Protona uzlāde ir elementārās daļiņu fizikas pamatvērtība

Ja jūs esat pazīstams ar atoma struktūru, jūs droši vien zināt, ka jebkura elementa atoms sastāv no trīs elementāru daļiņu veidiem: protoniem, elektroniem, neitroniem. Protoni kopā ar neitroniem veido ķīmiskā elementa atomu kodolu . Tā kā protona uzlāde ir pozitīva, atomu kodols vienmēr ir pozitīvi uzlādēts. Atomu kodola elektrisko lādiņu kompensē apkārtējo citu elementāru daļiņu mākonis . Negatīvi lādēts elektrons ir šī atoma sastāvdaļa, kas stabilizē protona uzlādi. Atkarībā no tā, cik daudz elektronu aptver atomu kodolu, elements var būt vai nu neitrāls no elektrības (ja protonu un elektronu skaits atometim ir vienāds), vai arī tiem ir pozitīvs vai negatīvs lādiņš (attiecīgi elektronu trūkuma vai pārpalikuma gadījumā). Elementa atomu, kuram ir noteikta maksa, sauc par jonu.

Ir svarīgi atcerēties, ka protonu skaits nosaka elementu īpašības un to pozīciju periodiskajā tabulā. D. I. Mendelejevs. Neitroniem, kas atrodas atomu kodolā, nav maksas. Tā kā neitronu un protonu masas ir savstarpēji saistītas un praktiski vienādas viena ar otru un elektronu masa ir niecīga, salīdzinot ar tām (1836 reizes mazāka par protonu masu), ļoti svarīga loma ir neitronu skaitam atomu kodolā, proti: nosaka stabilitāti Radioaktīvo kodolu sistēma un samazināšanās ātrums. Elementa izotopu (šķirni) nosaka neitronu saturs.

Tomēr, ņemot vērā uzliesmojošo daļiņu masu neatbilstību, protoniem un elektroniem ir dažādas specifiskas izmaksas (šo vērtību nosaka elementārās daļiņas uzlādes attiecība pret masu). Tā rezultātā īpašā protona uzlādē elektronam ir 9,578756 (27) · 107 šūnas / kg vs -1,758820088 (39) · 1011. Pateicoties īpašās uzlādes lielajai vērtībai, šķidros līdzekļos nevar būt brīvu protonu: tie ir piemēroti hidratācijai.

Protona masa un maksa ir īpašas vērtības, kuras varētu noteikt pagājušā gadsimta sākumā. Kurš no zinātniekiem to izdarīja - vienu no lielākajiem - divdesmitā gadsimta atklāšanu? Atpakaļ 1913. gadā Rutherfords, balstoties uz to, ka visu zināmo ķīmisko elementu masas vairāk nekā ūdeņraža atoma masa veselu skaitu reižu lika domāt, ka ūdeņraža atoma kodols iekļūst jebkura elementa atoma kodolā. Nedaudz vēlāk Rutherford veica eksperimentu, kurā viņš pētīja slāpekļa atoma kodolu mijiedarbību ar alfa daļiņām. Eksperimenta rezultātā daļiņu parādījās no atoma kodola, kuru Rutherford sauca par "protonu" (no grieķu vārda "protos" - pirmais) un ierosināja, ka tas ir ūdeņraža atoma kodols. Šo pieņēmumu eksperimentāli pierādīja, veicot šo zinātnisko eksperimentu Vilsona kamerā.

Ar to pašu Rutherfordu 1920. gadā tika izteikta hipotēze par to, ka atomu kodolā pastāv daļiņa, kuras masa ir vienāda ar protona masu, bet kam nav elektriskā lādiņa. Tomēr pats Rutherfords nevarēja atklāt šo daļiņu. Bet 1932. gadā viņa skolēns Čadviks eksperimentāli pierādīja, ka neitronu daļiņas atomu kodolā, kā prognozēts Rutherfordā, eksistē apmēram masas līmenī līdz pat protonam. Neitronu noteikšana bija sarežģītāka, jo tiem nav elektriskā lādiņa un attiecīgi neietilpst mijiedarbībā ar citiem kodoliem. Maksas trūkums izskaidro šo neitronu īpašību kā ļoti lielu iespiešanās spēku.

Protonu un neitronu savienojums atomu kodolā ir saistīts ar ļoti spēcīgu mijiedarbību. Tagad fiziķi piekrīt domai, ka šīs divas elementārās kodoldegvielas ir ļoti līdzīgas viena otrai. Tātad viņiem ir vienādas atkāpes, un kodolieroči viņiem darbojas tieši tādā pašā veidā. Vienīgā atšķirība ir tā, ka protona uzlāde ir pozitīva, neitronam nav nekādas maksas. Bet, tā kā elektromagnētiskais spriegums kodolmācībās nav svarīgs, to var uzskatīt tikai par protona etiķeti. Ja mēs zaudēsim elektroenerģijas protonu, tas zaudēs savu individualitāti.