Terdiri dari apakah proton dan elektron? Bab II.Struktur atom dan hukum periodik. Massa proton dan massa neutron

§1. Temui elektron, proton, neutron

atom - partikel kecil zat.
Jika Anda memperbesar sebuah apel hingga seukuran bola dunia ukuran rata-rata, maka atom-atomnya hanya akan menjadi seukuran apel. Meskipun dimensinya kecil, atom terdiri dari partikel fisik yang lebih kecil lagi.
Anda pasti sudah familiar dengan struktur atom kursus sekolah fisika. Namun, mari kita ingat bahwa atom mengandung inti dan elektron, yang berputar mengelilingi inti dengan sangat cepat sehingga tidak dapat dibedakan - mereka membentuk “awan elektron”, atau kulit elektron atom.

elektron biasanya dilambangkan sebagai berikut: e − . elektron e− sangat ringan, hampir tidak berbobot, tetapi memang demikian negatif muatan listrik. Itu sama dengan −1. Arus listrik, yang kita semua gunakan, adalah aliran elektron yang mengalir dalam kabel.

Inti atom, di mana hampir seluruh massanya terkonsentrasi, terdiri dari dua jenis partikel - neutron dan proton.

Neutron dilambangkan sebagai berikut: N 0 , A proton Jadi: P + .
Dari segi massa, neutron dan proton hampir sama - 1,675 · 10−24 g dan 1,673 · 10−24 g.
Benar, sangat merepotkan untuk menghitung massa partikel kecil dalam gram, sehingga dinyatakan dalam satuan karbon, yang masing-masing sama dengan 1,673 · 10 −24 g.
Untuk setiap partikel yang kita dapatkan massa atom relatif, sama dengan hasil bagi massa atom (dalam gram) dibagi massa satuan karbon. Relatif massa atom proton dan neutron sama dengan 1, tetapi muatan proton positif dan sama dengan +1, sedangkan neutron tidak bermuatan.

. Teka-teki tentang atom


Sebuah atom dapat dirangkai “dalam pikiran” dari partikel-partikel, seperti mainan atau mobil dari bagian-bagian perangkat konstruksi anak-anak. Anda hanya perlu memperhatikan dua syarat penting.

  • Kondisi pertama: setiap jenis atom memilikinya sendiri-sendiri set sendiri"detail" - partikel elementer. Misalnya, atom hidrogen pasti memiliki inti yang bermuatan positif +1, artinya atom tersebut pasti memiliki satu proton (tidak lebih).
    Atom hidrogen juga dapat mengandung neutron. Lebih lanjut tentang ini di paragraf berikutnya.
    Atom oksigen (nomor urut dalam Tabel Periodik adalah 8) akan mempunyai inti yang bermuatan delapan muatan positif (+8), artinya ada delapan proton. Karena massa atom oksigen adalah 16 unit relatif, untuk mendapatkan inti oksigen, kita menambahkan 8 neutron lagi.
  • Kondisi kedua adalah bahwa setiap atom seharusnya netral secara listrik. Untuk melakukan hal ini, ia harus memiliki cukup elektron untuk menyeimbangkan muatan inti. Dengan kata lain, jumlah elektron dalam suatu atom sama dengan jumlah proton pada intinya, dan juga nomor seri unsur ini dalam Tabel Periodik.

→

Banyak orang yang mengetahui dengan baik dari sekolah bahwa semua zat terdiri dari atom. Atom, pada gilirannya, terdiri dari proton dan neutron yang membentuk inti atom dan elektron yang terletak agak jauh dari inti. Banyak juga yang mendengar bahwa cahaya juga terdiri dari partikel – foton. Namun, dunia partikel tidak terbatas pada hal ini. Hingga saat ini, lebih dari 400 partikel elementer yang berbeda telah diketahui. Mari kita coba memahami perbedaan partikel elementer satu sama lain.

Ada banyak parameter yang dapat digunakan untuk membedakan partikel elementer satu sama lain:

  • Berat.
  • Muatan listrik.
  • Seumur hidup. Hampir semua partikel elementer mempunyai masa hidup yang terbatas, setelah itu mereka meluruh.
  • Putaran. Hal ini dapat dianggap, secara kasar, sebagai momen rotasi.

Beberapa parameter lagi, atau biasa disebut dalam ilmu bilangan kuantum. Parameter ini tidak selalu jelas arti fisik, tetapi mereka diperlukan untuk membedakan beberapa partikel dari partikel lainnya. Semua parameter tambahan ini dimasukkan sebagai kuantitas tertentu yang dipertahankan dalam interaksi.

Hampir semua partikel mempunyai massa, kecuali foton dan neutrino (menurut data terakhir, neutrino mempunyai massa, namun sangat kecil sehingga sering dianggap nol). Tanpa massa, partikel hanya bisa bergerak. Semua partikel mempunyai massa yang berbeda-beda. Elektron memiliki massa terkecil, belum termasuk neutrino. Partikel yang disebut meson mempunyai massa 300-400 kali massa elektron, proton dan neutron hampir 2000 kali lebih berat dari elektron. Partikel yang hampir 100 kali lebih berat dari proton kini telah ditemukan. Massa (atau energi yang setara menurut rumus Einstein:

dipertahankan dalam semua interaksi partikel elementer.

Tidak semua partikel bermuatan listrik, artinya tidak semua partikel mampu berpartisipasi dalam interaksi elektromagnetik. Setiap orang bebas partikel yang ada Muatan listrik merupakan kelipatan muatan elektron. Selain partikel yang ada secara bebas, ada juga partikel yang hanya berada dalam keadaan terikat; kita akan membicarakannya nanti.

Putaran, seperti bilangan kuantum lainnya, berbeda untuk partikel yang berbeda dan mencirikan keunikannya. Beberapa bilangan kuantum dilestarikan dalam beberapa interaksi, beberapa dalam interaksi lainnya. Semua bilangan kuantum ini menentukan partikel mana yang berinteraksi dengan partikel mana dan bagaimana.

Waktu hidup juga sangat karakteristik penting partikel dan kami akan mempertimbangkannya lebih detail. Mari kita mulai dengan sebuah catatan. Seperti yang sudah kami sampaikan di awal artikel, segala sesuatu yang ada di sekitar kita terdiri dari atom (elektron, proton, dan neutron) dan cahaya (foton). Lalu di mana ratusan lainnya? berbagai jenis partikel elementer. Jawabannya sederhana - di mana pun di sekitar kita, tetapi kita tidak menyadarinya karena dua alasan.

Yang pertama adalah bahwa hampir semua partikel lainnya hidup sangat singkat, sekitar 10 pangkat minus 10 detik atau kurang, dan oleh karena itu tidak membentuk struktur seperti atom, kisi kristal dll. Alasan kedua berkaitan dengan neutrino; meskipun partikel-partikel ini tidak meluruh, mereka hanya rentan terhadap pengaruh lemah dan interaksi gravitasi. Artinya, partikel-partikel ini berinteraksi sangat sedikit sehingga hampir mustahil untuk dideteksi.

Mari kita visualisasikan seberapa baik suatu partikel berinteraksi. Misalnya, aliran elektron dapat dihentikan dengan lembaran baja yang cukup tipis, hanya beberapa milimeter. Hal ini terjadi karena elektron akan segera berinteraksi dengan partikel lembaran baja, mengubah arahnya secara tiba-tiba, memancarkan foton, dan dengan demikian kehilangan energi dengan cukup cepat. Hal ini tidak terjadi pada aliran neutrino; mereka dapat melewatinya hampir tanpa interaksi. Bola dunia. Oleh karena itu, sangat sulit untuk mendeteksinya.

Jadi, sebagian besar partikel sangat hidup waktu singkat, setelah itu hancur. Peluruhan partikel adalah reaksi yang paling umum. Akibat peluruhan, satu partikel terpecah menjadi beberapa partikel lain yang bermassa lebih kecil, dan partikel-partikel tersebut selanjutnya meluruh lebih lanjut. Semua pembusukan patuh aturan tertentu– hukum konservasi. Jadi, misalnya akibat peluruhan, muatan listrik, massa, putaran, dan sejumlah bilangan kuantum lainnya harus kekal. Beberapa bilangan kuantum dapat berubah selama peluruhan, namun juga tunduk pada aturan tertentu. Aturan peluruhan inilah yang memberi tahu kita bahwa elektron dan proton sama partikel stabil. Mereka tidak dapat lagi membusuk jika tunduk pada aturan pembusukan, dan oleh karena itu merekalah yang mengakhiri rantai pembusukan.

Di sini saya ingin menyampaikan beberapa patah kata tentang neutron. Neutron bebas juga meluruh menjadi proton dan elektron dalam waktu sekitar 15 menit. Namun, hal ini tidak terjadi bila neutron berada di dalam inti atom. Fakta ini dapat dijelaskan dengan berbagai cara. Misalnya, ketika sebuah elektron dan proton tambahan dari neutron yang membusuk muncul di inti atom, maka segera reaksi– salah satu proton menyerap elektron dan berubah menjadi neutron. Gambaran ini disebut keseimbangan dinamis. Itu diamati di alam semesta pada tahap awal perkembangannya tak lama setelah big bang.

Selain reaksi peluruhan, ada juga reaksi hamburan - ketika dua atau lebih partikel berinteraksi secara bersamaan, dan sebagai hasilnya diperoleh satu atau lebih partikel lain. Ada juga reaksi penyerapan, ketika dua partikel atau lebih menghasilkan satu. Semua reaksi terjadi sebagai akibat dari interaksi kuat lemah atau elektromagnetik. Reaksi akibat interaksi kuat adalah yang tercepat; waktu reaksi tersebut bisa mencapai 10 dikurangi 20 detik. Kecepatan reaksi yang terjadi akibat interaksi elektromagnetik lebih rendah, disini waktunya bisa sekitar 10 dikurangi 8 detik. Untuk reaksi interaksi lemah, waktunya bisa mencapai puluhan detik bahkan terkadang bertahun-tahun.

Di akhir cerita tentang partikel, mari kita bahas tentang quark. Quark adalah partikel elementer yang memiliki muatan listrik kelipatan sepertiga muatan elektron dan tidak dapat berada dalam keadaan bebas. Interaksi mereka diatur sedemikian rupa sehingga mereka hanya bisa hidup sebagai bagian dari sesuatu. Misalnya kombinasi tiga quark tipe tertentu membentuk proton. Kombinasi lain menghasilkan neutron. Sebanyak 6 quark diketahui. Berbagai kombinasinya memberi kita partikel yang berbeda, dan meskipun tidak semua kombinasi quark diperbolehkan hukum fisika, ada cukup banyak partikel yang tersusun dari quark.

Di sini mungkin timbul pertanyaan: bagaimana sebuah proton bisa disebut elementer jika terdiri dari quark? Ini sangat sederhana - proton adalah unsur dasar, karena ia tidak dapat dipecah menjadi bagian-bagian penyusunnya - quark. Semua partikel yang berpartisipasi di dalamnya interaksi yang kuat Mereka terdiri dari quark, dan pada saat yang sama mereka bersifat dasar.

Memahami interaksi partikel elementer sangat penting untuk memahami struktur alam semesta. Segala sesuatu yang terjadi pada benda makro merupakan hasil interaksi partikel. Interaksi partikel inilah yang menggambarkan pertumbuhan pohon di bumi, reaksi di bagian dalam bintang, dan radiasi. bintang neutron dan banyak lagi.

Probabilitas dan Mekanika Kuantum >

Bab satu. SIFAT-SIFAT NUKLEI STABIL

Telah dikatakan di atas bahwa inti atom terdiri dari proton dan neutron yang terikat kekuatan nuklir. Jika kita mengukur massa inti dalam satuan massa atom, maka massa tersebut harus mendekati massa proton dikalikan dengan bilangan bulat yang disebut nomor massa. Jika muatan suatu inti merupakan nomor massa, berarti inti tersebut mengandung proton dan neutron. (Jumlah neutron dalam inti biasanya dilambangkan dengan

Properti kernel ini tercermin dalam notasi simbolik, yang nantinya akan digunakan dalam formulir

dimana X adalah nama unsur yang atomnya termasuk dalam inti (misalnya inti: helium - , oksigen - , besi - uranium

Ciri-ciri utama inti stabil meliputi: muatan, massa, jari-jari, momen mekanik dan magnet, spektrum keadaan tereksitasi, paritas dan momen kuadrupol. Inti radioaktif (tidak stabil) juga dicirikan berdasarkan umur dan jenisnya transformasi radioaktif, energi partikel yang dipancarkan dan sejumlah sifat khusus lainnya, yang akan dibahas di bawah.

Pertama-tama, mari kita perhatikan sifat-sifat partikel elementer yang menyusun inti atom: proton dan neutron.

§ 1. KARAKTERISTIK DASAR PROTON DAN NEUTRON

Berat. Dalam satuan massa elektron: massa proton, massa neutron.

Dalam satuan massa atom: massa proton, massa neutron

Dalam satuan energi, massa diam proton sama dengan massa diam neutron.

Muatan listrik. q adalah parameter yang mencirikan interaksi suatu partikel dengan medan listrik, dinyatakan dalam satuan muatan elektron dimana

Semua partikel elementer membawa sejumlah listrik yang sama dengan 0 atau muatan Proton Muatan neutron sama dengan nol.

Putaran. Putaran proton dan neutron adalah sama. Kedua partikel tersebut adalah fermion dan mematuhi statistik Fermi-Dirac, dan karenanya mengikuti prinsip Pauli.

Momen magnetis. Jika kita mengganti massa proton ke dalam rumus (10), yang menentukan momen magnet elektron dan bukan massa elektron, kita memperoleh

Besarannya disebut magneton nuklir. Dengan analogi dengan elektron, dapat diasumsikan bahwa momen magnet spin proton sama dengan Namun, pengalaman menunjukkan bahwa momen magnet proton sendiri lebih besar daripada magneton nuklir: menurut data modern

Selain itu, ternyata partikel tak bermuatan – neutron – juga memiliki momen magnet yang berbeda dari nol dan sama dengan

Adanya momen magnet pada neutron dan sebagainya nilai yang besar momen magnet proton bertentangan dengan asumsi tentang sifat titik partikel tersebut. Sejumlah data eksperimen diperoleh di beberapa tahun terakhir, menunjukkan bahwa proton dan neutron mempunyai kompleks struktur heterogen. Di pusat neutron ada muatan positif, dan di pinggirannya berukuran sama, didistribusikan dalam volume partikel muatan negatif. Tetapi karena momen magnet ditentukan tidak hanya oleh besarnya arus yang mengalir, tetapi juga oleh luas yang dicakupnya, maka momen magnet yang diciptakannya tidak akan sama. Oleh karena itu, sebuah neutron dapat memiliki momen magnetik, secara umum tetap netral.

Transformasi timbal balik nukleon. Massa neutron lebih banyak massa proton sebesar 0,14%, atau 2,5 massa elektron,

Dalam keadaan bebas, neutron meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino: Masa hidup rata-ratanya mendekati 17 menit.

Proton adalah partikel yang stabil. Namun, di dalam inti atom, ia dapat berubah menjadi neutron; dalam hal ini reaksi berlangsung sesuai skema

Perbedaan massa partikel di kiri dan kanan dikompensasi oleh energi yang diberikan kepada proton oleh nukleon lain di dalam inti.

Proton dan neutron memiliki putaran yang sama, massa yang hampir sama, dan dapat berubah menjadi satu sama lain. Nanti akan ditunjukkan bahwa gaya nuklir yang bekerja berpasangan antara partikel-partikel ini juga identik. Oleh karena itu, mereka disebut dengan nama umum - nukleon dan dikatakan bahwa nukleon dapat berada dalam dua keadaan: proton dan neutron, berbeda dalam hubungannya dengan medan elektromagnetik.

Neutron dan proton berinteraksi karena adanya gaya nuklir yang bersifat non-listrik. Kekuatan nuklir berasal dari pertukaran meson. Jika kita menggambarkan ketergantungan energi potensial interaksi proton dan neutron berenergi rendah tergantung jarak antara keduanya, maka kira-kira akan terlihat seperti grafik pada Gambar. 5, a, yaitu berbentuk sumur potensial.

Beras. 5. Ketergantungan energi interaksi potensial pada jarak antar nukleon: a - untuk pasangan neutron-neutron atau neutron-proton; b - untuk pasangan proton-proton

Neutron (partikel dasar)

Artikel ini ditulis oleh Vladimir Gorunovich untuk situs Wikiknowledge, ditempatkan di situs ini untuk melindungi informasi dari pengacau, dan kemudian ditambah di situs ini.

Teori medan partikel elementer, yang beroperasi dalam kerangka ILMU PENGETAHUAN, didasarkan pada landasan yang dibuktikan oleh FISIKA:

  • Elektrodinamika klasik,
  • Mekanika kuantum
  • Hukum konservasi adalah hukum dasar fisika.
Dalam hal ini perbedaan mendasar pendekatan ilmiah, digunakan oleh teori medan partikel elementer - sebuah teori yang benar harus beroperasi secara ketat sesuai dengan hukum alam: inilah ILMU PENGETAHUAN.

Gunakan partikel elementer yang tidak ada di alam, ciptakan partikel yang tidak ada di alam interaksi mendasar, atau mengganti interaksi yang ada di alam dengan interaksi yang luar biasa, mengabaikan hukum alam, melakukan manipulasi matematis terhadapnya (menciptakan kesan sains) - inilah banyak FAIRY TALES yang dianggap sebagai sains. Akibatnya, fisika tergelincir ke dalam dunia dongeng matematika.

    1 jari-jari neutron
    2 Momen magnetik neutron
    3 Medan listrik neutron
    4 Massa diam neutron
    5 seumur hidup neutron
    6 Fisika baru: Neutron (partikel dasar) - ringkasan

Neutron adalah partikel elementer bilangan kuantum L=3/2 (spin = 1/2) - gugus baryon, subgrup proton, muatan listrik +0 (sistematisasi menurut teori medan partikel elementer).

Menurut teori medan partikel elementer (sebuah teori yang dibangun di atas landasan ilmiah dan satu-satunya teori yang menerima spektrum yang benar dari semua partikel elementer), neutron terdiri dari elektro bolak-balik terpolarisasi yang berputar. medan magnet dengan komponen konstan. Semua pernyataan Model Standar yang tidak berdasar bahwa neutron diduga terdiri dari kuark tidak ada hubungannya dengan kenyataan. - Fisika telah membuktikan secara eksperimental bahwa neutron memiliki medan elektromagnetik (nilai nol dari total muatan listrik tidak berarti tidak adanya dipol medan listrik, yang bahkan Model Standar secara tidak langsung terpaksa mengakuinya dengan memasukkan muatan listrik pada elemen struktur neutron), dan juga oleh medan gravitasi. Fisika dengan cemerlang menebak bahwa partikel elementer tidak hanya memiliki, tetapi juga terdiri dari, medan elektromagnetik 100 tahun yang lalu, tetapi teori tersebut baru dapat dibangun pada tahun 2010. Kini, pada tahun 2015, juga muncul teori gravitasi partikel elementer, yang menetapkan sifat elektromagnetik gravitasi dan memperoleh persamaan medan gravitasi partikel elementer, berbeda dengan persamaan gravitasi, yang menjadi dasar lebih dari satu persamaan matematika. dongeng dalam fisika dibangun.

Struktur medan elektromagnetik neutron (medan listrik konstan-E, medan magnet konstan-H, kuning ditandai medan elektromagnetik bolak-balik).

Keseimbangan energi (persentase energi internal total):

  • medan listrik konstan (E) - 0,18%,
  • medan magnet konstan (H) - 4,04%,
  • medan elektromagnetik bolak-balik - 95,78%.
Kehadiran medan magnet konstan yang kuat menjelaskan kepemilikan gaya nuklir oleh neutron. Struktur neutron ditunjukkan pada gambar.

Meskipun muatan listriknya nol, neutron mempunyai medan listrik dipol.

1 jari-jari neutron

Teori medan partikel elementer mendefinisikan jari-jari (r) suatu partikel elementer sebagai jarak dari pusat ke titik di mana kepadatan massa maksimum tercapai.

Untuk sebuah neutron akan menjadi 3,3518 ∙10 -16 m. Untuk ini kita harus menambahkan ketebalan lapisan medan elektromagnetik 1,0978 ∙10 -16 m.

Maka kita mendapatkan 4,4496 ∙10 -16 m. Jadi, batas luar neutron harus terletak dari pusat pada jarak lebih dari 4,4496 ∙10 -16 m sama dengan radiusnya proton dan ini tidak mengherankan. Jari-jari partikel elementer ditentukan bilangan kuantum L dan nilai massa istirahat. Kedua partikel mempunyai himpunan bilangan kuantum L dan M L yang sama, dan massa diamnya sedikit berbeda.

2 Momen magnetik neutron

Sebaliknya teori kuantum Teori medan partikel elementer menyatakan bahwa medan magnet partikel elementer tidak diciptakan oleh putaran putaran muatan listrik, tetapi ada bersamaan dengan medan listrik konstan sebagai komponen konstan medan elektromagnetik. Oleh karena itu, semua partikel elementer dengan bilangan kuantum L>0 memiliki medan magnet.

Teori medan partikel elementer tidak menganggap momen magnet neutron sebagai anomali - nilainya ditentukan oleh sekumpulan bilangan kuantum sejauh itu mekanika kuantum bekerja dalam partikel elementer.

Jadi momen magnetik neutron dihasilkan oleh arus:

  • (0) dengan momen magnet -1 eħ/m 0n c
Selanjutnya, kita mengalikannya dengan persentase energi medan elektromagnetik bolak-balik neutron dibagi 100 persen, dan mengubahnya menjadi magneton nuklir. Kita tidak boleh lupa bahwa magneton nuklir memperhitungkan massa proton (m 0p), dan bukan neutron (m 0n), sehingga hasil yang dihasilkan harus dikalikan dengan rasio m 0p /m 0n. Hasilnya, kita mendapatkan 1,91304.

3 Medan listrik neutron

Meskipun muatan listriknya nol, menurut teori medan partikel elementer, neutron harus memiliki medan listrik yang konstan. Medan elektromagnetik yang menyusun neutron mempunyai komponen yang konstan, oleh karena itu neutron harus mempunyai medan magnet yang konstan dan medan listrik yang konstan. Karena muatan listriknya nol, maka medan listrik yang konstan adalah dipol. Artinya, neutron harus mempunyai medan listrik yang konstan sama dengan dua medan listrik yang terdistribusi secara paralel muatan listrik sama besarnya dan tanda yang berlawanan. Pada jarak jauh medan listrik neutron praktis tidak terlihat karena adanya saling kompensasi medan kedua tanda muatan. Namun pada jarak orde jari-jari neutron, medan ini akan berdampak signifikan terhadap interaksi dengan partikel elementer lain yang berukuran serupa. Ini terutama menyangkut interaksi di inti atom neutron dengan proton dan neutron dengan neutron. Untuk interaksi neutron-neutron, gaya tolak menolak untuk arah putaran yang sama dan gaya tarik menarik untuk arah putaran berlawanan. Untuk interaksi neutron-proton, tanda gaya tidak hanya bergantung pada orientasi putaran, tetapi juga pada perpindahan antara bidang rotasi medan elektromagnetik neutron dan proton.
Jadi, neutron harus mempunyai medan listrik dipol dari dua muatan listrik cincin simetris paralel yang terdistribusi (+0,75e dan -0,75e), radius rata-rata , terletak di kejauhan

Momen dipol listrik suatu neutron (menurut teori medan partikel elementer) adalah:

dimana ħ - konstanta Planck, L adalah bilangan kuantum utama dalam teori medan partikel elementer, e adalah muatan listrik dasar, m 0 adalah massa diam neutron, m 0~ adalah massa diam neutron yang terkandung dalam medan elektromagnetik bolak-balik, c adalah kecepatan cahaya, P adalah vektor listrik momen dipol(tegak lurus terhadap bidang neutron, melewati pusat partikel dan diarahkan ke muatan listrik positif), s adalah jarak rata-rata antar muatan, r e adalah jari-jari listrik partikel elementer.

Seperti yang Anda lihat, besar muatan listrik mendekati besarnya muatan kuark (+2/3e=+0,666e dan -2/3e=-0,666e) pada neutron, namun tidak seperti kuark, medan elektromagnetik ada di alam, dan memiliki struktur yang mirip dengan konstanta. Setiap partikel elementer netral mempunyai medan listrik, berapapun besarnya putaran dan... .

Potensial medan dipol listrik suatu neutron di titik (A) (kira-kira pada zona dekat 10s > r > s), dalam sistem SI adalah:

dimana θ adalah sudut antara vektor momen dipol P dan arah ke titik pengamatan A, r 0 - parameter normalisasi sama dengan r 0 =0,8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - konstanta listrik, r - jarak dari sumbu (rotasi medan elektromagnetik bolak-balik) suatu unsur partikel ke titik pengamatan A, h - jarak dari bidang partikel (melewati pusatnya) ke titik pengamatan A, h e - tinggi rata-rata letak muatan listrik pada partikel elementer netral (sama dengan 0,5s), |...| - modul bilangan, P n - besaran vektor P N. (Tidak ada pengganda dalam sistem GHS.)

Kekuatan E medan dipol listrik suatu neutron (kira-kira pada zona dekat 10s > r > s), dalam sistem SI sama dengan:

Di mana N=R/|r| - vektor satuan dari pusat dipol menuju titik pengamatan (A), ditunjukkan dengan titik (∙) produk titik, dalam huruf tebal vektor disorot. (Tidak ada pengganda dalam sistem GHS.)

Komponen kuat medan dipol listrik neutron (kira-kira pada zona dekat 10s>r>s) memanjang (| |) (sepanjang vektor jari-jari yang ditarik dari dipol ke titik ini) dan melintang (_|_) dalam sistem SI:

Dimana θ adalah sudut antara arah vektor momen dipol P n dan vektor radius ke titik pengamatan (tidak ada faktor dalam sistem SGS).

Komponen ketiga kuat medan listrik adalah ortogonal terhadap bidang tempat vektor momen dipol berada P n vektor neutron dan jari-jari, - selalu sama dengan nol.

Energi potensial U interaksi medan dipol listrik suatu neutron (n) dengan medan dipol listrik partikel elementer netral lainnya (2) di titik (A) zona jauh (r>>s), dalam SI sistem sama dengan:

dimana θ n2 adalah sudut antara vektor momen listrik dipol P n dan P 2 , θ n - sudut antara vektor dipol torsi listrik P n dan vektor R, θ 2 - sudut antara vektor momen listrik dipol P 2 dan vektor R, R- vektor dari pusat momen listrik dipol p n ke pusat momen listrik dipol p 2 (ke titik pengamatan A). (Tidak ada pengganda dalam sistem GHS)

Parameter normalisasi r 0 diperkenalkan untuk mengurangi deviasi nilai E dari yang dihitung menggunakan elektrodinamika klasik dan kalkulus integral di zona dekat. Normalisasi terjadi pada suatu titik yang terletak pada bidang sejajar dengan pesawat neutron, dipindahkan dari pusat neutron pada jarak tertentu (pada bidang partikel) dan dengan pergeseran ketinggian h=ħ/2m 0~ c, di mana m 0~ adalah jumlah massa yang terkandung dalam medan elektromagnetik bolak-balik neutron dalam keadaan diam (untuk neutron m 0~ = 0,95784 m. Untuk setiap persamaan, parameter r 0 dihitung secara independen. Jari-jari medan dapat diambil sebagai nilai perkiraan:

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa medan dipol listrik neutron (yang keberadaannya di alam tidak diketahui oleh fisika abad ke-20), menurut hukum elektrodinamika klasik, akan berinteraksi dengan partikel elementer bermuatan.

4 Massa diam neutron

Menurut elektrodinamika klasik dan rumus Einstein, massa diam partikel elementer dengan bilangan kuantum L>0, termasuk neutron, didefinisikan setara dengan energi medan elektromagnetiknya:

dimana integral tertentu diambil alih seluruh medan elektromagnetik suatu partikel elementer, E adalah kuat medan listrik, H adalah kuat medan magnet. Semua komponen medan elektromagnetik diperhitungkan di sini: medan listrik konstan (yang dimiliki neutron), medan magnet konstan, medan elektromagnetik bolak-balik. Rumus kecil namun sangat luas dalam fisika ini, yang menjadi dasar persamaan medan gravitasi partikel elementer diturunkan, akan mengirimkan lebih dari satu "teori" dongeng ke tumpukan sampah - itulah sebabnya beberapa penulisnya akan membencinya.

Sebagai berikut dari rumus di atas, nilai massa diam suatu neutron bergantung pada kondisi di mana neutron itu berada. Jadi, dengan menempatkan neutron dalam medan listrik luar yang konstan (misalnya inti atom), kita akan mempengaruhi E 2, yang akan mempengaruhi massa neutron dan kestabilannya. Situasi serupa akan muncul ketika sebuah neutron ditempatkan dalam medan magnet konstan. Oleh karena itu, beberapa sifat neutron di dalam inti atom berbeda dengan sifat yang sama neutron bebas dalam ruang hampa, jauh dari ladang.

5 seumur hidup neutron

Masa hidup 880 detik yang ditetapkan oleh fisika setara dengan neutron bebas.

Teori medan partikel elementer menyatakan bahwa masa hidup suatu partikel elementer bergantung pada kondisi di mana ia berada. Dengan menempatkan neutron di medan luar (misalnya medan magnet), kita mengubah energi yang terkandung dalam medan elektromagnetiknya. Anda dapat memilih arahnya bidang luar sehingga energi dalam neutron berkurang. Akibatnya, lebih sedikit energi yang dilepaskan selama peluruhan neutron, yang akan mempersulit peluruhan dan meningkatkan umur partikel elementer. Dimungkinkan untuk memilih nilai kuat medan luar sedemikian rupa sehingga peluruhan neutron akan memerlukan energi tambahan dan oleh karena itu, neutron akan menjadi stabil. Hal inilah yang diamati pada inti atom (misalnya, deuterium), di mana medan magnet proton di sekitarnya mencegah peluruhan neutron dalam inti. Dalam hal lain, ketika energi tambahan dimasukkan ke dalam inti, peluruhan neutron dapat kembali terjadi.

6 Fisika baru: Neutron (partikel dasar) - ringkasan

Model Standar (dihilangkan dalam artikel ini, namun diklaim benar pada abad ke-20) menyatakan bahwa neutron adalah keadaan terikat tiga quark: satu quark “atas” (u) dan dua quark “bawah” (d) (diasumsikan struktur quark neutron: udd). Karena keberadaan quark di alam belum terbukti secara eksperimental, muatan listrik yang besarnya sama dengan muatan quark hipotetis di alam belum terdeteksi, dan hanya ada bukti tidak langsung yang dapat diartikan sebagai keberadaan jejak quark di alam. beberapa interaksi partikel elementer, namun dapat juga diartikan berbeda, maka pernyataan Model standar bahwa neutron mempunyai struktur quark tetap hanya asumsi yang belum terbukti. Model apa pun, termasuk model Standar, berhak mengasumsikan struktur partikel elementer apa pun termasuk neutron, tetapi sampai partikel terkait yang diduga membentuk neutron ditemukan di akselerator, pernyataan model tersebut harus dianggap tidak terbukti.

Model standar, yang menggambarkan neutron, memperkenalkan quark dengan gluon yang tidak ditemukan di alam (tidak ada yang menemukan gluon), medan dan interaksi yang tidak ada di alam, dan bertentangan dengan hukum kekekalan energi;

Teori medan partikel elementer ( Fisika baru) menggambarkan neutron berdasarkan medan dan interaksi yang ada di alam dalam kerangka hukum yang berlaku di alam - inilah ILMU PENGETAHUAN.

Vladimir Gorunovich

Semua dunia materi, menurut fisika modern, dibangun dari tiga partikel dasar: proton, neutron, dan elektron. Selain itu, menurut sains, ada partikel materi “dasar” lainnya di alam semesta, yang namanya jelas-jelas lebih dari biasanya. Pada saat yang sama, fungsi “partikel elementer” lainnya dalam keberadaan dan evolusi alam semesta masih belum jelas.

Mari kita pertimbangkan interpretasi lain dari partikel elementer:

Hanya ada satu partikel dasar materi - proton. Semua “partikel elementer” lainnya, termasuk neutron dan elektron, hanyalah turunan dari proton, dan memainkan peran yang sangat kecil dalam evolusi alam semesta. Mari kita perhatikan bagaimana “partikel elementer” tersebut terbentuk.

Kami memeriksa secara rinci struktur partikel elementer materi di artikel “”. Secara singkat tentang partikel elementer:

  • Partikel unsur suatu materi berbentuk benang memanjang di ruang angkasa.
  • Sebuah partikel elementer mampu meregang. Selama proses peregangan, massa jenis materi di dalam partikel elementer berkurang.
  • Kami menyebut wilayah partikel elementer di mana kepadatan materi turun setengahnya kuantum materi .
  • Dalam proses pergerakannya, partikel elementer terus menerus menyerap (menghancurkan) energi.
  • Titik Penyerapan Energi( titik pemusnahan ) terletak di ujung vektor gerak partikel elementer.
  • Lebih tepatnya: di ujung kuantum aktif materi.
  • Dengan menyerap energi, partikel elementer terus meningkatkan kecepatannya gerak maju.
  • Partikel dasar materi adalah dipol. Dimana gaya tarik menarik terkonsentrasi di bagian depan (sepanjang arah gerak) partikel, dan gaya tolak menolak terkonsentrasi di bagian belakang.

Sifat unsur dalam ruang secara teoritis berarti kemungkinan berkurangnya kepadatan materi menjadi nol. Dan ini, pada gilirannya, berarti kemungkinan pecahnya mekanis: tempat pecahnya partikel elementer suatu materi dapat direpresentasikan sebagai bagiannya dengan kepadatan materi nol.

Dalam proses pemusnahan (penyerapan energi), sebuah partikel elementer, yang kehilangan energinya, terus meningkatkan kecepatan gerak translasinya di ruang angkasa.

Evolusi galaksi pada akhirnya membawa partikel-partikel elementer materi ke titik di mana mereka mampu memberikan efek robek satu sama lain. Partikel-partikel elementer mungkin tidak bertemu dalam jalur paralel, ketika satu partikel mendekati partikel lainnya secara perlahan dan mulus, seperti kapal yang mendekati dermaga. Mereka dapat bertemu di luar angkasa dan pada lintasan yang berlawanan. Kemudian tumbukan keras dan akibatnya pecahnya partikel elementer hampir tidak dapat dihindari. Mereka dapat terkena gelombang gangguan energi yang sangat kuat, yang juga menyebabkan perpecahan.

“Fragmen” apa yang terbentuk akibat pecahnya partikel elementer suatu materi?

Mari kita perhatikan kasus ketika, sebagai akibat dari pengaruh eksternal, partikel unsur materi - atom deuterium - membusuk menjadi proton dan neutron.

Pecahnya struktur pasangan tidak terjadi pada titik sambungannya - . Salah satu dari dua partikel elementer dari struktur pasangan tersebut putus.

Proton dan neutron berbeda satu sama lain dalam strukturnya.

  • Proton adalah partikel elementer yang sedikit memendek (setelah pecah),
  • neutron adalah struktur yang terdiri dari satu partikel elementer lengkap dan "tunggul" - bagian depan, ujung terang dari partikel pertama.

Partikel elementer lengkap memiliki himpunan lengkap - kuanta materi "N" dalam komposisinya. Sebuah proton memiliki kuanta materi “N-n”. Sebuah neutron memiliki kuanta “N+n”.

Perilaku proton jelas. Bahkan setelah kehilangan kuanta akhir materi, ia tetap aktif berenergi: kepadatan materi pada kuantum akhir barunya selalu sesuai dengan kondisi pemusnahan. Kuantum materi terakhir yang baru ini menjadi titik baru penghancuran. Secara umum, proton berperilaku seperti yang diharapkan. Sifat-sifat proton dijelaskan dengan baik dalam buku teks fisika mana pun. Hanya saja ia akan menjadi sedikit lebih ringan daripada saudaranya yang “sepenuhnya” - sebuah partikel dasar materi yang lengkap.

Neutron berperilaku berbeda. Mari kita perhatikan dulu struktur neutron. Strukturnyalah yang menjelaskan “keanehannya”.

Pada dasarnya neutron terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah partikel materi utuh dengan titik pemusnahan di ujung depannya. Bagian kedua adalah “tunggul” ringan yang sangat pendek dari partikel elementer pertama, yang tersisa setelah pecahnya struktur ganda, dan juga memiliki titik pemusnahan. Kedua bagian ini dihubungkan oleh titik pemusnahan. Jadi, neutron memiliki titik pemusnahan ganda.

Logika pemikirannya menunjukkan bahwa kedua bagian neuron yang berbobot ini akan berperilaku berbeda. Jika bagian pertama, yang merupakan partikel elementer berbobot penuh, seperti yang diharapkan, akan memusnahkan energi bebas dan secara bertahap mengalami percepatan di ruang alam semesta, maka bagian kedua, yang ringan, mulai memusnahkan energi bebas dengan kecepatan yang lebih tinggi.

Pergerakan partikel elementer materi di ruang angkasa terjadi karena: energi yang menyebar menyeret partikel yang terperangkap dalam alirannya. Jelas bahwa semakin kecil massa suatu partikel suatu materi, semakin mudah aliran energi menyeret partikel tersebut bersamanya, semakin tinggi kecepatan partikel tersebut. Jelas apa lagi energi secara bersamaan meruntuhkan kuantum aktif aliran yang lebih kuat menyebarkan energi, semakin mudah aliran ini menyeret partikel bersamanya. Kami mendapatkan ketergantungan: Kecepatan gerak translasi suatu partikel materi di ruang angkasa sebanding dengan massa materi kuantum aktifnya dan berbanding terbalik massa total partikel materi :

Bagian kedua, bagian ringan dari neutron memiliki massa yang jauh lebih kecil daripada massa partikel elementer materi berbobot penuh. Tapi massa kuanta aktifnya sama. Artinya: mereka memusnahkan energi dengan kecepatan yang sama. Kita peroleh: kecepatan gerak translasi bagian kedua neutron akan cenderung meningkat dengan cepat, dan ia akan mulai memusnahkan energi lebih cepat. (Untuk menghindari kebingungan, kita akan menyebut bagian kedua yang paling ringan dari neutron sebagai elektron).

gambar neutron

Peningkatan tajam dalam jumlah energi yang secara bersamaan dimusnahkan oleh sebuah elektron ketika ia menjadi bagian dari neutron menyebabkan kelembaman neutron. Elektron mulai musnah lebih banyak energi daripada "tetangganya" - partikel elementer yang lengkap. Menjauh dari poin umum Ia belum dapat memusnahkan neutron: gaya tarik-menarik yang kuat mengganggu. Akibatnya, elektron mulai “memakan” di belakang titik pemusnahan umum.

Pada saat yang sama, elektron mulai bergeser relatif terhadap pasangannya dan kondensasinya energi bebas berada dalam jangkauan titik pemusnahan tetangganya. Yang segera mulai “memakan” kondensasi ini. Peralihan elektron dan seluruh partikel ke sumber daya “internal”—kondensasi energi bebas di belakang titik pemusnahan—menyebabkan penurunan cepat gaya tarik-menarik dan tolak-menolak neutron.

Penghapusan elektron dari struktur umum neutron terjadi pada saat perpindahan elektron relatif terhadap partikel elementer berbobot penuh menjadi cukup besar, gaya yang cenderung memutus ikatan tarik-menarik dua titik pemusnahan mulai melebihi gaya tarik-menarik titik pemusnahan tersebut, dan kedua, bagian ringan dari neutron (elektron) dengan cepat terbang menjauh.

Akibatnya, neutron terurai menjadi dua unit: partikel elementer lengkap - proton dan cahaya, bagian pendek dari partikel elementer materi - elektron.

Menurut data modern, struktur neutron tunggal ada sekitar lima belas menit. Ia kemudian secara spontan meluruh menjadi proton dan elektron. Lima belas menit ini adalah waktu perpindahan elektron relatif terhadap titik umum pemusnahan neutron dan perjuangannya untuk “kebebasan”.

Mari kita rangkum beberapa hasil:

  • PROTON adalah partikel elementer materi yang lengkap, dengan satu titik pemusnahan, atau bagian berat dari partikel elementer materi yang tersisa setelah kuanta cahaya dipisahkan darinya.
  • NEUTRON adalah struktur ganda, memiliki dua titik pemusnahan, dan terdiri dari partikel elementer materi, dan cahaya, bagian depan dari partikel materi elementer lainnya.
  • ELEKTRON – bagian depan suatu partikel unsur suatu materi, yang mempunyai satu titik pemusnahan, terdiri dari kuanta cahaya, yang terbentuk sebagai akibat pecahnya suatu partikel unsur suatu materi.
  • Struktur “proton-neutron” yang diakui oleh sains adalah ATOM DEUTERIA – struktur dua partikel elementer dengan titik pemusnahan ganda.

Elektron bukanlah partikel elementer independen yang berputar mengelilingi inti atom.

Elektron, menurut ilmu pengetahuan, bukanlah bagian dari atom.

Dan inti atom, dengan demikian, tidak ada di alam, seperti halnya neutron tidak ada dalam bentuk partikel materi yang independen.

Baik elektron maupun neutron merupakan turunan dari struktur berpasangan dua partikel elementer, setelah dipecah menjadi dua bagian yang tidak sama akibat pengaruh luar. Dalam komposisi atom unsur kimia apa pun, proton dan neutron mewakili struktur pasangan standar - dua partikel elementer materi berbobot penuh - dua proton, disatukan oleh titik pemusnahan.

DI DALAM fisika modern Ada posisi yang tidak tergoyahkan bahwa proton dan elektron memiliki muatan listrik yang sama tetapi berlawanan. Diduga, akibat interaksi muatan-muatan yang berlawanan ini, mereka saling tarik menarik satu sama lain. Penjelasan yang cukup logis. Ini dengan tepat mencerminkan mekanisme fenomena tersebut, tetapi sepenuhnya salah dalam esensinya.

Partikel elementer tidak mempunyai muatan “listrik” positif maupun negatif, sama seperti tidak ada bentuk materi khusus yang berbentuk “medan listrik”. “Listrik” tersebut adalah penemuan manusia, yang disebabkan oleh ketidakmampuannya untuk menjelaskan situasi saat ini hal-hal.

"Listrik" elektron satu sama lain sebenarnya diciptakan oleh aliran energi yang diarahkan ke titik pemusnahannya, sebagai akibat gerak majunya dalam ruang alam semesta. Ketika mereka berada dalam jangkauan gaya gravitasi masing-masing. Ini benar-benar terlihat seperti interaksi muatan listrik yang sama besar tetapi berlawanan.

“muatan listrik yang sama”, misalnya: dua proton atau dua elektron juga punya penjelasan lain. Tolakan terjadi ketika salah satu partikel memasuki zona aksi gaya tolak-menolak partikel lain - yaitu, ke dalam zona konsentrasi energi di belakang titik pemusnahannya. Kami melihat ini di artikel sebelumnya.

Interaksi “proton – antiproton”, “elektron – positron” juga memiliki penjelasan lain. Yang kami maksud dengan interaksi seperti itu adalah interaksi roh proton atau elektron ketika mereka bergerak dalam arah yang berlawanan. Dalam hal ini, karena interaksi mereka hanya melalui tarik-menarik (tidak ada tolakan, karena zona tolak-menolak masing-masing berada di belakang mereka), terjadi kontak keras. Akibatnya, alih-alih dua proton (elektron), kita mendapatkan “partikel dasar” yang sama sekali berbeda, yang sebenarnya merupakan turunan dari interaksi kaku dua proton (elektron) ini.

Struktur atom suatu zat. model atom

Mari kita perhatikan struktur atom.

Neutron dan elektron - sebagai partikel dasar materi - tidak ada. Kami membahas ini di atas. Dengan demikian: tidak ada inti atom dan inti atomnya kulit elektron. Kesalahan ini merupakan hambatan besar dalam perjalanannya penelitian lebih lanjut struktur materi.

Satu-satunya partikel unsur materi adalah proton. Sebuah atom dari setiap unsur kimia terdiri dari struktur berpasangan dari dua partikel elementer suatu materi (dengan pengecualian isotop, di mana lebih banyak partikel elementer ditambahkan ke struktur berpasangan).

Untuk pembahasan kita selanjutnya, kita perlu mempertimbangkan konsep titik pemusnahan bersama.

Partikel-partikel dasar materi berinteraksi satu sama lain melalui titik pemusnahan. Interaksi ini mengarah pada pembentukan struktur material: atom, molekul, benda fisik... Yang mempunyai titik pemusnahan atom yang sama, titik pemusnahan molekul yang sama...

TITIK UMUM ANNIHILASI - adalah penyatuan dua titik tunggal pemusnahan partikel-partikel elementer materi menjadi titik umum pemusnahan struktur berpasangan, atau titik umum pemusnahan struktur berpasangan menjadi titik umum pemusnahan atom suatu bahan kimia. elemen, atau titik umum pemusnahan atom unsur kimia– ke titik umum pemusnahan molekul.

Hal utama di sini adalah bahwa asosiasi partikel-partikel materi bertindak sebagai gaya tarik-menarik dan tolak-menolak sebagai satu kesatuan objek. Pada akhirnya, apapun tubuh fisik dapat direpresentasikan sebagai titik umum pemusnahan tubuh fisik ini: tubuh ini menarik tubuh fisik lain ke dirinya sendiri sebagai satu kesatuan. objek fisik, sebagai satu titik pemusnahan. Dalam hal ini, kita mendapatkan fenomena gravitasi - tarik-menarik antar benda fisik.

Pada fase siklus perkembangan galaksi, ketika gaya tarik menarik menjadi cukup kuat, penyatuan atom deuterium ke dalam struktur atom lain dimulai. Atom-atom unsur kimia terbentuk secara berurutan, seiring dengan bertambahnya kecepatan gerak translasi partikel-partikel elementer suatu materi (baca: kecepatan gerak translasi suatu galaksi dalam ruang alam semesta meningkat) dengan melampirkan struktur pasangan baru dari partikel-partikel elementer materi ke atom deuterium.

Penyatuan terjadi secara berurutan: di setiap atom baru, muncul satu struktur pasangan baru partikel elementer materi (lebih jarang, satu partikel elementer). Apa yang diberikan oleh kombinasi atom deuterium ke dalam struktur atom lain:

  1. Titik umum pemusnahan atom muncul. Ini berarti bahwa atom kita akan berinteraksi melalui tarik-menarik dan tolak-menolak dengan semua atom lain dan partikel elementer sebagai satu struktur integral.
  2. Sebuah ruang atom muncul, di dalamnya kerapatan energi bebas akan jauh lebih besar daripada kerapatan energi bebas di luar ruangnya. Kepadatan energi yang sangat tinggi tertinggal satu titik pemusnahan di dalam ruang atom tidak akan punya banyak waktu untuk berkurang: jarak antar partikel elementer terlalu kecil. Kepadatan rata-rata energi bebas dalam ruang intra-atom berkali-kali lebih besar daripada nilai konstanta kerapatan energi bebas ruang alam semesta.

Dalam konstruksi atom unsur kimia, molekul bahan kimia, tubuh fisik, memanifestasikan dirinya hukum yang paling penting interaksi partikel material dan benda:

Kekuatan ikatan intranuklir, kimia, listrik, gravitasi bergantung pada jarak antara titik pemusnahan di dalam atom, antara titik pemusnahan atom di dalam molekul, antara titik pemusnahan molekul di dalam benda fisik, antar benda fisik. Semakin kecil jarak antara titik-titik pemusnahan, semakin kuat gaya tarik menarik yang bekerja di antara titik-titik tersebut.

Jelas bahwa:

  • Yang kami maksud dengan ikatan intranuklear adalah interaksi antara partikel elementer dan antara struktur berpasangan dalam atom.
  • Di bawah ikatan kimia yang kami maksud adalah interaksi antar atom dalam struktur molekul.
  • Di bawah sambungan listrik kita memahami interaksi antar molekul dalam komposisi benda fisik, cairan, dan gas.
  • Di bawah koneksi gravitasi yang kami maksud adalah interaksi antara tubuh fisik.

Pembentukan unsur kimia kedua - atom helium - terjadi ketika galaksi berakselerasi di ruang angkasa hingga kecepatan yang cukup tinggi. Ketika gaya tarik menarik dua atom deuterium mencapai nilai yang besar, mereka mendekat pada jarak yang memungkinkan mereka untuk bergabung menjadi empat kali lipat. struktur atom helium.

Peningkatan lebih lanjut dalam kecepatan gerak translasi galaksi mengarah pada pembentukan atom-atom unsur kimia berikutnya (menurut tabel periodik). Pada saat yang sama: asal usul atom setiap unsur kimia berhubungan dengan kecepatan gerak translasi galaksi yang ditentukan secara ketat di ruang alam semesta. Ayo telepon dia laju standar pembentukan atom suatu unsur kimia .

Atom helium adalah atom kedua setelah hidrogen yang terbentuk di galaksi. Kemudian, seiring dengan meningkatnya kecepatan gerak translasi galaksi, atom deuterium berikutnya menerobos ke atom helium. Artinya laju gerak translasi galaksi telah mencapai standar laju pembentukan atom litium. Kemudian akan mencapai laju standar pembentukan atom berilium, karbon..., dan seterusnya, sesuai tabel periodik.

model atom

Dari diagram di atas kita dapat melihat bahwa:

  1. Setiap periode dalam atom merupakan cincin struktur berpasangan.
  2. Pusat atom selalu ditempati oleh struktur rangkap empat atom helium.
  3. Semua struktur berpasangan pada periode yang sama terletak pada bidang yang sama.
  4. Jarak antar periode jauh lebih besar dibandingkan jarak antara struktur berpasangan dalam periode yang sama.

Tentu saja, ini adalah diagram yang sangat disederhanakan, dan tidak mencerminkan semua realitas konstruksi atom. Misalnya: setiap struktur pasangan baru, yang bergabung dengan sebuah atom, menggantikan struktur pasangan lain pada periode bergabungnya.

Kita memperoleh prinsip membangun periode dalam bentuk cincin di sekitar pusat geometri atom:

  • struktur periode dibangun dalam satu bidang. Hal ini difasilitasi oleh vektor umum gerak translasi semua partikel elementer galaksi.
  • struktur berpasangan pada periode yang sama dibangun di sekitar pusat geometri atom di jarak yang sama.
  • atom di sekitar tempat ia dibangun periode baru, berperilaku terhadap periode baru ini sebagai lajang sistem yang lengkap.

Jadi kita mendapatkan pola struktur atom unsur kimia yang paling penting:

REGULERITAS JUMLAH STRUKTUR BERPASANGAN YANG DITENTUKAN SECARA KETAT: pada saat yang sama, pada jarak tertentu dari pusat geometri titik umum pemusnahan sebuah atom, hanya sejumlah struktur berpasangan partikel elementer materi tertentu yang dapat ditemukan.

Yaitu: pada periode kedua, ketiga tabel periodik - masing-masing delapan unsur, pada periode keempat, kelima - masing-masing delapan belas, pada periode keenam, ketujuh - masing-masing tiga puluh dua. Meningkatnya diameter atom memungkinkan jumlah struktur berpasangan bertambah pada setiap periode berikutnya.

Jelas bahwa pola ini menentukan prinsip periodisitas dalam konstruksi atom unsur kimia yang ditemukan oleh D.I. Mendeleev.

Setiap periode di dalam atom suatu unsur kimia berperilaku dalam hubungannya dengan sistem integral tunggal. Hal ini ditentukan oleh lompatan jarak antar periode: jauh lebih besar daripada jarak antara struktur berpasangan dalam suatu periode.

Sebuah atom dengan periode tidak lengkap menunjukkan aktivitas kimia sesuai dengan pola yang disebutkan di atas. Karena terdapat ketidakseimbangan gaya tarik-menarik dan gaya tolak menolak atom yang mendukung gaya tarik-menarik. Tetapi dengan penambahan struktur pasangan terakhir, ketidakseimbangan tersebut hilang, periode baru berbentuk lingkaran beraturan - menjadi satu sistem yang utuh, integral, dan lengkap. Dan kita mendapatkan atom gas inert.

Pola terpenting dalam membangun struktur atom adalah: atom memiliki kaskade datarstruktur . Sesuatu seperti lampu gantung.

  • struktur berpasangan dengan periode yang sama harus ditempatkan pada bidang yang sama, tegak lurus terhadap vektor gerak translasi atom.
  • pada saat yang sama, periode-periode dalam atom harus disusun secara berjenjang.

Hal ini menjelaskan mengapa pada periode kedua dan ketiga (serta pada periode keempat - kelima, keenam - ketujuh) terdapat jumlah struktur berpasangan yang sama (lihat gambar di bawah). Struktur atom ini merupakan konsekuensi dari distribusi gaya tarik-menarik dan tolak-menolak suatu partikel elementer: gaya tarik-menarik bekerja di belahan depan (dalam arah gerak) partikel, gaya tolak-menolak bekerja di belahan bumi belakang.

Jika tidak, konsentrasi energi bebas di belakang titik pemusnahan beberapa struktur berpasangan akan jatuh ke dalam zona tarik-menarik titik pemusnahan struktur berpasangan lainnya, dan atom pasti akan hancur.

Di bawah ini kita melihat gambar volumetrik skema atom argon

model atom argon

Pada gambar di bawah kita dapat melihat "bagian", "tampilan samping" dari dua periode atom - periode kedua dan ketiga:

Ini adalah bagaimana struktur berpasangan harus diorientasikan, relatif terhadap pusat atom, dalam periode dengan jumlah struktur berpasangan yang sama (kedua - ketiga, keempat - kelima, keenam - ketujuh).

Jumlah energi dalam kondensasi di belakang titik pemusnahan partikel elementer terus bertambah. Hal ini menjadi jelas dari rumus:

E 1 ~m(C+W)/2

E 2 ~m(C–W)/2

ΔE= E 1 – E 2 = m(C+W)/2 – m(C–W)/2

ΔE~L×m

Di mana:

E 1 – jumlah energi bebas yang ditambahkan (diserap) oleh titik pemusnahan dari belahan depan gerak.

E 2 - jumlah energi bebas yang ditambahkan (diserap) oleh titik pemusnahan dari belahan belakang gerak.

ΔE adalah selisih antara jumlah energi bebas yang dikumpulkan (diserap) dari gerak belahan depan dan belakang suatu partikel elementer.

W – kecepatan pergerakan partikel elementer.

Di sini kita melihat pertumbuhan berkelanjutan kondensasi massa energi di belakang titik pemusnahan partikel yang bergerak, seiring dengan meningkatnya kecepatan gerak translasinya.

Dalam struktur atom, hal ini akan terwujud dalam kenyataan bahwa kepadatan energi di balik struktur setiap atom berikutnya akan meningkat sebesar perkembangan geometri. Titik-titik pemusnahan saling menahan dengan kekuatan tarik-menariknya dengan “cengkeraman besi”. Pada saat yang sama, gaya tolak yang semakin besar akan semakin membelokkan struktur pasangan atom satu sama lain. Jadi kita mendapatkan konstruksi atom datar – kaskade.

Bentuk atomnya harus menyerupai bentuk mangkuk, dimana “bagian bawahnya” adalah struktur atom helium. Dan “tepi” cangkirnya adalah periode terakhir. Tempat “tikungan mangkuk”: periode kedua - ketiga, keempat - kelima, keenam - ketujuh. “Bentuk” ini memungkinkan pembentukan periode yang berbeda dengan jumlah struktur berpasangan yang sama

model atom helium

Ini adalah struktur kaskade datar atom dan susunan cincin dari struktur berpasangan di dalamnya yang menentukan periodisitas dan struktur baris sistem periodik unsur-unsur kimia Mendeleev, periodisitas manifestasi serupa. sifat kimia atom-atom pada baris yang sama tabel periodik.

Struktur atom kaskade datar menimbulkan ruang tunggal atom dengan kepadatan energi bebas yang tinggi.

  • Semua struktur berpasangan suatu atom berorientasi pada arah pusat atom (atau lebih tepatnya: pada arah suatu titik yang terletak pada sumbu geometri atom, pada arah pergerakan atom).
  • Semua titik pemusnahan individu terletak di sepanjang cincin periode di dalam atom.
  • Semua konsentrasi energi bebas individu terletak di belakang titik pemusnahannya.

Hasilnya: kondensasi tunggal energi bebas berdensitas tinggi, yang batasnya adalah batas atom. Batas-batas ini, seperti yang kita pahami, adalah batas-batas kerja gaya-gaya yang dalam ilmu pengetahuan dikenal sebagai gaya Yukawa.

Struktur atom kaskade datar memberikan redistribusi zona gaya tarik menarik dan tolak menolak dengan cara tertentu. Kami mengamati redistribusi zona gaya tarik menarik dan tolak menolak yang sudah ada dalam struktur berpasangan:

Zona aksi gaya tolak menolak suatu struktur berpasangan meningkat karena zona aksi gaya tarik menariknya (dibandingkan dengan partikel elementer tunggal). Area aksi gaya gravitasi juga berkurang. (Area kerja gaya tarik-menarik berkurang, tetapi gaya itu sendiri tidak berkurang). Struktur atom kaskade datar memberi kita peningkatan yang lebih besar dalam luas aksi gaya tolak menolak atom.

  • Dengan setiap periode baru, zona aksi gaya tolak-menolak cenderung berbentuk bola penuh.
  • Area aksi gaya tarik-menarik akan menjadi kerucut dengan diameter yang semakin mengecil

Dalam konstruksi atom periode baru, pola lain dapat ditelusuri: semua struktur berpasangan pada periode yang sama terletak secara simetris relatif terhadap pusat geometri atom, berapa pun jumlah struktur berpasangan dalam periode tersebut.

Setiap struktur pasangan baru, bergabung, mengubah letak semua struktur pasangan lain pada periode tersebut sehingga jarak antara keduanya dalam periode selalu sama. Jarak ini berkurang dengan penambahan struktur pasangan berikutnya. Periode luar yang tidak lengkap dari suatu atom suatu unsur kimia membuatnya aktif secara kimia.

Jarak antar periode, yang jauh lebih besar daripada jarak antar partikel berpasangan dalam suatu periode, menjadikan periode-periode tersebut relatif independen satu sama lain.

Setiap periode atom berhubungan dengan semua periode lainnya dan dengan keseluruhan atom sebagai struktur integral yang independen.

Hal ini menentukan bahwa aktivitas kimia suatu atom hampir 100% hanya ditentukan oleh periode terakhir atom tersebut. Periode terakhir yang terisi penuh memberi kita zona gaya tolak menolak atom yang terisi maksimum. Aktivitas kimia atom hampir nol. Sebuah atom, seperti bola, mendorong atom-atom lain menjauh dari dirinya sendiri. Kami melihat gas di sini. Dan bukan sembarang gas, tapi gas inert.

Penambahan struktur pasangan pertama pada periode baru mengubah gambaran indah ini. Distribusi zona aksi gaya tolak-menolak dan gaya tarik menarik berubah mendukung gaya tarik menarik. Atom menjadi aktif secara kimia. Ini adalah atom logam alkali.

Dengan penambahan setiap struktur pasangan berikutnya, keseimbangan zona distribusi gaya tarik menarik dan tolak menolak atom berubah: zona gaya tolak menolak meningkat, zona gaya tarik menarik berkurang. Dan setiap atom berikutnya menjadi lebih sedikit logam dan lebih banyak non-logam.

Bentuk atom kaskade datar, redistribusi zona aksi gaya tarik-menarik dan tolak-menolak memberi kita hal berikut: Sebuah atom dari suatu unsur kimia, yang bertemu dengan atom lain bahkan pada jalur tumbukan, tentu saja jatuh ke dalam zona aksi. gaya tolak menolak atom ini. Dan ia tidak menghancurkan dirinya sendiri dan tidak menghancurkan atom lain ini.

Semua ini membawa kita pada hasil yang luar biasa: atom-atom unsur kimia, yang bergabung menjadi senyawa satu sama lain, membentuk struktur molekul tiga dimensi. Berbeda dengan struktur atom kaskade datar. Molekul adalah struktur atom tiga dimensi yang stabil.

Mari kita perhatikan aliran energi di dalam atom dan molekul.

Pertama-tama, kita perhatikan bahwa partikel elementer akan menyerap energi dalam siklus. Artinya: pada paruh pertama siklus, sebuah partikel elementer menyerap energi dari ruang terdekat. Di sini terbentuk kekosongan - ruang tanpa energi bebas.

Pada paruh kedua siklus: energi dari lingkungan yang lebih jauh akan segera mulai mengisi kekosongan yang diakibatkannya. Artinya, aliran energi akan muncul di ruang angkasa yang diarahkan ke titik pemusnahan. Partikel tersebut menerima momentum maju positif. Dan energi terikat di dalam partikel akan mulai mendistribusikan kembali kepadatannya.

Apa yang menarik minat kami di sini?

Karena siklus pemusnahan dibagi menjadi dua fase: fase penyerapan energi dan fase pergerakan energi (mengisi kekosongan), maka kecepatan rata-rata aliran energi di area titik pemusnahan akan berkurang, secara kasar, setengahnya.

Dan, yang sangat penting:

Dalam konstruksi atom, molekul, benda fisik, sangat banyak pola penting: Stabilitas semua struktur material, seperti: struktur berpasangan - atom deuterium, periode individu di sekitar atom, atom, molekul, benda fisik dijamin dengan keteraturan yang ketat dalam proses pemusnahannya..

Mari kita pertimbangkan ini.

  1. Aliran energi diciptakan oleh struktur berpasangan. Dalam struktur berpasangan, partikel elementer memusnahkan energi secara serempak. Jika tidak, partikel-partikel elementer akan “memakan” kondensasi energi di belakang titik pemusnahan satu sama lain. Kami memperoleh karakteristik gelombang yang jelas dari struktur pasangan. Selain itu, kami mengingatkan Anda bahwa karena sifat siklus proses pemusnahan, kecepatan rata-rata aliran energi di sini turun setengahnya.
  2. Energi mengalir di dalam atom. Prinsipnya sama: semua struktur berpasangan pada periode yang sama harus memusnahkan energi secara serempak - dalam siklus sinkron. Dengan cara yang sama: proses pemusnahan di dalam atom harus disinkronkan antar periode. Setiap asinkroni menyebabkan kehancuran atom. Di sini sinkronisitasnya mungkin sedikit berbeda. Dapat diasumsikan bahwa periode dalam sebuah atom memusnahkan energi secara berurutan, satu demi satu, dalam sebuah gelombang.
  3. Energi mengalir di dalam molekul, tubuh fisik. Jarak antar atom dalam struktur molekul jauh lebih besar daripada jarak antar periode dalam atom. Selain itu, molekulnya memiliki struktur tiga dimensi. Sama seperti tubuh fisik lainnya yang memiliki struktur tiga dimensi. Jelas bahwa sinkronisitas proses pemusnahan di sini harus konsisten. Diarahkan dari pinggiran ke pusat, atau sebaliknya: dari pusat ke pinggiran - hitung sesuka Anda.

Prinsip sinkronisitas memberi kita dua hukum lagi:

  • Kecepatan aliran energi di dalam atom, molekul, dan benda fisik jauh lebih kecil daripada kecepatan konstan pergerakan energi di ruang alam semesta. Pola ini akan membantu kita memahami (dalam artikel No. 7) proses-proses kelistrikan.
  • Bagaimana struktur besar kita lihat (berurutan: partikel elementer, atom, molekul, benda fisik), semakin panjang panjang gelombang karakteristik gelombangnya yang akan kita amati. Hal ini juga berlaku pada benda fisik: semakin besar massa yang dimiliki benda fisik, semakin besar massanya lebih lama itu memiliki gelombang.