Minden olvasott szöveg / fizika könyvben a protonokat olyan részecskékként említik, amelyek nagyobbak, pontosabban 2000-szer nagyobbak, mint az elektronok. .. azt hittem, hogy néhány perccel ezelőttig, amikor google-ben gugliztam “, mekkora a sugara egy elektronnak “, majd olvastam valahol 2,5-szer nagyobb volt, mint a PROTON sugara … Az ELECTRON sugara nagyobb, mint a PROTONé. Ez teljesen ellentmond minden fizika tankönyvnek, amit olvastam … Minden segítség ahhoz, hogy elmagyarázzam, miért vannak a protonok 2000-szer nagyobb, míg a sugara 2,5-szer kisebb, mint egy elektroné, értéket kapunk … mint előre előre
Megjegyzések
- meg kell linket adjon a követeléshez. A kontextus különösen vitatott állításokban fontos.
- Az elektronok, mint minden alapvető (azaz nem összetett) részecske, a standard modellben részecskék. Nem kis sugarú gömbök.
- A protonok sokkal nagyobb tömeggel rendelkeznek, nem pedig térfogattal . A kettő nagyon különböző tulajdonságokkal rendelkezik – valójában a kis részecskék, például a protonok és az elektronok esetében a nagyobb tömeg azt jelenti, hogy kevesebb helyet foglalnak el (vagy pontosabban, kevesebb a helyzetük bizonytalansága – sem az elektronok, sem a protonok nem kis golyók).
- Ez megválaszolja a kérdését? Van-e alakjuk az elektronoknak?
- Nem lehet, hogy ‘ lehet, hogy olvastál valamit a az elektron ‘ pályája sugara?
Válasz
A kvantummechanikus részecskéknek jól definiált tömegük van, de nem méretük (sugár, térfogat stb.) a klasszikus értelemben vett. Többféle módon rendelhet egy hosszúsági skálát egy részecskéhez, de ha úgy gondolja őket, mint egy jól definiált méretű és formájú kis golyó, akkor hibázik.
de Broglie hullámhossz: A kis nyílásokon áthaladó részecskék hullámos viselkedést mutatnak, a jellemző hullámhosszat a $$ \ lambda_ {dB} = \ frac {h} {mv} $$ ahol $ h $ Planck állandó, $ m $ a részecske tömege, a $ v $ a részecske sebessége. Ez állítja be azt a hosszúsági skálát, amelynél a kvantumhatások, mint a diffrakció és az interferencia fontossá válnak. Kiderült az is, hogy ha az ideális gáz részecskéinek átlagos távolsága $ \ lambda_ {dB} $ nagyságrendű vagy kisebb, akkor a klasszikus statisztikai mechanika megszakad ( pl. az entrópia eltér a $ – \ infty $ ) értéktől.
Compton hullámhossza: A részecske helyzetének mérésének egyik módja az, ha lézert ragyog arra a területre, ahol Ön szerint a részecske lesz. Ha egy foton szétszóródik a részecskéről , akkor észlelheti a fotont, és visszavezetheti annak pályáját, hogy meghatározza, hol volt a részecske. ez a felhasznált foton hullámhosszára korlátozódik, így a kisebb hullámhosszú fotonok pontosabb méréseket eredményeznek.
Azonban egy bizonyos ponton a foton energiája megegyezik a részecske tömegenergiájával. Egy ilyen foton hullámhosszát a $$ \ lambda_c = \ frac {hc} {mc ^ 2} = \ frac {h} {mc} $$ Beyond adja meg ebben a skálában a helyzetmérés abbahagyja a pontosságot, mert a foton-részecske ütközések elkezdenek részecske-antirészecske párokat létrehozni.
Klasszikus ” Sugár: Ha az elektromos töltés teljes mennyiségét szeretné tömöríteni $ q $ egy $ r $ sugarú gömbbe, az energia nagyjából megegyezik a $ U energiával. = \ frac {q ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 r} $ (ez 3/5-ös tényezővel ki van kapcsolva, de soha nem számít – csak nagyságrendeket nézünk). Ha beállítjuk hogy megegyezik egy (töltött) részecske energia $ mc ^ 2 $ többi energiájával, $$ r_0 = \ frac {q ^ 2} {4 \ pi \ epsilon_0 mc ^ 2} $$ Ezt néha klasszikus sugár egy részecskének $ q $ és mass $ töltéssel m $ . Kiderült, hogy ez ugyanolyan nagyságrendű, mint a Thompson szórás keresztmetszet, és ezért ez a hosszúsági skála releváns az alacsony energiájú szóródás mérlegelésekor. elektromágneses hullámok leválnak a részecskékről.
Töltési sugár: Ha egy részecskét gömb alakú ” cloud ” elektromos töltés, akkor nagyon nagy pontosságú szórási kísérleteket hajthat végre (többek között) annak megállapítására, hogy ennek a töltésfelhőnek mekkora tényleges mérete van. Az eredményt a részecske töltési sugarának nevezik, és ez egy nagyon releváns hosszúsági skála, amelyet figyelembe kell venni, ha a részecske elektromágneses kölcsönhatásának finom részleteire gondol. . Alapvetően a töltés sugara az összetett részecskékben keletkezik, mert töltésű alkotórészeik a nulla nem térterületet foglalják el. A proton töltési sugara annak a kvarknak köszönhető, amelyből áll, és körülbelül $ 0.8 $ femtométernek mérték; másrészt az elektron nem ismert összetett részecskének, ezért töltési sugara nulla lenne (ami összhangban áll a mérésekkel).
Gerjesztési energia: Még egy hosszúsági skálát ad meg a foton hullámhossza, amelynek energiája elegendő ahhoz, hogy a részecske belső alkotóelemeit nagyobb energiájú állapotba (például rezgés vagy forgás) gerjesse ). Az elektron (amennyire tudjuk) elemi, vagyis nincs alkotója gerjesztésre; ennek eredményeként az elektron mérete ekkor is nulla. Másrészt a proton gerjeszthető a Delta barion egy foton energiájával $ E \ kb 300 $ MeV, amely megfelel egy méretnek $$ \ lambda = \ frac {hc} {E} \ kb 4 \ text {femtometers} $$
A első három példa, vegye figyelembe, hogy a részecske tömege a nevezőben jelenik meg; ez azt jelenti, hogy ha minden más dolog egyenlő, akkor a masszívabb részecskék kisebb hosszúsági skála (legalábbis ilyen mértékekkel). A proton tömege egyértelműen nagyobb, mint az elektroné, körülbelül 1,836 Ennek eredményeként a proton de Broglie hullámhossza, Compton hullámhossza és klasszikus sugara megegyezik kisebb , mint az elektroné, ugyanaz a tényező. Ez felveti azt a kérdést, hogy honnan származik a gyér, 2,5x-es követelés.
Egy gyors Google-keresés azt mutatja, hogy ez az állítás az AlternativePhysics.org oldalon jelenik meg. A lényeg az, hogy a fent említett klasszikus elektronsugár 2,5-szerese a ” mért ” proton sugárnak – ezzel a mért proton töltés sugara. Ez igaz, de nem különösebben értelmes – lévén kvantummechanikai tárgyak, sem az elektronnak, sem a protonnak nincs sugara abban az értelemben, mint a klasszikus márványé. Két részecske összehasonlítása két teljesen különböző méretmérettel az alma és a narancs összehasonlítása.
Végül szeretném figyelmeztetni, hogy az AlternativePhysics.org oldalon található állítások bármelyikével is éljen. Komolyan. Ha kölcsön akarunk venni egy mondást az orvostársadalomtól, akkor az ” alternatív fizika ” részhalmazának van neve, amelynek valóban van értelme. ” s fizika nak hívják.
Megjegyzések
- @ my2cts A protonnak nincs sugara, mert nem egy apró gömb. A töltés sugarára hivatkozik – ez egy másik módja annak, hogy méretet rendeljen egy kvantumobjektumhoz. Ez számos kísérlet szempontjából a legrelevánsabb intézkedés, de természetesen nem az egyetlen lehetséges.
- @ my2cts I ‘ Biztos vagyok benne, hogy néhány szakértő olyan területen dolgozik, ahol a a töltés sugara hasznos … és mások olyan területen dolgoznak, ahol a Compton hullámhossza hasznos.
- @ my2cts ez egy páratlan argumentum. Természetesen a proton töltéssugarán dolgozók a proton töltés sugaráról beszélnek, és nem a proton méretének más mértékéről, és mivel ez ‘ egy viszonylag híres probléma, ezért ‘ s, hogy mi a Google alapértelmezett értéke. Ez nem ‘ nem azt jelenti, hogy a proton méretének egyéb mértékei ” helytelenek “. A laboratóriumban dolgozom, ahol egyébként az egyik ilyen mérést elvégezték (bár egy másik kísérletnél).
- @ my2cts – Ön szkeptikus a rossz dolgokkal kapcsolatban. Az a Wikipedia-cikk, amelyhez linkelt, valójában azt mondja, hogy ‘ a töltés sugaráról beszél (ami azt sugallja, hogy vannak másfajta sugarak is, amelyekről beszélhet).És valójában ott van a ‘ hivatkozás a Wikipedia Töltési sugárról szóló cikkére, amely világosan nem tartalmazza ” sem atomokat, sem azok az atommagoknak határozott határai vannak ” (vegye figyelembe, hogy ide tartozik a hidrogén magja is – ami csak egy proton). Ami azt jelenti, hogy meg kell határoznia azt, aminek ‘ megadhatja a sugarat. ‘ ebben semmi sem vitatható.
- @ my2cts Fontolja meg ezt: A Föld ‘ légköre sem ‘ nincs határos határa, csak kisodródik az űrbe. Valójában annak legkülső része eléri a Hold t. Szóval, hogyan határozhatja meg a vastagságát? Ha úgy vesszük, hogy a határérték a tömeg 99% -ának felel meg, akkor ‘ körülbelül 31 km vastag. Ha a 99,9% -os jelet választja, akkor ‘ 42 km. Ha 99,99997% -ot vesz fel, akkor ‘ 100 km-t tesz ki, ami az űr kezdete nemzetközi egyezmény szerint. De ‘ még mindig túl van a légkör. Ha úgy gondolja, hogy sűrűsége egyenletes, tehát határozott, ‘ csak kb. 8,5 km. Hasonló fajta részecskékkel
Válasz
Olvasva Vladim jó utolsó válaszát, az is fontos, hogy vegye figyelembe, hogy egy atomnak nincs pontosan meghatározott térfogata. Az elektron és a proton tökéletes gömökként való kezelése egyenletes tömegsűrűséggel nem éppen helyes. Ennek ellenére, kérjük, vegye figyelembe, hogy bár a klasszikus mérések szerint az elektron körülbelül egy proton átmérőjének kb. 2,5-szerese lehet (erre jó lenne egy idézet – a klasszikus elektron sugarára hivatkozik?), A proton tömege 2000 az elektron tömegének a szorosa.
Általában az elektron tömege $ 9,1 \ szor 10 ^ {- 31} kg $ , míg a a proton 1,67 USD \ szor 10 ^ {- 27} kg $ . ” A ” méret és a tömeg nem azonos.
Megjegyzések
- Az atomok térfogata jól meghatározott, de ez a kémia függvénye. Például egy nátriumatom a fémben szobahőmérsékleten ~ 0,4 nm $ ^ 3 $.
- @ my2cts Így ‘ s általában nézett? Számomra kissé úgy tűnik, mintha azt mondanám, hogy a parkolóházban egy autó mérete 45m3, mert egy 3m magas, 750m2-es parkolóhely 50 autó számára alkalmas. Én ‘ mégsem vagyok szakértő, talán van értelme az atomok számára.
- @ my2cts valóban szükséges mindez a pedancia és ellentmondás? Mi az az értelem, amelyet ‘ próbálsz megcsinálni?
- @ my2cts Egy autógumi nagyon jól meghatározott térfogattal rendelkezik. Valamennyi klasszikus tárgynak jól meghatározott alakja / határa / élei stb. A logikája azt sugallja, hogy mondjuk egy strandlabdának nincs pontosan meghatározott térfogata, mert levegőt engedhetek ki belőle. Nem. ‘ térfogata $ 4/3 \ pi r ^ 3 $.
- @Foo Bar Néha hasznos atomi vagy ionos térfogatok meghatározása. Az a megállapítás, hogy egy atomnak nincs pontosan meghatározott térfogata, nem mindig hasznos. A túl magabiztos kijelentések ellen vitatkozom, mert lehet. Nincsenek dogmák. Btw, ha az utolsó megjegyzéseddel megsérted a fórum szabályait.
Válasz
A proton egy összetett részecske, amelynek kb. 0,8-0,9 femtométeres sugár. Ezt az értéket olyan szóródási és spektroszkópiai adatokból nyerjük, amelyek nagyon kis mértékben érzékenyek a coulomb-potenciál részleteire.
Mindössze annyit tudunk, hogy az elektron egy pont részecske . A centrifugáláson kívül nem találtunk belső szabadságfokot, és a szórási adatok összhangban vannak a $ 10 ^ {- 18} $ m sugár felső határával (wikipédiából, de megszakadt hivatkozás referenciaként). Megoldatlan kérdés, hogy az EM saját energiája eltér egy pont részecske esetében. 2,8 femtométeres sugár esetén ez az énenergia már megegyezik az elektron tömegével, ezért ezt az értéket az elektron (Thomson) sugárának nevezik. Ez a szám okozta zavartságát.
Válasz
Az állítás mögött az áll, hogy a protonok és a neutronok tömege körülbelül 2000-szer nagyobb, mint az elektronoké. A tömeg objektívebb és állandóbb jellemző egy részecskére, mint a mérete (amelyet gyakran hullámfüggvényének mértékeként határoznak meg, és különböző körülmények között jelentősen változhat).
Megjegyzések
- mint a válasz … de gondolkodj el így – egy részecske tömege közvetlenül arányos a térfogatával, amely egyenesen arányos a sugárral is …Tehát nem látom, ‘ hogy látom, hogy az elektron sugara bármilyen körülmények között nagyobb lehet, mint egy protoné.
- @ alienare4422 egyenesen arányos a sugárral Nem, nem az.
- @ alienare4422 A részecskék tömege arányos a térfogatával, csak ha feltételezzük, hogy a részecskék állandó sűrűségűek, akkor ezek a sűrűségek minden részecskénél azonosak, és hogy a részecskék sűrűsége minden körülmények között azonos. Ezek egyike sem igaz, főleg a kvantumvilágban.
Válasz
Hadd adjam az őrült ötletet hogy az elektron és a proton sugara rögzített, de összetett, ahol a valós rész az átlag, a képzelt rész pedig a szórás. Ekkor az elektron és a proton klasszikus sugara meghatározza az átlagértéket, és a közép-négyzet értéke jelentése változó. Az elektronsugár nagy energiákon egyenesen van, amikor relativisztikus korrekciókat alkalmaznak, és a szórási keresztmetszet arányos a klasszikus elektronsugár négyzetével.
A képlet a foton elektron által történő szétszórására. nem kell szabályozni, és meghatározza a szórási keresztmetszetet $$ Re \ sigma = \ sigma (0) – \ sigma (\ infty) = \ frac {8} {3} \ pi r_e ^ 2; \ sigma (x) = \ sigma (\ frac {\ hbar \ omega} {mc ^ 2}) $$ Ebben az esetben a sugár összetett formában $$ R_e = r_e (1 \ pm \ sqrt {(Re \ sigma- \ pi r_e ^ 2) / \ pi} i) = r_e (1 \ pm 1,29i) $$ modulusa meghatározza a szórási keresztmetszetet $$ | R_e | = r_e | 1 \ pm1.29i | = 1.63r_e = \ sqrt {\ frac {8} {3}} r_e $$ Az elektron elektron által történő szórásának, valamint egy elektron és egy pozitron megsemmisítésének képletei két foton képződésével szabályozást igényelnek. A szabályozási paramétert úgy kell megválasztani, hogy az elektron mérete egybeessen az elektron méretével, amikor a fotont egy elektron szétszórja. Kiderült, hogy a három képlet egyformán meghatározza az elektron méretét.
Az elemi részecskék méretének nincs egyértelmű értéke. Az elemi részecskéknek nincs véges mérete, és töltésükkel nem lehet egyértelmű végső méretet meghatározni. Egy elektron esetében a különböző reakciók szórási keresztmetszetei vannak, és ezek segítségével sikerült meghatározni az elektron komplex méretét. Az elektron komplex méretét a képzeletbeli részig határozzuk meg. Proton esetében ez nem tehető meg, mivel nincsenek képletek, amelyek leírnák a reakciók keresztmetszeti területét. A nukleáris erőket a perturbációs elmélet nem írja le, ezért csak méréseket végeznek, és nincsenek elméleti képletek. Az elektron klasszikus sugara nagyobb, mint a proton klasszikus sugara. De ez nem jelent semmit, a proton mérete nem ismert.