§1. Знайомтесь: електрон, протон, нейтрон

Атоми – найдрібніші частинки речовини.
Якщо збільшити до розмірів Земної куліяблуко середньої величини, то атоми стануть розміром лише з яблуко. Незважаючи на такі малі розміри, атом складається з ще дрібніших фізичних частинок.
З будовою атома ви повинні бути вже знайомі зі шкільного курсу фізики. І все-таки нагадаємо, що у складі атома є ядро та електрони, які обертаються навколо ядра так швидко, що стають нерозрізняними – утворюють "електронну хмару", або електронну оболонкуатома.

Електрониприйнято позначати так: e − . Електрони e− дуже легкі, майже невагомі, зате мають негативний електричний заряд. Він дорівнює -1. Електричний струм, Якими всі ми користуємося - це потік електронів, що біжить у дротах.

Ядро атома, в якому зосереджена майже вся його маса, складається з частинок двох сортів – нейтронів та протонів.

Нейтронипозначають так: n 0 , а протонитак: p + .
За масою нейтрони та протони майже однакові - 1,675 · 10 -24 г та 1,673 · 10 -24 г.
Щоправда, вважати масу таких маленьких частинок у грамах дуже незручно, тому її виражають у вуглецевих одиницях, Кожна з яких дорівнює 1,673 · 10 -24 р.
Для кожної частки одержують відносну атомну масу, рівну окремому від поділу маси атома (у грамах) на масу вуглецевої одиниці. Відносні атомні маси протона і нейтрону дорівнюють 1, а ось заряд у протонів позитивний і дорівнює +1, тоді як у нейтронів заряду немає.

. Загадки про атом

Атом можна зібрати "в умі" з частинок, як іграшку чи машинку з деталей дитячого конструктора. Треба тільки при цьому дотримуватися двох важливих умов.

Перша умова: кожному виду атомів відповідає свій власний набір"деталей" - елементарних частинок. Наприклад, в атомі водню обов'язково буде ядро з позитивним зарядом +1, отже, в ньому неодмінно має бути один протон (і не більше).
В атомі водню можуть бути нейтрони. Про це - у наступному параграфі.
Атом кисню (порядковий номер у Періодичною системоюдорівнює 8) матиме ядро, заряджене вісьмоюпозитивними зарядами (+8), - отже, там вісім протонів. Оскільки маса атома кисню дорівнює 16 відносних одиниць, щоб одержати ядро кисню, додамо ще 8 нейтронів.
Друга умоваполягає в тому, щоб кожен атом виявився електронейтральним. Для цього в ньому має бути електронів стільки, щоб урівноважити заряд ядра. Інакше кажучи, число електронів в атомі дорівнює числу протоніву його ядрі, а також порядковому номеру цього елемента у Періодичній системі.

НЕЙТРОН
Neutron

Нейтрон- Нейтральна частка, що відноситься до класу баріонів. Разом із протоном нейтрон утворює атомні ядра. Маса нейтрону m n = 938.57 МеВ/с 2 ≈ 1.675·10 -24 г. Нейтрон, як і протон, має спін 1/2ћ і є ферміоном. Він має і магнітний момент е ћ /2m р з – ядерний магнетон (m р – маса протона, використана Гауссова система одиниць). Розмір нейтрону близько 10 -13 см. Він складається з трьох кварків: одного u-кварка та двох d-кварків, тобто. його кваркова структура udd.
Нейтрон, як баріон, має баріонне число В = +1. Нейтрон нестабільний у вільному стані. Так як він дещо важчий за протон (на 0.14%), то він відчуває розпад з утворенням протона в кінцевому стані. При цьому закон збереження баріонного числа не порушується, оскільки баріонна кількість протона +1. Внаслідок цього розпаду утворюється також електрон е- та електронне антинейтрино e. Розпад відбувається за рахунок слабкої взаємодії.

Схема розпаду n → р + е - + e.

Час життя вільного нейтрону τ n ≈ 890 сек. У складі атомного ядра нейтрон може бути настільки ж стабільним, як і протон.
Нейтрон, будучи адроном, бере участь у сильній взаємодії.
Нейтрон був відкритий у 1932 р. Дж. Чедвіком.

Нейтрон ( елементарна частка)

Ця стаття була написана Володимиром Горуновичем для сайту "Викизнання", поміщена на цей сайт з метою захисту інформації від вандалів, а потім доповнена на цьому сайті.

Польова теорія елементарних частинок, діючи в рамках НАУКИ, спирається на перевірений фізичний фундамент:

Класичну електродинаміку,
Квантову механіку,
Закони збереження – фундаментальні закони фізики.

У цьому принципова відмінність наукового підходу, використаного польовою теорією елементарних частинок - справжня теорія має суворо діяти у межах законів природи: у цьому полягає НАУКА.

Використовувати не існуючі в природі елементарні частинки, вигадувати фундаментальні взаємодії, що не існують у природі, або підміняти існуючі в природі взаємодії казковими, ігнорувати закони природи, займаючись математичними маніпуляціями над ними (створюючи видимість науки) - це доля КАЗОК, що видаються за науку. У результаті фізика скочувалась у світ математичних казок.

1 Радіус нейтрону
2 Магнітний момент нейтрону
3 Електричне поле нейтрону
4 Маса спокою нейтрону
5 Час життя нейтрону
6 Нова фізика: Нейтрон (елементарна частка) - підсумок

Нейтрон – елементарна часткаквантове число L=3/2 (спін = 1/2) – група баріонів, підгрупа протона, електричний заряд +0 (систематизація за польовою теорією елементарних частинок).

Відповідно до польової теорії елементарних частинок (теорії - побудованої на науковому фундаменті і єдиної, що отримала правильний спектр всіх елементарних частинок), нейтрон складається з поляризованого змінного, що обертається електро магнітного поляіз постійною складовою. Всі голослівні твердження Стандартної моделі про те, що нейтрон нібито складається з кварків, не мають нічого спільного з дійсністю. - Фізика експериментально довела, що нейтрон має електромагнітні поля (нульова величина сумарного електричного заряду, ще не означає відсутність дипольного). електричного поля, Що опосередковано змушена була визнати навіть Стандартна модель, ввівши електричні заряди в елементів структури нейтрона), а також гравітаційним полем. Про те, що елементарні частинки не просто мають - а складаються з електромагнітних полів, фізика геніально здогадалася ще 100 років тому, але побудувати теорію ніяк не вдавалося до 2010 року. Тепер у 2015 році з'явилася ще й теорія гравітації елементарних частинок, що встановила електромагнітну природу гравітації та здобула рівняння гравітаційного поляелементарних частинок, відмінних від рівнянь гравітації, виходячи з яких було побудовано жодна математична казка у фізиці.

Структура електромагнітного поля нейтрону (E-постійне електричне поле, H-постійне магнітне поле, жовтим кольоромвідзначено змінне електромагнітне поле).

Енергетичний баланс (відсоток від усієї внутрішньої енергії):

постійне електричне поле (E) – 0,18%,
постійне магнітне поле (H) – 4,04%,
змінне електромагнітне поле – 95,78%.

Наявність потужного постійного магнітного поля пояснює володіння ядерними силами нейтроном. Структура нейтрону наведено малюнку.

Незважаючи на нульовий електричний заряд, нейтрон має дипольне електричне поле.

1 Радіус нейтрону

Польова теорія елементарних частинок визначає радіус (r) елементарної частинки як відстань від центру до точки, в якій досягається максимум щільності маси.

Для нейтрону це буде 3,3518 ∙10 -16 м. До цього треба додати ще товщину шару електромагнітного поля 1,0978 ∙10 -16 м.

Тоді вийде 4,4496 ∙10 -16 м. Таким чином, зовнішня межа нейтрону повинна знаходитися від центру на відстані більше 4,4496 ∙10 -16 м. Вийшла величина майже рівна радіусу протона і це не дивно. Радіус елементарної частки визначається квантовим числом L та величиною маси спокою. У обох частинок однаковий набір квантових чисел L і M L, а маси спокою незначно відрізняються.

2 Магнітний момент нейтрону

В противагу квантової теоріїпольова теорія елементарних частинок стверджує, що магнітні поля елементарних частинок не створюються спиновим обертанням електричних зарядів, а існують одночасно з постійним електричним полем як постійна складова електромагнітного поля. Тому магнітні поля є в усіх елементарних частинок з квантовим числом L>0.

Польова теорія елементарних частинок не вважає магнітний момент нейтрона аномальним - його величина визначається набором квантових чисел тією мірою, як квантова механіка працює в елементарній частинці.

Так магнітний момент нейтрону створюється струмом:

(0) з магнітним моментом-1 eħ/m 0n c

Далі множимо його на відсоток енергії змінного електромагнітного поля нейтрону розділений на 100 відсотків і переводимо в ядерні магнетони. При цьому не слід забувати, що ядерні магнетони враховують масу протону (m 0p), а не нейтрону (m 0n), тому отриманий результат треба помножити на відношення m 0p /m 0n . У результаті отримаємо 1,91304.

3 Електричне поле нейтрону

Незважаючи на нульовий електричний заряд, згідно з польовою теорією елементарних частинок у нейтрона має бути постійне електричне поле. У електромагнітного поля, з якого складається нейтрон, є постійна складова, а, отже, нейтрон має бути постійним магнітним полем і постійним електричним полем. Оскільки електричний заряд дорівнює нулюто постійне електричне поле буде дипольним. Тобто у нейтрона має бути постійне електричне поле аналогічне полю двох розподілених паралельних електричних зарядів, рівних за величиною та протилежного знака. На великих відстанях електричне поле нейтрону буде практично непомітним через взаємну компенсацію полів обох знаків заряду. Але на відстанях порядку радіусу нейтрону це поле істотно впливатиме на взаємодії з іншими елементарними частинками близьких за розмірами. Це, перш за все, стосується взаємодії в атомних ядрахнейтрон з протоном і нейтрон з нейтроном. Для нейтрон - нейтронної взаємодії це будуть сили відштовхування за однакового напрямку спинів і сили тяжіння при протилежному напрямку спинів. Для нейтрон - протонної взаємодії знак сили залежить тільки від орієнтації спинів, а й від зміщення між площинами обертання електромагнітних полів нейтрона і протона.

Отже, у нейтрона має бути дипольне електричне поле двох розподілених паралельних симетричних кільцевих електричних зарядів (+0.75e та -0.75e), середнього радіусу , розташованих на відстані

Електричний дипольний момент нейтрону (відповідно до польової теорії елементарних частинок) дорівнює:

де ħ - стала Планка, L - головне квантове число в польовій теорії елементарних частинок, e - елементарний електричний заряд, m 0 - маса спокою нейтрона, m 0~ - маса спокою нейтрона, укладена в змінному електромагнітному полі, c - швидкість світла, P - Вектор електричного дипольного моменту (перпендикулярний площині нейтрону, проходить через центр частинки і направлений у бік позитивного електричного заряду), s - середня відстань між зарядами, r e - електричний радіус елементарної частинки.

Як бачите, електричні заряди близькі за величиною до зарядів передбачуваних кварків (+2/3e=+0.666e та -2/3e=-0.666e) у нейтроні, але на відміну від кварків, електромагнітні поля в природі існують, та аналогічною структурою постійного електричного поля має будь-яка нейтральна елементарна частка, незалежно від величини спина та... .

Потенціал електричного дипольного поля нейтрону в точці (А) (у ближній зоні 10s > r > s приблизно), у системі СІ дорівнює:

де θ – кут між вектором дипольного моменту Pі напрямом на точку спостереження А, r 0 - нормувальний параметр рівний r 0 =0.8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - електрична постійна, r - відстань від осі (обертання змінного електромагнітного поля) елементарної частинки до точки спостереження А, h - відстань від площини частинки (що проходить її центр) до точки спостереження А, h e - середня висота розташування електричного заряду в нейтральній елементарній частинці (рівна 0.5s), |...| - модуль числа, P n – величина вектора P n. (У системі СГС відсутній множник.)

Напруженість E електричного дипольного поля нейтрону (у ближній зоні 10s > r > s приблизно), у системі СІ дорівнює:

де n=r/|r| - одиничний вектор із центру диполя у напрямку точки спостереження (А), точкою (∙) позначено скалярне твір, жирним шрифтом виділено вектор. (У системі СГС відсутній множник.)

Компоненти напруженості електричного дипольного поля нейтрону (у ближній зоні 10s>r>s приблизно) поздовжня (| |) (вздовж радіус-вектора, проведеного від диполя в дану точку) та поперечна (_|_) у системі СІ:

де θ - кут між напрямком вектора дипольного моменту P n і радіус-вектором у точку спостереження (у системі СГС відсутній множник).

Третя компонента напруженості електричного поля - ортогональна площина, в якій лежать вектор дипольного моменту. P n нейтрону і радіус-вектор, - завжди дорівнює нулю.

Потенційна енергія U взаємодії електричного дипольного поля нейтрону (n) з електричним дипольним полем іншої нейтральної елементарної частинки (2) у точці (А) у дальній зоні (r>>s), у системі СІ дорівнює:

де θ n2 – кут між векторами дипольних електричних моментів P n та P 2 θ n - кут між вектором дипольного електричного моменту P n та вектором r, θ 2 - кут між вектором дипольного електричного моменту P 2 та вектором r, r- Вектор з центру дипольного електричного моменту p n центр дипольного електричного моменту p 2 (в точку спостереження А). (У системі СГС відсутній множник)

Нормувальний параметр r 0 вводиться з метою зменшення відхилення значення E від розрахованого за допомогою класичної електродинаміки та інтегрального обчислення в ближній зоні. Нормування відбувається в точці, що лежить у площині паралельної площини нейтрону, віддаленої від центру нейтрону на відстань (у площині частинки) і зі зміщенням по висоті на h=ħ/2m 0~ c де m 0~ - величина маси укладеної в змінному електромагнітному полі нейтрону, що покоїться (для нейтрону m 0~ = 0.95784 m. Для кожного рівняння параметр r 0 розраховується самостійно. Як приблизне значення можна взяти польовий радіус:

З усього вищесказаного випливає, що електричне дипольне поле нейтрона (про існування якого в природі, фізика 20 століття і не здогадувалася), згідно із законами класичної електродинаміки, взаємодіятиме із зарядженими елементарними частинками.

4 Маса спокою нейтрону

Відповідно до класичної електродинаміки та формули Ейнштейна, маса спокою елементарних частинок з квантовим числом L>0, у тому числі і нейтрона, визначається як еквівалент енергії їх електромагнітних полів:

де визначений інтегралбереться по всьому електромагнітному полю елементарної частинки, E – напруженість електричного поля, H – напруженість магнітного поля. Тут враховуються всі компоненти електромагнітного поля: постійне електричне поле (яке нейтрон має), постійне магнітне поле, змінне електромагнітне поле. Ця маленька, але дуже ємна для фізики формула, на підставі якої отримано рівняння гравітаційного поля елементарних частинок, відправить в брухт не одну казкову "теорію" - тому її зненавидять деякі автори.

Як випливає з наведеної формули, величина маси спокою нейтрону залежить від умов, у яких нейтрон знаходиться. Так помістивши нейтрон у постійне зовнішнє електричне поле (наприклад, атомне ядро), ми вплинемо на E 2 , що відіб'ється на масі нейтрону та його стабільності. Аналогічна ситуація виникне при поміщенні нейтрону у постійне магнітне поле. Тому деякі властивості нейтрона всередині атомного ядра, відрізняються від тих же властивостей вільного нейтрона у вакуумі, далеко від полів.

5 Час життя нейтрону

Встановлений фізикою час життя 880 секунд відповідає вільному нейтрону.

Польова теорія елементарних частинок стверджує, що життя елементарної частки залежить від умов, у яких вона. Помістивши нейтрон у зовнішнє поле (наприклад, магнітне), ми змінюємо енергію, що міститься в його електромагнітному полі. Можна вибрати напрямок зовнішнього поля так, щоб внутрішня енергія нейтрона зменшилася. В результаті при розпаді нейтрону виділиться менше енергії, що ускладнить розпад і збільшить час життя елементарної частки. Можна підібрати таку величину напруженості зовнішнього поля, що розпад нейтрону вимагатиме додаткової енергії і, отже, нейтрон стане стабільним. Саме це спостерігається в атомних ядрах (наприклад, дейтерію), в них магнітне поле сусідніх протонів не допускає розпаду нейтронів ядра. Проте при внесенні в ядро додаткової енергії розпади нейтронів знову можуть стати можливими.

6 Нова фізика: Нейтрон (елементарна частка) - підсумок

Стандартна модель (опущена у цій статті, але яка у 20 столітті претендувала на істину) стверджує, що нейтрон є пов'язаним станом трьохкварків: одного "верхнього" (u) та двох "нижніх" (d) кварків (передбачувана кваркова структура нейтрона: udd). Оскільки наявність кварків у природі експериментально не доведено, електричний заряд, що дорівнює за величиною заряду гіпотетичних кварків у природі не виявлено, а є лише непрямі свідчення, які можна інтерпретувати як наявність слідів кварків у деяких взаємодіях елементарних частинок, але можна й інтерпретувати інакше, то твердження Стандартної моделі, що нейтрон має кваркову структуру залишається лише бездоказовим припущенням. Будь-яка модель, у тому числі і Стандартна, має право припустити будь-яку структуру елементарних частинок включаючи нейтрону, але поки на прискорювачах не будуть виявлені відповідні частинки, з яких нібито складається нейтрон, затвердження моделі слід вважати не доведеним.

Стандартна модель, описуючи нейтрон, вводить не знайдені в природі кварки з глюонами (глюони теж ніхто не знайшов), що не існують у природі поля та взаємодії та вступає в суперечність із законом збереження енергії;

Польова теорія елементарних частинок ( Нова фізика) описує нейтрон виходячи з існуючих у природі полів та взаємодій у рамках, що діють у природі законів - у цьому і полягає НАУКА.

Володимир Горунович