение по окружности подразумевает наличие центростремительного ускорения. Запишем второй закон Ньютона и выразим квадрат скорости электрона для дальнейших подстановок:
где k константа связанная с диэлектрической проницаемостью. Полная энергия E будет слагаться из кинетической K и потенциальной U:
В предыдущей статье мы выяснили, что во время движения с ускорением, заряженная частица испускает электромагнитные волны теряя при этом энергию. Там же была получена формула Лармора, позволяющая оценить потерянную энергию. Для нашего электрона картина силовых линий возмущенного поля выглядит как-то так
Ускоренное движение порождает излучение
Двигаясь по окружности, электрон постоянно излучает. Значит, энергия теряется со временем:
Здесь мы ввели радиус электрона rₑ. После подстановки всех констант должно выйти, что он раза в три больше протона. Спокойствие, только спокойствие! Величина фиктивная, а в квантмехе электрон все равно считается точечным, но более-менее сферическим. С другой стороны, посмотрим на формулу полной энергии. Е будет изменяться за счет медленного изменения радиуса орбиты электрона:
Приравниваем к предыдущей формуле и получим выражение для скорости изменения радиуса орбиты
Собственно, теперь мы можем оценить время падения электрона
где a₀ – боровский радиус, который можно получить из фундаментальных постоянных. Все константы известны, так что подстановка дает время около 16 пикосекунд или около 0.02 наносекунды. Процессор моего ноутбука не успеет сделать ни одной операции, в то время как электроны основного состояния атомов водорода, навернув по две сотни тысяч кругов, посыпятся на свои протоны. Учет релятивистских поправок только усугубит ситуацию — падение произойдет быстрее.
Проблему пробовали решить множеством способов разной степени костыльности: некулоновское взаимодействие, неевклидовы геометрии, причудливые траектории. Наиболее успешным был вариант предложенный Нильсом Бором. Он постулировал квантование момента импульса для электрона (интересующихся выкладками пошлем на researchgate). То есть момент импульса меняется рывками, а значит есть только ряд разрешенных орбит, между которыми электрону быть нельзя. В качестве лирического отступления предлагаю посмотреть ламповый советский ролик по теме.
В целом, такое решение хорошо согласовалось с результатами экспериментов и помогло объяснить некоторые явления в спектроскопии (ограничиваясь атомом водорода). Но истинным теоретикам требовались уравнения, из которых эти орбиты выходили бы как следствие, а не постулаты. Нильс Бор, будучи больше философом, в дальнейшем начал активно продвигать вопрос о роли познания и сознания, а его революционные идеи (в частности, касательно роли наблюдаемых величин) вдохновили тогда еще молодого Вернера Гейзенберга и Вольфганга Паули на создание новой физики. И совместными силами они в дальнейшем сформируют и распространят раннюю Копенгагенскую интерпретацию. Довольно интересно воспринимать парадигму не как строго формализованную, последовательную эволюцию теорий, а с исторических и психологических позиций — через биографии культовых, но все же эмоциональных и склонных к профдеформации и культурным веяниям личностей. А ведь все это происходило на фоне зарождающегося нью-эйдж. Забавно было обнаружить, что Бор тоже в некотором роде фанат учителя Цзы.
Материалы для любознательных:
Примеры классических моделей пытающихся спасти атом: пара старых и пара новых.
Вывод обобщенного лоренц-ковариантного аналога формулы Лармора.
Движение заряда с учетом магнитных полей смотрим в книге Classical Electromagnetic Radiation Mark A. Heald, Jerry B. Marion
Квантовый ответ
Каждый школьник знает, что атом Бора — это не атом бора, а атом водорода
Практика показала, что квантование излучаемой энергии и орбит — довольно эффективный подход, который со временем оказался нечтом большим, чем просто математическим трюком. Эрвин Шредингер, вдохновившись корпускулярно-волновым дуализмом де Бройля, получил релятивистское уравнение, которое затем проверил на атоме водорода. Результаты не совпали с экспериментальными данными, поэтому уравнение назвали уравнением Клейна-Гордона. А вот нерелятивистский вариант сработал безотказно.
> <\partial t>= \hat
Уравнение Шредингера описывает эволюцию некой квантовой системы, а его решение (волновую функцию состояния) можно факторизовать на временну́ю и стационарную компоненты. Стационарное состояние – это состояние, в котором динамические переменные не зависят от времени (например, энергия). Раз уж мы говорили про орбиты атома, то их удобней рассматривать как набор стационарных состояний, переход между которыми происходит с помощью поглощения или выделения кванта с энергией, равной разности энергий между этими состояниями. Значит, для рассмотрения атома водорода нам достаточно стационарного уравнения Шредингера
Это так называемая задача на собственные значения, а Эрвин Рудольфович как раз был хорош в подобных вопросах. Для водорода, уравнение легко решается аналитически. Результатом будет набор собственных функций и энергий, где индексы это итераторы (квантовые числа)
подробности
Итак, у нас есть набор маленьких волновых функций, каждая из которых соответствует определенному состоянию электрона. Визуализуем несколько энергетических уровней
Плотности вероятности обнаружения электрона на участке площади
Ядро находится в центре каждого изображения, а температура цвета показывает где гуще облачко (или где чаще находится точечный электрон). Каждое состояние электрона определяет тройка квантовых чисел: первое число связано с энергией электрона, другие два – с угловым и магнитным моментами.
https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital#/media/File:Atomic-orbital-clouds_spdf_m0.png
Атомные орбитали водорода – каждому состоянию электрона соответствует своя картинка. Картинки воспринимают в зависимости от того, как кто трактует понятие «волновая функция». Либо это лишь математические объекты – жильцы конфигурационного пространства, либо смотрим на электрон, как на отрицательно заряженное облако вокруг ядра, мгновенно меняющее свою форму после поглощения кванта энергии. Строго говоря, по настоящему стационарное только 1S-состояние (ѱ₁₀₀), потому как из остальных электрон вываливается после спонтанного испускания энергии. Остановимся на нем поподробней.
Плотность вероятности обнаружения электрона в определенной области для основного состояния имеет сферическую симметрию. Так что удобней будет представить это дело как радиальную зависимость вероятности обнаружения электрона на определенном расстоянии от центра ядра:
Здесь по оси абсцисс расстояние измеряется в атомных единицах. То есть, наш 1S-электрон по завету Нильса Бора чаще всего обитается на расстоянии в пол ангстрема (50 миллиардных миллиметра) от центра ядра. Ядро атома (в нашем случае один протон) имеет ненулевой размер, так что есть ненулевая вероятность пребывания электрона внутри ядра.
Так-то, ядру безразлично, что электрон может тусоваться поблизости, а то и залазить в самую душу – расстояние между уровнями внутренней энергии ядра гораздо больше, чем то, что творится в орбитальной энергетике электрона. Другой вопрос, если речь идет не о водороде, а о более массивном элементе, где больше нуклонов, а значит, больше радиус ядра и пронырливей электроны нижних уровней. Бывает, что в процессе перехода ядра в более энергетически выгодное состояние, оно захватывает электрон с ближайшей орбитали. Тогда один из протонов становится нейтроном, попутно выплюнув нейтрино. А атом тогда сдвигается на одну позицию в таблице Менделеева (ага, декрементирует).
Это явление называется электронным захватом. Для тяжелых атомов это довольно распространенное явление, и уже давно идут споры, дескать, могут ли вообще существовать элементы далее 137-го. Самое грандиозное проявление этого эффекта происходит в недрах звезд, где из-за высоких плотностей вещества ядра охотно пожирают электроны, множа нейтроны и испуская потоки нейтрино, что делает массивную звезду неустойчивой и определяет ее дальнейшее перерождение.
Материалы для заинтересовавшихся темой:
Волна-пилот
Историю бомовской механики (теории волны-пилота, интерпретации де Бройля-Бома) мы уже обсуждали, погодя затронув сопутствующий формализм. В двух словах, это каузальный подход к квантовой механике, где частицы – это действительно частицы, но их поведением управляет мир волновых функций, играющих роль нелокальных скрытых переменных. Здесь, второй закон Ньютона для корпускул имеет вид:
То есть, помимо некоего классического потенциала V, на частицу действует еще и квантовый потенциал Q. В рамках формализма, можно выразить импульс (скорость) частицы через фазу волновой функции:
И раз уж пошло такое веселье, то было бы здорово посмотреть на атом водорода с электроном влекомым волнами вероятности. Для этого выведем фазу его волновой функции и получим импульс электрона:
Компонента S₀ не зависит от времени, а скорость частицы определяется мнимой частью стационарной волновой функции. И казалось бы, знай себе подставляй волновые функции из решения уравнения Шредингера да рисуй орбиты, но есть один забавный момент. Для всех собственных состояний с m = 0 волновая функция реальна, потому что полиномы Лагерра и Лежандра всех степеней и порядков реальны, а за мнимую компоненту отвечают сферические гармоники Y. Тогда, фаза S₀ равна нулю как и скорость электрона. Очень интересный результат. Выходит в основном состоянии атома водорода электрон неподвижен!
Дэвид Бом знал об этом, когда впервые опубликовал свою теорию и использовал этот результат в качестве доказательства правильности предложенного подхода. По его словам, это дало объяснение тому, почему электрон в атоме водорода не пикирует прямиком в ядро – квантовый потенциал, действующий на электрон, таков, что полностью уравновешивает электрическое притяжение, оказываемое ядром, тем самым отменяет движение электрона. Таким образом, электрон висит себе в атоме как гроб Магомета, без излучения и магнитного момента.
Выходит палка о двух концах: на одной стороне находится положительное ядро, а на другой – отрицательный электрон, так что у такой системы должен быть ярко выраженный дипольный момент. Да и если рассматривать остальные собственные функции, у которых все же есть магнитный момент, то получится движение электрона с постоянной скоростью – почему же он тогда не излучает как в модели Резерфорда?
В механике Бома частицы сами по себе не обладают такими свойствами, как заряд или спин. Они только входят в качестве параметров в гамильтониан в уравнении Шредингера, решение которого порождает траектории. Бомовские частицы пассивны в том смысле, что они не влияют на эволюцию волновой функции во времени. При некоторых условиях, траектории будут приближаться к классическим, осуществляя предельный переход к привычной нам механике. Но в более общем случае динамика, вытекающая из эволюционного уравнения, может быть в высшей степени неклассической.
Отвечая на вопрос, как будет вести себя система находясь в изолированном состоянии, следует разобраться, можем ли мы вообще говорить о свойствах «изолированной» материи. Познание происходит только через взаимодействие, измерение, а это динамический процесс, который может влиять на скорость частицы. Однако более важно то, что это процесс, в котором состояние системы влияет на компоненты скорости, присущие сложному состоянию измерительного прибора, что потом выливается в понятные нам цифры на дисплее. А пока электрон находится в покое, он никогда не будет найден в покое.
Если же обратиться к вопросу о том, почему атом не испускает электромагнитное излучение, то, по-видимому, следует принять во внимание все электромагнитное поле, а также обобщить формулу Лармора.
С другой стороны, мы отталкивались от нерелятивистского уравнения Шредингера. А что если начинать рассуждения с уравнений Паули и Дирака? Для более общих моделей волна-пилот тоже работает, и учет спина отражается на формуле нахождения скорости
Теперь, из-за вклада слагаемого зависящего от спина даже в основном S-состоянии должно наблюдаться движение, закон которого можно получить аналитически:
Мы выбрали спин сонаправленным оси Z. Электрон тогда движется в плоскостях к которым эта ось перпендикулярна. Таким образом, мы получаем все ту же сферическую плотность, но с ярко выраженным орбитальным движением электрона, зависящим от начального полярного угла и радиуса орбиты.
Орбиты электрона в зависимости от начального полярного угла
Орбиты электрона в 2px-состоянии
Интересующимся серьезными выкладками посоветуем изучить диссертацию Кэролайн Колин. Там, помимо анализа орбит для стационарных состояний, предлагается исследование переходов, а также разбор критики траекторного подхода. В конце можно ознакомиться с направлениями дальнейших исследований и может даже выбрать что-либо для себя – Кэролайн теперь занимается эпидемиологией и борется с ковидом.
Разумеется, применение бомовской механики не ограничивается изолированным атомом водорода. Так, например, можно рассмотреть водородоподобные атомы в вакууме (квантовом), что позволяет нащупать всяческие тонкие эффекты типа Лэмбовского сдвига. Наши игрушечные системы выглядели до жути симметричными и простыми, но все же, хаотическое поведение траекторий имеет место быть и задает свой вектор исследований.
Одна из молекулярных орбиталей бензола, траектории и поле импульсов
В то время как ортодоксальная интерпретация предполагает, что вероятность носит фундаментальный характер, теория де Бройля-Бома детерминистична, и вероятность проявляется только как выражение невежества, превращая фундаментальный детерминизм в прогностический индетерминизм. Поэтому дальнейшие изыскания должны проходить с оглядкой на проблемы детерминизма (раз, два, три ), локальности (раз, два) и нелинейности.
В целом, просматривая литературу по теории волны-пилота можно выделить три направления:
Квантовая гидродинамика. Исторически, все же правильнее связывать с Эрвином Маделунгом и Луи де Бройлем, а также большой вклад был внесен Шредингером, Лондоном и Ландау. В рамках подхода, эволюцию квантовых состояний рассматривают как гидродинамику невязкой идеальной жидкости, а математика уравнения Шредингера – это просто математика уравнения диффузии с мнимой константой скорости. Интерпретационные вопросы, как правило, не поднимаются, а квантовый потенциал воспринимается просто как побочный продукт.
Квантовые траектории. Само по себе это довольно обширное направление в физике твердого тела и конденсированных сред, так что неудивительно, что бомовская механика сюда незаметно затесалась. К математике из предыдущего направления добавляются частицы и больше внимания уделяется квантовому потенциалу. Зачастую частицы носят чисто иллюстративную роль, как крупинки красителя, помогающие визуализировать поведение волн и вихрей в жидкости. Либо же, работает синтетический подход, направленный на вычисление квантово-механических величин «на лету» путем прямого синтеза бомовских траекторий без необходимости предварительного определения волновой функции. В этом случае уравнения движения для траекторий интегрируются вместе с квантовым уравнением Гамильтона-Якоби (которое управляет динамикой траектории) и уравнением непрерывности (которое управляет динамикой «ансамбля»). Подробней смотрим в обзоре и книжках:
Интерпретация. Здесь уже поднимается философия и метафизика, противопоставление копенгагенской интерпретации, трактовка экспериментов, критика и дискуссии. На этой дороженьке можно увязнуть надолго, так что ограничимся лекциями Кембриджского университета.
http://stuchebrukhov.ucdavis.edu/Tunnelling_Currents/index.html
До сих пор квантовый мир приводил и продолжает приводить нас в замешательство, бросая вызов нашей повседневной интуиции и нашим наисложнейшим математическим моделям, поэтому любой инструмент для его изучения всегда должен приветствоваться, а не запрещаться. Даже простой школьный вопрос способен увести на фундаментальный уровень, где царит лишь экзистенциальный ужас перед той сложностью взаимосвязей, в которых проявляется окружающий мир. Так что, наша задача состоит в том, чтобы не бояться задавать эти вопросы и, сохранив детскую любознательность и открытость новым идеям, прокладывать свою траекторию по волнам бушующей вероятности.
Самые маленькие частицы во Вселенной
Ответ на постоянный вопрос о самой маленькой вещи во Вселенной развился вместе с человечеством. Люди когда-то думали, что песчинки были строительными блоками того, что мы видим вокруг.
Затем был открыт атом. Концепция атомов была впервые предложена греками, которые полагали, что объекты могут быть бесконечно разделены на две части, пока не останется одна неделимая частичка материи. Эта невообразимо малая единица не могла быть разделена дальше и поэтому называлась «атомом», образованным от греческого слова A-tomos. Где «А» означает «нет» и «томос» – делить.
Он считался неделимым, пока он не раскололся, чтобы обнаружить протоны, нейтроны и электроны внутри. Они тоже казались фундаментальными частицами, прежде чем ученые обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков каждый.
Так какие же из частиц являются самыми маленькими во Вселенной?
Электрон – отрицательно заряженная субатомная частица. Он может быть свободным (не привязанным к какому-либо атому) или связанным с ядром атома. Электроны в атомах существуют в сферических оболочках различного радиуса, представляющих энергетические уровни. Чем больше сферическая оболочка, тем выше энергия, содержащаяся в электроне электрических проводниках поток тока возникает в результате движения электронов от атома к атому в отдельности и от отрицательных к положительным электрическим полюсам в целом. В полупроводниковых материалах ток также возникает как движение электронов.
Позитроны – это античастицы электронов. Основным отличием от электронов является их положительный заряд. Позитроны образуются при распаде нуклидов, в ядре которых имеется избыток протонов по сравнению с числом нейронов, когда происходит распад, эти радионуклиды испускают позитрон и нейтрино.
В то время как нейтрино выходит без взаимодействия с окружающим веществом, позитрон взаимодействует с электроном. Во время этого процесса аннигиляции массы позитрона и электрона превращаются в два фотона, которые расходятся в почти противоположных направлениях.
Около десяти лет назад казалось, что и спектроскопия, и эксперименты по рассеянию сходились на протонном радиусе 0,8768 фемтометров (миллионные доли миллионной доли миллиметра).
Но в 2010 году новый поворот в спектроскопии поставил под сомнение этот идиллический консенсус. Команда измерила протонный радиус 0,84184 фемтометров.
Вы знаете, что нейтроны находятся в ядре атома. В нормальных условиях протоны и нейтроны слипаются в ядре. Во время радиоактивного распада они могут быть выбиты оттуда. Нейтронные числа способны изменять массу атомов, потому что они весят примерно столько же, сколько протон и электрон вместе.
Количество нейтронов в атоме не влияет на его химические свойства. Однако это влияет на его период полураспада, меру его стабильности. Нестабильный изотоп имеет короткий период полураспада, при котором половина его распадается на более легкие элементы.
Представьте себе луч желтого солнечного света, сияющего через окно. Согласно квантовой физике, этот луч состоит из миллиардов крошечных пакетов света, называемых фотонами, которые текут по воздуху. Но что такое фотон?
Фотон – это наименьшее дискретное количество или квант электромагнитного излучения. Это основная единица всего света.
Фотоны всегда находятся в движении и в вакууме движутся с постоянной скоростью всем наблюдателям 2,998 × 10 8 м/с. Обычно это называют скоростью света, обозначаемой буквой с.
Согласно квантовой теории света Эйнштейна, фотоны имеют энергию, равную частоте их колебаний, умноженной на постоянную Планка. Эйнштейн доказал, что свет – это поток фотонов, энергия этих фотонов – это высота частоты их колебаний, а интенсивность света соответствует количеству фотонов.
Кварк – одна из фундаментальных частиц в физике. Они соединяются, чтобы сформировать адроны, такие как протоны и нейтроны, которые являются компонентами ядер атомов.
Кварк имеет ограничение, что означает, что кварки не наблюдаются независимо, но всегда в сочетании с другими кварками. Это делает невозможным непосредственное измерение свойств (массы, спина и четности); эти черты должны быть выведены из частиц, состоящих из них.
Спустя миллионную долю секунды после Большого взрыва Вселенная была невероятно плотной плазмой, настолько горячей, что не могло существовать ни ядер, ни даже ядерных частиц.
Плазма состояла из кварков, частиц, которые составляют нуклоны и некоторые другие элементарные частицы, и глюонов, безмассовых частиц, которые «переносят» силу между кварками.
Глюоны – это обменные частицы для цветовой силы между кварками, аналогичные обмену фотонов в электромагнитной силе между двумя заряженными частицами. Глюон можно считать фундаментальной обменной частицей, лежащей в основе сильного взаимодействия между протонами и нейтронами в ядре.
Мюоны имеют такой же отрицательный заряд, как и электроны, но в 200 раз больше массы. Они возникают, когда частицы высокой энергии, называемые космическими лучами, врезаются в атомы в атмосфере Земли.
Путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, мюоны осыпают Землю со всех сторон. Каждая область планеты размером с руку поражена примерно одним мюоном в секунду, и частицы могут пройти через сотни метров твердого материала, прежде чем они будут поглощены.
По словам Кристины Карлогану, физика из Физической лаборатории Клермон-Феррана во Франции, их вездесущность и проникающая способность делают мюоны идеальными для визуализации больших плотных объектов без их повреждения.
Нейтрино – это субатомная частица, которая очень похожа на электрон, но не имеет электрического заряда и очень маленькой массы, которая может даже быть нулевой.
Нейтрино являются одной из самых распространенных частиц во Вселенной. Однако, поскольку они очень мало взаимодействуют с материей, их невероятно сложно обнаружить.
Для обнаружения нейтрино требуются очень большие и очень чувствительные детекторы. Как правило, нейтрино с низкой энергией проходит через многие световые годы нормальной материи, прежде чем взаимодействовать с чем-либо.
Следовательно, все наземные нейтринные эксперименты основаны на измерении крошечной доли нейтрино, которые взаимодействуют в детекторах разумного размера.
1. Бозон Хиггса («Частица Бога»)
Физике частиц обычно тяжело конкурировать с политикой и сплетнями знаменитостей за заголовки, но бозон Хиггса привлек серьезное внимание. Возможно, знаменитое и неоднозначное прозвище знаменитого бозона, «Частица Бога», заставляло гудеть средства массовой информации.
С другой стороны, интригующая возможность того, что бозон Хиггса отвечает за всю массу во Вселенной, захватывает воображение.
Бозон Хиггса является, если не сказать, самой дорогой частицей всех времен. Это немного несправедливое сравнение; например, для открытия электрона потребовалось немного больше, чем для вакуумной трубки и настоящего гения, а для поиска бозона Хиггса потребовалось создание экспериментальных энергий, которые раньше редко встречались на планете Земля.
Электроны в атомах существуют в сферических оболочках различного радиуса, представляющих энергетические уровни.
Позитроны образуются при распаде нуклидов, в ядре которых имеется избыток протонов по сравнению с числом нейронов
Нейтронные числа способны изменять массу атомов, потому что они весят примерно столько же, сколько протон и электрон вместе.
Числа весят? Числа способны изменить массу? А могут и не изменить?
Согласно квантовой физике, луч состоит из миллиардов крошечных пакетов света, называемых фотонами, которые текут по воздуху.
Текут по воздуху согласно квантовой физике? Вы сербезно?
Кварк имеет ограничение, что означает, что кварки не наблюдаются независимо
Ограничение чего? Насчет кварка не уверен, но автор точно имеет ограничение.
Глюоны – это обменные частицы для цветовой силы между кварками
Нейтрино – это субатомная частица, которая очень похожа на электрон, но не имеет электрического заряда и очень маленькой массы
Так а чем он «очень похож»?
«Электроны в атомах существуют в сферических оболочках различного радиуса, представляющих энергетические уровни. »
Мне казалось как-то так:
Я ждал шутку про зарплату
Нейтрино – это субатомная частица, которая очень похожа на электрон.
На нейтрон, поэтому и обозвали «нейтрончик»
На Большом адронном коллайдере открыли новую частицу материи
Российские ученые, участвующие в коллаборации LHCb на Большом адронном коллайдере, объявили об открытии новой частицы — экзотического тетракварка Tcс+, представляющего собой новую форму материи. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте CERN.
Тетракварк Tcс+ представляет собой единственную известную науке частицу, состоящую из четырех кварков, сразу два из которых являются очарованными (с-кварки), но при этом отсутствуют очарованные антикварки. Очарованием называется аромат — квантовое число, характеризующее тип кварка (всего известно шесть разных «сортов» кварков). При этом время жизни нового тетракварка примерно в 10-500 раз больше, чем у частиц с похожей массой, что делает тетракварк Tcс+ рекордсменом-долгожителем.
Изначально считалось, что адроны (составные частицы) могут состоять только либо из трех кварков, как протоны и нейтроны, либо из кварка и антикварка. Однако более полувека назад физики предположили, что существуют адроны, состоящие из четырех (тетракварки) или пяти кварков (пентакварки). Уже экспериментально доказано существование четырех пентакварков и 20 тетракварков. Тетракварк Tcс+ состоит из двух тяжелых очарованных кварков, что обозначается как сс, и двух антикварков с ароматами u (верхний) и d (нижний). Ранее известные тетракварки обладали скрытым очарованием, то есть в их составе имеется очарованный кварк и очарованный антикварк.
По словам ученых, именно наличие двух тяжелых кварков делает частицу относительно стабильной и долгоживущей. Если вместо с-кварков в ней находились b-кварки (прелестные кварки), то время жизни частицы станет еще дольше и может составить 10 в минус 13-й степени секунды.