质子半径的理论分析及计算
(2025-12-11 21:40:38)
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学术研究 |
分类: 物理理论 |
我在“纳入辐射半径的万有引力定律”一文中论述到,原子核中质子自转的角速度不小于3.7×10^9rad/s。纳入辐射半径的万有引力定律的表达式:F=G1Mmω1ω2/R^2,其中,G1是广义范围的万有引力常数、M、m分别是两个物质的质量、ω1、ω2是两个物质的自转角速度、R是两个物质之间的距离、F是两个物质之间的引力。详细论证链接:纳入辐射半径的万有引力定律。由于任何物质的辐射半径都遵循:R=c/ω,其中,c是光速、ω是自转的角速度、R是辐射半径。对于质子R=c/ω=3×10^8/3.7×10^9=8.1×10^-2米,也就是说,质子的辐射半径不大于8.1×10^-2米。现有理论做出的结论:强相互作用比电磁相互作用强10^2—10^3倍。也就是说,质子之间的相互作用的“引力”是电磁力的10^2—10^3倍,对于质子ω1=ω2,所以对于质子有:质子在原子核自转的角速度ω=10√10×3.7×10^9rad/s,据此我们进一步推算,在原子核中质子的辐射半径范围在=8.1×10^-3米—2.6×10^-3米。那么质子的半径又是多少呢?
20世纪70年代以来,在深度非弹性散射等一系列高能量实验中发现一些新现象,借助于理论分析,可解释为强作用在短距离(小于10^-14厘米=10^-16米)处随距离减小而变弱。即两个质子在相距10^-16米强相互作用随距离减小而变弱,根据这一客观事实,此时两个质子必然相切,再靠近即接触质子的实体必然受阻,说明2R=10^-16米,其中,R是质子的半径,所以质子的半径R=10^-16米/2=5×10^-17米。
通过μ子氢原子谱和电子散射实验,人们不断提高对质子尺寸(约为0.84–0.88飞米)的测量精度,并引发“质子半径之谜”,成为当前物理学热点问题之一。也就是说,现在通过实验测定认为质子的半径在(8.4×10^-16米—8.8×10^-16米)。其实,质子在原子核中的半径比8.4×10^-16米还要小,质子在原子核中的半径应该在5×10^-17米数量级。
结论:原子核中:质子的辐射半径范围在8.1×10^-3米—2.6×10^-3米;质子的半径在5×10^-17米数量级。
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