Какие элементарные частицы находятся в ядре атома?

4 ответов на вопрос “Какие элементарные частицы находятся в ядре атома?”

  1. Blackfire Ответить

    Интересные статьи:

    Что такое заряд нейтрона ?
    Из чего сделаны атомы ?
    Что называется заряженный атом ?
    Какой из химических элементов обладает наименьшей…
    Каковы примеры статического электричества ?
    Что такое частица в науке ?
    Что такое бета-частица ?
    Сколько электронов имеет йод ?
    Что такое одноатомный ион ?
    Какова электронная конфигурация галлия ?
    Сколько нейтронов находится в азоте ?
    Что такое катион ?
    Почему атом сравняют с солнечной системой ?
    Сколько валентных электронов имеет йод ?
    Сколько валентных электронов имеет галлий ?
    Что показывает атомный номер элемента ?
    Какой элемент имеет 47 протонов в своем ядре ?
    Что открыл Эрнест Резерфорд?
    Какая частица имеет наименьшую массу ?
    Что заставляет атом излучать свет ?

  2. Faugar Ответить

    6.1.Характеристики атомного ядра. Размер, состав и заряд атомного ядра

    Атом состоит из положительно заряженного
    ядра и окружающих его электронов. Атомные
    ядра имеют размеры примерно 10 -14…
    10 -15м (линейные размеры атома –
    10-10м).
    Атомное ядро состоит из элементарных
    частиц ? протонов
    и нейтронов.     Протонно-нейтронная
    модель ядра была предложена российским
    физиком Д. Д. Иваненко, а впоследствии
    развита В. Гейзенбергом.
    Протон (р) имеет положительный заряд,
    равный заряду электрона, и массу покоятp=1,6726•10-27кг
    1836me, гдеme?масса электрона.
    Нейтрон (n)?нейтральная частица с массой покояmn=
    1,6749•10-27кг
    1839тe,.Массу протонов и
    нейтронов часто выражают в других
    единицах – в атомных единицах массы
    (а.е.м., единица массы, равная 1/12 массы
    атома углерода).
    Массы протона и нейтрона равны
    приблизительно одной атомной единице
    массы. Протоны и нейтроны называют­ся
    нуклонами(от лат.nucleus?ядро). Общее число нуклонов в атомном
    ядре называ­ется массовым числомА).
    Радиусы ядер возрастают с увеличением
    массового числа в соответствии с
    соотношением R = 1,4А1/310-13
    см.
    Эксперименты показывают, что ядра не
    имеют резких границ. В центре ядра
    существует определенная плотность
    ядерного вещества, и она постепенно
    уменьшается до нуля с увеличением
    расстояния от центра. Из-за отсутствия
    четко определенной границы ядра его
    «радиус» определяется как расстояние
    от центра, на котором плотность ядерного
    вещества уменьшается в два раза. Среднее
    распределение плотности материи для
    большинства ядер оказывается не просто
    сферическим. Большинство ядер
    деформировано. Часто ядра имеют форму
    вытянутых или сплющенных эллипсоидов
    Атомное ядро характеризуется зарядомZe,где Z ?зарядовое числоядра, равное числу
    протонов в ядре и совпадающее с порядковым
    номером химического элемента в
    Периодической системе элементов
    Менделеева.
    Ядро обозначается тем же символом, что
    и нейтральный атом:
    ,
    гдеX ?символ
    химического элемента,Z?атомный номер (число протонов в ядре),А ?массовое
    число (число нуклонов в ядре). Массовое
    числоАприблизительно равно массе
    ядра в атомных единицах массы.
    Так как атом нейтрален, то заряд ядра Z
    определяет и число электронов в атоме.
    От числа электронов зависит их
    распределение по состояниям в атоме.
    Заряд ядра определяет специфику данного
    химического элемента, т. е. определяет
    число электро­нов в атоме, конфигурацию
    их электронных оболочек, величину и
    характер внутри­атомного электрического
    поля.
    Ядра с одинаковыми зарядовыми числами
    Z, но с разными массовыми числамиА
    (т. е. с разными числами нейтронов
    N = A – Z    ), называются изотопами, а ядра
    с одинаковымиА,но разнымиZ –изобарами. Например, водород (Z = l)
    имеет три изотопа:
    Н
    –     протий (Z= l,N = 0),
    Н
    –     дейтерий (Z = l,N= 1),
    Н
    –     тритий (Z = l,N = 2), олово –
    десять изотопов и т. д. В подавляющем
    большинстве случаев изотопы одного и
    того же химического элемента обладают
    одинаковыми химическими и почти
    одинаковыми физическими свойствами.
    Е,
    МэВ
    Рис.
    6.1.
    Уровни
    энергии
    и
    наблюдаемые переходы для ядра атома
    бора

    Квантовая теория строго ограничивает
    значения энергий, которыми могут обладать
    составные части ядер. Совокупности
    протонов и нейтронов в ядрах могут
    находиться только в определенных
    дискретных энергетических состояниях,
    характерных для данного изотопа.
    Когда электрон переходит из более
    высокого в более низкое энергетическое
    состояние, разность энергий излучается
    в виде фотона. Энергия этих фотонов
    имеет порядок нескольких электрон?вольт.
    Для ядер энергии уровней лежат в интервале
    примерно от 1 до 10 МэВ. При переходах
    между этими уровнями испускаются фотоны
    очень больших энергий (?–кванты). Для
    иллюстрации таких переходов на рис. 6.1
    приведены пять первых уровней энергии
    ядра
    .Вертикальными линиями указаны наблюдаемые
    переходы. Например, ??квант
    с энергией 1,43 МэВ испускается при
    переходе ядра из состояния с энергией
    3,58 МэВ в состояние с энергией 2,15 МэВ.

  3. Gavidwyn Ответить

    Так Стандартная модель сформировалась следующим образом. Она включает шесть кварков, из которых состоят все адроны (частицы, подверженные сильному взаимодействию):
    Верхний (u);
    Очарованный (c);
    Истинный (t);
    Нижний (d);
    Странный (s);
    Прелестный (b).
    Видно, что эпитетов физикам не занимать. Другие 6 частиц – лептоны. Это фундаментальные частицы со спином  ?, которые не принимают участие в сильном взаимодействии.
    Электрон;
    Электронное нейтрино;
    Мюон;
    Мюонное нейтрино;
    Тау-лептон;
    Тау-нейтрино.
    А третьей группой Стандартной модели являются калибровочные бозоны, которые имеют спин равный 1 и представляются переносчиками взаимодействий:
    Глюон – сильное;
    Фотон – электромагнитное;
    Z-бозон — слабое;
    W-бозон – слабое.
    К ним также относится и недавно обнаруженный бозон Хиггса, частица со спином 0, которая, упрощенно говоря, наделяет все другие субъядерные объекты инертной массой.
    В результате, согласно Стандартной модели, наш мир выглядит таким образом: все вещество состоит из 6 кварков, образующих адроны, и 6 лептонов; все эти частицы могут участвовать в трех взаимодействиях, переносчиками которых являются калибровочные бозоны.

    Недостатки Стандартной модели

    Однако, еще до открытия бозона Хиггса – последней частицы, предсказываемой Стандартной моделью, ученые вышли за ее пределы. Ярким примером тому есть т.н. «гравитационное взаимодействие», которое сегодня находится наравне с другими. Предположительно, переносчиком его есть частица со спином 2, которая не имеет массы, и которую физикам еще не удалось обнаружить — «гравитон».
    Мало того, Стандартная модель описывает 61 частицу, а на сегодняшний день человечеству известно уже более 350 частиц. Это означает, что на достигнутом работа физиков-теоретиков не окончена.

    Классификация частиц

    Чтобы упростить себе жизнь, физики сгруппировали все частицы в зависимости от особенностей их строения и прочих характеристик. Классификация бывает по следующим признакам:
    Время жизни.
    Стабильные. В их числе протон и антипротон, электрон и позитрон, фотон, а также гравитон. Существование стабильных частиц не ограничено временем, до тех пор, пока они находятся в свободном состоянии, т.е. не взаимодействуют с чем-либо.
    Нестабильные. Все остальные частицы спустя некоторое время распадаются на свои составные части, потому называются нестабильными. Например, мюон живет всего лишь 2,2 микросекунды, а протон — 2,9•10*29 лет, после чего может распасться на позитрон и нейтральный пион.
    Масса.
    Безмассовые элементарные частицы, которых всего три: фотон, глюон и гравитон.
    Массивные частицы – все остальные.
    Значение спина.
    Целый спин, в т.ч. нулевой, имеют частицы, которые называются бозоны.
    Частицы с полуцелым спином — фермионы.
    Участие во взаимодействиях.
    Адроны (структурные частицы) – субъядерные объекты, что принимают участие во всех четырех типах взаимодействий. Ранее упоминалось, что они складываются с кварков. Адроны делятся на два подтипа: мезоны (целый спин, являются бозонами) и барионы (полуцелый спин — фермионы).
    Фундаментальные (бесструктурные частицы). К ним относятся лептоны, кварки и калибровочные бозоны (читайте ранее – «Стандартная модель..»).
    Ознакомившись с классификацией всех частиц, можно, к примеру, точно определить некоторые из них. Так нейтрон является фермионом, адроном, а точнее барионом, и нуклоном, то есть имеет полуцелый спин, состоит из кварков и участвует в 4-х взаимодействиях. Нуклон же – это общее название для протонов и нейтронов.

    Интересные факты

    Интересно, что противники атомизма Демокрита, который предсказывал существование атомов, заявляли, что любое вещество в мире делится до бесконечности. В какой-то мере они могут оказаться правыми, так как ученым уже удалось разделить атом на ядро и электрон, ядро на протон и нейтрон, а их в свою очередь на кварки.
    Демокрит предполагал, что атомы имеют четкую геометрическую форму, и потому «острые» атомы огня – обжигают, шершавые атомы твердых тел крепко скрепляются своими выступами, а гладкие атомы воды проскальзывают при взаимодействии, иначе – текут.
    Джозеф Томсон составил собственную модель атома, который представлялся ему как положительно заряженное тело, в которое как бы «воткнуты» электроны. Его модель получила название «пудинг с изюмом» (Plum pudding model).
    Кварки получили свое название благодаря американскому физику Мюррею Гелл-Манну. Ученый хотел использовать слово, похожее на звук кряканья утки (kwork). Но в романе Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану» встретил слово «quark», в строке «Три кварка для мистера Марка!», смысл которого точно не определен и возможно, что Джойс использовал его просто для рифмы. Мюррей решил назвать частицы этим словом, так как на то время было известно лишь три кварка.
    Хотя фотоны, частицы света, являются безмассовыми, вблизи черной дыры, кажется, что они меняют свою траекторию, притягиваясь к ней при помощи гравитационного взаимодействия. На самом же деле сверхмассивное тело искривляет пространство-время, из-за чего любые частицы, в том числе и не имеющие массы, меняют свою траекторию в сторону черной дыры (см. интересные эффекты гравитации).
    Большой адронный коллайдер именно потому «адронный», что сталкивает два направленных пучка адронов, частиц размерами порядка ядра атома, которые участвуют во всех взаимодействиях.

  4. d@rk_3lf Ответить

    Атом — это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из ядра, имеющего положительный электрический заряд, и отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра любого химического элемента равен произведению Z на e, где Z — порядковый номер данного элемента в периодической системе химических элементов, е — величина элементарного электрического заряда.
    Электрон — это мельчайшая частица вещества с отрицательным электрическим зарядом е=1,6·10-19 кулона, принятым за элементарный электрический заряд. Электроны, вращаясь вокруг ядра, располагаются на электронных оболочках К, L, М и т. д. К — оболочка, ближайшая к ядру. Размер атома определяется размером его электронной оболочки. Атом может терять электроны и становиться положительным ионом или присоединять электроны и становиться отрицательным ионом. Заряд иона определяет число потерянных или присоединенных   электронов.   Процесс превращения нейтрального атома в заряженный ион называется ионизацией.
    Атомное ядро (центральная часть атома) состоит из элементарных ядерных частиц — протонов и нейтронов. Радиус ядра примерно в сто тысяч раз меньше радиуса атома. Плотность атомного ядра чрезвычайно велика. Протоны — это стабильные элементарные частицы, имеющие единичный положительный электрический заряд и массу, в 1836 раз большую, чем масса электрона. Протон представляет собой ядро атома самого легкого элемента — водорода. Число протонов в ядре равно Z. Нейтрон — это нейтральная (не имеющая электрического заряда) элементарная частица с массой, очень близкой к массе протона. Поскольку масса ядра складывается из массы протонов и нейтронов, то число нейтронов в ядре атома равно А — Z, где А — массовое число данного изотопа (см. Периодическая система химических элементов). Протон и нейтрон, входящие в состав ядра, называются нуклонами. В ядре нуклоны связаны особыми ядерными силами.
    В атомном ядре имеется огромный запас энергии, которая высвобождается при ядерных реакциях. Ядерные реакции возникают при взаимодействии атомных ядер с элементарными частицами или с ядрами других элементов. В результате ядерных реакций образуются новые ядра. Например, нейтрон может переходить в протон. В этом случае из ядра выбрасывается бета-частица, т. е. электрон.
    Переход в ядре протона в нейтрон может осуществляться двумя путями: либо из ядра испускается частица с массой, равной массе электрона, но с положительным зарядом, называемая позитроном (позитронный распад), либо ядро захватывает один из электронов с ближайшей к нему К-оболочки (К-захват).
    Иногда образовавшееся ядро обладает избытком энергии (находится в возбужденном состоянии) и, переходя в нормальное состояние, выделяет лишнюю энергию в виде электромагнитного излучения с очень малой длиной волны — гамма-излучение. Энергия, выделяющаяся при ядерных реакциях, практически используется в различных отраслях промышленности.

    Атом (греч. atomos — неделимый) наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами. Каждый элемент состоит из атомов определенного вида. В состав атома входят ядро, несущее положительный электрический заряд, и отрицательно заряженные электроны (см.), образующие его электронные оболочки. Величина электрического заряда ядра равна Z-e, где е — элементарный электрический заряд, равный по величине заряду электрона (4,8·10—10 эл.-ст. ед.), и Z — атомный номер данного элемента в периодической системе химических элементов (см.). Так как неионизированный атом нейтрален, то число электронов, входящих в него, также равно Z. В состав ядра (см. Ядро атомное) входят нуклоны, элементарные частицы с массой, примерно в 1840 раз большей массы электрона (равной 9,1·10-28 г), протоны (см.), заряженные положительно, и не имеющие заряда нейтроны (см.). Число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается буквой А. Количество протонов в ядре, равное Z, определяет число входящих в атом электронов, строение электронных оболочек и химические свойства атома. Количество нейтронов в ядре равно А—Z. Изотопами называются разновидности одного и того же элемента, атомы которых отличаются друг от друга массовым числом А, но имеют одинаковые Z. Таким образом, в ядрах атомов различных изотопов одного элемента имеется разное число нейтронов при одинаковом числе протонов. При обозначении изотопов массовое число А записывается сверху от символа элемента, а атомный номер внизу; например, изотопы кислорода обозначаются:
    Размеры атома определяются размерами электронных оболочек и составляют для всех Z величину порядка 10—8 см. Поскольку масса всех электронов атома в несколько тысяч раз меньше массы ядра, масса атома пропорциональна массовому числу. Относительная масса атома данного изотопа определяется по отношению к массе атома изотопа углерода С12, принятой за 12 единиц, и называется изотопной массой. Она оказывается близкой к массовому числу соответствующего изотопа. Относительный вес атома химического элемента представляет собой среднее (с учетом относительной распространенности изотопов данного элемента) значение изотопного веса и называется атомным весом (массой).
    Атом является микроскопической системой, и его строение и свойства могут быть объяснены лишь при помощи квантовой теории, созданной в основном в 20-е годы 20 века и предназначенной для описания явлений атомного масштаба. Опыты показали, что микрочастицы — электроны, протоны, атомы и т. д.,— кроме корпускулярных, обладают волновыми свойствами, проявляющимися в дифракции и интерференции. В квантовой теории для описания состояния микрообъектов используется некоторое волновое поле, характеризуемое волновой функцией (?-функция). Эта функция определяет вероятности возможных состояний микрообъекта, т. е. характеризует потенциальные возможности проявления тех или иных его свойств. Закон изменения функции ? в пространстве и времени (уравнение Шредингера), позволяющий найти эту функцию, играет в квантовой теории ту же роль, что в классической механике законы движения Ньютона. Решение уравнения Шредингера во многих случаях приводит к дискретным возможным состояниям системы. Так, например, в случае атома получается ряд волновых функций для электронов, соответствующих различным (квантованным) значениям энергии.  Система энергетических уровней атома, рассчитанная методами квантовой теории, получила блестящее подтверждение в спектроскопии. Переход атома из основного состояния, соответствующего низшему энергетическому уровню Е0, в какое-либо из возбужденных состояний Ei происходит при поглощении определенной порции энергии  Еi — Е0. Возбужденный атом переходит в менее возбужденное или основное состояние обычно с испусканием фотона. При этом энергия фотона hv равна разности энергий атома в двух состояниях: hv= Ei— Еk где h — постоянная Планка (6,62·10—27 эрг·сек), v — частота света.
    Кроме атомных спектров, квантовая теория позволила объяснить и другие свойства атомов. В частности, были объяснены валентность, природа химической связи и строение молекул, создана теория периодической системы элементов.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *