કયું મોટું છે, ન્યુટ્રોન કે પ્રોટોન? અણુઓની રચના - પદાર્થના પ્રાથમિક કણો, ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન

પ્રોટોન એ હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસ, હેડ્રોનના વર્ગમાંથી એક સ્થિર કણ છે.

તે કહેવું મુશ્કેલ છે કે કઈ ઘટનાને પ્રોટોનની શોધ ગણવી જોઈએ: છેવટે, હાઇડ્રોજન આયન તરીકે, તે લાંબા સમયથી જાણીતું છે. ઇ. રધરફોર્ડ (1911) દ્વારા અણુના ગ્રહોના મોડેલની રચના, આઇસોટોપ્સની શોધ (એફ. સોડી, જે. થોમસન, એફ. એસ્ટોન, 1906-1919), અને હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનું નિરીક્ષણ પ્રોટોન નાઇટ્રોજનની શોધમાં આલ્ફા કણોએ ભૂમિકા ભજવી હતી (E. Rutherford, 1919). 1925 માં, પી. બ્લેકેટને ક્લાઉડ ચેમ્બરમાં પ્રોટોન ટ્રેસના પ્રથમ ફોટોગ્રાફ્સ મળ્યા (જુઓ ન્યુક્લિયર રેડિયેશન ડિટેક્ટર્સ), જે તત્વોના કૃત્રિમ પરિવર્તનની શોધની પુષ્ટિ કરે છે. આ પ્રયોગોમાં, β-કણ નાઇટ્રોજન ન્યુક્લિયસ દ્વારા કબજે કરવામાં આવ્યું હતું, જે પ્રોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે અને ઓક્સિજન આઇસોટોપમાં ફેરવાય છે.

ન્યુટ્રોન સાથે મળીને, પ્રોટોન બધાના અણુ ન્યુક્લી બનાવે છે રાસાયણિક તત્વો, અને ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા આપેલ તત્વની અણુ સંખ્યા નક્કી કરે છે. પ્રોટોન પાસે પ્રાથમિક ચાર્જ જેટલો હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોય ​​છે, એટલે કે. સંપૂર્ણ મૂલ્યઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ. આ 10-21 ની ચોકસાઈ સાથે પ્રાયોગિક રીતે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. પ્રોટોન માસ mp = (938.2796 ± 0.0027) MeV અથવા ~ 1.6-10-24 ગ્રામ, એટલે કે પ્રોટોન ઇલેક્ટ્રોન કરતાં 1836 ગણો ભારે છે! સાથે આધુનિક બિંદુપરિપ્રેક્ષ્યમાં, પ્રોટોન એ સાચું પ્રાથમિક કણ નથી: તેમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ +2/3 (પ્રાથમિક ચાર્જના એકમોમાં) અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ -1/3 સાથે એક ડી-ક્વાર્કનો સમાવેશ થાય છે. ક્વાર્ક અન્ય કાલ્પનિક કણોના વિનિમય દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે - ગ્લુઓન્સ, ક્ષેત્રનો ક્વોન્ટા જે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. પ્રયોગોમાંથી ડેટા કે જેમાં પ્રોટોન પર ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગની પ્રક્રિયાઓ ગણવામાં આવી હતી તે ખરેખર પ્રોટોનની અંદર બિંદુ સ્કેટરિંગ કેન્દ્રોની હાજરી સૂચવે છે. આ પ્રયોગો ચોક્કસ અર્થમાં રધરફોર્ડના પ્રયોગો જેવા જ છે જેના કારણે અણુ ન્યુક્લિયસની શોધ થઈ. સંયુક્ત કણ હોવાને કારણે, પ્રોટોન ~ 10-13 સે.મી.નું મર્યાદિત કદ ધરાવે છે, જો કે, અલબત્ત, તેને ઘન બોલ તરીકે રજૂ કરી શકાતું નથી. તેના બદલે, પ્રોટોન એક અસ્પષ્ટ સીમા સાથેના વાદળ જેવું લાગે છે, જેમાં બનાવેલ અને નાશ પામેલા વર્ચ્યુઅલ કણોનો સમાવેશ થાય છે. પ્રોટોન, તમામ હેડ્રોનની જેમ, દરેક મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. તેથી. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ન્યુક્લીમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનને જોડે છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અણુઓમાં પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનને જોડે છે. નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના ઉદાહરણો ન્યુટ્રોનનો બીટા સડો અથવા પોઝીટ્રોન અને ન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે પ્રોટોનનું ન્યુટ્રોનમાં ઇન્ટ્રાન્યુક્લિયર રૂપાંતર છે (મુક્ત પ્રોટોન માટે આવી પ્રક્રિયા ઊર્જાના સંરક્ષણ અને પરિવર્તનના કાયદાને કારણે અશક્ય છે, કારણ કે ન્યુટ્રોનનો સમૂહ થોડો મોટો હોય છે). પ્રોટોન સ્પિન 1/2 છે. અર્ધ-પૂર્ણાંક સ્પિનવાળા હેડરોન્સને બેરીઓન્સ કહેવામાં આવે છે (માંથી ગ્રીક શબ્દ, જેનો અર્થ થાય છે "ભારે"). બેરીયોન્સમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન, વિવિધ હાયપરરોન્સ (?, ?, ?, ?) અને નવા ક્વોન્ટમ નંબરો સાથે સંખ્યાબંધ કણોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી મોટા ભાગના હજુ સુધી શોધાયા નથી. બેરીયોન્સની લાક્ષણિકતા માટે તે રજૂ કરવામાં આવ્યું છે ખાસ નંબર-- બેરીયોન ચાર્જ, બેરીયોન્સ માટે 1 ની બરાબર, - 1 -- એન્ટીબેરીયોન્સ માટે અને O -- અન્ય તમામ કણો માટે. બેરીયોન ચાર્જ એ બેરીયોન ફીલ્ડનો સ્ત્રોત નથી; તે માત્ર કણો સાથેની પ્રતિક્રિયાઓમાં જોવા મળતી પેટર્નનું વર્ણન કરવા માટે રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. આ દાખલાઓ બેરીયોન ચાર્જના સંરક્ષણના કાયદાના સ્વરૂપમાં વ્યક્ત કરવામાં આવે છે: સિસ્ટમમાં બેરીયોન્સ અને એન્ટિબેરીયોન્સની સંખ્યા વચ્ચેનો તફાવત કોઈપણ પ્રતિક્રિયાઓમાં સચવાય છે. બેરીયોન ચાર્જનું સંરક્ષણ પ્રોટોન માટે ક્ષીણ થવું અશક્ય બનાવે છે, કારણ કે તે બેરીયોન્સમાં સૌથી હલકો છે. આ કાયદો પ્રાયોગિક છે અને, અલબત્ત, પ્રાયોગિક રીતે પરીક્ષણ કરવું આવશ્યક છે. બેરીયોન ચાર્જના સંરક્ષણના કાયદાની ચોકસાઈ પ્રોટોનની સ્થિરતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેનું જીવનકાળ માટે પ્રાયોગિક અંદાજ 1032 વર્ષથી ઓછું મૂલ્ય આપે છે.

તે જ સમયે, સિદ્ધાંતો કે જે તમામ પ્રકારની મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને જોડે છે તે પ્રક્રિયાઓની આગાહી કરે છે જે બેરીયોન ચાર્જના વિક્ષેપ અને પ્રોટોનના સડો તરફ દોરી જાય છે. આવા સિદ્ધાંતોમાં પ્રોટોનનું જીવનકાળ ખૂબ ચોક્કસ રીતે દર્શાવવામાં આવતું નથી: આશરે 1032 ± 2 વર્ષ. આ સમય પ્રચંડ છે, તે બ્રહ્માંડના અસ્તિત્વ કરતાં અનેક ગણો લાંબો છે (~ 2*1010 વર્ષ). તેથી, પ્રોટોન વ્યવહારીક રીતે સ્થિર છે, જેણે રાસાયણિક તત્વોની રચના અને આખરે બુદ્ધિશાળી જીવનનો ઉદભવ શક્ય બનાવ્યો. જો કે, પ્રોટોન સડો માટે શોધ હવે તેમાંથી એકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે સૌથી મહત્વપૂર્ણ કાર્યોપ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્ર. 100 m3 પાણીના જથ્થામાં ~ 1032 વર્ષ પ્રોટોન જીવનકાળ સાથે (1 m3 ~ 1030 પ્રોટોન ધરાવે છે), દર વર્ષે એક પ્રોટોનનો ક્ષય અપેક્ષિત હોવો જોઈએ. આ ક્ષયની નોંધણી કરવાનું બાકી છે. પ્રોટોન સડોની શોધ એ પ્રકૃતિના દળોની એકતાની સાચી સમજણ તરફ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું હશે.

ન્યુટ્રોન એક તટસ્થ કણ છે જે હેડ્રોનના વર્ગથી સંબંધિત છે. 1932 માં અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. ચેડવિક દ્વારા શોધાયેલ. પ્રોટોન સાથે, ન્યુટ્રોનનો એક ભાગ છે અણુ ન્યુક્લી. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જન્યુટ્રોન qn શૂન્ય બરાબર છે. મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં ન્યુટ્રોન બીમના વિચલનમાંથી ચાર્જના સીધા માપ દ્વારા આની પુષ્ટિ થાય છે, જે દર્શાવે છે કે |qn|<10-20e (здесь е -- элементарный электрический заряд, т. е. абсолютная величина заряда электрона). Косвенные данные дают оценку |qn|< 2?10-22 е. Спин нейтрона равен 1/2. Как адрон с полуцелым спином, он относится к группе барионов. У каждого бариона есть античастица; антинейтрон был открыт в 1956 г. в опытах по рассеянию антипротонов на ядрах. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком барионного заряда; у нейтрона, как и у протона, барионный заряд равен +1.Как и протон и прочие адроны, нейтрон не является истинно элементарной частицей: он состоит из одного u-кварка с электрическим зарядом +2/3 и двух d-кварков с зарядом - 1/3, связанных между собой глюонным полем.

ન્યુટ્રોન માત્ર સ્થિર અણુ ન્યુક્લીમાં સ્થિર હોય છે. મુક્ત ન્યુટ્રોન એક અસ્થિર કણ છે જે પ્રોટોન (p), ઇલેક્ટ્રોન (e-) અને ઇલેક્ટ્રોન એન્ટિન્યુટ્રિનોમાં ક્ષીણ થાય છે. ન્યુટ્રોન જીવનકાળ (917?14) સે છે, એટલે કે લગભગ 15 મિનિટ. દ્રવ્યમાં, ન્યુટ્રોન ન્યુક્લી દ્વારા તેમના મજબૂત શોષણને કારણે મુક્ત સ્વરૂપમાં પણ ઓછા અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેથી, તેઓ પ્રકૃતિમાં થાય છે અથવા ફક્ત પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે પ્રયોગશાળામાં ઉત્પન્ન થાય છે.

વિવિધ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓના ઊર્જા સંતુલનના આધારે, ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનના સમૂહ વચ્ચેનો તફાવત નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો: mn-mp(1.29344 ±0.00007) MeV. પ્રોટોન સમૂહ સાથે તેની સરખામણી કરીને, આપણે ન્યુટ્રોન માસ મેળવીએ છીએ: mn = 939.5731 ± 0.0027 MeV; આ mn ~ 1.6-10-24 ને અનુરૂપ છે. ન્યુટ્રોન તમામ પ્રકારની મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનને અણુ ન્યુક્લીમાં બાંધે છે. નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું ઉદાહરણ ન્યુટ્રોનનો બીટા સડો છે.

શું આ તટસ્થ કણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે? ન્યુટ્રોનની આંતરિક રચના હોય છે, અને સામાન્ય તટસ્થતા સાથે, તેમાં વિદ્યુત પ્રવાહો હોય છે, જે ખાસ કરીને ન્યુટ્રોનમાં ચુંબકીય ક્ષણના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, ન્યુટ્રોન હોકાયંત્રની સોયની જેમ વર્તે છે. આ તેની ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું માત્ર એક ઉદાહરણ છે. ન્યુટ્રોનના ઇલેક્ટ્રિક દ્વિધ્રુવ ક્ષણની શોધ, જેના માટે ઉચ્ચ મર્યાદા મેળવવામાં આવી હતી, તેને ખૂબ રસ મળ્યો. અહીં, યુએસએસઆર એકેડેમી ઑફ સાયન્સિસના લેનિનગ્રાડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા સૌથી વધુ અસરકારક પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા; ન્યુટ્રોન દ્વિધ્રુવીય ક્ષણની શોધ એ માઇક્રોપ્રોસેસીસમાં સમયના રિવર્સલ હેઠળ આક્રમણના ઉલ્લંઘનની પદ્ધતિને સમજવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

ન્યુટ્રોનની ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં તેમની ઘટનાઓથી સીધી રીતે જોવામાં આવી હતી.

તેમની ગતિ ઊર્જા અનુસાર ન્યુટ્રોનનું પરંપરાગત વર્ગીકરણ હવે સ્વીકારવામાં આવ્યું છે:

ધીમા ન્યુટ્રોન (<105эВ, есть много их разновидностей),

ઝડપી ન્યુટ્રોન (105?108eV), ઉચ્ચ ઉર્જા (> 108eV).

અત્યંત ધીમા ન્યુટ્રોન (10-7 eV), જેને અલ્ટ્રાકોલ્ડ ન્યુટ્રોન કહેવામાં આવે છે, તે ખૂબ જ રસપ્રદ ગુણધર્મો ધરાવે છે. તે બહાર આવ્યું છે કે અલ્ટ્રાકોલ્ડ ન્યુટ્રોન "ચુંબકીય ટ્રેપ્સ" માં એકઠા થઈ શકે છે અને તેમના સ્પિનને ત્યાં ચોક્કસ દિશામાં પણ લક્ષી કરી શકાય છે. વિશિષ્ટ રૂપરેખાંકનના ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરીને, અલ્ટ્રાકોલ્ડ ન્યુટ્રોન શોષક દિવાલોથી અલગ કરવામાં આવે છે અને તેઓ સડી ન જાય ત્યાં સુધી જાળમાં "જીવંત" રહી શકે છે. આ ઘણા સૂક્ષ્મ પ્રયોગોને ન્યુટ્રોનના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. અલ્ટ્રાકોલ્ડ ન્યુટ્રોનનો સંગ્રહ કરવાની બીજી પદ્ધતિ તેમના તરંગ ગુણધર્મો પર આધારિત છે. આવા ન્યુટ્રોન ફક્ત બંધ "જાર" માં સંગ્રહિત કરી શકાય છે. આ વિચાર સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રી યા. બી. ઝેલ્ડોવિચે 1950 ના દાયકાના અંતમાં વ્યક્ત કર્યો હતો અને લગભગ એક દાયકા પછી ન્યુક્લિયર રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં ડુબ્નામાં પ્રથમ પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા.

તાજેતરમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ એક જહાજ બનાવવામાં વ્યવસ્થાપિત કર્યું જેમાં અલ્ટ્રાકોલ્ડ ન્યુટ્રોન તેમના કુદરતી સડો સુધી જીવે છે.

મુક્ત ન્યુટ્રોન અણુ ન્યુક્લી સાથે સક્રિય રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં સક્ષમ છે, જેના કારણે પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. દ્રવ્ય સાથે ધીમા ન્યુટ્રોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, વ્યક્તિ પ્રતિધ્વનિ અસરો, સ્ફટિકોમાં વિવર્તન વિખેરવું વગેરેનું અવલોકન કરી શકે છે. આ ગુણધર્મોને લીધે, ન્યુટ્રોનનો વ્યાપકપણે ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ અને સોલિડ સ્ટેટ ફિઝિક્સમાં ઉપયોગ થાય છે. તેઓ પરમાણુ ઊર્જામાં, ટ્રાન્સયુરેનિયમ તત્વો અને કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સના ઉત્પાદનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે અને રાસાયણિક વિશ્લેષણ અને ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સંશોધનમાં વ્યવહારુ ઉપયોગ શોધે છે.

અણુ એ પદાર્થના સૌથી નાના કણો છે.
જો તમે સરેરાશ કદના સફરજનને પૃથ્વીના કદ જેટલું મોટું કરો છો, તો અણુઓ માત્ર સફરજનના કદના બની જશે. આવા નાના પરિમાણો હોવા છતાં, અણુમાં નાના ભૌતિક કણોનો સમાવેશ થાય છે.
તમે તમારા શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી અણુની રચનાથી પહેલાથી જ પરિચિત હોવા જોઈએ. અને તેમ છતાં, ચાલો યાદ કરીએ કે અણુમાં ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે ન્યુક્લિયસની આસપાસ એટલી ઝડપથી ફરે છે કે તેઓ અસ્પષ્ટ બની જાય છે - તેઓ "ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડ" અથવા અણુનું ઇલેક્ટ્રોન શેલ બનાવે છે.

ઈલેક્ટ્રોન્સસામાન્ય રીતે નીચે મુજબ સૂચવવામાં આવે છે: ઇ − . ઈલેક્ટ્રોન્સ ઇ- ખૂબ જ હળવા, લગભગ વજનહીન, પરંતુ તેમની પાસે છે નકારાત્મકઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ. તે −1 ની બરાબર છે. આપણે બધા જે વિદ્યુત પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીએ છીએ તે વાયરોમાં ચાલતા ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે.

અણુ ન્યુક્લિયસ, જેમાં તેનો લગભગ તમામ સમૂહ કેન્દ્રિત છે, તેમાં બે પ્રકારના કણોનો સમાવેશ થાય છે - ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન.

ન્યુટ્રોનનીચે પ્રમાણે સૂચિત: n 0 , એ પ્રોટોનતેથી: પી + .
દળની દ્રષ્ટિએ, ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન લગભગ સમાન છે - 1.675 10−24 ગ્રામ અને 1.673 10−24 ગ્રામ.
સાચું છે, આવા નાના કણોના સમૂહને ગ્રામમાં ગણવું ખૂબ જ અસુવિધાજનક છે, તેથી તે આમાં વ્યક્ત થાય છે કાર્બન એકમો, જેમાંથી દરેક 1.673 10 −24 g બરાબર છે.
દરેક કણ માટે આપણને મળે છે સંબંધિત અણુ સમૂહ, કાર્બન એકમના દળ દ્વારા વિભાજિત અણુના દળના ભાગ (ગ્રામમાં) સમાન. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ 1 જેટલો હોય છે, પરંતુ પ્રોટોનનો ચાર્જ ધન અને +1 જેટલો હોય છે, જ્યારે ન્યુટ્રોનનો કોઈ ચાર્જ હોતો નથી.

. અણુ વિશે કોયડાઓ

અણુને કણોમાંથી "મનમાં" એસેમ્બલ કરી શકાય છે, જેમ કે રમકડા અથવા બાળકોના બાંધકામ સેટના ભાગોમાંથી કાર. તે માત્ર બે મહત્વપૂર્ણ શરતો અવલોકન જરૂરી છે.

• પ્રથમ શરત: દરેક પ્રકારના અણુનું પોતાનું છે પોતાનો સેટ"વિગતો" - પ્રાથમિક કણો. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુમાં નિશ્ચિતપણે +1 ના હકારાત્મક ચાર્જ સાથે ન્યુક્લિયસ હશે, જેનો અર્થ છે કે તેમાં ચોક્કસપણે એક પ્રોટોન હોવો જોઈએ (અને વધુ નહીં).
  હાઇડ્રોજન અણુમાં ન્યુટ્રોન પણ હોઈ શકે છે. આગળના ફકરામાં આ વિશે વધુ.
  ઓક્સિજન અણુ (આવર્ત કોષ્ટકમાં અણુ સંખ્યા 8 છે) એક ન્યુક્લિયસ ચાર્જ હશે આઠહકારાત્મક ચાર્જ (+8), જેનો અર્થ છે કે આઠ પ્રોટોન છે. ઓક્સિજન અણુનું દળ 16 સંબંધિત એકમો હોવાથી, ઓક્સિજન ન્યુક્લિયસ મેળવવા માટે, આપણે બીજા 8 ન્યુટ્રોન ઉમેરીએ છીએ.
• બીજી શરતદરેક અણુ હોવું જોઈએ વિદ્યુત તટસ્થ. આ કરવા માટે, તેની પાસે ન્યુક્લિયસના ચાર્જને સંતુલિત કરવા માટે પૂરતા ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ. બીજા શબ્દો માં, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છેતેના મૂળમાં, તેમજ સામયિક કોષ્ટકમાં આ તત્વનો સીરીયલ નંબર.

પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, અણુમાં ત્રણ પ્રકારના પ્રાથમિક કણોનો સમાવેશ થાય છે: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન. અણુ ન્યુક્લિયસ એ અણુનો મધ્ય ભાગ છે, જેમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનું સામાન્ય નામ ન્યુક્લિયન છે; તેઓ ન્યુક્લિયસમાં એકબીજામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. સૌથી સરળ અણુનું ન્યુક્લિયસ - હાઇડ્રોજન અણુ - એક પ્રાથમિક કણ ધરાવે છે - પ્રોટોન.

અણુના ન્યુક્લિયસનો વ્યાસ આશરે 10-13 - 10-12 સેમી છે અને તે અણુના વ્યાસના 0.0001 છે. જો કે, અણુનો લગભગ સમગ્ર સમૂહ (99.95-99.98%) ન્યુક્લિયસમાં કેન્દ્રિત છે. જો શુદ્ધ પરમાણુ પદાર્થનું 1 સેમી 3 મેળવવાનું શક્ય હતું, તો તેનું દળ 100-200 મિલિયન ટન હશે. અણુના ન્યુક્લિયસનું દળ અણુ બનાવે છે તે તમામ ઇલેક્ટ્રોનના દળ કરતાં હજાર ગણું વધારે છે.

પ્રોટોન- એક પ્રાથમિક કણ, હાઇડ્રોજન અણુનું ન્યુક્લિયસ. પ્રોટોનનું દળ 1.6721 x 10-27 કિગ્રા છે, જે ઇલેક્ટ્રોનના દળના 1836 ગણું છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ધન અને 1.66 x 10-19 C ની બરાબર છે. કુલોમ્બ એ 1A (એમ્પીયર) ના સતત પ્રવાહ પર 1 સેકન્ડના સમયમાં કંડક્ટરના ક્રોસ-સેક્શનમાંથી પસાર થતી વીજળીના જથ્થાના સમાન ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું એકમ છે.

કોઈપણ તત્વના દરેક અણુમાં ન્યુક્લિયસમાં ચોક્કસ સંખ્યામાં પ્રોટોન હોય છે. આ સંખ્યા આપેલ તત્વ માટે સ્થિર છે અને તેના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. એટલે કે, પ્રોટોનની સંખ્યા નક્કી કરે છે કે આપણે કયા રાસાયણિક તત્વ સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, જો ન્યુક્લિયસમાં એક પ્રોટોન હોય, તો તે હાઇડ્રોજન છે, જો ત્યાં 26 પ્રોટોન હોય, તો તે આયર્ન છે. અણુ ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ (ચાર્જ નંબર Z) અને તત્વોની સામયિક કોષ્ટક D.I માં તત્વની અણુ સંખ્યા નક્કી કરે છે. મેન્ડેલીવ (તત્વની અણુ સંખ્યા).

ન્યુટ્રોન- 1.6749 x 10-27 કિગ્રા, ઇલેક્ટ્રોનના દળના 1839 ગણા દળ સાથેનો વિદ્યુત તટસ્થ કણ. મુક્ત સ્થિતિમાં ચેતાકોષ એક અસ્થિર કણ છે; તે સ્વતંત્ર રીતે ઇલેક્ટ્રોન અને એન્ટિન્યુટ્રિનોના ઉત્સર્જન સાથે પ્રોટોનમાં ફેરવાય છે. ન્યુટ્રોનનું અર્ધ જીવન (જે સમય દરમિયાન ન્યુટ્રોનની અડધી મૂળ સંખ્યાનો ક્ષય થાય છે) લગભગ 12 મિનિટ છે. જો કે, સ્થિર અણુ ન્યુક્લીની અંદર બંધાયેલ સ્થિતિમાં, તે સ્થિર છે. ન્યુક્લિયસમાં ન્યુક્લિઅન્સ (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) ની કુલ સંખ્યાને સમૂહ સંખ્યા (અણુ સમૂહ - A) કહેવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયસમાં સમાવિષ્ટ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમૂહ અને ચાર્જની સંખ્યા વચ્ચેના તફાવતની બરાબર છે: N = A - Z.

ઇલેક્ટ્રોન- એક પ્રાથમિક કણ, સૌથી નાના સમૂહનો વાહક - 0.91095x10-27 ગ્રામ અને સૌથી નાનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ - 1.6021x10-19 સે. આ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ કણ છે. અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે, એટલે કે. અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે.

પોઝિટ્રોન- હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથેનો પ્રાથમિક કણ, ઇલેક્ટ્રોનના સંબંધમાં એન્ટિપાર્ટિકલ. ઇલેક્ટ્રોન અને પોઝીટ્રોનનું દળ સમાન છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન છે, પરંતુ ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે.

ન્યુક્લીના વિવિધ પ્રકારોને ન્યુક્લિડ્સ કહેવામાં આવે છે. ન્યુક્લાઇડ એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સાથે અણુનો એક પ્રકાર છે. પ્રકૃતિમાં, એક જ તત્વના અણુઓ વિવિધ અણુ સમૂહ (દળ સંખ્યા) સાથે છે:
, Cl, વગેરે. આ અણુઓના ન્યુક્લીમાં સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન હોય છે, પરંતુ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ હોય છે. સમાન તત્વના અણુઓની વિવિધતા કે જે સમાન પરમાણુ ચાર્જ ધરાવે છે પરંતુ વિવિધ સમૂહ સંખ્યાઓ કહેવાય છે આઇસોટોપ્સ . સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન ધરાવતા, પરંતુ ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં ભિન્નતા ધરાવતા, આઇસોટોપ્સમાં ઇલેક્ટ્રોન શેલ્સની સમાન રચના હોય છે, એટલે કે. ખૂબ સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો અને રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં સમાન સ્થાન ધરાવે છે.

તેઓ ઉપર ડાબી બાજુએ સ્થિત અનુક્રમણિકા A સાથે સંબંધિત રાસાયણિક તત્વના પ્રતીક દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે - સમૂહ સંખ્યા, કેટલીકવાર પ્રોટોન (Z) ની સંખ્યા પણ નીચે ડાબી બાજુએ આપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફરસના કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સને અનુક્રમે 32P, 33P અથવા P અને P તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવ્યા છે. તત્વના પ્રતીકને દર્શાવ્યા વિના આઇસોટોપને નિયુક્ત કરતી વખતે, તત્વના હોદ્દા પછી સમૂહ સંખ્યા આપવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફરસ - 32, ફોસ્ફરસ - 33.

મોટાભાગના રાસાયણિક તત્વોમાં ઘણા આઇસોટોપ્સ હોય છે. હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ 1H-પ્રોટિયમ ઉપરાંત, ભારે હાઇડ્રોજન 2H-ડ્યુટેરિયમ અને સુપરહેવી હાઇડ્રોજન 3H-ટ્રિટિયમ જાણીતા છે. યુરેનિયમમાં 11 આઇસોટોપ્સ છે; કુદરતી સંયોજનોમાં ત્રણ છે (યુરેનિયમ 238, યુરેનિયમ 235, યુરેનિયમ 233). તેમની પાસે અનુક્રમે 92 પ્રોટોન અને 146,143 અને 141 ન્યુટ્રોન છે.

હાલમાં, 108 રાસાયણિક તત્વોના 1900 થી વધુ આઇસોટોપ્સ જાણીતા છે. આમાંથી કુદરતી આઇસોટોપ્સમાં તમામ સ્થિર (તેમાંથી લગભગ 280) અને કુદરતી આઇસોટોપ્સનો સમાવેશ થાય છે જે કિરણોત્સર્ગી પરિવારોનો ભાગ છે (તેમાંથી 46). બાકીનાને કૃત્રિમ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે; તે વિવિધ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે કૃત્રિમ રીતે મેળવવામાં આવે છે.

"આઇસોટોપ્સ" શબ્દનો ઉપયોગ ફક્ત ત્યારે જ થવો જોઈએ જ્યારે આપણે સમાન તત્વના અણુઓ વિશે વાત કરીએ, ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બન 12C અને 14C. જો વિવિધ રાસાયણિક તત્વોના અણુઓનો અર્થ છે, તો "ન્યુક્લાઇડ્સ" શબ્દનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ 90Sr, 131J, 137Cs.

ચાલો પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન કેવી રીતે શોધી શકાય તે વિશે વાત કરીએ. અણુમાં ત્રણ પ્રકારના પ્રાથમિક કણો હોય છે, દરેક તેના પોતાના પ્રાથમિક ચાર્જ અને સમૂહ સાથે.

કોર માળખું

પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન કેવી રીતે શોધી શકાય તે સમજવા માટે, કલ્પના કરો કે તે અણુનો મુખ્ય ભાગ છે. ન્યુક્લિયસની અંદર પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન હોય છે જેને ન્યુક્લિયન કહેવાય છે. ન્યુક્લિયસની અંદર, આ કણો એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એકમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન શોધવા માટે, તમારે તેનો સીરીયલ નંબર જાણવાની જરૂર છે. જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે તે આ તત્વ છે જે સામયિક કોષ્ટકનું નેતૃત્વ કરે છે, તો તેના ન્યુક્લિયસમાં એક પ્રોટોન હોય છે.

અણુ ન્યુક્લિયસનો વ્યાસ અણુના કુલ કદના દસ-હજારમો ભાગ છે. તે સમગ્ર પરમાણુનો મોટો ભાગ ધરાવે છે. ન્યુક્લિયસનું દળ અણુમાં હાજર તમામ ઇલેક્ટ્રોનના સરવાળા કરતાં હજારો ગણું વધારે છે.

કણ લક્ષણો

ચાલો જોઈએ કે અણુમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઈલેક્ટ્રોન કેવી રીતે શોધી શકાય અને તેમની વિશેષતાઓ વિશે જાણીએ. પ્રોટોન એ એક છે જે હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસને અનુરૂપ છે. તેનું દળ ઇલેક્ટ્રોન કરતાં 1836 ગણું વધી જાય છે. આપેલ ક્રોસ-સેક્શન સાથે કંડક્ટરમાંથી પસાર થતી વીજળીનું એકમ નક્કી કરવા માટે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો ઉપયોગ થાય છે.

દરેક અણુના ન્યુક્લિયસમાં ચોક્કસ સંખ્યામાં પ્રોટોન હોય છે. તે એક સ્થિર મૂલ્ય છે અને આપેલ તત્વના રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોને દર્શાવે છે.

કાર્બન અણુમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઈલેક્ટ્રોન કેવી રીતે શોધી શકાય? આ રાસાયણિક તત્વની અણુ સંખ્યા 6 છે, તેથી, ન્યુક્લિયસમાં છ પ્રોટોન હોય છે. ગ્રહોની પ્રણાલી અનુસાર, છ ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની આસપાસ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે. કાર્બન મૂલ્ય (12) માંથી ન્યુટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે, આપણે પ્રોટોન (6) ની સંખ્યા બાદ કરીએ છીએ, આપણને છ ન્યુટ્રોન મળે છે.

આયર્ન અણુ માટે, પ્રોટોનની સંખ્યા 26 ને અનુરૂપ છે, એટલે કે, આ તત્વ સામયિક કોષ્ટકમાં 26મી અણુ સંખ્યા ધરાવે છે.

ન્યુટ્રોન એ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ કણ છે, જે મુક્ત સ્થિતિમાં અસ્થિર છે. ન્યુટ્રોન સ્વયંભૂ રીતે પોઝીટીવલી ચાર્જ થયેલ પ્રોટોનમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે, જે એન્ટીન્યુટ્રીનો અને ઈલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરે છે. તેનું સરેરાશ અર્ધ જીવન 12 મિનિટ છે. સમૂહ સંખ્યા એ અણુના ન્યુક્લિયસની અંદર પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા છે. ચાલો એ જાણવાનો પ્રયત્ન કરીએ કે આયનમાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન કેવી રીતે શોધી શકાય? જો અણુ, અન્ય તત્વ સાથે રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન, હકારાત્મક ઓક્સિડેશન સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરે છે, તો તેમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા બદલાતી નથી, ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન ઓછા બને છે.

નિષ્કર્ષ

અણુની રચનાને લગતા ઘણા સિદ્ધાંતો હતા, પરંતુ તેમાંથી એક પણ વ્યવહારુ નહોતું. રધરફોર્ડ દ્વારા બનાવેલ સંસ્કરણ પહેલાં, ન્યુક્લિયસની અંદર પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનું સ્થાન તેમજ ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનના પરિભ્રમણ વિશે કોઈ વિગતવાર સમજૂતી નહોતી. અણુના ગ્રહોની રચનાના સિદ્ધાંતના ઉદભવ પછી, સંશોધકોને માત્ર અણુમાં પ્રાથમિક કણોની સંખ્યા નક્કી કરવાની જ નહીં, પણ ચોક્કસ રાસાયણિક તત્વના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોની આગાહી કરવાની પણ તક મળી.

ઘણા લોકો શાળામાંથી સારી રીતે જાણે છે કે તમામ પદાર્થોમાં અણુઓ હોય છે. અણુઓ, બદલામાં, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ કરે છે જે ન્યુક્લિયસથી અમુક અંતરે સ્થિત અણુઓ અને ઇલેક્ટ્રોનનું ન્યુક્લિયસ બનાવે છે. ઘણાએ એવું પણ સાંભળ્યું છે કે પ્રકાશમાં પણ કણો - ફોટોન હોય છે. જો કે, કણોની દુનિયા આ સુધી મર્યાદિત નથી. આજની તારીખે, 400 થી વધુ વિવિધ પ્રાથમિક કણો જાણીતા છે. ચાલો એ સમજવાનો પ્રયત્ન કરીએ કે પ્રાથમિક કણો એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ પડે છે.

ત્યાં ઘણા પરિમાણો છે જેના દ્વારા પ્રાથમિક કણો એકબીજાથી અલગ કરી શકાય છે:

• વજન.
• ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ.
• આજીવન. લગભગ તમામ પ્રાથમિક કણો મર્યાદિત જીવનકાળ ધરાવે છે, જે પછી તેઓ ક્ષીણ થઈ જાય છે.
• સ્પિન. તેને રોટેશનલ ક્ષણ તરીકે, ખૂબ જ અંદાજે ગણી શકાય.

થોડા વધુ પરિમાણો, અથવા જેમને સામાન્ય રીતે ક્વોન્ટમ નંબર્સના વિજ્ઞાનમાં કહેવામાં આવે છે. આ પરિમાણોનો હંમેશા સ્પષ્ટ ભૌતિક અર્થ હોતો નથી, પરંતુ કેટલાક કણોને અન્યથી અલગ પાડવા માટે તે જરૂરી છે. આ તમામ વધારાના પરિમાણો કેટલાક જથ્થા તરીકે રજૂ કરવામાં આવ્યા છે જે ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં સાચવેલ છે.

ફોટોન અને ન્યુટ્રિનો સિવાય લગભગ તમામ કણોમાં દળ હોય છે (નવીનતમ માહિતી અનુસાર, ન્યુટ્રિનોમાં દળ હોય છે, પરંતુ તે એટલું નાનું હોય છે કે તેને ઘણીવાર શૂન્ય ગણવામાં આવે છે). સામૂહિક કણો વિના માત્ર ગતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. બધા કણો અલગ અલગ દળ ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન પાસે ન્યુટ્રિનોની ગણતરી ન કરતાં, સૌથી નાનો સમૂહ છે. મેસોન્સ નામના કણોનું દ્રવ્ય ઇલેક્ટ્રોન કરતાં 300-400 ગણું વધારે છે, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન કરતાં લગભગ 2000 ગણા ભારે છે. પ્રોટોન કરતાં લગભગ 100 ગણા ભારે એવા કણો હવે મળી આવ્યા છે. દળ (અથવા આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્ર મુજબ તેની ઊર્જા સમકક્ષ:

પ્રાથમિક કણોની તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સાચવેલ છે.

બધા કણોમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોતો નથી, જેનો અર્થ છે કે બધા કણો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેવા સક્ષમ નથી. મુક્તપણે અસ્તિત્વમાં રહેલા તમામ કણોમાં ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ હોય ​​છે જે ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જનો બહુવિધ હોય છે. મુક્તપણે અસ્તિત્વમાં રહેલા કણો ઉપરાંત, એવા કણો પણ છે જે ફક્ત બંધાયેલી સ્થિતિમાં છે; અમે તેમના વિશે થોડી વાર પછી વાત કરીશું.

સ્પિન, અન્ય ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓની જેમ, વિવિધ કણો માટે અલગ છે અને તેમની વિશિષ્ટતા દર્શાવે છે. કેટલીક ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓ કેટલીક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સચવાય છે, કેટલીક અન્યમાં. આ તમામ ક્વોન્ટમ નંબરો નક્કી કરે છે કે કયા કણો કયા અને કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

જીવનકાળ પણ એક કણની ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે, અને અમે તેને વધુ વિગતવાર ધ્યાનમાં લઈશું. ચાલો એક નોંધ સાથે પ્રારંભ કરીએ. જેમ આપણે લેખની શરૂઆતમાં કહ્યું તેમ, આપણી આસપાસની દરેક વસ્તુમાં અણુઓ (ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન) અને પ્રકાશ (ફોટોન્સ) હોય છે. અને પછી સેંકડો વિવિધ પ્રકારના પ્રાથમિક કણો ક્યાં છે? જવાબ સરળ છે - આપણી આસપાસ દરેક જગ્યાએ, પરંતુ આપણે બે કારણોસર તેની નોંધ લેતા નથી.

તેમાંથી પ્રથમ એ છે કે લગભગ તમામ અન્ય કણો ખૂબ ટૂંકા જીવે છે, આશરે 10 થી માઈનસ 10 પાવરની સેકન્ડ અથવા તેથી ઓછી, અને તેથી અણુઓ, સ્ફટિક જાળીઓ, વગેરે જેવી રચનાઓ બનાવતા નથી. બીજું કારણ ન્યુટ્રિનોની ચિંતા કરે છે; જો કે આ કણો ક્ષીણ થતા નથી, તેઓ માત્ર નબળા અને ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને આધિન છે. આનો અર્થ એ છે કે આ કણો એટલી ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે કે તેમને શોધવાનું લગભગ અશક્ય છે.

ચાલો આપણે કલ્પના કરીએ કે કણ કેટલી સારી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ સ્ટીલની એકદમ પાતળી શીટ દ્વારા થોડા મિલીમીટરના ક્રમમાં રોકી શકાય છે. આ એટલા માટે થશે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન તરત જ સ્ટીલ શીટના કણો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું શરૂ કરશે, તેમની દિશા ઝડપથી બદલશે, ફોટોન ઉત્સર્જન કરશે અને તેથી ઝડપથી ઊર્જા ગુમાવશે. આ ન્યુટ્રિનો પ્રવાહ સાથેનો કેસ નથી; તેઓ લગભગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિના પૃથ્વીમાંથી પસાર થઈ શકે છે. અને તેથી તેમને શોધવાનું ખૂબ મુશ્કેલ છે.

તેથી, મોટાભાગના કણો ખૂબ ટૂંકા સમય માટે જીવે છે, જે પછી તેઓ વિઘટન થાય છે. કણોનો ક્ષય એ સૌથી સામાન્ય પ્રતિક્રિયાઓ છે. ક્ષીણ થવાના પરિણામે, એક કણો નાના સમૂહના બીજા કેટલાક કણોમાં વિભાજીત થાય છે, અને તે બદલામાં, વધુ ક્ષીણ થાય છે. બધા ક્ષય ચોક્કસ નિયમોનું પાલન કરે છે - સંરક્ષણ કાયદા. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, સડોના પરિણામે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, દળ, સ્પિન અને અન્ય સંખ્યાબંધ ક્વોન્ટમ નંબરોનું સંરક્ષણ કરવું આવશ્યક છે. કેટલાક ક્વોન્ટમ નંબરો સડો દરમિયાન બદલાઈ શકે છે, પણ અમુક નિયમોને આધીન છે. તે સડો નિયમો છે જે અમને જણાવે છે કે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન સ્થિર કણો છે. તેઓ હવે સડોના નિયમોને આધિન ક્ષીણ થઈ શકતા નથી, અને તેથી તેઓ એવા છે જે સડોની સાંકળોને સમાપ્ત કરે છે.

અહીં હું ન્યુટ્રોન વિશે થોડાક શબ્દો કહેવા માંગુ છું. મુક્ત ન્યુટ્રોન પણ લગભગ 15 મિનિટમાં પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં ક્ષીણ થઈ જાય છે. જો કે, જ્યારે ન્યુટ્રોન અણુ ન્યુક્લિયસમાં હોય ત્યારે આવું થતું નથી. આ હકીકતને વિવિધ રીતે સમજાવી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ક્ષીણ થતા ન્યુટ્રોનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન અને વધારાનો પ્રોટોન અણુના ન્યુક્લિયસમાં દેખાય છે, ત્યારે તરત જ વિપરીત પ્રતિક્રિયા થાય છે - પ્રોટોનમાંથી એક ઇલેક્ટ્રોનને શોષી લે છે અને ન્યુટ્રોનમાં ફેરવાય છે. આ ચિત્રને ગતિશીલ સંતુલન કહેવામાં આવે છે. તે મહાવિસ્ફોટના થોડા સમય પછી, તેના વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કે બ્રહ્માંડમાં જોવા મળ્યું હતું.

સડો પ્રતિક્રિયાઓ ઉપરાંત, ત્યાં છૂટાછવાયા પ્રતિક્રિયાઓ પણ છે - જ્યારે બે અથવા વધુ કણો એક સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, અને પરિણામે એક અથવા વધુ અન્ય કણો પ્રાપ્ત થાય છે. જ્યારે બે અથવા વધુ કણો એક ઉત્પન્ન કરે છે ત્યારે શોષણ પ્રતિક્રિયાઓ પણ હોય છે. બધી પ્રતિક્રિયાઓ મજબૂત નબળા અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે થાય છે. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને લીધે થતી પ્રતિક્રિયાઓ સૌથી ઝડપી હોય છે; આવી પ્રતિક્રિયાનો સમય 10 ઓછા 20 સેકન્ડ સુધી પહોંચી શકે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે થતી પ્રતિક્રિયાઓની ગતિ ઓછી છે; અહીં સમય લગભગ 10 ઓછા 8 સેકન્ડનો હોઈ શકે છે. નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પ્રતિક્રિયાઓ માટે, સમય દસ સેકંડ અને ક્યારેક વર્ષો સુધી પહોંચી શકે છે.

કણો વિશેની વાર્તાના અંતે, ચાલો ક્વાર્ક વિશે વાત કરીએ. ક્વાર્ક એ પ્રાથમિક કણો છે જેમાં વિદ્યુત ચાર્જ હોય ​​છે જે ઇલેક્ટ્રોનના ચાર્જના ત્રીજા ભાગનો ગુણાંક હોય છે અને તે મુક્ત સ્થિતિમાં અસ્તિત્વમાં ન હોઈ શકે. તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે કે તેઓ ફક્ત કોઈ વસ્તુના ભાગ તરીકે જીવી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચોક્કસ પ્રકારના ત્રણ ક્વાર્કનું મિશ્રણ પ્રોટોન બનાવે છે. અન્ય સંયોજન ન્યુટ્રોન ઉત્પન્ન કરે છે. કુલ 6 ક્વાર્ક જાણીતા છે. તેમના જુદા જુદા સંયોજનો આપણને જુદા જુદા કણો આપે છે, અને જો કે ક્વાર્કના તમામ સંયોજનોને ભૌતિક કાયદાઓ દ્વારા મંજૂરી આપવામાં આવતી નથી, ત્યાં ક્વાર્કના બનેલા ઘણા બધા કણો છે.

અહીં પ્રશ્ન ઊભો થઈ શકે છે: જો પ્રોટોનમાં ક્વાર્ક હોય તો તેને પ્રાથમિક કેવી રીતે કહી શકાય? તે ખૂબ જ સરળ છે - પ્રોટોન પ્રાથમિક છે, કારણ કે તેને તેના ઘટક ભાગો - ક્વાર્કમાં વિભાજિત કરી શકાતું નથી. મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા તમામ કણોમાં ક્વાર્કનો સમાવેશ થાય છે, અને તે જ સમયે પ્રાથમિક છે.

બ્રહ્માંડની રચનાને સમજવા માટે પ્રાથમિક કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને સમજવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. મેક્રો બોડીમાં જે થાય છે તે બધું કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું પરિણામ છે. તે કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે જે પૃથ્વી પર વૃક્ષોની વૃદ્ધિ, તારાઓના આંતરિક ભાગમાં પ્રતિક્રિયાઓ, ન્યુટ્રોન તારાઓમાંથી કિરણોત્સર્ગ અને ઘણું બધું વર્ણવે છે.