43. Чему равен размер протона?

 

     При ядерных взаимодействиях решающую роль играет сечение взаимодействия. Это попадание микрочастицы в некоторые поперечные сечения при обстреле одними микрочастицами ускорены до высоких энергий других микрочастиц, играющих роль в мишени.

В этих процессах и происходят ядерные взаимодействия, которые подразделяются на два:

- упругие, при которых кинетическая энергия микрочастиц не изменяется;

- не упругие, при которых кинетическая энергия микрочастиц преобразуется в другие формы энергии;

- полное сечение, которое равно сумме упругих и не упругих взаимодействий.

Возникает вопрос, какую роль играет геометрический размер микрочастиц при ядерных взаимодействиях?

Оказывается, эти размеры практически не играют никакой роли. Почему?

На тех расстояниях, на которых происходят ядерные взаимодействия на первый план выходят квантовые взаимодействия, действующим между микрочастицами. На их фоне геометрические размеры микрочастиц уходят на третий план. Например, плоское сечение покоящегося протона равно 24 миллибарнам, а полное сечение взаимодействия протонов на БАК (большой андронный коллайдер) равно 95 миллибарнам (при энергии 7 ТэВ), что в 4 раза превосходит поперечное сечение покоящегося протона.

Рассмотрим, что происходит со структурами микрочастиц при росте скорости их движения на примере протона. При росте скорости до скоростей близких к скорости света происходит изменение геометрической формы протона следующим образом. При орбитальном движении кварков, которыми представлен протон, когда направление векторов скорости их орбитального движения частично совпадает с общим пространственным направлением движения протона и направления движения векторов совпадают, это приводит к дополнительному росту релятивисткой массы кварков. Если направления оказываются противоположными, то релятивистская масса кварков уменьшается. Рост массы кварков приводит к их смещению к точке центра массы протона, а уменьшение приводит к удалению кварков от этой точки. Это приводит к тому, что кварки стремятся вращаться по эллиптическим сильно вытянутым орбитам таким образом, что диаметр протонов в поперечном сечении относительно его пространственного направления движения растет, а диаметр совпадающий с направлением пространственного движения протона уменьшается. В объёме протона происходит изменение плотности распределения кварков следующим образом, эта плотность распределяется таким образом, что на периферии протона по всей его окружности плотность растет, а в центральном объёме уменьшается, т.е. протон стремится принять форму тора, т. е. кольца, ось симметрии которого совпадает с направлением пространственной скорости движения протона. Получается двояковогнутая объёмная плотностная кварковая конструкция релятивистского протона.

Ну а каков размер покоящегося протона? Рассмотрим результаты экспериментов по замеру этого размера. Разные методики измерения показали, отличие размера протона превышает величину, уж 5%! Что существенно превышает точностные возможности экспериментов.

Приведем те методы экспериментов, на основе которых определялся размер протона.

Зарядовые методы.

1.      Метод рассеивания электронов на протоне.

2.      Метод взаимодействия ядра со связанным электроном через сравнение двух близких электронных уровней с одинаковым главным квантовым числом (например, уровни 2s и 2р). Это лэмдовский сдвиг частоты.

3.      Метод измерения перехода между сильно отличающимися уровням (например, уровни 1s и 2s).

Сущность второго и третьего методов заключается в том, что электрон на одном из энергетических уровней частично находится внутри атомного ядра. Эти различия в уровнях и дают возможность определения радиуса протона. Приведенные методы дали совпадающий результат.

Радиус протона равен 0.877 ферми.

Метод генерации высокоинтенсивных ультракоротких оптических импульсов дал радиус протона равным 0.848 ферми.

В следующем методе электрон был заменён на его собрата, мюон, у которого масса покоя, примерно, в 200 раз превосходит массу покоя электронов.

Радиус протона оказался равен 0.841 ферми.

Метод рассеивания электронов на протоне с энергией электронов от 1.1 до 2.2 ГэВ.

Дал радиус протона равный 0.831 ферми.

Кварковая структур протона представлена тремя кварками, которые вращаются вокруг точки общего центра массы.

В физических эффектах, связанных с протоном, решающую роль играет релятивистская масса кварков. О чем идет речь? Получим выражение, определяющее размер протона через рассмотрение орбитального движения одного из кварков, из которых состоит протон. Без потери сущности выполним следующий структурно упрощенный математический анализ размера протона.

Окончание статьи в книге: «Человек и энергия Вселенной» стр. 114 

https://disk.yandex.ru/i/FO0nulIgLdKNOQ   - Книга на Яндекс-диске

или  https://drive.google.com/file/d/1nL8HcOvQofCuSmaV27coeHeT6FDCq8GH/view?usp=drive_link – на диске Гугл

  

Навигатор статей  https://gvaleriy.blogspot.com/2016/03/blog-post.html