1. Заряд электрона и протона В физике элементарных частиц принято выделять два типа электрического заряда: положительный и отрицательный.
- Электрон обладает отрицательным элементарным электрическим зарядом. Его величина составляет приблизительно Кл. Протон обладает положительным элементарным электрическим зарядом. Его величина по модулю в точности равна заряду электрона и составляет приблизительно Кл.
Именно равенство модулей этих зарядов обеспечивает электрическую нейтральность атомов, в которых количество протонов в ядре соответствует количеству электронов на оболочках. 2. Существуют ли ядра с зарядом меньше, чем у протона? Короткий ответ: нет, не существуют. Согласно современным представлениям ядерной физики, протон сам по себе является ядром самого легкого изотопа водорода — протия ( ). Заряд атомного ядра определяется количеством содержащихся в нем протонов (атомный номер ). Вот основные причины, по которым ядра с меньшим зарядом невозможны:
- Дискретность заряда: Заряд ядра всегда кратен элементарному заряду . Минимальное целое положительное число протонов в ядре — один. Следовательно, минимальный положительный заряд ядра равен . Нейтроны: Существуют свободные нейтроны, которые не имеют электрического заряда. Однако одиночный нейтрон или группа нейтронов (динейтроны) не считаются «атомным ядром», так как они не способны удерживать электронную оболочку и формировать атом. Кроме того, системы, состоящие только из нейтронов, крайне нестабильны. Кварковый уровень: Хотя протоны и состоят из кварков с дробными зарядами ( и ), кварки не могут существовать в свободном состоянии из-за явления конфайнмента. Они всегда объединяются в частицы с целым зарядом.
Таким образом, протон представляет собой минимально возможную единицу заряда для любого стабильного атомного ядра во Вселенной. Я могу составить для вас таблицу сравнения ключевых характеристик протона, нейтрона и электрона (масса, заряд, состав). Желаете ли вы это увидеть?