Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Я хочу получать рассылки с лучшими постами за неделю
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam

Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр

Игра представляет собой полноценную головоломку и дает возможность расслабиться после дня в тихой и уютной обстановке недалеко от горы Фудзи под деревом сакуры с полноценной игрой Маджонг!

Маджонг: Лепестки Сакуры

Маджонг, Головоломки, Милая

Играть
Управляйте маятником, чтобы построить самую высокую (и устойчивую) башню из падающих сверху постов. Следите за временем на каждый бросок по полоске справа: если она закончится, пост упадет мимо башни.

Башня

Аркады, Строительство, На ловкость

Играть
Собирайте комбинации из блоков! Бесконечный режим, более 100 уровней, ежедневные задания и турниры.

Расслабьтесь и отдохните: игра без ограничений по времени.

Проверьте свою смекалку: головоломка для любителей

Блоки Судоку - расслабляющая головоломка

Головоломки, Гиперказуальные, Мобильная

Играть
Погрузитесь в логическую головоломку: откручивайте болты из планок на самых сложных уровнях! Вы не только расслабитесь в конце сложного дня, но еще и натренируете свой мозг, решая увлекательные задачки. Справитесь с ролью опытного мастера? Попробуйте свои силы в режиме онлайн бесплатно и без регистрации!

Головоломка. Болты и Гайки

Казуальные, Гиперказуальные, Головоломки

Играть

Отель Эмили. Пасьянс

Карточные, Казуальные, Головоломки

Играть

Топ прошлой недели

  • Oskanov Oskanov 8 постов
  • alekseyJHL alekseyJHL 6 постов
  • XpyMy XpyMy 1 пост
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая кнопку «Подписаться на рассылку», я соглашаюсь с Правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Новости Пикабу Помощь Кодекс Пикабу Реклама О компании
Команда Пикабу Награды Контакты О проекте Зал славы
Промокоды Скидки Работа Курсы Блоги
Купоны Biggeek Купоны AliExpress Купоны М.Видео Купоны YandexTravel Купоны Lamoda
Мобильное приложение

Протоны

12 постов сначала свежее
10
schelonnik
schelonnik
1 год назад
Физика и Астрономия

ВНУТРИ АТОМА⁠⁠

Атом - это основная составляющая материи. В ядре атома находятся протоны (положительно заряженные) и нейтроны (незаряженные), в то время как электроны (отрицательно заряженные) расположены вокруг ядра.

Его протонное число или атомный номер обозначается Z. Поскольку атом нейтрален, в нем столько же электронов, сколько и протонов. Таким образом, атомный номер определяет химические свойства атома. Каждому значению Z соответствует название атома, химического элемента. Таким образом, водород имеет 1 протон, а углерод - 6.

Количество нейтронов в ядре обозначается как N. Массовое число А - это сумма Z + N. Для данного атома Z мы можем сосчитать несколько изотопов в зависимости от количества нейтронов.

Ядро атома связано, когда обеспечивается сцепление протонов и нейтронов. Чем выше их энергия сцепления, тем больше энергии потребуется для разделения составляющих ядра. Связанные ядра могут быть стабильными или нестабильными.

Ядро стабильно, если оно не распадается самопроизвольно на другое ядро. Большинство ядер, обнаруженных на Земле, стабильны.

Ядро радиоактивно или нестабильно: когда оно имеет тенденцию самопроизвольно превращаться в другое ядро. Это преобразование называется «радиоактивным распадом». Вероятность того, что это событие произойдет, зависит от его радиоактивного периода, который соответствует времени, по истечении которого распалась половина набора ядер одинаковой природы.

Ядро возбужденно, когда, оно приобретает избыток энергии. Ядро может вибрировать или вращаться само по себе и / или рассеивать эту избыточную энергию за счет излучения частицы или фотона.

Форма ядра соответствует области, в которой могут находиться его элементарные составляющие. Этими элементарными составляющими являются протоны и нейтроны, которые вместе называются нуклонами, связанными сильным взаимодействием, одной из четырех фундаментальных сил, действующих во Вселенной. Сами они состоят из кварков и глюонов (также подверженных сильному взаимодействию).

Элементы, из которых состоит материя, возникали на разных этапах истории Вселенной. Самые легкие атомы - самые старые: водород, гелий, литий и бериллий образовались в результате соединения протонов и нейтронов в течение трех минут после Большого взрыва. Между двенадцатью и пятнадцатью миллиардами лет назад

. Другие, более тяжелые элементы появились недавно и были созданы в звездах. Первые атомы между углеродом и железом были синтезированы в конце жизни звезд, почти в десять раз более массивных, чем наше Солнце. Помимо кобальта, ядра синтезируются во взрывных реакциях, таких как сверхновые. Еще точно не известны все процессы, ответственные за создание атомов во Вселенной.

ВНУТРИ АТОМА Физика, Ядро, Нейтрон, Атом, Протоны, Кварки, ВКонтакте (ссылка)

Ссылка на источник.

Показать полностью 1
Физика Ядро Нейтрон Атом Протоны Кварки ВКонтакте (ссылка)
2
24
schelonnik
schelonnik
1 год назад
Физика и Астрономия

Основные этапы трансформации нашего представления о ядре⁠⁠

До 19 века атом считался основным строительным блоком материи, неделимым. Начиная с 20 века, физика позволяет ученым проникнуть в тайну атома.

1911-1919: Атом рассматривается как ядро, состоящее из положительно заряженных протонов, вокруг которого вращаются электроны.

1932: В ядре тоже есть нейтроны.

1934: Синтез искусственного атома. Это первое экзотическое ядро. Головная боль физиков, поскольку их свойства разнообразны (форма, способ радиоактивного распада, состав, время жизни настолько короткое, что само понятие существования кажется устаревшим ), экзотические ядра продолжают изучаться и сегодня.

40-е годы: Определенные особые комбинации протонов и нейтронов приводят к образованию ядер с очень высокой энергией связи. Физики называют их магическими ядрами. Так обстоит дело с ядрами, которые имеют значение 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126 протонов и / или нейтронов. В то же время ядро можно макроскопически описать как каплю материи. Это модель капли жидкости, которая позволяет рассчитать энергию связи ядра с помощью одного простого уравнения.

70-е годы: Теория среднего поля считает, что каждый нуклон движется в потенциальной яме, генерируемой набором других нуклонов, которая ограничивает его ядром.

80-е: ядра больше не рассматриваются как однородная и более или менее сферическая смесь. Они представлены в виде очень разнообразных структур: таким образом, углерод-12, стабильный атом, заряженный с высокой энергией, рассматривается как трипод из трех ядер гелия; Литий-11 является частью нового семейства ядер, называемых ядрами с гало: его пространственное расширение аналогично расширению свинца-208, и он представляет собой ядро, состоящее из трех ядер. который, тем не менее, содержит в двадцать раз больше нуклонов.

90-е годы: В нескольких шагах от долины стабильности теория предполагает существование серии ядер с более чем 110 протонами, время жизни которых было бы относительно высоким. Ученые говорят об островке стабильности сверхтяжелых ядер. Эта относительная стабильность сверхтяжелых ядер противоречит кулоновской силе отталкивания, которая имеет тенденцию разрушать здание, состоящее из слишком большого количества зарядов одного знака.

2000-е годы: С появлением крупных ускорителей радиоактивных пучков открыто и изучено множество новых радиоактивных изотопов.

Сегодня синтезированы все элементы до 118 протонов. Последние четыре обнаруженных (113, 115, 117 и 118 протонов) были официально названы в 2016 году. Разрабатываются новые инструменты, позволяющие сделать еще один шаг вперед. Экзотические ядра, очень богатые нейтронами, образующиеся при взрывах сверхновых, все еще находятся за пределами нашей досягаемости. Мы еще очень далеки от открытия всех существующих ядер и удивительных явлений, которые они могут вызвать!

Основные этапы трансформации нашего представления о ядре Физика, Атом, Протоны, Нейроны, ВКонтакте (ссылка)

Строение атома.

Статья взята здесь.

UPD:

Про 90-е годы должно быть так:

90-е годы: Теория предполагает существование серии ядер с более чем 110 протонами, время жизни которых было бы относительно высоким. Ученые говорят об островке стабильности сверхтяжелых ядер. Эта относительная стабильность сверхтяжелых ядер противоречит кулоновской силе отталкивания, которая имеет тенденцию разрушать структуру, состоящее из слишком большого количества зарядов одного знака.

Показать полностью 1
Физика Атом Протоны Нейроны ВКонтакте (ссылка)
1
1
user4446255
1 год назад

Утра в хату⁠⁠

Еще про молекулы пищи, воду и воздух, из которых состоит то, что сейчас кажется вашим телом.

Ну да, вода, микроэлементы и химические соединения не просто кучей внутри кожи навалены -- составляют собой органы и системы. Это понятно. На следующем структурном уровне кости скелета и всякий сложный ливер являются этим организмом. Ну, ок.

Но при этом всем, ЧЕМ сам этот организм является на фундаментальном уровне? Водород, кислород, азот, кальций, железо и прочие элементы, что это по сути? Протоны с электронами, да же? Парой электронов больше -- один элемент, парой меньше -- другой, а по большей части это просто пустота.

И вот эта пустота, рассматриваемая с одного ракурса, -- это клетки и состоящие из них органы, рассматриваемая с другого -- тело, как цельная система, частный случай работы ДНК.

А если с другим разрешением смотреть, это просто какой-то член семьи, ячейки общества. Или относительно автономная частица окружающего социума. Или представитель человечества, как вида. Или какое-то там временно живое существо среди целого сомна прочих, которые при всей своей непохожести все равно -- близкие и дальние родственники.

И вот какой из всех этих возможных ракурсов считать самым правильным? Тот, что наиболее привычный?

Почему?

Неужели же незаметно, что ни один из возможных уровней рассмотрения вообще не является чем-то по-настоящему реальным? Всё это вопрос фокусировки, хотя из одного конкретного фокуса и исходит все, что принято переживать "моей жизнью".

Нет, бесполезно, похоже.

Просто будьте тем, чем не можете не быть. Никак себя не определяя и избегая любых самоназваний.

И будет вам счастье.

Так говорил Заратуштра, да.

Показать полностью
[моё] Человечество Человек Органы Живые клетки Протоны Электроны Пустота Чапаев Сознание Текст
6
85
WwW888WwW
WwW888WwW
2 года назад
Видеохостинг на Пикабу

Путешествие в мир атомов⁠⁠

Кварки Протоны Нейтрон Атом Клетка Структура 9GAG Видео Без звука
31
4465
gwah
gwah
2 года назад
Комиксы

Строение вселенной для самых маленьких⁠⁠

Строение вселенной для самых маленьких
Комиксы Протоны Электроны Мат Кот Юмор
34
3223
DELETED
3 года назад
Специфический юмор

Протошки⁠⁠

Протошки
Юмор Протоны Физика Картинка с текстом
86
450
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
3 года назад
Наука | Научпоп
Серия Научно-популярное

Что скрывают протоны?⁠⁠

Двадцать лет назад физики начали исследовать загадочную асимметрию внутреннего строения протона. Результаты их работы, опубликованные в конце февраля 2021 года, объясняют, как антивещество помогает стабилизировать ядро каждого атома.

Очень редко упоминается тот факт, что протоны — позитивно заряженные частицы в центре атома — являются отчасти антивеществом.


В школе нам говорили, что протон представляет собой группу из трех элементарных частиц под названием кварки — два u-кварка (верхних) и один d-кварк (нижний), чьи электрические заряды +2/3 и -1/3 соответственно в сумме дают протону заряд +1. Но за этой элементарной картиной скрывается гораздо более странная и еще неразгаданная история.

Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост

Издалека кажется, что протон состоит из трех частиц под названием кварки. Но если приглядеться получше, можно увидеть множество появляющихся и исчезающих частиц.

На самом деле, внутри протона вращается вихрь из меняющегося количества шести типов кварков, их противоположно заряженных аналогов из антивещества (антикварков) и глюонов, элементарных безмассовых частиц, которые связывают вместе другие частицы, трансформируются в них и быстро множатся. Каким-то образом этот бурлящий вихрь оказывается совершенно стабильным и на первый взгляд простым, имитируя по определенным аспектам трио кварков. «То, как это все функционирует, честно говоря, похоже на чудо», — отметил Дональд Гисаман, физик-ядерщик из Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе.

Тридцать лет назад исследователи обнаружили поразительное свойство этого «протонного моря». Теоретики ожидали, что различные типы антивещества в нем будут распределены равномерно, но было похоже, что количество нижних антикварков значительно превышало количество верхних антикварков. Затем десять лет спустя другая группа исследователей заметила намеки на неподдающиеся объяснению вариации в соотношении верхних и нижних антикварков. Но эти результаты были на грани чувствительности эксперимента.

Итак, 20 лет назад Дональд Гисаман и его коллега Пол Раймер начали работать над новым экспериментом, чтобы получше разобраться в этом вопросе. Эксперимент, получивший название SeaQuest («Морской квест»), наконец завершился, и исследователи опубликовали его результаты в журнале Nature. Они измерили внутреннее антивещество протона тщательнее, чем когда бы то ни было, и обнаружили, что на каждый верхний антикварк в среднем приходится 1,4 нижних антикварка.

Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост

Самуэль Веласко / Quanta Magazine

Эти данные непосредственно говорят в пользу двух теоретических моделей протонного моря. «Появилось первое реальное доказательство, подтверждающее эти модели», — сказал Раймер.


Одна из них — модель «пионного облака» — это популярный подход, существующий уже несколько десятилетий, который делает упор на тенденцию протона испускать и реабсорбировать частицы под названием пионы, которые принадлежат к группе частиц, известных как мезоны. Вторая, так называемая статистическая модель, рассматривает протон как контейнер, наполненный газом.

Дальнейшие запланированные эксперименты помогут исследователям выбрать одну из этих двух моделей. Но какая бы из них ни была верной, массив данных эксперимента SeaQuest о внутреннем антивеществе протона принесет непосредственную пользу, особенно физикам, которые сталкивают протоны на околосветовых скоростях на Большом адронном коллайдере. Обладая точной информацией о составе сталкиваемых объектов, они смогут более эффективно разбирать продукты, оставшиеся после столкновения, в поисках доказательств существования новых частиц или эффектов. Хуан Рохо из Амстердамского свободного университета, который оказывает помощь в анализе данных БАК, считает, что результаты эксперимента SeaQuest могут иметь большое влияние на поиски новой физики, которые в настоящее время «ограничены нашими знаниями о структуре протона, в частности о его антивеществе».

Третий не лишний


В течение короткого периода времени около полувека назад физики полагали, что разобрались с протоном.


В 1964 году Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг независимо друг от друга предложили модель, получившую впоследствии название кварковая: идея заключалась в том, что протоны, нейтроны и связанные с ними более редкие частицы представляют собой пучки из трех кварков (как их назвал Гелл-Манн), а пионы и другие мезоны состоят из одного кварка и одного антикварка. Такая схема объясняла какофонию частиц, разлетающихся из ускорителей частиц высокой энергии, поскольку спектр их зарядов мог быть построен из двух- и трехчастных комбинаций. Затем, примерно в 1970 году, исследователи, работающие на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC), казалось, подтвердили кварковую модель: выстрелив высокоскоростными электронами в протоны, они увидели, как электроны отрикошетили от объектов внутри.

Но вскоре картина стала менее ясной. «По мере того, как мы все тщательнее пытались измерить свойства этих трех кварков, мы обнаружили, что происходит что-то еще», — сказал Чак Браун, 80-летний член команды SeaQuest из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб), работающий над кварковыми экспериментами с 1970-х годов.


Изучение импульса трех кварков показало, что их массы составляют малую часть общей массы протона. Кроме того, когда исследователи на SLAC стреляли электронами на большей скорости в протоны, они увидели, что электроны отталкивают больше частиц внутри. Чем быстрее электроны, тем короче их длина волны, что сделало их чувствительными к более мелким элементам протона; это похоже на увеличение разрешения микроскопа. Открывались все новые и новые внутренние частицы, которым, казалось, нет конца. «Мы не знаем, где предел и какое самое высокое разрешение возможно получить», — сказал Гисаман.


Результаты стали иметь больше смысла, когда физики разработали истинную теорию, к которой кварковая модель лишь приближается: квантовая хромодинамика или КХД. КХД, сформулированная в 1973 году, описывает «сильное взаимодействие», самую большую силу в природе, с помощью которой частицы под названием глюоны связывают пучки кварков.


КХД предсказывает тот самый вихрь, который был выявлен в экспериментах по рассеянию. Сложности возникают из-за того, что глюоны ощущают ту самую силу, которую они несут. Этим они отличаются от фотонов, несущих более простую электромагнитную силу. Это «самоуправство» создает беспорядок внутри протона, давая глюонам полную свободу действий для возникновения, размножения и расщепления на кратковременные пары кварков и антикварков. Уравновешивая друг друга, эти близко расположенные противоположно заряженные кварки и антикварки издалека остаются незамеченными. Только три несбалансированных «валентных» кварка — два верхних и нижний — составляют общий заряд протона. Но физики поняли, что стреляя электронами на большей скорости, они поражали меньшие цели.


Однако странности на этом не закончились.


Из-за самоуправства глюонов уравнения КХД невозможно решить, поэтому у физиков не получалось и до сих пор не получается рассчитать точные прогнозы теории. Но у них не было оснований предполагать, что глюоны будут расщепляться на один тип пары кварк-антикварк (а именно нижний) чаще, чем на другой. «Мы ожидали, что будет появляться равное количество тех и других пар», — сказала Мэри Альберг, теоретик-ядерщик из Сиэтлского университета, объясняя свои доводы того времени.

Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост

Мэри Альберг, физик-ядерщик из Сиэтлского университета, и ее соавторы давно утверждают, что пион играет важную роль в формировании сущности протона.

Фото предоставлено Сиэтлским университетом

Вот почему исследователей из New Muon Collaboration в Женеве так шокировали результаты эксперимента по рассеянию мюонов. В 1991г. они столкнули мюоны (более тяжелые родственники электронов) с протонами и дейтронами, состоящими из одного протона и одного нейтрона, сравнили результаты и пришли к выводу, что в протонном море больше нижних антикварков, чем верхних.


Части протона


Вскоре теоретики предложили несколько возможных вариантов объяснения асимметрии протона.


Один из них связан с пионом. С 1940-х годов физики наблюдали, как протоны и нейтроны обмениваются пионами внутри атомных ядер, как игроки в команде, бросающие друг другу баскетбольные мячи, что помогает им держаться вместе. Размышляя над структурой протона, исследователи пришли к выводу, что он также может подбрасывать баскетбольный мяч себе, то есть может ненадолго испускать положительно заряженный пион, превращаясь на это время в нейтрон, и затем реабсорбировать его. «Если во время эксперимента вы думаете, что смотрите на протон, это не так, потому что на какое-то время этот протон будет переходить в состояние пары нейтрон-пион», — сказала Альберг.


Если говорить точнее, протон превращается в нейтрон и пион, состоящий из одного верхнего кварка и одного нижнего антикварка. Поскольку этот призрачный пион имеет нижний антикварк (пион с верхним антикварком не может так легко материализоваться), такие теоретики, как Альберг, Джеральд Миллер и Тони Томас, утверждали, что модель пионного облака объясняет большее количество нижних антикварков протона, выявленное в результате измерений.

Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост

Самуэль Веласко / Quanta Magazine

Появились и другие аргументы. Клод Буррели и его коллеги из Франции разработали статистическую модель, которая рассматривает внутренние частицы протона как молекулы газа в комнате, хаотично двигающиеся на разных скоростях, которые зависят от того, целым или полуцелым количеством момента импульса обладает частица. При настройке с учетом данных многочисленных экспериментов по рассеянию модель предположила преобладание антикварков.


Прогнозы двух вышеупомянутых моделей не были идентичными. Большую часть общей массы протона составляют энергии отдельных частиц, которые прорываются в протонное море и из него, и эти частицы несут различные энергии. Модели по-разному спрогнозировали, как должно измениться соотношение верхних и нижних антикварков по мере подсчета антикварков, несущих больше энергии. Физики измеряют связанную с этим величину под названием доля импульса антикварка.


Когда исследователи в Фермилабе в 1999 году в рамках эксперимента NuSea измерили соотношение верхних и нижних антикварков в качестве функции импульса антикварка, результат их работы просто воодушевил всех, вспоминает Альберг. Эти данные свидетельствуют о том, что среди антикварков с большим импульсом (настолько большим, что они находились на грани диапазона обнаружения прибора) внезапно оказалось больше верхних антикварков, чем нижних. «Каждый теоретик говорил: 'Погодите-ка', — сказала Альберг, — Почему кривая развернулась, когда эти антикварки получили большую долю импульса?»


Пока теоретики ломали голову над этим вопросом, Гисаман и Раймер, которые работали над экспериментом NuSea и знали, что данным на грани иногда не стоит доверять, решили построить эксперимент, где можно было бы в комфортных условиях исследовать более широкий диапазон импульсов антикварка. Они назвали его SeaQuest.


Из того, что было


С кучей вопросов о протоне, но без денег, они начали собирать эксперимент из использованных деталей. «Нашим девизом было: снижай количество отходов, используй повторно, перерабатывай», — сказал Раймер.


Они приобрели несколько старых сцинтилляторов в лаборатории в Гамбурге, оставшиеся детекторы частиц в Лос-Аламосской национальной лаборатории и железные пластины, блокирующие радиацию, которые изначально были использованы в циклотроне Колумбийского университета в 1950-х годах. У них получилось применить магнит размером с комнату, использованный в эксперименте NuSea, и провести свой новый эксперимент на ускорителе протонов в Фермилабе. Получившийся из этих деталей «Франкенштейн» тем не менее был не лишен своего очарования. По словам Брауна, который помог найти все части, звуковой индикатор, сигнализирующий, что протоны поступают в устройство, был сделан 50 лет назад: «Когда он издает звуковой сигнал, становится тепло на душе».

Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост
Что скрывают протоны? Физика, Квантовая физика, Протоны, Нейтрон, Научпоп, Гифка, Длиннопост

Физик-ядерщик Пол Раймер (сверху) с устройством для эксперимента SeaQuest

Эксперимент в Фермилабе, собранный в основном из использованных деталей

И наконец они его запустили. В эксперименте протоны поражают две цели: пузырек с водородом, который по сути представляет собой протоны, и пузырек с дейтерием, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона.


При попадании в любую из двух целей, один из валентных кварков протона иногда аннигилирует с одним из антикварков протона или нейтрона мишени. «Аннигиляция имеет уникальную сигнатуру и производит мюон и антимюон», — сказал Раймер. Эти частицы вместе с другим «мусором», образовавшимся в результате столкновения, затем врезаются в старые железные пластины. «Мюоны могут проходить сквозь них, а все остальные частицы блокируются», — сказал он. Обнаружив мюоны на обратной стороне пластин и восстановив их исходные траектории и скорости, «вы можете восстановить хронологию событий, чтобы выяснить, какую долю импульса несут антикварки».


Поскольку протоны и нейтроны зеркально отражают друг друга, там, где у одного расположены частицы верхнего типа, у другого — нижнего типа, и наоборот. Сравнив данные из двух пузырьков, можно сразу увидеть соотношение верхних антикварков и нижних антикварков в протоне, но этому, конечно, предшествовало 20 лет работы.


В 2019 году Альберг и Миллер на основе модели пионного облака рассчитали, к каким результатам должен прийти эксперимент SeaQuest. Их прогноз вполне совпадает с новыми данными SeaQuest.


Новые данные, которые показывают постепенное повышение, а затем выход на плато в соотношении между нижними и верхними антикварками, а не внезапную реверсию, также совпадают с результатами более гибкой статистической модели, разработанной Буррели и его коллегами. И все же Миллер называет эту конкурирующую модель «описательной, а не прогнозирующей», поскольку она настроена, чтобы соответствовать данным, а не выявлять физический механизм, объясняющий преобладание антикварков. «А в наших расчетах я горжусь как раз тем, что они представляют собой истинный прогноз», — сказала Альберг. «Мы не настраивали никакие параметры заранее».


В электронном письме Буррели утверждал, что «статистическая модель более мощная, чем модель Альберга и Миллера», поскольку она учитывает эксперименты по рассеянию как с поляризованными, так и не поляризованными частицами. Миллер категорически не согласился, отметив, что модель пионных облаков объясняет не только состав антивещества протона, но и магнитные моменты различных частиц, распределение зарядов и время распада, а также «связывание и, следовательно, существование всех ядер». Он добавил, что пионный механизм «важен в широком смысле для таких вопросов, как: «Почему существуют ядра? Почему существуем мы?».


В конечном стремлении понять протон решающим фактором может быть спин или собственный момент импульса. Эксперимент по рассеянию мюонов в конце 1980-х показал, что спины трех валентных кварков протона составляют не более 30% от общего спина протона. «Кризис протонного спина» можно выразить следующим вопросом: «что же составляет остальные 70%?» И как снова сказал опытный исследователь Чак Браун, старожил Фермилаб, «должно быть, что-то еще».


Экспериментаторы будут исследовать спин протонного моря в Фермилабе и, затем, в проектируемом электронно-ионном коллайдере Брукхейвенской национальной лаборатории. Альберг и Миллер уже работают над расчетами полного «мезонного облака», окружающего протоны, которое, помимо пионов, включает более редкие «ро-мезоны» (rho mesons). В отличие от пионов, ро-мезоны обладают спином, поэтому они каким-то образом должны влиять на общий спин протона, что Альберг и Миллер и надеются определить.


По словам Брауна, эксперимент Фермилаб SpinQuest, в котором участвуют многие исследователи из SeaQuest и используются детали этого эксперимента, почти готов к работе. «Если повезет, мы получим данные этой весной; это будет зависеть, по крайней мере, частично, от прогресса в разработке вакцины против вируса. Забавно, что решение столь глубокого и непонятного вопроса о внутреннем строении ядра, зависит от ситуации с вирусом COVID в стране. Все в мире взаимосвязано, не так ли?».

Автор оригинала: Natalie Wolchover

Перевод: https://habr.com/ru/company/timeweb/blog/545608/

Показать полностью 5
[моё] Физика Квантовая физика Протоны Нейтрон Научпоп Гифка Длиннопост
112
76
ProstoPikabist
ProstoPikabist
3 года назад

"ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ" и "КАКАЯ ОНА БЫВАЕТ"⁠⁠

Краткая и понятная справка для самых маленьких.

В сети (и не только) иногда попадаются люди, которые не знают даже самых простых вещей про радиацию. Специально для них объясняем. Да, очень вкратце. Да, НЕ совсем научно, а, может быть, даже и НЕ совсем точно, и вообще наивно и по-детски. Но зато очень просто и ясно. А если кому-то нужно больше и правильнее – пожалуйте в Гугл.

Итак.

Сначала на всякий случай напоминаем. Как известно, вещества состоят из атомов, а атомы состоят из трёх видов частиц: протонов (положительно заряженные частицы), нейтронов (нейтральные частицы), электронов (отрицательно заряженные частицы). Из протонов и нейтронов сделано ядро атома. И тех, и других называют ещё нуклонами. А электроны (которые намного меньше по массе) роятся вокруг этого ядра по специальным "орбитам" (орбиталям). Этот "рой" (облако) электронов нас сейчас не интересует. Все самые захватывающие процессы происходят в ядре.

Собственно все элементы различаются лишь числом протонов и нейтронов. То есть, золото отличается от свинца всего лишь количеством этих частиц, и не более того. Например, в атоме "обычного" водорода – 1 протон и ни одного нейтрона. А в атоме, к примеру, "обычного" железа - 26 протонов и 30 нейтронов (если я сейчас ничего не путаю, впрочем, смысл ясен). Есть, однако, и "необычные" атомы. Например, (при том же числе протонов) нейтронов в атоме может быть больше, чем в большинстве "сородичей". В качестве примера приведём так называемый дейтерий – водород, в котором таки есть не только 1 протон, но и 1 нейтрон. Такие "вариации" называются изотопами. Так, дейтерий – это один из изотопов водорода.

Все эти нуклоны держатся (обычно) вместе и никуда на разлетаются. На это у них есть веские причины, называемые ядерными силами, из-за которых нуклоны притягиваются друг к другу. Строго говоря, само это явление рассматривается уже не в ядерной физике, а в физике элементарных частиц, в общем, просто поверьте, что оно есть. Помимо ядерных сил на нуклоны действуют некоторые другие силы, например, кулоновские силы отталкивания. У "обычных" стабильных изотопов притяжение нуклонов пересиливает всё остальное. И ничего интересного с такими ядрами не происходит. Однако, при некоторых условиях, например, если нейтронов получается "больше, чем нужно", или при некоторых других, могут начать происходить весьма любопытные явления. Именно это и отличает радиоактивные изотопы элементов от не радиоактивных.

Одним из таких любопытных явлений является альфа-распад. При альфа-распаде из ядра атома вылетают – кто бы мог подумать! – так называемые альфа-частицы. Они представляют собой два протона и два нейтрона (то, есть, по сути, это ядра гелия). Соответственно, в ядре остаётся меньшее число нуклонов, и данный атом становится уже атомом другого элемента. Альфа-частицы не могут улететь далеко от покинутого ядра, их пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, а в какой-нибудь там алюминий они могут проникнуть только на доли миллиметра, не говоря уже о чём-то более плотном. Альфа-частицы притягивают к себе часть электронов из окружающей среды, чтобы стать "полноценными" атомами гелия. Соответственно, при контакте с ними соседние атомы вещества часть своих электронов теряют и становятся так называемыми ионами. Ввиду маленькой проникающей способности, альфа-излучение в подавляющем большинстве случаев не представляет опасности для человека и прочих зверюшек, так как эти частицы не способны преодолеть даже верхний омертвевший слой кожи (даже если смогут на неё попасть сквозь окружающий воздух). Однако, вещества, в которых происходит альфа-распад, могут быть чрезвычайно опасны при попадании внутрь организма. Кстати говоря, радиоактивные вещества, попав в организм, могут весьма и весьма надолго там задержаться (а некоторые прям очень надолго), то есть, воздействие получится не только гораздо более сильным, но ещё и долгим (и вот это уже относится к изотопам с любым видам распада, а не только с альфа). Именно поэтому при нахождении в некоторых опасных зонах следует пользоваться защитной одеждой и противогазом.

Второе интересное явление, касающееся предмета нашего рассмотрения – бета-распад. Здесь процесс немного более сложный. Существует такая вещь как слабое взаимодействие (тут опять физика элементарных частиц). И вот это взаимодействие при бета-распаде превращает один из нейтронов атома в протон (или наоборот). При этом, в соответствии с определёнными законами, в ядре также "образуются" две частицы. В зависимости от вида бета-распада (отрицательный или положительный), это могут быть либо электрон и антинейтрино, либо позитрон и нейтрино. "Нейтрины" оставим в покое, нам они сейчас не нужны. А вот такие вылетающие из ядер электроны/позитроны – это и есть бета-частицы. Они способны ионизировать чьи-либо атомы, вызывать химические реакции и вообще делать всякие разные вещи. Их проникающая способность – на порядок больше, чем у альфа-частиц. Пробег в воздухе может исчисляться метрами. Эти малыши вполне способны проникать в кожу человека. Вещества с бета-распадом так же очень опасны при попадании вовнутрь (хотя действие бета-частиц на организм всё-таки намного слабее, чем альфа).

Третье явление. Да, правильно. Гамма-излучение. Если альфа- и бета- частицы – это "прямые" продукты того или иного распада, то с гамма-частицами всё иначе. Грубо говоря, это "побочный продукт", образующийся при каких-либо процессах. При тех же распадах, при ядерных реакциях и некоторых других. Представьте, что вы берёте мандарин и делите его на дольки. Помимо собственно долек, у вас в руках останутся ещё кусочки цедры. Вот так и тут. Пример очень примитивный и вообще некорректный, но зато ясный. Гамма-частицы представляют собой фотоны. Да, те самые, из которых состоит, в частности, видимое световое излучение (свет), но только с другими "параметрами". Гамма-частицы обладают очень высокой проникающей способностью и могут преодолевать, скажем, пятисантиметровый слой свинца. Взаимодействие с веществом может быть различным – ионизация, ядерный фотоэффект ("выбивание" из ядра атома нуклонов) и прочее. По опасности для живых организмов гамма-частицы примерно эквивалентны бета, однако, как уже было сказано, проникают в вещества несоизмеримо глубже. Обычно, говоря о радиации как об опасном факторе, подразумевают именно гамма-излучение. Хотя этим словом можно назвать любое из перечисляемых здесь излучений.

Нейтронное излучение. Как несложно догадаться, это поток нейтронов. Фактически наблюдается не "само по себе", а только при ядерных реакциях (в реакторах или при тех самых ядерных взрывах). Вылетающие нейтроны различаются по своей энергии. В отличие от вышеперечисленных частиц, нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов и лучше поглощаются не тяжёлыми (плотными), а лёгкими атомами, скажем, бором. Так называемые "быстрые" нейтроны (с более высокой энергией) поглощаются вообще плохо, однако, могут быть "замедленны" с помощью, к примеру, водородосодержащих материалов (той же воды). Нейтроны могут "цепляться" к ядрам окружающих веществ, в результате чего эти ядра становятся радиоактивными и начинают сами испускать те или иные частицы (наведённая радиоактивность).

Существует также экзотическое протонное излучение и некоторые другие, но их рассмотрение уже выходит за рамки этого разговора.

"ЧТО ТАКОЕ РАДИАЦИЯ" и "КАКАЯ ОНА БЫВАЕТ" Физика, Наука, Техника, Радиация, Излучение, Справка, Объяснение, Альфа, Бета, Гамма, Нейтрон, Протоны, Атом, Распад, Длиннопост
Показать полностью 1
[моё] Физика Наука Техника Радиация Излучение Справка Объяснение Альфа Бета Гамма Нейтрон Протоны Атом Распад Длиннопост
29
Посты не найдены
О Нас
О Пикабу
Контакты
Реклама
Сообщить об ошибке
Сообщить о нарушении законодательства
Отзывы и предложения
Новости Пикабу
RSS
Информация
Помощь
Кодекс Пикабу
Награды
Команда Пикабу
Бан-лист
Конфиденциальность
Правила соцсети
О рекомендациях
Наши проекты
Блоги
Работа
Промокоды
Игры
Скидки
Курсы
Зал славы
Mobile
Мобильное приложение
Партнёры
Промокоды Biggeek
Промокоды Маркет Деливери
Промокоды Яндекс Путешествия
Промокоды М.Видео
Промокоды в Ленте Онлайн
Промокоды Тефаль
Промокоды Сбермаркет
Промокоды Спортмастер
Постила
Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии