Можно ли придумать (создать, вообразить) газ легче водорода?

0

Ответы (2):

1

Придумать и вообразить можно что угодно. Даже и газ легче водорода. Между прочим, сам г-н Менделеев предполагал, что такой газ существует, и поначалу даже предусмотрел для него клеточку в своей Периодической системе.

Но вот создать - не-а. Не получится. Потому что всё, что создаётся, должно создаваться из чего-то. Из какого-то вещества. А вещество состоит из атомов. Атомы же (атомные ядра) состоят из протонов и нейтронов. Как минимум там должен быть один протон, меньше не бывает по определению, потому что меньше - это уже не атом. Не вещество. А стало быть, и не газ.

И всё же "нельзя создать" не то же самое, что и "не бывает". Бывает. Просто это очень-очень специфический газ. Например, фотонный газ. Теория излучения абсолютно чёрного тела, разработанная Планком и Эйштейном, исходить ровно из такого предположения: фотоны в полости (которая и является таким телом) представляют собой газ, находящийся в термодинамическом равновесии со стенками полости. Ясен пень, что этот газ "легче водорода", потому что масса фотонов исчезающе мала по сравнению с массой даже одного протона. Однако использовать это его свойство на практике - ну типа сделать воздушный шар на фотонном газе - увы, не получится. Потому что фотонный газ, да, материя, но он не вещество.

Это не единственный такой пример. Электроны в металле - это тоже газ. Фишка в том, что кристаллическая решётка, образованная заряженными атомами металла (они же отдали свой электрон "в общее пользование", пусть даже и не все атомы), электрического поля не создаёт. Что не штука понять чисто из соображений симметрии: в любой точке пространства по любому из направлений картина одна и та же, а значит, электростатическое воздействие одного направления компенсируется точно таким же воздействием с противоположного направления (по сходной причине отсутствует тяготение внутри полой однородной сферы). И в этих условиях свободные электроны ведут себя как газ.

1

Такие газы уже созданы физиками, но они очень неустойчивы и имеют в своем составе элементарные частицы, отличающиеся от тех, что входят в состав обычных атомов. Например, это мюоний, каоний и позитроний, где место центрального ядра занимает положительно заряженная элементарная частица, легче протона, вокруг которой вращается электрон.

Самым легким из них является позитроний, в котором позитрон и электрон вращаются некоторое время вокруг общего центра масс. Он в 918 раз легче водорода и существует в 2 формах с разным временем жизни - орто и пара (в зависимости от направления спинов).

Related posts