Pienin mitattu hiukkanen

Entäs Higgsin hiukkanen?

älypääkö? kirjoitti:

Entäs Higgsin hiukkanen?

On eroa hiukkasella ja "hiukkasella"
Elektroni lukeutuu fermioneihin, jotka ovat aineen perusosia. Tarkemmin sanottuna elektroni on leptoneihin kuuluva murkula .
Higgsin hiukkanen taas kuulu Bosonien perheeseen. Bosonit välittävät voimia.
Bosonin pakana on lisäksi ainoa standardimallin ötökkä, joka on onnistunut vielä toistaiseksi kätkeytymään. Saas katsoa miten Cernissä käy?

Yksi fysiikan tärkeimmistä ratkaisemattomista kysymyksistä sai vastauksen – Tutkijat selvittivät atomin ytimessä olevan protonin säteen
https://tekniikanmaailma.fi/yksi-fysiikan-tarkeimmista-ratkaisemattomista-kysymyksista-sai-vastauksen-tutkijat-selvittivat-atomin-ytimessa-olevan-protonin-sateen/
TUTKIJARYHMÄ KEHITTI uuden tavan mitata protonin sädettä. Vetyatomeita lähetettiin kaksien eri taajuuksilla olevien radioaaltojen läpi. Tämä viritti joitakin atomeja korkeampaan energiatilaan.

Mittaamalla sen, kuinka suuri osa atomeista jäi alempaan energiatilaan, tutkijat pystyivät määrittelemään eron energiamäärässä alemman ja virittyneen tilan välillä. Tämän tiedon avulla oli mahdollista laskea protonin säde.

Science-lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan protonin säde on 0,833 femtometriä, eli alle miljoonasosa miljardisosametristä. (0,833 x 10-15 metriä.)

Tämä on linjassa vuoden 2010 tuloksen kanssa, joten fyysikot alkavat kallistua sille kannalle, että tämä tulos on myös oikea. Tekeillä on kuitenkin lisää kokeita, joissa tarkoitus on tuoda asiasta lisää todisteita.

Jos ongelma ratkeaa, sillä on tiedotteen mukaan isoja seurauksia fysiiikan lakien ymmärtämiseen. Kysymys liittyy muun muassa kvanttisähködynamiikan teoriaan, joka kuvaa sitä, miten valo ja aine ovat tekemisissä keskenään.

Anonyymi kirjoitti:

Yksi fysiikan tärkeimmistä ratkaisemattomista kysymyksistä sai vastauksen – Tutkijat selvittivät atomin ytimessä olevan protonin säteen
https://tekniikanmaailma.fi/yksi-fysiikan-tarkeimmista-ratkaisemattomista-kysymyksista-sai-vastauksen-tutkijat-selvittivat-atomin-ytimessa-olevan-protonin-sateen/
TUTKIJARYHMÄ KEHITTI uuden tavan mitata protonin sädettä. Vetyatomeita lähetettiin kaksien eri taajuuksilla olevien radioaaltojen läpi. Tämä viritti joitakin atomeja korkeampaan energiatilaan.

Mittaamalla sen, kuinka suuri osa atomeista jäi alempaan energiatilaan, tutkijat pystyivät määrittelemään eron energiamäärässä alemman ja virittyneen tilan välillä. Tämän tiedon avulla oli mahdollista laskea protonin säde.

Science-lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan protonin säde on 0,833 femtometriä, eli alle miljoonasosa miljardisosametristä. (0,833 x 10-15 metriä.)

Tämä on linjassa vuoden 2010 tuloksen kanssa, joten fyysikot alkavat kallistua sille kannalle, että tämä tulos on myös oikea. Tekeillä on kuitenkin lisää kokeita, joissa tarkoitus on tuoda asiasta lisää todisteita.

Jos ongelma ratkeaa, sillä on tiedotteen mukaan isoja seurauksia fysiiikan lakien ymmärtämiseen. Kysymys liittyy muun muassa kvanttisähködynamiikan teoriaan, joka kuvaa sitä, miten valo ja aine ovat tekemisissä keskenään.

Lue lisää

Kuinka tarkka tämä protonin koko on, eli millainen heitto suuntaan jos toiseen mahdollinen? Entä neutronin säde, mikä on sen tämän hetken arvo ja millaisella heitolla?

Anonyymi kirjoitti:

Kuinka tarkka tämä protonin koko on, eli millainen heitto suuntaan jos toiseen mahdollinen? Entä neutronin säde, mikä on sen tämän hetken arvo ja millaisella heitolla?

Koska protonit eivät ole perushiukkasia, niillä on mitattavissa oleva koko; Protonin säde on aiemmin tutkimuksin todettu noin 0,84-0,87 fm (tai 0,84 × 10^−15 - 0,87 × 10^−15 m ).
Vuonna 2019 kahdessa eri tutkimuksessa, joissa käytettiin eri tekniikoita, havaittiin, että protonin säde on 0,833 fm ja epävarmuus ± 0,010 fm.
https://hmn.wiki/fi/Proton

Ytimen säde

Ytimen säde on tärkeimpiä suureita, joka ydinmalleissa on selitettävä. Se on likipitäen verrannollinen ytimen massaluvun kuutiojuureen ja etenkin suurilla ytimillä, jotka ovat pallomaisia.

Ytimen tiheys on miltei vakio, joten ytimen säteen R ja massaluvun A välillä pätee likimääräisesti seuraava yhtälö:

R = r0 A^1/3,

missä suuretta r0 voidaan pitää käytännössä vakiona ja sen arvo on 1,25 fm = 1.25 · 10^−15 m.

Esimerkiksi vety-ytimen säde on 1.25 fm, kun taas uraaniytimen säde on 10 fm.

Anonyymi kirjoitti:

Ytimen säde

Ytimen säde on tärkeimpiä suureita, joka ydinmalleissa on selitettävä. Se on likipitäen verrannollinen ytimen massaluvun kuutiojuureen ja etenkin suurilla ytimillä, jotka ovat pallomaisia.

Ytimen tiheys on miltei vakio, joten ytimen säteen R ja massaluvun A välillä pätee likimääräisesti seuraava yhtälö:

R = r0 A^1/3,

missä suuretta r0 voidaan pitää käytännössä vakiona ja sen arvo on 1,25 fm = 1.25 · 10^−15 m.

Esimerkiksi vety-ytimen säde on 1.25 fm, kun taas uraaniytimen säde on 10 fm.

Lue lisää

Atomiytimen rakenne

Atomin ytimessä (nuklidissa) on protoneja ja neutroneja.

Koska protonien sähkövaraus on positiivinen ja ne hylkivät toisiaan, ytimen pitäisi hajota sähköisesti. Näin ei kuitenkaan käy, vaan atomin ydintä pitää koossa ytimen hiukkasten (nukleonien) välinen vahva vuorovaikutus. Se on paljon voimakkaampi kuin sähköinen vuorovaikutus.

Neutronit ovat varauksettomia, joten niihin ei kohdistu sähköisiä poistovoimia. Kuitenkin vahva vuorovaikutus pitää myös neutroneja paikoillaan, joten neutronit ovat sitoutuneet ytimeen lujemmin kuin protonit. Samasta syystä neutronit ovat välttämättömiä suurten ytimien koossapysymiseksi.

Vahva vuorovaikutus on hyvin lyhyillä etäisyyksillä — alle 0.4 fm (femtometri, 1*10^-15 m) — poistovoima, mutta kauemmaksi mentäessä se muuttuu vetovoimaksi, kunnes noin 2 fm etäisyydellä voima alkaa heiketä voimakkaasti.

Koska vahva vuorovaikutus heikkenee nopeasti, ei suurissa ytimissä synny ytimen vastakkaisilla puolilla olevien nukleonien välille voimakasta vetovoimaa, mikä on yksi syy siihen, että raskaiden ydinten rakenne on löyhempi kuin keveiden ydinten.

Fissiossa raskas ydin halkeaa kahdeksi pienemmäksi ytimeksi ja osa sen ydinpotentiaalista vapautuu ja muuttuu lämpöenergiaksi. Fuusiossa kaksi kevyttä ydintä liittyy yhteen keskiraskaaksi ytimeksi, jolloin myös vapautuu lämpöenergiaa. Selitys tälle ilmiölle "sidoksen energia" -kappaleessa.

Sidoksen energia

Nukleonin sitoutuessa toiseen nukleoniin vapautuu potentiaalienergiaa, joka muuttuu ytimen sidosenergiaksi Eb.

Energiaa vapautuu niin paljon, että huomataan massan muuttuminen. Massaa on muuttunut (sidos)energiaksi. Eb on siis ytimen koko sidosenergia eli energia joka tarvitaan kaikkien ytimen nukleonien siirtämiseksi kauas toisistaan.

Massavajeeksi kutsutaan energiaksi muuntuvaa massaa.

Ja kun neutriino on myös alkeishiukkanen eli sillä ei ole rakennetta ja neutrinon energia on luokkaa miljoonasosa elektronin energiasta niin neutrino on elektronia paljon pienempi hiukkanen. Sillä ei ole edes sähkövarausta asettamassa sähkökenttään sitoutuneen energian vuoksi alarajaa sen säteelle.