Hạt nhân gồm có proton, nơtron. Trong mô hình của Bohr, các electron chuyển động xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo tròn, giống như Trái đất quay quanh Mặt trời. Các electron có thể di chuyển giữa các mức này và khi chúng hấp thụ một photon hoặc phát ra một photon. Kích thước của một proton là gì và nó là gì?
Khối xây dựng chính của Vũ trụ hữu hình
Proton là khối xây dựng cơ bản của vũ trụ hữu hình, nhưng nhiều đặc tính của nó, chẳng hạn như bán kính điện tích và mômen từ bất thường của nó, vẫn chưa được hiểu rõ. Proton là gì? Nó là một hạt hạ nguyên tử mang điện tích dương. Cho đến gần đây, proton được coi là hạt nhỏ nhất. Tuy nhiên, nhờ các công nghệ mới, người ta đã biết rằng proton bao gồm các nguyên tố thậm chí còn nhỏ hơn, các hạt được gọi là quark, các hạt cơ bản thực sự của vật chất. Một proton có thể được hình thành do một neutron không ổn định.
Phí
Proton có điện tích gì? Anh tacó điện tích là điện tích cơ bản +1, được ký hiệu bằng chữ "e" và được phát hiện vào năm 1874 bởi George Stoney. Trong khi proton có điện tích dương (hoặc 1e), electron có điện tích âm (-1 hoặc -e), và neutron hoàn toàn không có điện tích và có thể được ký hiệu là 0e. 1 điện tích cơ bản bằng 1.602 × 10-19coulombs. Coulomb là một loại đơn vị điện tích và tương đương với một ampe được vận chuyển đều đặn mỗi giây.
Proton là gì?
Mọi thứ bạn có thể chạm vào và cảm nhận đều được tạo ra từ các nguyên tử. Kích thước của những hạt nhỏ bên trong tâm của một nguyên tử là rất nhỏ. Mặc dù chúng chiếm phần lớn trọng lượng của một nguyên tử nhưng chúng vẫn rất nhỏ. Trên thực tế, nếu một nguyên tử có kích thước bằng một sân bóng đá, thì mỗi proton của nó sẽ chỉ bằng kích thước của một con kiến. Không nên giới hạn proton trong hạt nhân của nguyên tử. Khi proton ở bên ngoài hạt nhân nguyên tử, chúng có những đặc tính hấp dẫn, kỳ lạ và tiềm ẩn nguy hiểm tương tự như neutron trong những trường hợp tương tự.
Nhưng proton có một đặc tính bổ sung. Vì chúng mang điện tích nên chúng có thể được gia tốc bởi điện trường hoặc từ trường. Các proton tốc độ cao và các hạt nhân nguyên tử chứa chúng được giải phóng với số lượng lớn trong quá trình bùng phát của mặt trời. Các hạt được gia tốc bởi từ trường của Trái đất, gây ra nhiễu loạn tầng điện ly được gọi là bão địa từ.
Số proton, kích thước và khối lượng
Số proton làm cho mỗi nguyên tử là duy nhất. Ví dụ, oxy có tám trong số chúng, hydro chỉ có một và vàng có tới 79. Con số này tương tự như nhận dạng của nguyên tố. Bạn có thể tìm hiểu rất nhiều về một nguyên tử chỉ bằng cách biết số proton của nó. Hạt hạ nguyên tử này, được tìm thấy trong hạt nhân của mọi nguyên tử, có điện tích dương bằng và ngược dấu với điện tử của nguyên tố. Nếu nó bị cô lập, nó sẽ có khối lượng chỉ khoảng 1.673-27kg, nhỏ hơn một chút so với khối lượng của neutron.
Số proton trong hạt nhân của một nguyên tố được gọi là số nguyên tử. Con số này cung cấp cho mỗi phần tử bản sắc riêng của nó. Trong nguyên tử của bất kỳ nguyên tố cụ thể nào, số proton trong hạt nhân luôn bằng nhau. Một nguyên tử hydro đơn giản có một hạt nhân, hạt nhân này chỉ bao gồm 1 proton. Hạt nhân của tất cả các nguyên tố khác hầu như luôn chứa neutron ngoài proton.
Proton lớn đến mức nào?
Không ai biết chắc, và đó là vấn đề. Các thí nghiệm đã sử dụng các nguyên tử hydro đã được biến đổi để có được kích thước của proton. Đó là một bí ẩn hạ nguyên tử với những hàm ý lớn. Sáu năm sau khi các nhà vật lý thông báo rằng kích thước của proton quá nhỏ, các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn về kích thước thực sự. Khi nhiều dữ liệu xuất hiện, bí ẩn càng sâu sắc.
Proton là những hạt bên trong hạt nhân của nguyên tử. Trong nhiều năm, bán kính của proton dường như được cố định vào khoảng 0,877 femtomet. Nhưng vào năm 2010, Randolph Paul từ Viện lượng tửquang học chúng. Max Planck ở Garching, Đức, đã nhận được phản hồi đáng báo động khi sử dụng một kỹ thuật đo lường mới.
Nhóm nghiên cứu đã thay đổi một proton, một thành phần electron của nguyên tử hydro bằng cách chuyển một electron sang một hạt nặng hơn gọi là muon. Sau đó, họ thay thế nguyên tử bị biến đổi này bằng tia laser. Việc đo lường sự thay đổi kết quả trong mức năng lượng của chúng cho phép họ tính được kích thước của hạt nhân proton của nó. Trước sự ngạc nhiên của họ, nó xuất hiện ít hơn 4% so với giá trị truyền thống được đo bằng các phương tiện khác. Thí nghiệm của Randolph cũng áp dụng kỹ thuật mới cho deuterium - một đồng vị của hydro có một proton và một neutron, được gọi chung là deuteron - trong hạt nhân của nó. Tuy nhiên, phải mất nhiều thời gian để tính toán chính xác kích thước của deuteron.
Thử nghiệm mới
Dữ liệu mới cho thấy vấn đề bán kính proton vẫn còn. Một vài thí nghiệm nữa trong phòng thí nghiệm của Randolph Paul và những người khác đang được tiến hành. Một số sử dụng kỹ thuật muon tương tự để đo kích thước của các hạt nhân nguyên tử nặng hơn như heli. Những người khác đồng thời đo sự tán xạ của các hạt muon và electron. Paul nghi ngờ rằng thủ phạm có thể không phải là bản thân proton, mà là một phép đo không chính xác của hằng số Rydberg, một con số mô tả bước sóng ánh sáng do một nguyên tử bị kích thích phát ra. Nhưng hằng số này được biết đến nhiều qua các thí nghiệm chính xác khác.
Một giải thích khác đề xuất các hạt mới gây ra tương tác bất ngờ giữa proton và muon mà không làm thay đổi liên kết của nó với electron. Điều này có thể có nghĩa là câu đố đưa chúng ta vượt ra ngoài mô hình tiêu chuẩn của vật lý.vật rất nhỏ. Paul nói: “Nếu một lúc nào đó trong tương lai, ai đó phát hiện ra điều gì đó vượt ra ngoài mô hình tiêu chuẩn, thì đó chính là điều đó,” Paul nói, với sự khác biệt nhỏ đầu tiên, sau đó là sự khác biệt khác, từ từ tạo ra một sự thay đổi hoành tráng hơn. Kích thước thực của một proton là bao nhiêu? Kết quả mới thách thức lý thuyết cơ bản của vật lý.
Bằng cách tính toán ảnh hưởng của bán kính proton lên đường bay, các nhà nghiên cứu có thể ước tính bán kính của hạt proton, lên tới 0,84184 femtometers. Trước đây, chỉ số này nằm trong khoảng 0,8768 đến 0,897 femtometers. Khi xem xét những số lượng nhỏ như vậy, luôn có chỗ cho sai số. Tuy nhiên, sau 12 năm nỗ lực miệt mài, các thành viên trong nhóm tự tin vào độ chính xác của các phép đo của họ. Lý thuyết có thể cần một số chỉnh sửa, nhưng dù câu trả lời là gì, các nhà vật lý sẽ phải vò đầu bứt tai trước nhiệm vụ khó khăn này trong một thời gian dài sắp tới.
