Как показано в главе V, атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Нейтрон и атом водорода имеют одинаковое строение. В отличие от атома водорода в нейтроне электрон движется по меньшей орбите и с более высокой скоростью. Следовательно, можно сказать, что ядро состоит из протонов и электронов. Электроны совершают сложное движение и прочно удерживают протоны в ядре. Протоны могут осуществлять только колебательные движения. Количество протонов в ядре равно массовому числу. Протонов в ядре больше, чем электронов. Их избыток равен числу электронов, движущихся по атомным орбитам, и соответствует номеру элемента. Так как массы протонов и электронов являются неизменяемыми величинами, а число электронов в атоме равно числу протонов, то, следовательно, массы всех атомов кратны массе атома водорода. Высказанная английским ученым Проутом в 1816 году гипотеза является верной.
Согласно существующей теории у однократно ионизированных атомов зарядовые числа равны единице. Формулы (204)-(212) выведены для этого случая. В действительности же только у иона водорода зарядовое число равно единице. У других же ионов величины эффективных зарядовых чисел могут быть как меньше, так и больше единицы. У многократно ионизированных атомов зарядовые числа в несколько раз будут превышать единицу, но они не будут целочисленными. Причина этого явления заключается в следующем.
Электрон только в том случае мог бы экранизировать единичный ядерный заряд, если бы его заряд был равномерно распределен вокруг ядра по сферической поверхности. На самом деле, ввиду малости размеров электрона, можно считать, что его заряд сосредоточен в точке, движущейся в атоме по орбите. При таком распределении заряда электрона полная экранизация единицы ядерного заряда невозможна [107].
Взаимосвязь между энергией и массой тел, полученная на основе теории относительности, не соответствует реальной действительности. Движение не вызывает изменения масс тел. От скорости движения тел зависит эффективность взаимодействия между ними. В установках для ускорения частиц и для измерения их масс используются электрические и магнитные поля. Вследствие конечности скорости распространения взаимодействия эффективность воздействия полей на частицы будет зависеть от скорости движения частиц. Все эксперименты по определению отношения заряда к массе у частиц [103], а также работа ускорителей [108] и масс-спектрометров [62] хорошо описываются с помощью формул
E = E0 
; U = U0 ;
H = H0 ,
где E, Е0, U, U0, H, H0 - напряженности электрического поля, разности потенциалов и напряженности магнитного поля соответственно для движущихся и покоящихся частиц.
Работа ускорителей и масс-спектроскопов с позиции классической физики описывается следующими формулами:
Ek = zэ e u0 = 
, (215)
F = zэ e V H0 = 
, (216)
где zэ - эффективное зарядовое число.
Решая эти уравнения совместно, можно получить следующие выражения:
zэ = 
; (217)
r = 
; (218)
T = 
; (219)
V = 
. (220)
Итак, в реальных ускорителях, имеющих конечные размеры, невозможно ускорить частицы до скорости света. Размер ускорителя определяет максимально достижимую скорость частиц.Формула (218) позволяет её вычислить. Зная скорость, по формуле (215) можно определить максимально возможную энергию частиц. После достижения максимальной энергии частица, попадая в промежуток между дуантами, получает дополнительную энергию, которая быстро переходит в энергию синхротронного излучения. Излучение обусловлено торможением частиц при столкновении их со стенками ускорителя. Нормальное ускорение, при движении частиц по окружности, не может быть причиной синхротронного излучения. Нормальное ускорение вызывается силой, действующей перпендикулярно направлению движения частицы. Такая сила работы не совершает, и, следовательно, она не может вызвать изменение энергии частицы. Таким образом, исключается возможность излучения фотонов.
При измерении масс ионов первым методом будет выполняться следующая зависимость:
. (221)
Ввиду того что массы атомов кратны массе атома водорода, массы ионов m1 и m2 можно считать известными. Поэтому данный метод позволяет нам определять не массы ионов, а их зарядовые числа. Преобразовав формулу (221) к виду
, (222)
мы можем, зная эффективное зарядовое число у одного иона, определить его значение у другого иона. Для метода дублетов будут справедливы выражения
; 
, (223)
но
; 
, (224)
где 
и 
- так называемые массы покоя атомов, приводимые в справочниках (значения этих масс получены без учета эффективного зарядового числа); 
-разность масс покоя дублета.
Из выражений (223) и (224) следует:
; 
. (225)
Взяв в качестве эталона атом водорода, можно определить эффективные зарядовые числа для всех нуклидов. Так как у атома водорода 
и 
, то формула для определения эффективного зарядового числа упростится и примет вид
. (226)
В таблице 6.1 приведены значения эффективных зарядовых чисел у наиболее распространенных изотопов элементов, вычисленные по этой формуле. Теперь, взяв любой элемент из таблицы 6.1 в качестве эталонного, можно по формулам (225) вычислить эффективное зарядовое число для любого другого элемента. Для примера вычислим эффективное зарядовое число для атома меди, приняв за эталон атом серы:
Значения масс и взяты из [70].
По формулам (225) и (226) можно определять эффективные зарядовые числа ионов молекул. При этом под и следует понимать сумму масс покоя всех атомов, входящих в состав данных молекул. Например, по формуле (226) для молекулы 
находим
.
Таблица 6.1