Масса протона в чем измеряется
Масса протона
Масса протона.
Масса протона:
Протон (от др.-греч. πρῶτος – «первый, основной») – элементарная частица, имеющая электрический заряд +1e.
Протон является фермионом и принадлежит к классу барионов. Фермион – частица или квазичастица с полуцелым значением спина (то есть равным (n + 1/2) ħ, где n – целое число, а ħ – постоянная Планка). Барионы (от греч. βαρύς – «тяжёлый») – семейство элементарных частиц – сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков.
Протоны и нейтроны являются двумя главными компонентами атомных ядер; общее название для протонов и нейтронов – нуклоны.
Масса протона составляет:
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
Мировая экономика
Справочники
Востребованные технологии
Поиск технологий
О чём данный сайт?
Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.
Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.
Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!
Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.
О Второй индустриализации
Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.
Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.
Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.
Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.
Масса протона
Античные философы утверждали: «случайность это непознанная необходимость».
Но когда сталкиваешься с невероятными совпадениями в микромире, то невольно хочется воскликнуть: «Бог любит играть в кости, потому что он всегда выигрывает». И это хорошо видно на примере массы протона.
Сегодня масса двух основных частиц микромира, из которых состоит все известное нам сегодня вещество Вселенной, вычислены с достаточно высокой точностью:
Самое удивительное, то, что масса протона связана с массой других частиц, в том числе и электрона.
Отношение массы протона к массе электрона с точностью 0,00163% равно произведению пи в пятой степени на 6:
M(p)/m(e) = 938,272 / 0,511 = 1836,15
6пи^(5) = 1836,12
Тогда массу протона можно представить как совокупную массу позитронов и электронов:
То есть в составе протона число позитронов и электронов равно с точностью до 2 единиц. Поскольку электроны не могут иметь дробную массу, то избыток в 0,12 массы электрона представляет собой вероятней всего нейтрино (nt) массой 0,15 еВ.
Тогда состав протона может быть представлен в следующем виде:
М(р) = 917m(e-) + 919m(e+) + 1*10^(6)m(nt)
Но на этом «игра в кости» не закончилась.
Сегодня известны такие короткоживущие частицы как:
Пи-мезоны заряженные: m(пи+/-) = 139,529 МэВ
Пи-мезоны нейтральные: m(пи0) = 134,968 МэВ
Мюоны: m(мю-) = 105,658 МэВ
Тогда масса протона может быть представлена как:
М(р) = 3m(пи+) + 2m(пи-) + m(пи0) + m(мю-)
M(p) = 418,587 + 279,058 + 134,968 + 105,658 = 938,271 МэВ
В этом случае эти частицы вероятней всего представляют собой соответствующие осколки протона, каждый из которых состоит из позитронов, электронов и нейтрино. Интересно, что в этом случае мы можем наблюдать электрическую нейтральность протона во время распада, так как заряды частиц уравновешены.
Если исходить из представленных закономерностей, то протон вероятней всего это все же совокупность позитронов, электронов и нейтрино. Поэтому кварковая модель в этом случае нарушает принцип Оккамы: «Не множь сущности».
Протон
| Протон | |
|---|---|
| Символ |  |
| Масса | 938,272046(21) МэВ [1] 1,672621777(74)·10 −27 кг [2] 1,007 276 466 812(90) а. е. м. [3] |
| Античастица | Антипротон  |
| Классы | фермион, адрон, барион, N-барион, нуклон |
| Квантовые числа | |
| Электрический заряд | +1 |
| Спин | 1/2 |
| Изотопический спин | 1/2 |
| Барионное число | 1 |
| Странность | 0 |
| Очарование | 0 |
| Другие свойства | |
| Время жизни | >2,9·10 29 лет |
| Схема распада | нет |
| Кварковый состав | uud |
Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1 (в единицах элементарного электрического заряда). В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один d-кварк и два u-кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9·10 29 лет независимо от канала распада, 1,6·10 33 лет для распада в позитрон и нейтральный пион).
Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2010 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):
Протоны принимают участие в термоядерных реакциях, которые являются основным источником энергии, генерируемой звёздами. В частности, реакции pp-цикла, который является источником почти всей энергии, излучаемой Солнцем, сводятся к соединению четырёх протонов в ядро гелия-4 с превращением двух протонов в нейтроны.
Содержание
Протон в химии
Протоны (вместе с нейтронами) являются основными составляющими атомных ядер. Порядковый номер химического элемента в периодической таблице (и, соответственно, все его химические свойства) полностью определяются зарядом ядра его атомов, который, в свою очередь, равен количеству протонов в ядре (протонному числу).
Интересные факты
См. также
Литература
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Протон» в других словарях:
Протон-К — «Протон К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС. «Протон К» для запуска лунного корабля «Зонд» «Протон К» с модулем «Заря» для МКС. 20 Нояб … Википедия
Протон-М — «Протон К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС. «Протон К» для запуска лунного корабля «Зонд» «Протон К» с модулем «Заря» для МКС. 20 Нояб … Википедия
Протон (РН) — «Протон К» выводит на орбиту модуль «Звезда» для МКС. «Протон К» для запуска лунного корабля «Зонд» «Протон К» с модулем «Заря» для МКС. 20 Нояб … Википедия
Протон (КА) — У этого термина существуют и другие значения, см. Протон (значения). Протон серия из четырёх советских научных станций искусственных спутников Земли, запущенных с 1965 по 1968 года. Разработаны «НПО машиностроения». Масса спутников составляла от… … Википедия
ПРОТОН — (обозначение ), стабильная ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА с положительным зарядом, равным по модулю негативному заряду ЭЛЕКТРОНА. Протон образует ЯДРО самого легкого изотопа ВОДОРОДА (протия). Вместе с нейтронами протоны образуют ядра всех других… … Научно-технический энциклопедический словарь
ПРОТОН — (от греческого protos первый) (p), стабильная положительно заряженная элементарная частица; ядро атома водорода 1H. Масса 1,7?10 24 г; положительный заряд, равный заряду электрона e. Вместе с нейтронами протоны образуют ядра всех элементов. Число … Современная энциклопедия
ПРОТОН — (от греч. protos первый) (символ р), стабильная элем. частица, ядро атома водорода. Масса П. mр=1,672614(14) •10 24 г »1836 mе, где mе масса эл на; в энергетич. ед. mp»938,3 МэВ. Электрич. заряд П. положителен: е=4,803242(14) •10 10 СГСЭ ед.… … Физическая энциклопедия
Протон — Proton стабильная положительно заряженная элементарная частица с зарядом 1,61?10 19 Кл и массой 11,66?10 27 кг. Протон образует ядро «легкого» изотопа атома водорода (протия). Число протонов в ядре любого элемента определяет заряд ядра и атомный… … Термины атомной энергетики
протон — Стабильная положительно заряженная элементарная частица с зарядом 1,61·10 19 Кл и массой 1,66·10 27 кг. Протон образует ядро «легкого» изотопа атома водорода (протия). Число протонов в ядре любого элемента определяет заряд … Справочник технического переводчика
Протон оказался на 0,0000000003 атомной единицы массы легче
Ловушка Пеннинга, которую физики используют не только для сверхточных измерений, но и для удержания антивещества.
Физики из Института физики элементарных частиц общества Макса Планка измерили массу протона с рекордной точностью — по меньшей мере, в три раза точнее, чем ранее. Результат новых измерений не только усовершенствовал значение константы, но и оказался легче принятой массы протона на три десятимиллиардных доли. Значимость отклонения достигает трех сигма, а значит вероятность случайного несоответствия результатов не превышает 0,3 процента. По словам авторов, новые измерения помогут в будущем уточнить константу Ридберга — важную величину для сверхточных спектральных измерений. Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, кратко о нем сообщает Physics World.
Сверхточные измерения позволяют физикам проверять справедливость современных теорий и искать следы новых, ранее не описанных процессов. К примеру, спектроскопия водорода и антиводорода — его аналога из антипротона и антиэлектрона (позитрона) — позволяет подтвердить с огромной точностью фундаментальную симметрию между веществом и антивеществом. А сравнение спектральных характеристик обычного и мюонного водорода породило не разрешенную до сих пор загадку протонного радиуса. Частица необъяснимо изменяет свой зарядовый радиус в зависимости от того, обращается вокруг нее электрон или его тяжелый собрат мюон.
В новой работе физики с рекордной точностью измерили массу протона — ошибка не превышает 32 триллионных долей. Для этого авторы использовали ловушку Пеннинга. Магнитное поле в ней заставляет заряженные частицы двигаться по круговым траекториям с определенной (циклотронной) частотой, которая зависит лишь от массы и заряда частицы. Ученые сравнивали циклотронные частоты для протона и для полностью ионизированного атома углерода. Их заряды отличаются ровно в шесть раз (у углерода шесть электронов, а у водорода — один), а в точности 1/12 массы атома углерода-12 взята за атомную единицу массы. Массу иона углерода можно получить, вычтя из массы атома углерода массу шести электронов и поправку на энергию связи между ядром и электронами. Точность определения массы иона углерода достигает 0,08 триллионных.
Масса протона в различных сборниках CODATA и новое измерение (выделено красным)
Физики объяснили массу протона
Протоны состоят из еще меньших частиц, называемых кварками, поэтому можно ожидать, что простое сложение масс кварков должно давать массу протона. Однако их сумма слишком мала, чтобы объяснить массу протона. И новые, детальные расчеты показывают, что только 9 процентов энергии протона приходится на массу составляющих кварков. Остальная масса протона происходит из сложных процессов, происходящих внутри частицы.
Вместо этого большая часть массы протона обусловлена сложностями квантовой хромодинамики (КХД), которая объясняет вспенивание частиц в протоне. Выполнение расчетов с КХД чрезвычайно сложно, поэтому чтобы теоретически изучать свойства протона, ученые полагаются на метод, называемый решетчатой КХД, в котором пространство и время разбиваются на участки, на которых находятся кварки.
Используя эту технику, физики ранее рассчитали массу протона, но до сих пор не могли объяснить, почему она такова. Теоретик-физик Андре Уокер-Лоуд из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии заявил, что исследователи попали «в новую эру», в которой решетчатая КХД может использоваться для лучшего понимания ядерной физики.
Оставшиеся 23 процента приходят из-за квантовых эффектов, которые возникают, когда кварки и глюоны сложным образом взаимодействуют в протоне. Эти взаимодействия заставляют КХД игнорировать принцип, называемый масштабной инвариантностью. В масштабных инвариантных теориях растяжение или сжатие пространства и времени не имеет никакого отношения к результатам теории. Массивные частицы обеспечивают теорию масштабом, поэтому, когда КХД бросает вызов масштабной инвариантности, протоны также набирают массу.
Результаты исследования не удивительны, по словам теоретического физика Андреаса Кронфельда из Фермилаба в Батавии (штат Иллинойс). Ученые давно подозревают, что масса протона составляется таким образом. Но, по его словам, «такого рода вычисления заменяют веру в научные знания».