Өткен ғасырдың ортасы адамзат тарихында жаңа дәуірдің туды. Бір кездері тас дәуірі қола дәуіріне ауыстырылды, содан кейін темір, бу және электр билік ету кезеңдері бірінен соң бірін жалғастырды. Біз қазір атом дәуірінің ең басында тұрмыз. Атом ядросының құрылымы саласындағы ең үстірт білімнің өзі адамзат үшін бұрын-соңды болмаған көкжиектерді ашады.
Атом ядросы туралы не білеміз? Ол бүкіл атом массасының 99,99% құрайды және әдетте нуклондар деп аталатын бөлшектерден тұрады. Нуклондар дегеніміз не, олардың қаншасы, олар не екенін қазір физикадан төрттік саны бар әрбір орта мектеп оқушысы біледі.
Атомның құрылымын қалай елестетеміз
Әттең, атомды, атом ядросын құрайтын бөлшектерді көруге мүмкіндік беретін техниканың пайда болуы жақын арада емес. Заттың қалай орналасатыны туралы мыңдаған сұрақтар бар, сонымен қатар элементар бөлшектердің құрылымы туралы көптеген теориялар бар. Бүгінгі күнге дейін бұл теориясұрақтардың көпшілігіне жауап береді, бұл атом құрылымының планетарлық моделі.
Оған сәйкес теріс зарядталған электрондар электрлік тартылыспен ұсталатын оң зарядталған ядроның айналасында айналады. Нуклондар дегеніміз не? Өйткені, ядро монолитті емес, ол оң зарядталған протондар мен нейтрондардан – заряды нөлдік бөлшектерден тұрады. Бұл атом ядросы құрастырылған бөлшектер және оларды нуклондар деп атайды.
Бөлшектер соншалықты кішкентай болса, бұл теория қайдан пайда болды? Ғалымдар әртүрлі микробөлшектердің сәулелерін ең жұқа металл пластиналарға бағыттау арқылы атомның планеталық құрылымы туралы қорытындыға келді.
Оның өлшемдері қандай
Атомның құрылымы туралы білім оның элементтерін масштабта елестетпесеңіз, толық болмайды. Ядро тіпті атомның өзімен салыстырғанда өте кішкентай. Егер сіз атомды, мысалы, алтынды диаметрі 200 метрлік үлкен шар түрінде елестетсеңіз, онда оның өзегі жай ғана … фундук болады. Бірақ нуклондар дегеніміз не және олар неге маңызды рөл атқарады? Иә, атомның бүкіл массасы солардың ішінде шоғырланғандықтан ғана.
Кристалл торының ұяларында алтын атомдары біршама тығыз орналасқан, сондықтан біз қабылдаған шкала бойынша көрші «жаңғақтар» арасындағы қашықтық шамамен 250-300 метр болады.
Протон
Ғалымдар бұрыннан атом ядросы монолитті зат емес деп күдіктенген. Бір химиялық элементтен екінші химиялық элементке «қадаммен» өсіп келе жатқан масса мен зарядтың шамасы өте ауыр болды. Болжау қисынды болдыбарлық атомдардың ядролары «жиналатын» бекітілген оң заряды бар белгілі бір бөлшектер бар. Ядрода қанша оң зарядты нуклон болса, оның заряды осы болады.
Атом ядросының күрделі құрылымы туралы болжамдар Менделеев элементтердің периодтық жүйесін құру кезеңінде жасалған. Дегенмен, ол кезде болжамды тәжірибе жүзінде растайтын техникалық мүмкіндіктер болған жоқ. Тек 20 ғасырдың басында Эрнест Резерфорд протонның бар екенін растайтын тәжірибе жасады.
Затқа радиоактивті металдардың сәулеленуімен әсер ету нәтижесінде мезгіл-мезгіл бөлшек пайда болды - сутегі атомы ядросының көшірмесі. Оның салмағы бірдей (1,67 ∙ 10-27 кг) және атом заряды +1 болды.
Нейтрон
Нейтрон деп аталатын сырттай басқа бөлшекті іздеу қажеттілігі туралы қорытынды тез келді. Ядрода қанша нуклондар бар және олар қандай деген сұрақ элементтің реттік санының өзгеруімен масса мен зарядтың біркелкі өспеуінде жатыр. Резерфорд заряды нөлдік протон егізінің бар екендігі туралы болжам жасады, бірақ ол өз болжамын растай алмады.
Жалпы, ядролық ғалымдар нуклондардың не екендігі және атом ядроларының сандық құрамы туралы жақсы түсінікке ие болды. Ешкім тәжірибе жүзінде ашпаған, қол жетпес бөлшек қанатында күтіп тұрды. Джеймс Чедвик оны ашқан адам болып саналады, ол субстанциядан «көрінбейтінді» оқшаулай алды,оны ультра жоғары жылдамдыққа (α-бөлшектер) дейін үдетілген гелий ядроларымен бомбалауға ұшыратады. Бөлшектің массасы, күткендей, бұрын ашылған протонның массасына тең болып шықты. Қазіргі зерттеулерге сәйкес, нейтрон сәл ауыр.
Атом ядросының «кірпіштері» туралы толығырақ
Химиялық элементтің немесе оның изотопының ядросында қанша нуклон бар екенін есептеңіз. Бұл екі нәрсені қажет етеді: мерзімді кесте және калькулятор, бірақ сіз өз ойыңызда есептей аласыз. Мысал ретінде уранның екі ортақ изотопын келтіруге болады: 235 және 238. Бұл сандар атомдық массаны білдіреді. Уранның сериялық нөмірі 92, ол әрқашан ядро зарядын білдіреді.
Өздеріңіз білетіндей, атом ядросындағы нуклондар оң зарядты протондар немесе массасы бірдей, бірақ зарядсыз нейтрондар болуы мүмкін. Сериялық нөмірі 92 протондар ядросындағы санды білдіреді. Нейтрондар саны қарапайым алу арқылы есептеледі:
- - уран 235, нейтрондар саны=235 – 92=143;
- - уран 238, нейтрондар саны=238 – 92=146.
Және бір уақытта қанша нуклонды біріктіруге болады? Жеткілікті массасы бар жұлдыздар өмірінің белгілі бір кезеңінде термоядролық реакция ауырлық күшін тежей алмаған кезде, жұлдыз ішектеріндегі қысым соншалықты артады, ол электрондарды «жабысып» қалады. протондар. Нәтижесінде заряд нөлге айналады, ал протон-электрон жұбы нейтронға айналады. Алынған «басылған» нейтрондардан тұратын зат өте тығыз.
Біздің Күнде салмағы бар жұлдыз шарға айналадыдиаметрі бірнеше ондаған шақырым. Мұндай «нейтрон ботқасының» бір шай қасық жер бетінде салмағы бірнеше жүз тонна болуы мүмкін.
