Просто о ядерной физике-протон

Просто о ядерной физике: протон

Когда где-то говорят о ядерной физике, воображение тут же рисует картины энергоблоков атомных станций или характерные облака ядерных взрывов на просторах военных полигонов. Эти грандиозные образы популярны, но за ними скрывается целый мир знаний о природе материи. Они позволили нам управлять процессами на уровне атомов и получать при этом огромное количество энергии. Сегодняшняя заметка для тех, кто хочет познакомиться с самыми базовыми понятиями ядерной физики.

Существование атомов, мельчайших частиц материи, предсказали ещё древнегреческие мыслители. Наблюдая за природой, они предположили - тела не могу бесконечно делиться. Скала станет грудой булыжников, булыжники превратятся в мелкие камни, затем на их месте окажется песок, который можно растолочь в пыль. Значит, есть предел при уменьшения масштабов?

В XIX веке стало понятно - он существует.Гипотетический атом наконец обнаружили и долгое время считали неделимым, состоящим из массивного ядра и электронов. Однако, до 1910х годов прошлого века оставались вопросы: есть ли частицы, меньшие, чем атомное ядро и точно ли оно является монолитным? Опыты Эрнеста Резерфорда показали, что внутри ядра находятся элементарные частицы,протоны. Они подобны кирпичикам, из которых складывается материя. Атомные ядра любого химического элемента всегда имеют внутри протоны, у водорода он всего один, у других веществ - больше. Протон заряжен положительно, таким образом в природе обеспечивается некоторое равновесие, ведь электроны в атоме обладают отрицательным зарядом.

Благодаря протонам, в ядерной физике существует величина, характеризующая заряд самого ядра - зарядовое число Z. Если вы где-то прочитали, что зарядовое число элемента равно 2, то число протонов в ядре тоже равно двум. Зарядовое число определяет положение элемента в таблице Менделева и его химические свойства.

Масса протона по привычным меркам незначительна и составляет 10 в минус 27-й степени килограмма, однако эта элементарная частица тяжелее электрона в 1836 раз.

Протон стабилен, то есть не способен самопроизвольно распадаться. По крайней мере, современные данные позволяют считать что  время существования частицы превышает миллиарды миллиардов лет.

Размеры протона лучше всего понять в сравнении. Представьте, что вам удалось увеличить атом до размеров однокомнатной квартиры. Тогда, если повезёт, вы сможете увидеть протон, потому что в таком состоянии он будет не больше пылинки. Но, увы, этот опыт невозможен, а устанавливать истинный размер протона не всегда целесообразно, ибо в мире элементарных частиц царят квантовые законы. Существуют специфические характеристики, по которым я могу лишь говорить о том, что в привычном понимании, протон занимает в пространстве примерно 10 в минус 15 степени метра.

Если вы хотите увидеть, за какие физические реакции отвечает протон, то просто дождитесь восхода Солнца. Именно слияние протонов обеспечивает звёзды энергией, часть из которых мы наблюдаем как видимый свет.