எலக்ட்ரான்களுக்கும் கருவுக்கும் இடையில் என்ன சக்திகள் செயல்படுகின்றன. படைகள் மற்றும் துகள்கள் அல்லது அடிப்படை தொடர்பு - விளக்கம், புகைப்படம் மற்றும் வீடியோ. அணு மற்றும் மின்காந்த சக்திகளுக்கு இடையிலான குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது என்ன?

இயற்பியலில், "விசை" என்ற கருத்து, பொருளின் பகுதிகள் (மேக்ரோஸ்கோபிக் உடல்கள், அடிப்படை துகள்கள்) ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் இயற்பியல் புலங்களுடன் (மின்காந்த, ஈர்ப்பு) தொடர்பு உட்பட, ஒருவருக்கொருவர் பொருள் அமைப்புகளின் தொடர்பு அளவைக் குறிக்கிறது. மொத்தத்தில், இயற்கையில் நான்கு வகையான தொடர்புகள் அறியப்படுகின்றன: வலுவான, பலவீனமான, மின்காந்த மற்றும் ஈர்ப்பு, மற்றும் ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த வகை சக்தியைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றில் முதலாவது அணுக்கருக்களுக்குள் செயல்படும் அணுசக்திகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது.

கருக்களை ஒன்றிணைப்பது எது?

ஒரு அணுவின் கரு சிறியது, அதன் அளவு நான்கு முதல் ஐந்து தசம வரிசை அளவுகள் அணுவின் அளவை விட சிறியது என்பது பொதுவான அறிவு. இது ஒரு தெளிவான கேள்வியை எழுப்புகிறது: இது ஏன் சிறியது? எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, சிறிய துகள்களால் ஆன அணுக்கள், அவை கொண்டிருக்கும் துகள்களை விட இன்னும் பெரியவை.

இதற்கு நேர்மாறாக, அணுக்கருக்கள் அவை தயாரிக்கப்படும் நியூக்ளியோன்களிலிருந்து (புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள்) அளவு வேறுபடுவதில்லை. இதற்கு ஏதாவது காரணம் உள்ளதா அல்லது தற்செயலானதா?

இதற்கிடையில், அணுக்கருக்களுக்கு அருகில் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்களை வைத்திருப்பது மின் சக்திகள் என்று அறியப்படுகிறது. கருவின் துகள்களை எந்த விசை அல்லது விசைகள் ஒன்றாக வைத்திருக்கின்றன? இந்த பணி அணுசக்திகளால் செய்யப்படுகிறது, இது வலுவான தொடர்புகளின் அளவீடு ஆகும்.

வலுவான அணுசக்தி

இயற்கையில் ஈர்ப்பு மற்றும் மின் சக்திகள் மட்டுமே இருந்திருந்தால், அதாவது. அன்றாட வாழ்வில் நாம் சந்திக்கும் போது, ​​அணுக்கருக்கள், பெரும்பாலும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட புரோட்டான்களைக் கொண்டவை, நிலையற்றதாக இருக்கும்: புரோட்டான்களை ஒன்றையொன்று தள்ளிவிடும் மின் சக்திகள், ஈர்ப்பு விசைகளை நண்பரிடம் இழுப்பதை விட பல மில்லியன் மடங்கு வலிமையானதாக இருக்கும். . அணு சக்திகள் மின் விரட்டலை விட வலுவான ஈர்ப்பை வழங்குகின்றன, இருப்பினும் அவற்றின் உண்மையான அளவின் நிழல் மட்டுமே கருவின் கட்டமைப்பில் வெளிப்படுகிறது. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் கட்டமைப்பை ஆய்வு செய்யும் போது, ​​வலுவான அணுசக்தி தொடர்பு எனப்படும் உண்மையான சாத்தியக்கூறுகளை நாம் காண்கிறோம். அணு சக்திகள் அதன் வெளிப்பாடு.

அணுக்கருவில் உள்ள இரண்டு எதிரெதிர் சக்திகள் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட புரோட்டான்கள் மற்றும் அணுக்கரு விசைக்கு இடையேயான மின் விரட்டல் என்று மேலே உள்ள படம் காட்டுகிறது, இது புரோட்டான்களை (மற்றும் நியூட்ரான்கள்) ஒன்றாக ஈர்க்கிறது. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மிகவும் வேறுபட்டதாக இல்லாவிட்டால், இரண்டாவது சக்திகள் முதல் சக்தியை விட உயர்ந்தவை.

புரோட்டான்கள் அணுக்களின் ஒப்புமைகள், மற்றும் கருக்கள் மூலக்கூறுகளின் ஒப்புமைகளா?

அணு சக்திகள் எந்த துகள்களுக்கு இடையில் செயல்படுகின்றன? முதலில், கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களுக்கு (புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள்) இடையே. இறுதியில், அவை ஒரு புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரான் உள்ளே இருக்கும் துகள்கள் (குவார்க்குகள், குளுவான்கள், ஆன்டிக்வார்க்குகள்) இடையேயும் செயல்படுகின்றன. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் உள்ளார்ந்த சிக்கலானவை என்பதை நாம் அங்கீகரிக்கும்போது இது ஆச்சரியமல்ல.

ஒரு அணுவில், சிறிய கருக்கள் மற்றும் சிறிய எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அளவுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் வெகு தொலைவில் உள்ளன, மேலும் அணுவில் அவற்றை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் மின் சக்திகள் மிகவும் எளிமையானவை. ஆனால் மூலக்கூறுகளில், அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரம் அணுக்களின் அளவோடு ஒப்பிடத்தக்கது, எனவே பிந்தையவற்றின் உள் சிக்கலானது செயல்பாட்டுக்கு வருகிறது. உள்-அணு மின் சக்திகளின் பகுதி இழப்பீடு காரணமாக ஏற்படும் மாறுபட்ட மற்றும் சிக்கலான சூழ்நிலை, எலக்ட்ரான்கள் உண்மையில் ஒரு அணுவிலிருந்து மற்றொரு அணுவிற்கு செல்லக்கூடிய செயல்முறைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. இது அணுக்களை விட மூலக்கூறுகளின் இயற்பியலை மிகவும் வளமானதாகவும் சிக்கலானதாகவும் ஆக்குகிறது. அதேபோல், ஒரு கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையிலான தூரம் அவற்றின் அளவுடன் ஒப்பிடத்தக்கது - மேலும் மூலக்கூறுகளைப் போலவே, கருக்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் அணுசக்தி சக்திகளின் பண்புகள் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எளிய ஈர்ப்பை விட மிகவும் சிக்கலானவை.

ஹைட்ரஜனைத் தவிர நியூட்ரான் இல்லாத கரு இல்லை

சிலரின் கருக்கள் என்பது தெரிந்ததே இரசாயன கூறுகள்நிலையானது, மற்றவற்றில் அவை தொடர்ந்து சிதைவடைகின்றன, மேலும் இந்த சிதைவின் வீதங்களின் வரம்பு மிகவும் விரிவானது. கருக்களில் நியூக்ளியோன்களை வைத்திருக்கும் சக்திகள் ஏன் செயல்படுவதை நிறுத்துகின்றன? அணுசக்திகளின் பண்புகளைப் பற்றிய எளிய கருத்தாக்கங்களிலிருந்து நாம் என்ன கற்றுக்கொள்ளலாம் என்பதைப் பார்ப்போம்.

ஒன்று, மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பு ஹைட்ரஜனைத் தவிர (ஒரே ஒரு புரோட்டானைக் கொண்டிருக்கும்) அனைத்து கருக்களிலும் நியூட்ரான்கள் உள்ளன; அதாவது நியூட்ரான்கள் இல்லாத பல புரோட்டான்கள் கொண்ட கரு இல்லை (கீழே உள்ள படத்தைப் பார்க்கவும்). எனவே, நியூட்ரான்கள் விளையாடுகின்றன என்பது தெளிவாகிறது முக்கிய பங்குபுரோட்டான்கள் ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்ள உதவுவதில்.

படத்தில். மேலே, ஒளி நிலையான அல்லது கிட்டத்தட்ட நிலையான கருக்கள் நியூட்ரானுடன் காட்டப்படுகின்றன. பிந்தையது, ட்ரிடியம் போன்றது, புள்ளியிடப்பட்ட கோட்டுடன் காட்டப்பட்டுள்ளது, அவை இறுதியில் சிதைவதைக் குறிக்கிறது. குறைந்த எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் கொண்ட பிற சேர்க்கைகள் ஒரு கருவை உருவாக்காது அல்லது மிகவும் நிலையற்ற கருக்களை உருவாக்காது. மேலும் இந்த பொருள்களில் சிலவற்றிற்கு அடிக்கடி வழங்கப்படும் மாற்றுப் பெயர்கள் சாய்வுகளில் காட்டப்படுகின்றன; எடுத்துக்காட்டாக, ஹீலியம்-4 கரு பெரும்பாலும் α துகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது 1890 களில் கதிரியக்கத்தின் ஆரம்ப ஆய்வுகளில் முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது கொடுக்கப்பட்ட பெயர்.

புரோட்டான் மேய்ப்பவர்களாக நியூட்ரான்கள்

மாறாக, புரோட்டான்கள் இல்லாமல் நியூட்ரான்களால் மட்டுமே செய்யப்பட்ட கரு இல்லை; ஆக்ஸிஜன் மற்றும் சிலிக்கான் போன்ற பெரும்பாலான ஒளிக்கருக்கள் தோராயமாக அதே எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளன (படம் 2). தங்கம் மற்றும் ரேடியம் போன்ற பெரிய நிறைகளைக் கொண்ட பெரிய கருக்கள் புரோட்டான்களை விட சற்று அதிக நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன.

இது இரண்டு விஷயங்களைக் கூறுகிறது:

1. புரோட்டான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்க நியூட்ரான்கள் தேவைப்படுவது மட்டுமல்லாமல், நியூட்ரான்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கவும் புரோட்டான்கள் தேவை.

2. புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மிகப் பெரியதாக இருந்தால், சில கூடுதல் நியூட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் புரோட்டான்களின் மின் விரட்டலை ஈடுகட்ட வேண்டும்.

கடைசி அறிக்கை கீழே உள்ள படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

மேலே உள்ள படம் P (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) மற்றும் N (நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை) ஆகியவற்றின் செயல்பாடாக நிலையான மற்றும் கிட்டத்தட்ட நிலையான அணுக்கருக்களைக் காட்டுகிறது. கருப்பு புள்ளிகளுடன் காட்டப்படும் கோடு நிலையான கருக்களை குறிக்கிறது. கருப்புக் கோட்டிலிருந்து மேலே அல்லது கீழே எந்த மாற்றமும் கருக்களின் ஆயுட்காலம் குறைவதைக் குறிக்கிறது - அதன் அருகில், கருக்களின் ஆயுட்காலம் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் அல்லது அதற்கு மேற்பட்டது, நீங்கள் மேலும் நீலம், பழுப்பு அல்லது மஞ்சள் பகுதிகளுக்குச் செல்லும்போது ( வெவ்வேறு நிறங்கள்அணு சிதைவின் வெவ்வேறு வழிமுறைகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது) அவற்றின் ஆயுட்காலம் பெருகிய முறையில் குறுகியதாகிறது, ஒரு நொடியின் பின்னங்கள் வரை.

நிலையான கருக்கள் சிறிய P மற்றும் N க்கு தோராயமாக சமமாக P மற்றும் N ஐக் கொண்டிருப்பதைக் கவனியுங்கள், ஆனால் N படிப்படியாக P ஐ விட ஒன்றரை மடங்குக்கு மேல் பெரியதாகிறது. நிலையான மற்றும் நீண்டகால நிலையற்ற அணுக்கருக்களின் குழு 82 வரை P இன் அனைத்து மதிப்புகளுக்கும் மிகவும் குறுகிய குழுவில் உள்ளது என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ளவும். பெரிய எண்ணிக்கையில், அறியப்பட்ட கருக்கள் கொள்கையளவில் நிலையற்றவை (அவை மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக இருக்கலாம் என்றாலும். ) வெளிப்படையாக, இந்தப் பகுதியில் நியூட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் கருக்களில் புரோட்டான்களை நிலைப்படுத்துவதற்கு மேலே குறிப்பிட்டுள்ள பொறிமுறையானது 100% பயனுள்ளதாக இல்லை.

ஒரு அணுவின் அளவு அதன் எலக்ட்ரான்களின் வெகுஜனத்தை எவ்வாறு சார்ந்துள்ளது?

பரிசீலனையில் உள்ள சக்திகள் அணுக்கருவின் கட்டமைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன? அணுசக்திகள் முதன்மையாக அதன் அளவை பாதிக்கின்றன. அணுக்களுடன் ஒப்பிடும்போது கருக்கள் ஏன் மிகவும் சிறியவை? கண்டுபிடிக்க, புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் இரண்டையும் கொண்ட எளிய கருவுடன் ஆரம்பிக்கலாம்: இது ஹைட்ரஜனின் இரண்டாவது பொதுவான ஐசோடோப்பு, ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்ட ஒரு அணு (அனைத்து ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளையும் போல) மற்றும் ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு நியூட்ரானின் கரு. . இந்த ஐசோடோப்பு பெரும்பாலும் "டியூட்டீரியம்" என்றும் அதன் கரு (படம் 2 ஐப் பார்க்கவும்) சில சமயங்களில் "டியூட்டரோன்" என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. டியூடெரானை ஒன்றாக வைத்திருப்பதை நாம் எவ்வாறு விளக்குவது? சரி, இது ஒரு சாதாரண ஹைட்ரஜன் அணுவிலிருந்து வேறுபட்டதல்ல என்று நீங்கள் கற்பனை செய்யலாம், இதில் இரண்டு துகள்கள் (ஒரு புரோட்டான் மற்றும் எலக்ட்ரான்) உள்ளன.

படத்தில். ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவில், அணுக்கருவும் எலக்ட்ரானும் மிகவும் தொலைவில் இருப்பதாக மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது, அதாவது அணு அணுக்கருவை விட மிகப் பெரியது (மற்றும் எலக்ட்ரான் இன்னும் சிறியது.) ஆனால் ஒரு டியூட்ரானில், புரோட்டானுக்கு இடையிலான தூரம் மற்றும் நியூட்ரான் அவற்றின் அளவுகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது. அணுவில் உள்ள சக்திகளை விட அணுசக்திகள் மிகவும் சிக்கலானவை என்பதை இது ஓரளவு விளக்குகிறது.

புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுடன் ஒப்பிடும்போது எலக்ட்ரான்கள் ஒரு சிறிய நிறை கொண்டவை என்பது அறியப்படுகிறது. அதைத் தொடர்ந்து வருகிறது

• ஒரு அணுவின் நிறை அதன் கருவின் வெகுஜனத்திற்கு அடிப்படையில் நெருக்கமாக உள்ளது,
• ஒரு அணுவின் அளவு (அடிப்படையில் எலக்ட்ரான் மேகத்தின் அளவு) எலக்ட்ரான்களின் நிறைக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் மொத்த மின்காந்த சக்திக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும்; நிச்சயமற்ற கொள்கை குவாண்டம் இயக்கவியல்ஒரு தீர்க்கமான பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.

அணு சக்திகள் மின்காந்த சக்திகளைப் போலவே இருந்தால் என்ன செய்வது?

டியூடெரான் பற்றி என்ன? இது, அணுவைப் போலவே, இரண்டு பொருட்களால் ஆனது, ஆனால் அவை ஏறக்குறைய ஒரே நிறை (நியூட்ரான் மற்றும் புரோட்டானின் நிறைகள் 1500 இல் ஒரு பகுதி மட்டுமே வேறுபடுகின்றன), எனவே டியூட்ரானின் வெகுஜனத்தை தீர்மானிப்பதில் இரண்டு துகள்களும் சமமாக முக்கியம். மற்றும் அதன் அளவு. இப்போது அணு விசையானது மின்காந்த சக்திகளைப் போலவே புரோட்டானை நியூட்ரானை நோக்கி இழுக்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம் (இது சரியாக இல்லை, ஆனால் ஒரு கணம் கற்பனை செய்து பாருங்கள்); பின்னர், ஹைட்ரஜனுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம், டியூட்டரானின் அளவு புரோட்டான் அல்லது நியூட்ரானின் நிறைக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும், அணுசக்தியின் அளவிற்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கிறோம். அதன் அளவு (குறிப்பிட்ட தூரத்தில்) மின்காந்த சக்தியாக இருந்தால், ஒரு புரோட்டான் எலக்ட்ரானை விட சுமார் 1850 மடங்கு கனமாக இருப்பதால், டியூட்டரான் (உண்மையில் எந்த கருவும்) குறைந்தது ஆயிரம் மடங்கு இருக்க வேண்டும் என்று அர்த்தம். ஹைட்ரஜனை விட சிறியது.

அணு மற்றும் மின்காந்த சக்திகளுக்கு இடையிலான குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது என்ன?

ஆனால் அணுசக்தி மின்காந்த விசையை விட (அதே தூரத்தில்) அதிகமாக உள்ளது என்று நாங்கள் ஏற்கனவே யூகித்தோம், ஏனெனில் இது அவ்வாறு இல்லையென்றால், அணுக்கரு சிதையும் வரை புரோட்டான்களுக்கு இடையில் மின்காந்த விரட்டலைத் தடுக்க முடியாது. எனவே அதன் செல்வாக்கின் கீழ் புரோட்டானும் நியூட்ரானும் இன்னும் இறுக்கமாக ஒன்றிணைகின்றன. எனவே டியூட்டரான் மற்றும் பிற கருக்கள் ஆயிரம் மட்டுமல்ல, அணுக்களை விட நூறாயிரம் மடங்கு சிறியவை என்பதில் ஆச்சரியமில்லை! மீண்டும், இது மட்டுமே காரணம்

• புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் எலக்ட்ரான்களை விட கிட்டத்தட்ட 2000 மடங்கு கனமானவை.
• இந்த தூரங்களில், அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு இடையே உள்ள பெரிய அணுக்கரு விசை தொடர்புடைய மின்காந்த சக்திகளை விட பல மடங்கு அதிகமாக உள்ளது (கருவில் உள்ள புரோட்டான்களுக்கு இடையேயான மின்காந்த விரட்டல் உட்பட.)

இந்த அப்பாவியான யூகம் தோராயமாக சரியான பதிலை அளிக்கிறது! ஆனால் இது புரோட்டானுக்கும் நியூட்ரானுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் சிக்கலை முழுமையாக பிரதிபலிக்கவில்லை. ஒரு வெளிப்படையான பிரச்சனை என்னவென்றால், மின்காந்த விசையைப் போன்ற ஒரு சக்தி, ஆனால் அதிக கவர்ச்சிகரமான அல்லது விரட்டும் சக்தியுடன், அன்றாட வாழ்க்கையில் வெளிப்படையாகத் தன்னை வெளிப்படுத்திக் கொள்ள வேண்டும், ஆனால் இதுபோன்ற எதையும் நாம் கவனிப்பதில்லை. எனவே இந்த விசையில் ஏதோ ஒன்று மின் சக்திகளிலிருந்து வேறுபட்டதாக இருக்க வேண்டும்.

குறுகிய அணுசக்தி வரம்பு

இவர்களை வேறுபடுத்திக் காட்டுவது என்னவென்றால், அவற்றை உடைந்து விடாமல் வைத்திருப்பவர்கள் அணுக்கருஅணுக்கரு விசைகள் மிகவும் முக்கியமானவை மற்றும் மிக நெருக்கமாக இருக்கும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு பெரியவை, ஆனால் ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் (விசையின் "வரம்பு" என்று அழைக்கப்படும்), அவை மிக விரைவாக விழுகின்றன, மின்காந்த சக்திகளை விட மிக வேகமாக. வரம்பு, ஒரு மிதமான பெரிய கருவின் அளவாகவும் இருக்கலாம், புரோட்டானை விட பல மடங்கு பெரியது. இந்த வரம்புடன் ஒப்பிடக்கூடிய தூரத்தில் ஒரு புரோட்டானையும் நியூட்ரானையும் வைத்தால், அவை ஒன்றையொன்று ஈர்த்து ஒரு டியூட்ரானை உருவாக்கும்; அவர்கள் அதிக தூரத்தால் பிரிக்கப்பட்டால், அவர்கள் எந்த ஈர்ப்பையும் உணர மாட்டார்கள். உண்மையில், அவை ஒன்றுடன் ஒன்று சேரத் தொடங்கும் இடத்திற்கு மிக நெருக்கமாக வைக்கப்பட்டால், அவை உண்மையில் ஒன்றையொன்று விரட்டும். அணுசக்திகள் போன்ற ஒரு கருத்தின் சிக்கலான தன்மையை இது வெளிப்படுத்துகிறது. இயற்பியல் அவற்றின் செயல்பாட்டின் பொறிமுறையை விளக்கும் திசையில் தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து வருகிறது.

அணு தொடர்புகளின் இயற்பியல் வழிமுறை

நியூக்ளியோன்களுக்கிடையேயான தொடர்பு உட்பட ஒவ்வொரு பொருள் செயல்முறையும் பொருள் கேரியர்களைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். அவை அணுசக்தி புல குவாண்டா - பை-மெசான்கள் (பியோன்கள்), இதன் பரிமாற்றத்தின் காரணமாக நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் ஈர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

குவாண்டம் இயக்கவியலின் கொள்கைகளின்படி, பை-மெசான்கள், தொடர்ந்து தோன்றும் மற்றும் உடனடியாக மறைந்து, ஒரு "நிர்வாண" நியூக்ளியோனைச் சுற்றி மேசன் கோட் எனப்படும் மேகம் போன்ற ஒன்றை உருவாக்குகின்றன (அணுக்களில் உள்ள எலக்ட்ரான் மேகங்களை நினைவில் கொள்க). அத்தகைய பூச்சுகளால் சூழப்பட்ட இரண்டு நியூக்ளியோன்கள் சுமார் 10 -15 மீ தொலைவில் தங்களைக் கண்டுபிடிக்கும் போது, ​​மூலக்கூறுகள் உருவாகும்போது அணுக்களில் உள்ள வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றத்தைப் போலவே, பியோன்களின் பரிமாற்றம் ஏற்படுகிறது, மேலும் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே ஈர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தூரம் 0.7∙ 10 -15 மீ க்கும் குறைவாக இருந்தால், அவை புதிய துகள்களை பரிமாறத் தொடங்குகின்றன - என்று அழைக்கப்படும். ω மற்றும் ρ-மெசான்கள், இதன் விளைவாக ஈர்ப்பு அல்ல, ஆனால் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையில் விரட்டல் ஏற்படுகிறது.

அணு சக்திகள்: அணுக்கருவின் அமைப்பு எளிமையானது முதல் பெரியது வரை

மேலே உள்ள அனைத்தையும் சுருக்கமாக, நாம் கவனிக்கலாம்:

• வலுவான அணுக்கரு விசையானது வழக்கமான அணுக்கருவின் அளவை விட பெரிய தொலைவில் உள்ள மின்காந்தத்தை விட மிகவும் பலவீனமானது, எனவே நாம் அன்றாட வாழ்வில் அதை சந்திப்பதில்லை; ஆனால்
• கருவுடன் ஒப்பிடக்கூடிய குறுகிய தூரத்தில், அது மிகவும் வலுவடைகிறது - கவர்ச்சிகரமான விசை (தொலைவு மிகக் குறைவாக இல்லை எனில்) புரோட்டான்களுக்கு இடையிலான மின் விரட்டலைக் கடக்க முடியும்.

எனவே, இந்த விசை அணுக்கருவின் அளவோடு ஒப்பிடக்கூடிய தூரத்தில் மட்டுமே முக்கியமானது. கீழே உள்ள படம் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான தூரத்தை சார்ந்து இருப்பதைக் காட்டுகிறது.

பெரிய கருக்கள் டியூட்டரானை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் அதே விசையால் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் செயல்முறையின் விவரங்கள் மிகவும் சிக்கலானவை, அவை விவரிக்க எளிதானவை அல்ல. அவையும் முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. அணு இயற்பியலின் அடிப்படைக் கோடுகள் பல தசாப்தங்களாக நன்கு புரிந்து கொள்ளப்பட்டாலும், பல முக்கியமான விவரங்கள் இன்னும் தீவிர விசாரணையில் உள்ளன.

கர்னலின் உள்ளே உள்ளன:

1) புரோட்டான்கள் மற்றும் இடையே மின் விரட்டும் சக்திகள்

2) நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே உள்ள அணு சக்திகள் (விரட்டு - சிறிய தூரத்தில் மற்றும் ஈர்ப்பு - பெரிய தூரங்களில்).

இரண்டு வகையான நியூக்ளியோன்களுக்கும் அணு சக்திகள் ஒன்றுதான் என்பது நிறுவப்பட்டுள்ளது. புரோட்டான்களுக்கிடையேயான அணு ஈர்ப்பு மின் விலக்கத்தை கணிசமாக மீறுகிறது, இதன் விளைவாக புரோட்டான் கருவுக்குள் உறுதியாக உள்ளது.

மையமானது அணுசக்தியால் ஏற்படும் சாத்தியமான தடையால் சூழப்பட்டுள்ளது. ஒரு நியூக்ளியனின் கரு மற்றும் நியூக்ளியோன்களின் அமைப்பிலிருந்து (உதாரணமாக, ஆல்பா துகள்கள்) தப்பிப்பது "சுரங்கப்பாதை விளைவு" மூலமாகவோ அல்லது வெளியில் இருந்து ஆற்றலைப் பெறுவதன் மூலமாகவோ சாத்தியமாகும். முதல் வழக்கில், கருவின் தன்னிச்சையான கதிரியக்க சிதைவு ஏற்படுகிறது, இரண்டாவது - ஒரு கட்டாய அணுசக்தி எதிர்வினை. இரண்டு செயல்முறைகளும் கருவின் அளவைப் பற்றி சில தீர்ப்புகளை செய்ய அனுமதிக்கின்றன. அணுக்கள் - எலக்ட்ரான்கள், புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் போன்றவற்றின் மூலம் பல்வேறு குண்டுவீச்சுத் துகள்களின் சிதறலைப் படிப்பதன் மூலம் அணுக்களைச் சுற்றியுள்ள சாத்தியமான தடையின் அளவு பற்றிய மதிப்புமிக்க தகவல்கள் பெறப்பட்டன.

நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு சக்திகள் அவற்றுக்கிடையே அதிகரிக்கும் தூரத்துடன் மிக விரைவாக குறைகிறது என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. அணுசக்திகளின் செயல்பாட்டின் சராசரி ஆரம், சோதனைத் தரவுகளின் அடிப்படையில், கருவின் ஒரு குறிப்பிட்ட நிபந்தனை ("பயனுள்ள") அளவைப் போலவே விளக்கப்படலாம், இது மதிப்பீட்டு சூத்திரத்தால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

அதிக எண்ணிக்கையிலான நியூக்ளியோன்களைக் கொண்ட கருக்கள் ஒரு மையத்தைக் கொண்டிருக்கின்றன, அங்கு துகள்கள் தொகுதி முழுவதும் ஒரே மாதிரியாக விநியோகிக்கப்படுகின்றன, மற்றும் ஒரு கோள ஷெல், இதில் துகள் அடர்த்தி பூஜ்ஜியமாகக் குறையும் கருவின் எல்லைகளை நோக்கி, இந்த விஷயத்தில்

இந்த சூத்திரங்கள் ஒரு கருவின் "செயல்திறன்" அளவு நியூக்ளியோன்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாக இருப்பதைக் காட்டுகின்றன.

கருக்களின் அடர்த்தி மிக அதிகம்; எடுத்துக்காட்டாக, நிறை கொண்ட ஒரு கருவுக்கு ஆரம் உள்ளது

நியூக்ளியோனின் நிலை பல்வேறு இடங்கள்உட்கருவின் உள்ளே இந்த நியூக்ளியனை பிரித்தெடுக்க செலவழிக்க வேண்டிய ஆற்றலின் அளவைக் கொண்டு வகைப்படுத்தலாம். இது கருவில் கொடுக்கப்பட்ட நியூக்ளியோனின் பிணைப்பு ஆற்றல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, இந்த ஆற்றல் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களுக்கு வேறுபட்டது மற்றும் கொடுக்கப்பட்ட நியூக்ளியோன் அணுக்கருவின் தொகுதியில் எங்கு அமைந்துள்ளது என்பதைப் பொறுத்து இருக்கலாம்.

அணுக்கருவில் உள்ள நியூக்ளியோன்களின் தொடர்புகளை உலோகங்களின் படிக லட்டுகளில் உள்ள அணுக்களின் ஒத்த தொடர்புடன் ஒப்பிடலாம்.

எலக்ட்ரான்கள் "இன்டராக்ஷன் டிரான்ஸ்மிட்டர்கள்" என குறிப்பிடத்தக்க பாத்திரத்தை வகிக்கின்றன.

வித்தியாசம் என்னவென்றால், கருக்களில் நியூக்ளியோன்களுக்கு இடையிலான “இன்டராக்ஷன் டிரான்ஸ்மிட்டர்கள்” கனமான துகள்கள் - பை-மெசான்கள் (அல்லது பியோன்கள்), அதன் நிறை எலக்ட்ரானின் வெகுஜனத்தை விட 273 மடங்கு அதிகம். நியூக்ளியோன்கள் திட்டத்தின் படி பை மீசான்களை தொடர்ந்து உருவாக்கி உறிஞ்சும் என்று நம்பப்படுகிறது

அதனால் ஒவ்வொரு நியூக்ளியானும் மெய்நிகர் பை மீசான்களின் மேகத்தால் சூழப்பட்டுள்ளது. அணுக்கருவின் உள்ளே, துகள்கள் ஒருவருக்கொருவர் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய தூரத்தில் இருக்கும் போது, ​​பை-மீசன் மேகம் தீவிரமாக பங்கேற்கிறது. அணு செயல்முறைகள், நியூக்ளியோன்களின் தொடர்பு மற்றும் பரஸ்பர மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகிறது.

அறிமுகம்

ஹைட்ரஜன் அணு மிகவும் எளிமையானது. அறியப்பட்டபடி, ஒரு ஹைட்ரஜன் அணு 1 வி சுற்றுப்பாதையில் அமைந்துள்ள ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்ட ஒரு கருவைக் கொண்டுள்ளது. புரோட்டானும் எலக்ட்ரானும் எதிர் மின்னூட்டங்களைக் கொண்டிருப்பதால், கூலம்ப் விசை அவற்றுக்கிடையே செயல்படுகிறது. அணுக்களின் கருக்களுக்கு அவற்றின் சொந்த காந்தத் தருணம் உள்ளது, எனவே அவற்றின் சொந்த காந்தப்புலம் உள்ளது என்பதும் அறியப்படுகிறது. சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் போது, ​​அவை லோரென்ட்ஸ் விசைக்கு உட்பட்டவை, இது துகள் வேகம் திசையன் மற்றும் காந்த தூண்டல் திசையன் ஆகியவற்றிற்கு செங்குத்தாக இயக்கப்படுகிறது. வெளிப்படையாக, கூலம்ப் விசை மற்றும் லோரென்ட்ஸ் விசை போதுமானதாக இல்லை, எலக்ட்ரான் அதன் சுற்றுப்பாதையில் இருக்க, எலக்ட்ரானுக்கும் புரோட்டானுக்கும் இடையில் ஒரு விரட்டும் விசையும் அவசியம். நவீன குவாண்டம் கருத்துக்கள், சுற்றுப்பாதைகளின் அளவீடு மற்றும் அதன் விளைவாக ஒரு அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரானின் ஆற்றல்களுக்கு என்ன காரணம் என்பதற்கு தெளிவான பதிலை அளிக்கவில்லை. இந்தக் கட்டுரையின் கட்டமைப்பிற்குள், அளவீடு செய்வதற்கான காரணங்களைக் கருத்தில் கொள்வோம் மற்றும் ஒரு அணுவில் எலக்ட்ரானின் நடத்தையை விவரிக்கும் சமன்பாடுகளைப் பெறுவோம். நவீன கருத்துகளின்படி, அணுவில் எலக்ட்ரானின் நிலை நிகழ்தகவு ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாட்டால் விவரிக்கப்படுகிறது என்பதை நான் உங்களுக்கு நினைவூட்டுகிறேன். நாங்கள் முற்றிலும் இயந்திர சமன்பாட்டைப் பெறுவோம், இது எந்த நேரத்திலும் எலக்ட்ரானின் நிலையை தீர்மானிக்க முடியும், இது ஹைசன்பெர்க் கொள்கையின் முரண்பாட்டைக் காண்பிக்கும்.

சக்தி சமநிலை

படம் 1 ஒரு அணுவில் செயல்படும் அனைத்து சக்திகளையும் காட்டுகிறது.

படம் 1 - ஹைட்ரஜன் அணுவில் எலக்ட்ரானில் செயல்படும் சக்திகள்

படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள சக்திகளின் அமைப்புக்கான நியூட்டனின் இரண்டாவது விதியை எழுதுவோம்.

XYZ ஒருங்கிணைப்பு அச்சுகளில் இந்த சக்திகளின் கணிப்புகளுக்கான சமன்பாடுகளின் அமைப்பை எழுதுவோம்.

(2)

இங்கே கோணம் என்பது ஆரம் திசையன் r(t) மற்றும் XY விமானம் இடையே உள்ள கோணம்,

கோணம் - X அச்சுக்கு இடையே உள்ள கோணம் மற்றும் XY விமானத்தின் மீது ஆரம் திசையன் r(t) கணிப்பு.

அறியப்பட்ட சூத்திரங்கள் மூலம் கணினியில் (2) ஒவ்வொரு சக்தியையும் அச்சில் அவற்றின் கணிப்புகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வோம்.

கூலம்ப் படை

, (3)

மின் மாறிலி எங்கே சமம்

- எலக்ட்ரான் அல்லது புரோட்டான் சார்ஜ் மாடுலஸ்

- தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பில் எலக்ட்ரான் ஒருங்கிணைப்புகள்

ஈர்ப்பு அலைகளின் சாத்தியமான வலிமை

இந்த சக்தியைப் பற்றிய கூடுதல் தகவல்களை மோனோகிராப்பில் காணலாம்

(4)

முறையே எலக்ட்ரான் மற்றும் புரோட்டானின் நிறை.

எக்ஸ்- விகிதாச்சார குணகம் ஒளியின் வேகத்தின் சதுரத்திற்கு எண்ணியல் ரீதியாக சமம்.

உங்களுக்குத் தெரியும், லோரென்ட்ஸ் படை பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது

திசையன் தயாரிப்பு (5) ஆய அமைப்புக்கு ஒரு அச்சின் ஆர்த்தோகனலில் உள்ள கூறுகளில் குறிப்பிடப்படலாம்:

(6)

சமன்பாடுகளின் அமைப்பில் (6), காந்த தூண்டல் திசையன் கூறுகளை தீர்மானிக்க வேண்டியது அவசியம் .

ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் கருவின் காந்தத் தருணம் அதில் நகரும் உண்மையான அடிப்படைத் துகள்களின் வளைய மின்னோட்டத்தால் ஏற்படுவதால், மின்னோட்டத்துடன் ஒரு வளையத்திற்குப் பெறப்பட்ட பயோட்-சாவர்ட்-லாப்லேஸ் விதியின்படி, அதன் கூறுகளை எழுதுகிறோம். காந்த தூண்டல் திசையன்:

(7)

கோணம் என்பது வட்ட விளிம்பைச் சுற்றியுள்ள கோணம்

- புரோட்டான் ஆரம்

- புரோட்டான் ரிங் சர்க்யூட்டில் தற்போதைய வலிமை

- காந்த மாறிலி

அறியப்பட்டபடி, மையவிலக்கு விசை ஒரு உடலின் பாதையில் சாதாரணமாக செயல்படுகிறது மற்றும் உடலின் நிறை, பாதையின் வளைவு மற்றும் இயக்கத்தின் வேகத்தைப் பொறுத்தது.

- பாதையின் உடனடி வளைவு

- தோற்றத்துடன் தொடர்புடைய எலக்ட்ரான் வேகம்

- எலக்ட்ரான் பாதைக்கு சாதாரண திசையன்

பாதையின் உடனடி வளைவு வெளிப்பாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது

- நேரத்தைப் பொறுத்து ஆரம் வெக்டரின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது வழித்தோன்றல்கள்.

எலக்ட்ரானின் வேகம் என்பது ஆய அச்சுகளில் அதன் கணிப்புகளின் சதுரங்களின் கூட்டுத்தொகையின் மூலமாகும், இது நேரத்தைப் பொறுத்து ஆரம் திசையன் கணிப்புகளின் முதல் வழித்தோன்றல்கள் ஆகும், அதாவது.

எலக்ட்ரான் பாதைக்கான அலகு சாதாரண திசையன் வெளிப்பாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது

(11)

ஒருங்கிணைப்பு அச்சில் உள்ள திசையன் கூறுகள் மூலம் திசையன் தயாரிப்புகளை விரிவுபடுத்துதல், அதன் கூறுகள் மூலம் ஆரம் திசையன் எழுதுதல், வெளிப்பாடுகள் (9), (10) மற்றும் (11) ஐ (8) மாற்றுகிறோம், கணிப்புகளில் மையவிலக்கு விசையின் கூறுகளைப் பெறுகிறோம். ஒருங்கிணைப்பு அச்சுகளில்:

(12)

சமன்பாடுகளின் அமைப்பில் (2) சேர்க்கப்பட்டுள்ள அனைத்து சக்திகளின் கணிப்புகளையும் தீர்மானித்த பிறகு, பின்வரும் வெளிப்பாடுகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டு அதை மீண்டும் எழுதலாம்:

இதன் விளைவாக அமைப்பு இதுபோல் தெரிகிறது:

இந்த அமைப்புக்கு பகுப்பாய்வு தீர்வு காண முடியாது. இரண்டாவது வரிசை வேறுபட்ட சமன்பாடுகளின் அமைப்புகளைத் தீர்ப்பதற்கான எண் முறைகள் மூலம் தீர்வைப் பெறலாம். தீர்வு கீழே உள்ள வீடியோவில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் நிலைகள் எலக்ட்ரானின் பாதையில் எழும் அதிர்வு நிலை அலைகள் (எலக்ட்ரானுக்குப் பின்னால் உள்ள ஆன்டினோட்களின் ரயில்) மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. எலக்ட்ரானால் உறிஞ்சப்படும் ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றல் ஒரு முழு எண்ணிக்கையிலான நிற்கும் அலைகளை உருவாக்க தேவையான ஆற்றலுடன் ஒத்திருந்தால், அவற்றில் எலக்ட்ரானின் இயக்கம் மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்கிறது, அவை எதிரொலிக்கும் எலக்ட்ரானின் ஃபோட்டானின் உறிஞ்சுதல் மற்றும் அதன் உமிழ்வு ஆகியவற்றின் படத்தை நாங்கள் கவனிக்கிறோம். எலக்ட்ரானின் பாதையில் முழு எண்ணிக்கையிலான ஆன்டினோட்களின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்காத ஃபோட்டான்கள் கைப்பற்றப்படுவதில்லை, ஏனெனில் அதிர்வு அலை உருவாகவில்லை மற்றும் உறிஞ்சுதல்-உமிழ்வு முறை காணப்படவில்லை.