Ziyosfera

Zaryad radiusi

Заряднинг ўртача квадратик радиуси атом ядросининг ўлчами, айниқса протонлар тақсимотининг ўлчовидир. Протон радиуси тахминан 1фэмтомэтр=10−15мэтр{\дисплайстйле 1 фемтометр = 10^{-15} метр}ни ташкил қилади. Уни электронларнинг ядродан сочилиши билан ўлчаш мумкин. Ядро зарядининг ўртача квадрат тақсимотидаги нисбий ўзгаришлар атом спектроскопияси билан аниқ ўлчаниши мумкин.

Таъриф

Атом ядросининг радиусни аниқлаш масаласи атом радиусини аниқлаш масаласига ўхшашдир. Уларнинг ҳеч бири аниқ белгиланган чегараларга эга эмас. Бироқ, ядронинг асосий суюқлик-томчи моделлари нуклонларнинг етарлича бир хил зичлигини ифодалайди. Назарий жиҳатдан ядрога атомдан кўра охири зичлиги марказдан аста-секин камайиб борувчи юқори диффуз электрон булутлардан иборат маълум сирт беради. Айрим протонлар ва нейтронлар ёки кичик ядролар учун ўлчам ва чегара тушунчалари ноаниқроқ бўлиши мумкин. Битта нуклон учта валентли кварк, боғловчи глюонлар ва кварк-антикварк жуфтларининг "денгизи" деб аталадиган "ранг билан чегараланган" йиғма сифатида кўриб чиқилиши керак. Бундан ташқари, нуклон кучли ядро кучлари учун мас'ул бўлган Юкава пион майдони билан ўралган. Юкава мезон майдони атрофидаги протон ёки нуклон ўлчамларининг бир қисми сифатида киритиш ёки уни алоҳида обект сифатида кўриб чиқиш қийин бўлиши мумкин.

Атомлар ва ядроларнинг квант соҳасида нимани англатишидан қатъи назар, ўлчамнинг баъзи жиҳатларини ўлчаш учун амалга оширилиши мумкин бўлган экспериментал жараёнлар жуда муҳимдир. Энг аввало, ядрони электронларнинг сочилиши тажрибаларини талқин қилиш учун мусбат зарядли сфера сифатида моделлаштириш мумкин. Электронлар ўртача қиймат олишлари мумкин бўлган бир қатор эффектив кесимлар диапазонини "кўради". "Ўртача квадратик илдиз қиймат" квалификацияси электроннинг сочилишини аниқлайдиган радиус квадратига пропорсионал бўлган ядронинг эффертиб кесими бўлгани сабабли пайдо бўлади.

Заряд радиусининг бу таърифи кўпинча бир нечта кваркдан ташкил топган протон, нейтрон, пион ёки каон каби мураккаб адронларга нисбатан қўлланади. Антимодда бариони (масалан, антипротон) ва баъзи нол электр зарядига эга бўлган зарралар ҳолатида, мураккаб заррача электронларнинг сочилиши тажрибаларини талқин қилиш учун мусбат эмас, балки манфий электр зарядли сфера сифатида моделлаштирилиши керак. . Бундай ҳолларда, заррачанинг заряд радиусининг квадрати манфий деб аниқланади, яъни агар у бошқа барча жиҳатларда бир хил бўлиб, лекин заррачадаги ҳар бир кварк қарама-қарши электр зарядига эга бўлганда, ҳудди шундай абсолут қийматдаги узунлик бирликлари квадрати мусбат заряд радиусининг квадратига тенг бўлади (заряд радиусининг ўзи эса узунлик бирликлари билан хаёлий сон бўлган қийматга эга).[1] Заррача учун заряд радиусининг ўзи эмас, балки заряд радиусининг манфий квадрати ҳақида маълумот бериш учун хаёлий қийматни қабул қилиши одатий ҳолдир.

Заряд радиусининг манфий квадратига эга бўлган энг машҳур заррача нейтрондир . Нейтрон нейтрал электр зарядга эга эканлигига қарамай, унинг заряд радиуси квадрати нега манфий бўлишининг эвристик тушунтириши шундан иборатки, бу ҳолат одатда унинг манфий зарядланган пастки кварклари нейтроннинг ташқи қисмида жойлашган ва шу билан бирга мусбат зарядланган юқори кварклар нейтрон марказига тўғри келади. Заррача ичидаги заряднинг бундай ассиметрик тақсимланиши бутун заррача учун заряд радиусининг кичик манфий квадратини келтириб чиқаради. Бироқ, бу нейтроннинг бу хусусиятини тушунтириш учун ишлатиладиган турли хил назарий моделларнинг энг оддийидир, улардан баъзилари янада қийинроқдир.[2]

Дейтронлар ва ундан юқори ядролар учун сочилиш заряд радиуси р д (сочилиш маълумотларидан олинган) ва боғланган ҳолат заряд радиуси Р д ўртасида фарқлаш одатий ҳолдир, бунда электромагнит майдондаги аномал магнит момент[3][4] ҳаракатини баҳолаш ва спектроскопик маълумотларни қайта ишлаш учун мос келувчи Дарвин-Фолди атамаси мавжуд.[5] Икки радиус бир-бири билан қуйидаги муносабат орқали боғланган

Рд=рд2+34(мэмд)2(λC2π)2,{\дисплайстйле Р_{\рм д} = \сқрт{р_{\рм д}^2 + \фраc{3}{4}\лефт(\фраc{м_{\рм э}}{м_{\рм д}}\ригҳт)^2 \лефт(\фраc{\ламбда_{\рм C}}{2\пи}\ригҳт)^2},}

бу ерда м э ва м д мос равишда электрон ва дейтроннинг массалари, λC{\дисплайстйле \ламбда_C} эса электроннинг Комптон тўлқин узунлиги. Протон учун иккила радиус ҳам бир хил.[5]

Тарихи

Асосий мақола: Геигер–Марсден эхперимент

Ядро заряди радиусини биринчи бўлиб 1909-йилда Ҳанс Гейгер ва Эрнест Марсден[6] Эрнест Рутерфорд раҳбарлигида Буюк Британиянинг Манчестер университетининг Физик лабораторияларида ҳисобланган. Машҳур тажрибада α{\дисплайстйле \алпҳа}-заррачаларнинг олтин фолгада сочилишидан иборатдир. Бунда баъзи зарралар 90 ° дан ортиқ бурчак остида сочилади, яъни бу α{\дисплайстйле \алпҳа}-манба ҳисобланиб, фолгадан ортига қайтиб келади. Рутерфорд олтин ядро радиусининг юқори чегарасини 34 фемтометрда белгилашга муваффақ бўлди..[7]

Кейинчалик тадқиқотлар оғирроқ ядролар учун заряд радиуси ва масса сони А ўртасида эмпирик боғлиқликни аниқлади (А>20{\дисплайстйле А>20}):

Фаилед то парсе (Ункноwн фунcтион \тҳиcкаппрох): {\дисплайстйле Р\тҳиcкаппрох р_0 А^\фраc{1}{3}}

бу ерда эмпирик доимий р0=1,2−1,5фм{\дисплайстйле р_0 = 1,2-1,5 фм}ни протоннинг Комптон тўлқин узунлиги сифатида талқин қилиш мумкин. Бу олтин ядроси учун заряд радиусини беради (А = 197) тахминан 7,69 фм.[8]

Замонавий ўлчовлар

Замонавий тўғридан-тўғри ўлчовлар водород ва дейтерийдаги атом энергияси даражасини аниқ ўлчашга ва электронларнинг ядролар томонидан сочилишини ўлчашга асосланган.[9][10] Протон ва дейтронларнинг заряд радиусларини билишга катта қизиқиш бор, чунки уларни атом водород / дейтерий спектри билан солиштириш мумкин: ядронинг нолга тенг бўлмаган катталиги электрон энергия даражаларининг силжишига олиб келади, бу эса спектрал чизиқлар частотасининг ўзгаришида намоён бўлади. Бундай таққослашлар квант электродинамикасининг (КЕД) текширишларидир. 2002-йилдан бери протон ва дейтрон заряд радиуслари CОДАТА (Халқаро илмий кенгашнинг маълумотлар бўйича қўмитаси) физик константалар учун тавсия этилган қийматлар тўпламида мустақил равишда аниқланган параметрлар, яъни тавсия этилган қийматларни аниқлаш учун сочилиш маълумотлари ва спектроскопик маълумотлардан фойдаланилади.[11]

2018 CОДАТА тавсия этган қийматлари:[12]

протон: Рп=8,414(19)×10−16м{\дисплайстйле Р_п= 8,414(19)\тимес 10^{-16}м}
дейтрон: Рд=2,12799(74)×10−15м{\дисплайстйле Р_д = 2,12799(74) \тимес 10^{-15}м}

Яқин вақтлардаги ўлчашларда мюоник водород (протон ва манфий мюондан ташкил топган экзотик атом) даги Ламб силжишини протон заряд радиуси учун сезиларли даражада пастроқ қийматни кўрсатди, 0.84087(39) фм: бу номувофиқликнинг сабаби аниқ эмас.[13]

Ушбу таржима Ўзбекистон Миллий Университети Физика факултети талабаси Икбалова Мухлисахон томонидан қилинди.

Фойдаланилган адабиётлар рўйхати

  1. ↑ Сеэ, э.г., Абоузаид, эт ал., "А Меасуремент оф тҳе К0 Чарге Радиус анд а CП Виолатинг Асймметрй Тогетҳер wитҳ а Сеарч фор CП Виолатинг Э1 Диреcт Пҳотон Эмиссион ин тҳе Раре Деcай КЛ->пи+пи-э+э-", Пҳйс. Рев. Летт. 96:101801 (2006) ДОИ: 10.1103/ПҳйсРевЛетт.96.101801 ҳттпс://архив.орг/абс/ҳеп-эх/0508010 (детермининг тҳат тҳе неутрал каон ҳас а негативе меан сқуаред чарге радиус оф -0.077 ± 0.007(стат) ± 0.011(сйст)фм2).
  2. ↑ Сеэ, э.г., Ж. Бйрне, "Тҳе меан сқуаре чарге радиус оф тҳе неутрон", Неутрон Неwс Вол. 5, Иссуэ 4, пг. 15-17 (1994) (cомпаринг дифферент тҳеоретиcал эхпланатионс фор тҳе неутронъс обсервед негативе сқуаред чарге радиус то тҳе дата) ДОИ:10.1080/10448639408217664 ҳттп://www.тандфонлине.cом/дои/абс/10.1080/10448639408217664#.У3ГЯПлдВУА
  3. ↑ Фолдй, Л. Л. (1958), „Неутрон–Элеcтрон Интераcтион“, Рев. Мод. Пҳйс., 30-жилд, № 2, 471–81-бет, Бибcоде:1958РвМП...30..471Ф, дои:10.1103/РевМодПҳйс.30.471.
  4. ↑ Фриар, Ж. Л.; Марторелл, Ж.; Спрунг, Д. W. Л. (1997), „Нуcлеар сизес анд тҳе исотопе шифт“, Пҳйс. Рев. А, 56-жилд, № 6, 4579–86-бет, арХив:нуcл-тҳ/9707016, Бибcоде:1997ПҳРвА..56.4579Ф, дои:10.1103/ПҳйсРевА.56.4579, С2CИД 16441189.
  5. ↑ 5,0 5,1 Андоза:CОДАТА 1998Андоза:Моҳр, Петер Ж.; Тайлор, Баррй Н. (1999). "CОДАТА реcоммендед валуэс оф тҳе фундаментал пҳйсиcал cонстанц: 1998" (ПДФ). Жоурнал оф Пҳйсиcал анд Чемиcал Референcе Дата. 28 (6): 1713–1852. Бибcоде:1999ЖПCРД..28.1713М. дои:10.1063/1.556049. Арчивед фром
  6. ↑ Геигер, Ҳ.; Марсден, Э. (1909), „Он а Диффусе Рефлеcтион оф тҳе α-Партиcлес“, Проcеэдингс оф тҳе Роял Соcиэтй А, 82-жилд, № 557, 495–500-бет, Бибcоде:1909РСПСА..82..495Г, дои:10.1098/рспа.1909.0054.
  7. ↑ Рутҳерфорд, Э. (1911), „Тҳе Сcаттеринг оф α анд β Партиcлес бй Маттер анд тҳе Струcтуре оф тҳе Атом“, Пҳил. Маг., 6тҳ Сериэс, 21-жилд, № 125, 669–88-бет, дои:10.1080/14786440508637080.
  8. ↑ Блатт, Жоҳн М.; Wеисскопф, Виcтор Ф. (1952), Тҳеоретиcал Нуcлеар Пҳйсиcс, Неw Ёрк: Wилей, 14–16-бет.
  9. ↑ Сиcк, Инго (2003), „Он тҳе рмс-радиус оф тҳе протон“, Пҳйс. Летт. Б, 576-жилд, № 1–2, 62–67-бет, арХив:нуcл-эх/0310008, Бибcоде:2003ПҳЛБ..576...62С, дои:10.1016/ж.пҳйслетб.2003.09.092, С2CИД 119339313.
  10. ↑ Сиcк, Инго; Траутманн, Дирк (1998), „Он тҳе рмс радиус оф тҳе деутерон“, Нуcл. Пҳйс. А, 637-жилд, № 4, 559–75-бет, Бибcоде:1998НуПҳА.637..559С, дои:10.1016/С0375-9474(98)00334-0.
  11. ↑ Андоза:CОДАТА 2002Андоза:Моҳр, Петер Ж.; Тайлор, Баррй Н. (2005). "CОДАТА реcоммендед валуэс оф тҳе фундаментал пҳйсиcал cонстанц: 2002" (ПДФ). Ревиэwс оф Модерн Пҳйсиcс. 77 (1): 1–107. Бибcоде:2005РвМП...77....1М. дои:10.1103/РевМодПҳйс.77.1. Арчивед фром тҳе оригинал (ПДФ)
  12. ↑ „Тҳе НИСТ Референcе он Cонстанц, Униц, анд Унcертаинтиэс“. www.нист.гов.
  13. ↑ Антогнини, А.; Нез, Ф.; Счуҳманн, К.; Амаро, Ф. Д.; Бирабен, Ф.; Cардосо, Ж. М. Р.; Cовита, Д. С.; Дах, А.; Дҳаwан, С. (2013). „Протон Струcтуре фром тҳе Меасуремент оф 2С-2П Транситион Фреқуэнcиэс оф Муониc Ҳйдроген“. Сcиэнcе. 339-жилд, № 6118. 417–420-бет. Бибcоде:2013Сcи...339..417А. дои:10.1126/сcиэнcе.1230016. ПМИД 23349284. 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Zaryad_radiusi" dan olindi