Charge radius
આરએમએસ ચાર્જ ત્રિજ્યા એ અણુ ન્યુક્લિયસના કદનું માપ છે, ખાસ કરીને પ્રોટોન વિતરણ. પ્રોટોન ત્રિજ્યા લગભગ એક ફેમ્ટોમીટર = છે. તે ન્યુક્લિયસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના સ્કેટરિંગ દ્વારા માપી શકાય છે. સરેરાશ સ્ક્વેર્ડ ન્યુક્લિયર ચાર્જ વિતરણમાં સંબંધિત ફેરફારો અણુ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દ્વારા ચોક્કસપણે માપી શકાય છે. વ્યાખ્યા અણુ ન્યુક્લિયસ માટે ત્રિજ્યાને વ્યાખ્યાયિત કરવાની સમસ્યા સમગ્ર અણુ માટે ત્રિજ્યાને વ્યાખ્યાયિત કરવાની સમસ્યા સાથે થોડી સમાનતા ધરાવે છે; ન તો સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત સીમાઓ હોય છે. જો કે, ન્યુક્લિયસના મૂળભૂત પ્રવાહી ડ્રોપ મોડેલો ન્યુક્લિયનોની એકદમ સમાન ઘનતાની કલ્પના કરે છે, જે સૈદ્ધાંતિક રીતે અણુ કરતાં ન્યુક્લિયસને વધુ ઓળખી શકાય તેવી સપાટી આપે છે, બાદમાં અત્યંત ફેલાયેલા ઇલેક્ટ્રોન વાદળોથી બનેલું છે જેની ઘનતા ધીમે ધીમે કેન્દ્રથી દૂર થઈ જાય છે. વ્યક્તિગત પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન અથવા નાના કેન્દ્રક માટે, કદ અને સીમાની વિભાવનાઓ ઓછી સ્પષ્ટ હોઈ શકે છે. એક ન્યુક્લિયોનને ત્રણ સંયોજકતા ક્વાર્ક, બંધનકર્તા ગ્લુઓન અને ક્વાર્ક-એન્ટીક્વાર્ક જોડીઓના કહેવાતા "સમુદ્ર" ની "રંગ મર્યાદિત" થેલી તરીકે ગણવાની જરૂર છે. વધુમાં, ન્યુક્લિયોન તેના યુકાવા પિયોન ક્ષેત્રથી ઘેરાયેલું છે જે મજબૂત પરમાણુ બળ માટે જવાબદાર છે. આસપાસના યુકાવા મેસન ક્ષેત્રને પ્રોટોન અથવા ન્યુક્લિયોન કદના ભાગ તરીકે સમાવવું કે તેને એક અલગ અસ્તિત્વ તરીકે ગણવું તે નક્કી કરવું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. અણુઓ અને કેન્દ્રકોના ક્વોન્ટમ ક્ષેત્રમાં કદના અમુક પાસાને માપવા માટે પ્રાયોગિક પ્રક્રિયાઓ મૂળભૂત રીતે મહત્વપૂર્ણ છે, જેનો અર્થ ગમે તે હોય. સૌથી પહેલાં, ન્યુક્લિયસને ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ પ્રયોગોના અર્થઘટન માટે હકારાત્મક ચાર્જના ગોળા તરીકે મોડેલિંગ કરી શકાય છેઃ ઇલેક્ટ્રોન ક્રોસ-સેક્શનની શ્રેણીને "જુએ છે", જેના માટે સરેરાશ લઈ શકાય છે. "આરએમએસ" ("રુટ મીન સ્ક્વેર" માટે) ની લાયકાત ઊભી થાય છે કારણ કે તે ન્યુક્લિયર ક્રોસ-સેક્શન છે, જે ત્રિજ્યાના વર્ગના પ્રમાણસર છે, જે ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ માટે નક્કી કરે છે. ચાર્જ ત્રિજ્યાની આ વ્યાખ્યા ઘણીવાર પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન, પિયોન અથવા કેઓન જેવા સંયુક્ત હૅડ્રોન પર લાગુ થાય છે, જે એકથી વધુ ક્વાર્કથી બનેલા હોય છે. એન્ટિ-મેટર બેરિયોનના કિસ્સામાં (દા. ત. એક એન્ટી-પ્રોટોન), અને ચોખ્ખા શૂન્ય વિદ્યુત ચાર્જવાળા કેટલાક કણો, ઇલેક્ટ્રોન સ્કેટરિંગ પ્રયોગોના અર્થઘટન માટે સંયુક્ત કણને હકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જને બદલે નકારાત્મકના ગોળા તરીકે મોડેલિંગ કરવું આવશ્યક છે. આ કિસ્સાઓમાં, કણોની ચાર્જ ત્રિજ્યાના વર્ગને નકારાત્મક તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જે સમાન નિરપેક્ષ મૂલ્ય સાથે લંબાઈના એકમો સાથે હકારાત્મક વર્ગ ચાર્જ ત્રિજ્યાની બરાબર હોય છે, જો તે અન્ય તમામ બાબતોમાં સમાન હોત, પરંતુ કણોમાં દરેક ક્વાર્કમાં વિપરીત વિદ્યુત ચાર્જ હોત (ચાર્જ ત્રિજ્યા પોતે જ એક મૂલ્ય ધરાવે છે જે લંબાઈના એકમો સાથે કાલ્પનિક સંખ્યા છે). જ્યારે ચાર્જ ત્રિજ્યા કોઈ કણ માટે ચાર્જ ત્રિજ્યાને બદલે ચાર્જ ત્રિજ્યાના નકારાત્મક મૂલ્યવાન વર્ગની જાણ કરવા માટે કાલ્પનિક ક્રમાંકિત મૂલ્ય લે છે ત્યારે તે પ્રચલિત છે. નકારાત્મક વર્ગ ચાર્જ ત્રિજ્યા સાથેનો સૌથી જાણીતો કણ ન્યુટ્રોન છે. ન્યુટ્રોનની સ્ક્વેર્ડ ચાર્જ ત્રિજ્યા તેના એકંદર તટસ્થ વિદ્યુત ચાર્જ હોવા છતાં, શા માટે નકારાત્મક છે તે માટેનું સંશોધનાત્મક સમજૂતી એ છે કે આ કેસ છે કારણ કે તેના નકારાત્મક ચાર્જ ડાઉન ક્વોર્ક, સરેરાશ, ન્યુટ્રોનના બાહ્ય ભાગમાં સ્થિત છે, જ્યારે તેનો હકારાત્મક ચાર્જ અપ ક્વાર્ક, સરેરાશ, ન્યુટ્રોનના કેન્દ્ર તરફ સ્થિત છે. કણની અંદર ચાર્જનું આ અસમપ્રમાણ વિતરણ સમગ્ર કણ માટે નાના નકારાત્મક વર્ગ ચાર્જ ત્રિજ્યાને જન્મ આપે છે. પરંતુ, આ વિવિધ સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓમાં સૌથી સરળ છે, જેમાંથી કેટલાક વધુ વિસ્તૃત છે, જેનો ઉપયોગ ન્યુટ્રોનના આ ગુણધર્મને સમજાવવા માટે થાય છે. ડ્યુટેરોન અને ઉચ્ચ કેન્દ્રક માટે, સ્કેટરિંગ ચાર્જ ત્રિજ્યા, rd (સ્કેટરિંગ ડેટાથી મેળવેલ) અને બાઉન્ડ-સ્ટેટ ચાર્જ ત્રિજ્યા, Rd વચ્ચે તફાવત કરવો પરંપરાગત છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં વિસંગત ચુંબકીય ક્ષણની વર્તણૂક માટે ડાર્વિન-ફોલ્ડી શબ્દનો સમાવેશ થાય છે અને જે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટાની સારવાર માટે યોગ્ય છે. બે ત્રિજ્યાઓ સંબંધિત છે જ્યાં m અને md અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રોન અને ડ્યુટેરોનના દળો છે જ્યારે λC એ ઇલેક્ટ્રોનની કોમ્પટન તરંગલંબાઇ છે. પ્રોટોન માટે, બે ત્રિજ્યાઓ સમાન છે. પરમાણુ ચાર્જ ત્રિજ્યાનો પ્રથમ અંદાજ 1909માં યુ. કે. ની માન્ચેસ્ટર યુનિવર્સિટીની ભૌતિક પ્રયોગશાળાઓમાં અર્નેસ્ટ રધરફર્ડના નિર્દેશન હેઠળ હંસ ગીગર અને અર્નેસ્ટ માર્સડેન દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રખ્યાત પ્રયોગમાં સોનાની વરખ દ્વારા α-કણોના વિખેરણનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં કેટલાક કણો 90° થી વધુના ખૂણાઓમાંથી વિખેરાયેલા હોય છે, જે α-સ્રોત તરીકે વરખની તે જ બાજુએ પાછા આવે છે. રધરફર્ડ 34 ફેમ્ટોમીટરના સોનાના કેન્દ્રકની ત્રિજ્યા પર ઉપલી મર્યાદા મૂકવા સક્ષમ હતા. પછીના અભ્યાસોમાં ભારે ન્યુક્લિયસ (A> 20) માટે ચાર્જ ત્રિજ્યા અને દળ સંખ્યા, A વચ્ચે પ્રયોગમૂલક સંબંધ જોવા મળ્યોઃ R ≈ r0A જ્યાં 1.2-1.5 fm ના પ્રયોગમૂલક અચળાંક r0 ને પ્રોટોનની કોમ્પટન તરંગલંબાઇ તરીકે અર્થઘટન કરી શકાય છે. આ સોનાના કેન્દ્રક (A = 197) માટે લગભગ 7.69 fm ની ચાર્જ ત્રિજ્યા આપે છે. આધુનિક માપ આધુનિક સીધા માપ હાઇડ્રોજન અને ડ્યુટેરિયમમાં અણુ ઊર્જાના સ્તરોના ચોકસાઇ માપન અને ન્યુક્લિયસ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના સ્કેટરિંગના માપ પર આધારિત છે. પ્રોટોન અને ડ્યુટેરોનની ચાર્જ ત્રિજ્યાને જાણવામાં સૌથી વધુ રસ છે, કારણ કે તેની સરખામણી અણુ હાઇડ્રોજન/ડ્યુટેરિયમના વર્ણપટ સાથે કરી શકાય છેઃ ન્યુક્લિયસનું બિન-શૂન્ય કદ ઇલેક્ટ્રોનિક ઊર્જાના સ્તરોમાં પરિવર્તનનું કારણ બને છે જે વર્ણપટની આવૃત્તિમાં ફેરફાર તરીકે દેખાય છે. આવી સરખામણીઓ ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ (ક્યુ. ઇ. ડી.) ની કસોટી છે. 2002 થી, પ્રોટોન અને ડ્યુટેરોન ચાર્જ ત્રિજ્યાઓ ભૌતિક સ્થિરાંકો માટે ભલામણ કરેલા મૂલ્યોના કોડાટા સમૂહમાં સ્વતંત્ર રીતે શુદ્ધ પરિમાણો છે, એટલે કે સ્કેટરિંગ ડેટા અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટા બંનેનો ઉપયોગ ભલામણ કરેલા મૂલ્યો નક્કી કરવા માટે થાય છે. 2018 CODATA ભલામણ કરેલા મૂલ્યો છેઃ પ્રોટોનઃ Rp = 8.414 (19) × 10−16 m ડ્યુટેરોનઃ Rd = 2.127 99 (74) × 10−15 m મ્યુઓનિક હાઇડ્રોજનમાં લેમ્બ શિફ્ટનું તાજેતરનું માપ (પ્રોટોન અને નકારાત્મક મ્યુઓન ધરાવતો વિદેશી અણુ) પ્રોટોન ચાર્જ ત્રિજ્યા માટે નોંધપાત્ર રીતે નીચું મૂલ્ય સૂચવે છેઃ આ વિસંગતતાનું કારણ સ્પષ્ટ નથી. સંદર્ભો ભૌતિક સ્થિરાંકો પરમાણુ રસાયણશાસ્ત્ર પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર લંબાઈ હુઃ Atommag#Atommagok તુલાજદોન્સાગાઈ