پوروتون

بسم الله الرحمن الرحيم<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

پروتون

پروتون يكي از ذرات اصلي سازنده اتم مي باشد كه داراي بارالكتريكي مثبت و ميزان بزرگي بارالكتريكي آن برابر بار الكتريكي الكترون است منتها برخلاف الكترون كه داراي بار الكتريكي منفي مي باشدبارالكتريكي پروتون مثبت است.

پروتون از لحاظ جرم 1836 بار بزرگتراز جرم الكترون مي باشد. پروتون به همراه نوترون كه دراين حالت به هردو آنها نوكلئون مي گويندهسته اتم را تشكيل مي دهند. دراصل جرم اتم به تعداد پروتونها ونوترونهاي موجود درهسته بستگي دارد.

دراصل تعداد پروتنهاي موجود در هسته اتم است كه نوع اتم را مشخص مي كند با تغييردر تعداد پروتون هاي موجود در هسته نوع عنصرهم تغيير مي كند.

تعداد الكترون هاي موجود دراتم هم به تعداد پروتون ها بستگي دارد پس مي توان اين گونه بيان كرد كه خواص هر عنصر به تعداد پروتون هاي موجود در هسته اتمهاي آن عنصربستگي دارد.

اتم به حالت عادي خنثي است و نتيجه اي كه مي توان از اين مسئله گرفت اين است كه تعداد الكترون ها و پروتون هاي موجود دراتم باهم برابرند.

حال اگر يك يا چند الكترون از اتم جدا شوند،درچنين حالتي اتم تشكيل يون مثبت مي دهد (يون از واژه يوناني به معني رفتن گرفته شده) مقدار بار مثبت بوجود آمده برابر است با مقدار الكترون از دست داده شده.

عكس اين پديده هم اتفاق مي افتد: در برخي واكنش هاي شيميايي اتم الكترون مي گيرد و درچنين وضعيتي اتم داراي بار منفي مي شود، بارمنفي بوجود آمده برابراست با مقدار الكترون گرفته شده.

اتم هيدروژن باداشتن يك پروتون سبك ترين عنصر موجود در جهان است. اگر نوعي از هيدروژن كه در هسته آن تنها پروتون وجود دارد (سبك ترين ايزوتوپ هيدروژن كه درهسته آن نوترون وجود ندارد ) را كه الكترون موجود در اتم آن را جدا كنيم. يون بوجود آمده يك ذره بنيادين است كه به آن پروتون (از واژه يوناني به معناي نخستين) مي گويند.

پرتو مثبت – پروتون

در سال 1886 دانشمندي به نام گلدشتاين طي يك سري آزمايش وجود پرتويي به نام پرتو كانالي يا پرتو مثبت را كشف كرد.

خصوصيات اين پرتو به قرار زيراست.

1- ذرات تشكيل دهنده آن بوسيله ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي به نحوي منحرف مي شوند كه دلالت برمثبت بودن بار اين ذرات دارند.

2- نسبت بار به جرم e/m اين ذرات به طور قابل ملاحظه اي از e/m الكترون كوچكتر است.

3- نسبت e/m پرتو مثبت به ماهيت گاز داخل حباب بستگي دارد. بيشترين مقدار e/m براي اين ذرات مثبت هنگامي ديده مي شود كه در حباب، گاز هيدروژن وجود داشته است.

دريك حباب شيشه اي بين آند كاتد سوراخ دار ولتاژ قوي برقرار مي شود. پرتو كاتدي توليد شده به طرف آند جريان مي يابد وبراثربرخورد با اتمهاي گاز داخل حباب يونهاي مثبت توليد مي شود. اين يون ها جذب كاتد مي شوند ولي بعضي ازآنها از سوراخهاي كاتد عبوركرده وجرياني از ذرات مثبت درآن سوي كاتد بوجود مي آورند به اين جريان مثبت پرتو كانالي يا پرتومثبت گفته مي شود. نتيجه اي كه بعد ازبررسي پرتوكانالي گرفته مي شود بيان كننده اين است كه همه اتمها حامل واحدهايي از بار مثبت هستند كه تعدادآنها مضربي ازمقدار بار هسته اتم هيدروژن است. به اين واحدهاي اصلي پروتون گفته مي شود. مي توان گفت پرتون درواقع هيدروژن است كه تنها الكترونش راازدست داده.

مقدارe/m براي پروتون بزرگترين مقدار مشاهده شده براي يونهاي مثبت يعني 2/872*1014 esu/gاست.

حال با توجه به مقداربار پروتون مي توان جرم آن را محاسبه كرد كه برابراست با 1/6726*10-24g

پروتون ممعمولاً به همراه نوترون درهسته اتم قرار دارد. ولي پوروتون هاي آزاد را مي توان در پرتوهاي كيهاني يافت ويا مي توان بوسيله شتاب دهنده هاي ذرات آنها را توليد كرد.

عدد اتمي

پنج سال قبل ازآنكه رادرفورد درباره پروتون سخني مطرح كند. هنري موزلي يكي از دانشجويان رادرفورد كه روي توليد پرتوهاي ايكس مطاله مي كرد به نتايج قابل توجهي دست يافت.

موزلي با قرار دادن آندهايي دردستگاه توليد اشعه ايكس كه از فلزهاي مختلف ساخته شده بودند وسپس اندازه گيري فركانس پرتوهاي ايكس توليد شده.مشاهده كرد كه اين فركانس ها با افزايش جرم اتم فلز افزايش مي يابند. رادرفورد با محاسبه مقداربارمثبت هسته اتم هر يك ازاين فلزات نشان داد كه بين مقداربارمثبت هسته و فركانس پرتوهاي ايكس يك رابطه مستقيم وجود دارد. رادرفورد مقاديرباراندازه گيري شده را برمقداربار الكتريكي پرتون +1/602*10-19cتقسيم كرد. درنتيجه عددهاي صحيحي بدست آمد كه وي آن راعدد اتمي ناميد.

دراصل مي توان گفت اين اعداد بيانگرتعداد پرتون هاي موجود درهسته اتم را مشخص مي كنند. عدد اتمي را با حرف Z نشان مي دهند.

رادرفورد معتقد بود كه عدد اتمي همه اتم هاي يك عنصريكسان است، بنابراين به كمك عدد اتمي مي توان نوع عنصررا بيان كرد.

درمقياس amu كه تقريباً برابر<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /> يك دوازدهم جرم اتم كربن 12 جرم پرتون و نوترون تقريباً 1amu است. درحالي كه جرم الكترون تقريباً يك دوهزارم() اين مقداراست.

زد ماده

دراتمهاي پيرامون ما وضعيت به اين صورت است كه الكترون داراي بارمنفي پروتون داراي بارمثبت ونوترون خنثي است. اما درنقاطي ازكيهان حالت خواصي از مواد به چشم مي خورد كه به آن زد ماده مي گويند. زد ماده دراصل موادي هستند كه درآنها الكترون داراي بارمثبت وپروتون داراي بارمنفي و نوترون خنثي است.

دانشمندان بر اين عقيده اند كه اگرمقداري ماده وزد ماده با هم برخورد كنند انفجارهسته اي عظيمي رخ خواهد داد و مقداري انرژي بسيار زيادي آزاد خواهد شد.

برخي از دانشمندان براين عقيده اندكه مقداري از اين مواد (زد ماده) از نواحي ديگر كيهان به صورت سنگهاي آسماني به طرف منظومه خورشيدي ما آمده ودرمدارمشتري به دام افتاده اند در صورت درستي اين مطلب مي توان با در اختيارگرفتن اين مواد به منبع عظيمي از انرژي دست پيدا كرد. البته بايد خاطر نشان كنم اين مواد بايد درمحيطي كاملاً خلاء نگهداري شوند.درغير اين صورت سبب انفجار خواهند شد.

جديدترن دستاورد دانشمندان درزمينه زد ماده: دانشمندان به تازگي موفق شدند كه زد ماده اي را كه توليد كرده بودند تا مدت يك هزارثانيه ( 1000 ) نگهداري كنند.

اجزاء سازنده پروتون

پروتون ها، نوترون ها و الكترون ها اجزاء سازنده جهان پيرامون ما مي باشند و بيشتر ماده اي كه ما درباره آن شناخت داريم ازاين مواد ساخته شده اند. ستاره ها، سيارات، كهكشان ها، سحابي ها، غبارهاي ميان ستاره اي شهاب سنگ ها ودرنهايت سياره خودمان همه وهمه ازپروتون، نوترون والكترون ساخته شده اند ذراتي كه گمان مي رفت ريزترين اجزاء سازنده جهان هستي اندو ذراتي ريزتر از آنها وجود ندارد.

اما امروزه ديدگاه ما درمورد نوترون و پروتون باگذشته متفاوت است هرچند هنوزهم گمان مي رود كه الكترون را نمي توان به اجزاء كوچكتر تقسيم كرد. اما نوترون و پروتون از اجزاء ريزتري تشكيل شده اند.

دربرخي ازواكنش هاي هسته اي و آزمايش هاي پيشرفته تري كه در شتاب دهنده هاي

ذرات بنيادي انجام شد، دانشمندان پديده عجيبي را مشاهده كردهاند. آن پديده تبديل شدن نوترون به پرتون و پروتون به نوترون بود اين پديده روشن مي كند كه كه پروتون و نوترون از ذرات ريزتري تشكيل شده اند.

اين ذرات كه كوارك نام دارند ذرات بنيادي و جزء اصلي بوجود آورنده ماده مي باشند. دراثر تركيب كوارك ها ذراتي بوجود مي آيند كه هادرون ناميده مي شوند. پروتون و نوترون معروف ترين هادرون ها هستند.

انواع كوارك ها

تا به حال شش نوع كوارك شناسايي شده است. نامهاي جالبي برآنها گذاشته شده.

بالا، پايين، افسون، شگفت، درست،زيبا.

پروتون ها و نوترون ها هر كدام از سه كوارك ساخته شده اند نوترون از دو كوارك بالا ويك كوارك پايين ساخته شده است.

وپروتون از يك كوارك بالا و دو كوارك پايين درست شده است.

براي اينكه كوارك ها در كنار هم قرار بگيرند چسب مخصوصي لازم است. ذرات ديگري به نام كلوئون اين وظيفه را به عهده دارند.

بيشتر ماده موجود در عالم از كوارك ساخته شده است. اين كوارك ها درگروه هاي سه تايي در بسته اي به نام گلوئون مقيد شده اند.

بالا وپايين داراي كمترين وزن در بين كوارك ها مي باشند. در طول يك فرايند واپاشي كوارك هاي سنگين تربه سرعت به كوارك هاي بالاو پايين تبديل مي شوند يعني از حالت جرم بيشتر به حالت جرم كمتر.

به همين خاطراست كه كوارك هاي بالا وپايين عموماً پايدارمي باشند و رايجترين كوارك ها درعالم به شمار مي آيند.

درحالي كه كوارك هاي ديگرفقط درتصادم هاي با انرژي زياد توليد مي شوند.(مثل تابش هاي كيهاني و يا شتاب دهنده هاي ذرات)برخي از خواص كوارك ها عبارت است از: بارالكتريكي، باررنگ، اسپين و جرم.

براي هريك از طعم هاي كوارك يك پاد ماده متناظروجود دارد كه تحت عنوان پادكوارك نيز شناخته مي شود. و فقط دربرخي خصوصيات داراي علامت مخالف مي باشند.

يك تفاوت بنيادين بين ليپتون ها و كوارك ها وجود دارد وآن اين است كه كوارك ها برخلاف ليپتون ها هيچ گاه در تجربيات آزمايشگاهي به صورت ذرات آزاد ديده نشده اند.

براي بررسي اين موضوع كه كوارك ها داخل پروتون ها وجود دارند، فقط بر اساس ايجاد برخورد ميان پروتون ها و سايرذرات پرانرژي كه قادرباشند به داخل آن نفوذ كنند قابل بررسي است.

بنا به عقيده دانشمندان كوارك ها در هنگام انفجاربزرگ (مه بانگ) به صورت آزاد وجود داشته اند.

بنابرمدل انفجاربزرگ جهان ابتدايي از پلاسماي كوارك – گلئون انباشته بوده است.

ازآنجا كه كوارك ها و گلوئون ها (حامل نيروهاي قوي هسته اي) به صورت آزاد وجود داشته اند واز آنجايي كه نيروي قوي هسته اي با افزايش فاصله بين ذرات افزايش مي يابد پس بنابراين كوارك ها به انرژي بسيارزيادي براي آزاد ماندن نياز دارند و پلاسما فقط مي تواند دردماي بسياربالا وجود داشته باشد.

واين دما درلحظه انفجاربزرگ وجود داشته بنابرنظريه دانشمندان هندي، چيني و آمريكايي كوارك ها در دماي دو تريليون درجه كلوين آزاد مي شوند.

اين دانشمندان حساب كرده اند كه كوارك ها و گلوئون ها دردماي حدود دو تريليون درجه كلوين از قيود نوترون ها وپروتون ها آزاد مي شوند.ازطرف ديگر پس از گذشته يك ميليونيوم ثانيه از عمر كيهان دماي كيهان به حدي رسيد كه كوارك ها و گلوئون ها تركيب شدند وذرات مركب مثل نوترون ها و پروتون ها را ساختند البته تعيين اين دماي تركيب كار مشكلي است.

پايان

گرد آورنده: عليرضا شعوري الوارعليا

پوروتون

مطالب مشابه :

لیست قیمت روز زاگرس خودرو پروتون

پوروتون

پروتون، نوترون و طیف های اتمی

پروتون

پروتون

پروتون

پروتون ویرا

پرتون Gen 2

آزمایش فنی پروتون، مدل GEN.2 | مشخصات فنی