Atom çekirdeği nedir. Atomun yapısı: çekirdek, nötron, proton, elektron
Bir atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve çevreleyen elektronlardan oluşur. Atom çekirdeklerinin boyutları yaklaşık olarak 10 -14 ... 10 -15 m'dir (bir atomun doğrusal boyutları 10 -10 m'dir).
Atom çekirdeği temel parçacıklardan oluşur protonlar ve nötronlar.Çekirdeğin proton-nötron modeli, Rus fizikçi D. D. Ivanenko tarafından önerildi ve daha sonra V. Heisenberg tarafından geliştirildi.
proton ( R) bir elektronun ve bir durgun kütleninkine eşit pozitif bir yüke sahiptir t p =
1.6726∙10 -27 kg 1836 m e, nerede m e elektronun kütlesidir. nötron ( n) - durgun kütleli nötr parçacık m n= 1.6749∙10 -27 kg 1839t e ,.
Protonların ve nötronların kütlesi genellikle diğer birimlerde - atomik kütle birimlerinde (a.m.u., bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine eşit bir kütle birimi) ifade edilir.
). Proton ve nötronun kütleleri yaklaşık olarak bir atomik kütle birimine eşittir. Protonlar ve nötronlar denir nükleonlar(lat. çekirdek-çekirdek). Toplam sayısı Atom çekirdeğindeki nükleonlara kütle numarası denir ANCAK).
Kütle sayısı arttıkça çekirdek yarıçapları da bağıntıya göre artar. R= 1,4ANCAK 1/3 10 -13 cm.
Deneyler, çekirdeklerin keskin sınırları olmadığını göstermektedir. Çekirdeğin merkezinde belirli bir nükleer madde yoğunluğu vardır ve merkezden uzaklaştıkça kademeli olarak sıfıra düşer. Çekirdeğin iyi tanımlanmış bir sınırının olmaması nedeniyle, "yarıçapı", nükleer maddenin yoğunluğunun yarıya indiği merkezden uzaklık olarak tanımlanır. Çoğu çekirdek için ortalama madde yoğunluğu dağılımının sadece küresel olmadığı ortaya çıktı. Çekirdeklerin çoğu deforme olmuştur. Çekirdekler genellikle uzatılmış veya düzleştirilmiş elipsoidler şeklindedir.
Atom çekirdeği karakterize edilir şarjze, nerede ZGörev numarasıçekirdek, çekirdekteki proton sayısına eşit ve Mendeleev'in Periyodik element sistemindeki kimyasal elementin seri numarasına denk geliyor.
Çekirdek, nötr atomla aynı sembolle gösterilir:
, nerede X- kimyasal bir elementin sembolü, Z atom numarası (çekirdekteki proton sayısı), ANCAK- kütle numarası (çekirdekteki nükleon sayısı). Kütle Numarası ANCAK atom kütle birimlerinde çekirdeğin kütlesine yaklaşık olarak eşittir.
Atom nötr olduğu için çekirdeğin yükü Z atomdaki elektron sayısını belirler. Elektron sayısı, atomdaki durumlar üzerindeki dağılıma bağlıdır. Nükleer yük, belirli bir kimyasal elementin özelliklerini belirler, yani bir atomdaki elektronların sayısını, elektron kabuklarının konfigürasyonunu, atom içi elektrik alanının büyüklüğünü ve doğasını belirler.
Aynı yük numaralarına sahip çekirdekler Z, ancak farklı kütle numaraları ile ANCAK(yani ile farklı sayılar nötronlar N=A-Z) izotoplar olarak adlandırılır ve çekirdekler aynı ANCAK, ama farklı Z- izobarlar. Örneğin, hidrojen ( Z= l) üç izotopu vardır: H - protiyum ( Z=l, N= 0), H - döteryum ( Z=l, N= 1), H - trityum ( Z=l, N\u003d 2), kalay - on izotop, vb. Vakaların büyük çoğunluğunda, aynı kimyasal elementin izotopları aynı kimyasal ve neredeyse aynı fiziksel özelliklere sahiptir.
E, MeV
Enerji seviyeleri
ve bor atom çekirdeği için gözlenen geçişler
Kuantum teorisi, çekirdeği oluşturan parçaların sahip olabileceği enerji değerlerini kesin olarak sınırlar. Çekirdeklerdeki proton ve nötron kümeleri, yalnızca belirli bir izotopun karakteristiği olan belirli ayrık enerji durumlarında olabilir.Bir elektron daha yüksek bir enerji durumundan daha düşük bir enerji durumuna geçtiğinde, enerji farkı bir foton şeklinde yayılır. Bu fotonların enerjisi birkaç elektron volt mertebesindedir. Çekirdekler için seviye enerjileri yaklaşık 1 ila 10 MeV aralığındadır. Bu seviyeler arasındaki geçişler sırasında çok yüksek enerjili (γ-kuanta) fotonlar yayınlanır. Bu tür geçişleri Şekil 2'de göstermek için. 6.1 çekirdeğin ilk beş enerji seviyesini gösterir
.Dikey çizgiler gözlemlenen geçişleri gösterir. Örneğin, çekirdeğin 3.58 MeV enerjili bir durumdan 2.15 MeV enerjili bir duruma geçişi sırasında 1.43 MeV enerjili bir γ-kuantum yayılır.
Bir atomun çekirdeğinin bileşimi. Proton ve nötronların hesaplanması
Göre modern fikirler Atom, bir çekirdek ve etrafındaki elektronlardan oluşur. Bir atomun çekirdeği, sırayla, daha küçük temel parçacıklar- belirli bir miktardan protonlar ve nötronlar(ortak adı nükleondur), nükleer kuvvetlerle birbirine bağlıdır.
proton sayısıçekirdekte atomun elektron kabuğunun yapısını belirler. Ve elektron kabuğu fiziksel durumu belirler. Kimyasal özellikler maddeler. Proton sayısı periyodik sistemdeki atom numarasına karşılık gelir. kimyasal elementler Mendeleev, ayrıca yük numarası, atom numarası, atom numarası olarak da adlandırılır. Örneğin, bir Helyum atomundaki proton sayısı 2'dir. periyodik tablo 2 numarada durur ve He 2 olarak gösterilir. Proton sayısının sembolü Latince Z harfidir. Formül yazarken, proton sayısını gösteren sayı genellikle element sembolünün altında, sağda veya solda bulunur. sol: O 2 / 2 He.
nötron sayısı bir elementin belirli bir izotopuna karşılık gelir. İzotoplar, aynı atom numarasına (aynı sayıda proton ve elektron) ancak farklı kütle numaralarına sahip elementlerdir. Kütle Numarası- bir atomun çekirdeğindeki toplam nötron ve proton sayısı (Latince A harfi ile gösterilir). Formül yazarken, kütle numarası bir tarafta element sembolünün üstünde gösterilir: He 4 2 / 4 2 He (Helyum izotopu - Helyum - 4)
Bu nedenle, belirli bir izotoptaki nötron sayısını bulmak için toplam kütle sayısından proton sayısı çıkarılmalıdır. Örneğin, izotopun kütle numarası 4 olduğundan, bir Helyum-4 He 4 2 atomunun 4 temel parçacık içerdiğini biliyoruz. Aynı zamanda He 4 2'nin 2 protonu olduğunu biliyoruz. 4'ten (toplam kütle sayısı) 2'den (proton sayısı) çıkararak 2'yi elde ederiz - Helyum-4'ün çekirdeğindeki nötron sayısı.
ATOM NÜKLEERİNDEKİ FANTOMİK PO PARÇACIKLARININ SAYISI HESAPLAMA SÜRECİ. Örnek olarak, çekirdeği iki proton ve iki nötrondan oluşan Helyum-4'ü (He 4 2) kasten düşündük. Alfa parçacığı (α parçacığı) olarak adlandırılan Helyum-4 çekirdeği, nükleer reaksiyonlarda en yüksek verime sahip olduğundan, genellikle bu yönde deneyler için kullanılır. Nükleer reaksiyon formüllerinde genellikle He 4 2 yerine α sembolünün kullanıldığına dikkat edilmelidir.
E. Rutherford, resmi fizik tarihindeki ilk nükleer dönüşüm reaksiyonunu alfa parçacıklarının katılımıyla gerçekleştirdi. Reaksiyon sırasında, α-parçacıkları (He 4 2) nitrojen izotopunun (N 14 7) çekirdeklerini “bombardıman yaptı”, bu da bir oksijen izotopu (O 17 8) ve bir proton (p 1 1) oluşumuyla sonuçlandı.
Bu nükleer reaksiyon şöyle görünür:
Bu dönüşümden önce ve sonra hayalet Po parçacıklarının sayısını hesaplayalım.
HAYAT PARÇACIK SAYISINI BUNA GÖRE HESAPLAMAK İÇİN GEREKLİDİR:
Adım 1. Her çekirdekteki nötron ve proton sayısını hesaplayın:
- proton sayısı alt göstergede gösterilir;
- proton sayısını (alt gösterge) toplam kütle sayısından (üst gösterge) çıkararak nötron sayısını buluruz.
Adım 2. Atom çekirdeğindeki hayalet Po parçacıklarının sayısını hesaplayın:
- proton sayısını 1 protonda bulunan hayalet Po parçacıklarının sayısıyla çarpın;
- nötron sayısını 1 nötronda bulunan fantom Po parçacıklarının sayısıyla çarpın;
Adım 3. Hayali parçacıkların sayısını şu şekilde ekleyin:
- reaksiyondan önce çekirdeklerdeki nötronlarda alınan miktar ile protonlardaki alınan fantom Po parçacıkları miktarını ekleyin;
- reaksiyondan sonra çekirdeklerdeki nötronlarda alınan miktar ile protonlardaki alınan fantom Po parçacıkları miktarını ekleyin;
- reaksiyondan önceki fantom Po partiküllerinin sayısını reaksiyondan sonraki fantom Po partiküllerinin sayısıyla karşılaştırın.
ATOM ÇEKİRDEKLERİNDEKİ FANTOMİK PO PARÇACIKLARININ SAYISI DETAYLI HESAPLAMA ÖRNEĞİ.
(Bir α-parçacığı içeren nükleer reaksiyon (He 4 2), 1919'da E. Rutherford tarafından gerçekleştirildi)
REAKSİYON ÖNCESİ (N 14 7 + He 4 2)
N14 7
Proton sayısı: 7
nötron sayısı: 14-7 = 7
1 protonda - 12 Po, yani 7 protonda: (12 x 7) \u003d 84;
1 nötronda - 33 Po, yani 7 nötronda: (33 x 7) = 231;
Çekirdekteki toplam hayalet Po parçacıkları sayısı: 84+231 = 315
o 4 2
Proton sayısı - 2
nötron sayısı 4-2 = 2
Hayali parçacık sayısı By:
1 protonda - 12 Po, yani 2 protonda: (12 x 2) \u003d 24
1 nötronda - 33 Po, yani 2 nötronda: (33 x 2) \u003d 66
Çekirdekteki toplam hayalet Po parçacıkları sayısı: 24+66 = 90
Reaksiyondan önceki toplam fantom Po partikül sayısı
N 14 7 + O 4 2
315 + 90 = 405
REAKSİYONDAN SONRA (O 17 8) ve bir proton (p 1 1):
O 17 8
Proton sayısı: 8
nötron sayısı: 17-8 = 9
Hayali parçacık sayısı By:
1 protonda - 12 Po, yani 8 protonda: (12 x 8) \u003d 96
1 nötronda - 33 Po, yani 9 nötronda: (9 x 33) = 297
Çekirdekteki toplam hayalet Po parçacıkları sayısı: 96+297 = 393
p 1 1
Proton sayısı: 1
nötron sayısı: 1-1=0
Hayali parçacık sayısı By:
1 protonda - 12 Po
Nötron yok.
Çekirdekteki hayalet Po parçacıklarının toplam sayısı: 12
Reaksiyondan sonra toplam fantom partikül sayısı Po
(O 17 8 + s 1 1):
393 + 12 = 405
Reaksiyondan önce ve sonra hayalet Po parçacıklarının sayısını karşılaştıralım:
NÜKLEER BİR REAKSİYONDAKİ FANTOMİK PO PARÇACIKLARIN SAYISINI AZALTIRILMIŞ BİR HESAPLAMA ŞEKLİ ÖRNEĞİ.
İyi bilinen bir nükleer reaksiyon, a-parçacıklarının, nükleer dönüşümün bir sonucu olarak bağımsız bir parçacık olarak kendini gösteren, nötronun ilk keşfedildiği bir berilyum izotopu ile etkileşiminin reaksiyonudur. Bu reaksiyon 1932'de gerçekleştirildi. İngiliz fizikçi James Chadwick. Reaksiyon formülü:
213 + 90 → 270 + 33 - her bir çekirdekteki hayalet Po parçacıklarının sayısı
303 = 303 - reaksiyon öncesi ve sonrası fantom Po parçacıklarının toplam toplamı
Reaksiyondan önceki ve sonraki fantom Po parçacıklarının sayısı eşittir.
Fonbet bahis şirketi bu hizmetleri sağlamada liderdir. İyi bir üne sahiptir ve çevrimiçi bahisleri kabul etmeye başlayan ilk kişi olarak tanınır. En büyük oyun portalının başka resmi kaynakları da var. Kullanıcılar site bloke olsa bile spor bahisleri yapabilecekler.
aynaya git
Ayna nedir, aynaya nasıl kayıt olunur
BC Fonbet, her bakımdan hukuk normlarına uygun bir kaynağa sahiptir. Daha önce olduğu gibi, com alanında kişisel bir hesaba erişmek isteyen kullanıcılar için şirket, tüm gerekli koşullar siteye erişim sağlar. Bu, mevcut olması nedeniyle işi büyük ölçüde basitleştirir kişisel hesap hesaptaki para. Sitenin engellenmesi nedeniyle kaybolmazlar.
Kullanıcı siteye erişimde zorluklarla karşılaşırsa, aynaya gitmeniz gerekir. Pratikte görüldüğü gibi bu seçenek talep görmektedir. Fonbet çalışma aynası, Rusya'da bahis yapmaya ayrılmış İnternet konumlarında yaygın bir istektir.
Ana site neden engellendi?
Bu, bilgi alanındaki mevzuatla ilgili sorunlardan kaynaklanmaktadır. Bu bağlamda, Roskomnadzor ofisin kaynağını engelliyor. Bu sebeplerden dolayı domain periyodik olarak kaybolur, ancak ayna sayesinde tekrar görünür. Bu nedenle, portal diğerlerine kıyasla iyi görünüyor.
Kullanıcı kolayca alternatif bir adres bulabilir. Bu, bahisçinin faaliyetlerini kapsayan herhangi bir foruma giderseniz ve aynaya erişim için mevcut seçeneğe karar verirseniz yapılabilir. Müşteri, teknik destek hizmetiyle iletişime geçtiğinde, portala girmek için gerekli değişiklikleri hemen alır. Aynı zamanda, işlevsellikleri aynıdır, bu da müşteriye sporun sonucunu tahmin etmesi için tüm önemli araçları sağlar. Fonbet aynası, kullanıcının mevcut modlarda çalışmasına izin verir.
Ayrıca, kullanıcı çevrimiçi biçimde etkinlik gerçekleştirebilir. Canlı bahislerin yardımıyla tahminci için taktik bileşenler genişletilir. Bu, maçın gidişatının analizine göre maç sırasında bahisleri ayarlamanıza izin verir.
aynaya nasıl kayıt olunur
Kayıt prosedürü oldukça basittir. Ana durum 18 yaşından büyük olmaktır. Önemli bir nokta, “Promosyon kodu” alanına ek olarak tüm alanların eksiksiz doldurulmasıdır. Bu, hesabınızı geri yüklemeniz gerekirse zorluklarla karşılaşmamanızı sağlar.
Kayıt olurken, aşağıdaki önemli noktalara dikkat etmeniz gerekir:
- Veri. Siteyle ilgili sorunları dışlamak için doğru bir şekilde girilmelidir.
- Para birimi. Müşterinin seçiminde sağlanır farklı varyantlar: ABD doları, Beyaz Rusya rublesi. Depozitoyu rahatça doldurmanıza izin verecek para birimine karar vermeye değer.
- Telefonla hesap kaydı. Kayıt olmak için sitede belirtilen telefon numarasını arayabilirsiniz. Bu, kullanıcı için prosedürü büyük ölçüde basitleştirecektir.
Fonbet hizmetini kullanarak akıllı telefonunuzu kullanabilirsiniz. Mobil sürüm, resmi kaynakla aynı olan, çalışan bir Fonbet aynasını kolayca kullanmanıza olanak tanır. Mobil versiyon yardımı ile kullanıcıya rahat bir oyun ritmi sağlanmaktadır.
Daha önce belirtildiği gibi, bir atom üç tip temel parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Atom çekirdeği - Merkezi kısmı proton ve nötronlardan oluşan bir atom. Proton ve nötronların ortak adı nükleondur, çekirdekte birbirlerine dönüşebilirler. En basit atomun çekirdeği olan hidrojen atomu, bir temel parçacık olan protondan oluşur.
Bir atomun çekirdeğinin çapı yaklaşık olarak 10 -13 - 10 -12 cm'dir ve bir atomun çapının 0.0001'i kadardır. Ancak bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı (%99,95 - %99,98) çekirdekte yoğunlaşmıştır. 1 cm3 saf nükleer madde elde etmek mümkün olsaydı, kütlesi 100 - 200 milyon ton olurdu. Bir atomun çekirdeğinin kütlesi, atomu oluşturan tüm elektronların kütlesinden birkaç bin kat daha fazladır.
Proton- temel bir parçacık, bir hidrojen atomunun çekirdeği. Bir protonun kütlesi 1.6721x10 -27 kg'dır, bir elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Elektrik yükü pozitiftir ve 1.66x10 -19 C'ye eşittir. Coulomb - 1A (amper) sabit akım gücünde 1 s'lik bir sürede iletkenin kesitinden geçen elektrik miktarına eşit bir elektrik yükü birimi.
Herhangi bir elementin her atomu, çekirdeğinde belirli sayıda proton içerir. Bu sayı belirli bir element için sabittir ve fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. Yani proton sayısı, hangi kimyasal elementle uğraştığımıza bağlıdır. Örneğin, çekirdekteki bir proton hidrojen ise, 26 proton demir ise. Atom çekirdeğindeki proton sayısı, çekirdeğin yükünü (yük numarası Z) ve D.I. elementlerin periyodik sistemindeki elementin seri numarasını belirler. Mendeleev (elementin atom numarası).
Hnötron- bir elektronun kütlesinin 1839 katı olan 1.6749 x10 -27 kg kütleye sahip elektriksel olarak nötr bir parçacık. Serbest durumdaki bir nöron kararsız bir parçacıktır; bağımsız olarak bir elektron ve bir antineutrino emisyonu ile bir protona dönüşür. Nötronların yarı ömrü (orijinal nötron sayısının yarısının bozunma süresi) yaklaşık 12 dakikadır. Bununla birlikte, kararlı atom çekirdeği içinde bağlı bir durumda, kararlıdır. Çekirdekteki toplam nükleon (proton ve nötron) sayısına kütle numarası (atomik kütle - A) denir. Çekirdeği oluşturan nötronların sayısı, kütle ve yük sayıları arasındaki farka eşittir: N = A - Z.
Elektron- temel parçacık, en küçük kütlenin taşıyıcısı - 0.91095x10 -27 g ve en küçük elektrik yükü - 1.6021x10 -19 C. Bu negatif yüklü bir parçacıktır. Bir atomdaki elektron sayısı, çekirdekteki proton sayısına eşittir, yani. atom elektriksel olarak nötrdür.
pozitron– pozitif elektrik yüküne sahip temel bir parçacık, elektrona göre bir antiparçacık. Bir elektronun ve bir pozitronun kütlesi eşittir ve elektrik yükleri mutlak değerde eşittir, ancak işarette zıttır.
Farklı çekirdek türlerine nüklid denir. Bir nüklid, belirli sayıda proton ve nötron içeren bir atom türüdür. Doğada, aynı elementin farklı atom kütlelerine (kütle numaraları) sahip atomları vardır: 17 35 Cl, 17 37 Cl, vb. Bu atomların çekirdekleri aynı sayıda proton içerir, ancak farklı sayıda nötron içerir. Aynı elementin çekirdek yükü aynı, kütle numarası farklı olan atom çeşitlerine denir. izotoplar . Aynı sayıda protona sahip, ancak nötron sayısı farklı olan izotoplar, aynı elektron kabuğu yapısına sahiptir, yani. çok benzer kimyasal özellikler ve kimyasal elementlerin periyodik tablosunda aynı yeri işgal eder.
İzotoplar, sol üstte bulunan indeks A ile karşılık gelen kimyasal elementin sembolü ile gösterilir - kütle numarası, bazen de proton sayısı (Z) sol altta da verilir. Örneğin, fosforun radyoaktif izotopları sırasıyla 32 P, 33 P veya 15 32 P ve 15 33 P'dir. Elementin sembolü belirtilmeden bir izotop belirlenirken, elementin belirtilmesinden sonra kütle numarası verilir, örneğin fosfor - 32, fosfor - 33.
Çoğu kimyasal elementin birkaç izotopu vardır. Hidrojen izotopu 1H-protium'a ek olarak, ağır hidrojen 2H-döteryum ve süper ağır hidrojen 3H-trityum bilinmektedir. Uranyumun 11 izotopu vardır, doğal bileşiklerde bunlardan üçü vardır (uranyum 238, uranyum 235, uranyum 233). Sırasıyla 92 protonları ve 146.143 ve 141 nötronları vardır.
Şu anda, 108 kimyasal elementin 1900'den fazla izotopu bilinmektedir. Bunlardan doğal izotoplar, tüm kararlı (yaklaşık 280 tanesi vardır) ve radyoaktif ailelerin bir parçası olan doğal izotopları (bunlardan 46 tanesi vardır) içerir. Gerisi yapaydır, çeşitli nükleer reaksiyonlar sonucunda yapay olarak elde edilirler.
"İzotoplar" terimi yalnızca şu durumlarda kullanılmalıdır: Konuşuyoruz aynı elementin atomları hakkında, örneğin karbon izotopları 12 C ve 14 C. Farklı kimyasal elementlerin atomları kastediliyorsa, "nüklidler" teriminin kullanılması tavsiye edilir, örneğin radyonüklidler 90 Sr, 131 J, 137 Cs .
Her şeyin iç yapısı hakkında güvenilir verilerin ortaya çıkmasından çok önce, Yunan düşünürler maddeyi sürekli hareket halinde olan en küçük ateşli parçacıklar şeklinde hayal ettiler. Muhtemelen, şeylerin dünya düzenine ilişkin bu vizyon, tamamen mantıksal sonuçlardan türetilmiştir. Bu ifade için biraz saflık ve mutlak kanıt eksikliğine rağmen, doğru olduğu ortaya çıktı. Bilim adamları sadece yirmi üç yüzyıl sonra cesur bir tahminde bulunabildiler.
atomların yapısı
19. yüzyılın sonunda, içinden akım geçen bir deşarj tüpünün özellikleri araştırıldı. Gözlemler, iki parçacık akışının yayıldığını göstermiştir:
Katot ışınlarının negatif parçacıklarına elektron denirdi. Daha sonra, birçok işlemde aynı yük-kütle oranına sahip parçacıklar bulundu. Elektronlar, çeşitli atomların evrensel bileşenleri gibi görünüyordu, iyonların ve atomların bombardımanıyla oldukça kolay bir şekilde ayrıldı.
Pozitif yük taşıyan parçacıklar, bir veya daha fazla elektron kaybettikten sonra atom parçalarıyla temsil edildi. Aslında, pozitif ışınlar, negatif parçacıklardan yoksun ve dolayısıyla pozitif bir yüke sahip atom gruplarıydı.
Thompson modeli
Deneylere dayanarak, pozitif ve negatif parçacıkların atomun özünü temsil ettiği, onun bileşenleri olduğu bulundu. İngiliz bilim adamı J. Thomson teorisini önerdi. Ona göre, atomun yapısı ve atom çekirdeği, bir kek içindeki kuru üzüm gibi, negatif yüklerin pozitif yüklü bir topun içine sıkıştırıldığı bir tür kütleydi. Şarj telafisi, pastayı elektriksel olarak nötr yaptı.
Rutherford modeli
Genç Amerikalı bilim adamı Rutherford, alfa parçacıklarından sonra kalan izleri analiz ederek, Thompson modelinin kusurlu olduğu sonucuna vardı. Bazı alfa parçacıkları küçük açılarla - 5-10 o - sapıyordu. Nadir durumlarda, alfa parçacıkları 60-80 o gibi geniş açılarda sapıyordu ve istisnai durumlarda açılar çok büyüktü - 120-150 o. Thompson'ın atom modeli böyle bir farkı açıklayamazdı.
Rutherford, atomun yapısını ve atom çekirdeğini açıklayan yeni bir model önerir. Süreçlerin fiziği, bir atomun %99 boş olması gerektiğini, küçük bir çekirdek ve yörüngelerde hareket eden elektronların etrafında dönmesi gerektiğini belirtir.
Darbeler sırasında meydana gelen sapmaları atomun parçacıklarının kendi elektrik yüklerine sahip olmasıyla açıklar. Atomik elementler, yüklü parçacıkları bombardıman etmenin etkisi altında, makro kozmosta sıradan yüklü cisimler gibi davranırlar: aynı yüklere sahip parçacıklar birbirini iter ve zıt yükler ile çekerler.
atomların durumu
Geçen yüzyılın başında, ilk parçacık hızlandırıcılar piyasaya sürüldüğünde, atom çekirdeğinin yapısını ve atomun kendisini açıklayan tüm teoriler deneysel doğrulamayı bekliyordu. O zamana kadar, alfa ve beta ışınlarının atomlarla etkileşimleri zaten kapsamlı bir şekilde incelenmişti. 1917 yılına kadar atomların ya kararlı ya da radyoaktif olduğuna inanılıyordu. Kararlı atomlar bölünemez, radyoaktif çekirdeklerin bozunması kontrol edilemez. Ancak Rutherford bu görüşü çürütmeyi başardı.
ilk proton
1911'de E. Rutherford, tüm çekirdeklerin aşağıdakilerden oluştuğu fikrini ortaya koydu. özdeş elemanlar, temeli hidrojen atomudur. Bu fikir, maddenin yapısıyla ilgili önceki çalışmaların önemli bir sonucuyla ortaya çıktı: tüm kimyasal elementlerin kütleleri iz bırakmadan hidrojen kütlesine bölündü. Yeni varsayım, atom çekirdeğinin yapısını yeni bir şekilde görmemize izin vererek benzeri görülmemiş olasılıklar açtı. Nükleer reaksiyonların yeni hipotezi doğrulaması veya çürütmesi gerekiyordu.
1919'da azot atomlarıyla deneyler yapıldı. Rutherford, onları alfa parçacıklarıyla bombalayarak inanılmaz bir sonuç elde etti.
N atomu alfa parçacığını emdi, sonra bir oksijen atomuna dönüştü O17 ve bir hidrojen çekirdeği yaydı. Bu, bir elementin atomunun diğerine ilk yapay dönüşümüydü. Böyle bir deneyim, atom çekirdeğinin yapısının, mevcut süreçlerin fiziğinin diğer nükleer dönüşümleri gerçekleştirmeyi mümkün kıldığı umudunu verdi.
Bilim adamı deneylerinde parıldama yöntemini kullandı - yanıp söner. Parlamaların sıklığına dayanarak, atom çekirdeğinin bileşimi ve yapısı, doğan parçacıkların özellikleri, bunların özellikleri hakkında sonuçlar çıkardı. atom kütlesi ve seri numarası. Bilinmeyen parçacık, Rutherford tarafından proton olarak adlandırıldı. Tek elektronundan sıyrılmış bir hidrojen atomunun tüm özelliklerine sahipti - tek bir pozitif yük ve buna karşılık gelen bir kütle. Böylece hidrojenin proton ve çekirdeğinin aynı parçacıklar olduğu kanıtlandı.
1930'da, ilk büyük hızlandırıcılar yapılıp piyasaya sürüldüğünde, Rutherford'un atom modeli test edildi ve kanıtlandı: her hidrojen atomu, konumu belirlenemeyen yalnız bir elektrondan ve içinde yalnız bir pozitif proton bulunan gevşek bir atomdan oluşur. . Protonlar, elektronlar ve alfa parçacıkları bombardımana maruz kaldıklarında bir atomdan dışarı uçabildikleri için bilim adamları bunların herhangi bir atom çekirdeğinin bileşenleri olduğunu düşündüler. Ancak böyle bir çekirdek atom modeli kararsız görünüyordu - elektronlar çekirdeğe sığmayacak kadar büyüktü, ayrıca momentum yasasının ihlali ve enerjinin korunumu ile ilgili ciddi zorluklar vardı. Bu iki yasa, sıkı muhasebeciler gibi, bombardıman sırasında momentum ve kütlenin bilinmeyen bir yönde kaybolduğunu söyledi. Bu yasalar genel olarak kabul edildiğinden, böyle bir sızıntının açıklamalarının bulunması gerekiyordu.
nötronlar
Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, atom çekirdeğinin yeni bileşenlerini keşfetmeyi amaçlayan deneyler kurdular. 1930'larda Alman fizikçiler Becker ve Bothe berilyum atomlarını alfa parçacıklarıyla bombaladılar. Bu durumda, G-ışınları olarak adlandırılmasına karar verilen bilinmeyen bir radyasyon kaydedildi. Ayrıntılı çalışmalar, yeni ışınların bazı özelliklerini ortaya çıkardı: kesinlikle düz bir çizgide yayılabilirler, elektrikle etkileşime girmediler ve manyetik alanlar, yüksek nüfuz gücüne sahipti. Daha sonra, bu tür radyasyonu oluşturan parçacıklar, alfa parçacıklarının diğer elementlerle - bor, krom ve diğerleri - etkileşiminde bulundu.
Chadwick'in hipotezi
Sonra Rutherford'un bir meslektaşı ve öğrencisi olan James Chadwick, Nature dergisinde daha sonra iyi tanınan kısa bir rapor verdi. Chadwick, yeni radyasyonun her biri yaklaşık olarak kütleye sahip olan bir nötr parçacık akışı olduğunu varsayarsak, korunum yasalarındaki çelişkilerin kolayca çözülebileceğine dikkat çekti. kütleye eşit proton. Bu varsayımı göz önünde bulundurarak fizikçiler, atom çekirdeğinin yapısını açıklayan hipotezi önemli ölçüde desteklediler. Kısaca, eklemelerin özü yeni bir parçacığa ve atomun yapısındaki rolüne indirgenmiştir.
nötronun özellikleri
Keşfedilen parçacığa "nötron" adı verildi. Yeni keşfedilen parçacıklar, kendi çevrelerinde elektromanyetik alanlar oluşturmadılar ve maddeden enerji kaybetmeden kolayca geçtiler. Hafif atom çekirdekleriyle nadir çarpışmalarda, nötron, enerjisinin önemli bir bölümünü kaybederek çekirdeği atomdan çıkarabilir. Atom çekirdeğinin yapısı, her maddede farklı sayıda nötron bulunduğunu varsaydı. Aynı nükleer yüke sahip ancak farklı sayıda nötron içeren atomlara izotop denir.
Nötronlar, alfa parçacıkları için mükemmel bir yedek olarak hizmet ettiler. Şu anda, atom çekirdeğinin yapısını incelemek için kullanılıyorlar. Kısaca, bilim için önemleri tarif edilemez, ancak atom çekirdeğinin nötronlar tarafından bombardımanı sayesinde fizikçiler neredeyse tüm bilinen elementlerin izotoplarını elde edebildiler.
Bir atomun çekirdeğinin bileşimi
Şu anda, atom çekirdeğinin yapısı, nükleer kuvvetler tarafından bir arada tutulan bir proton ve nötron topluluğudur. Örneğin, bir helyum çekirdeği, iki nötron ve iki protondan oluşan bir yığındır. Hafif elementler neredeyse eşit sayıda proton ve nötrona sahipken, ağır elementler çok daha fazla sayıda nötrona sahiptir.
Çekirdeğin yapısının bu resmi, hızlı protonlara sahip modern büyük hızlandırıcılarda yapılan deneylerle doğrulanır. Protonların elektriksel itme kuvvetleri, yalnızca çekirdeğin kendisinde etkili olan kuvvetli kuvvetlerle dengelenir. Nükleer kuvvetlerin doğası henüz tam olarak anlaşılmamış olsa da, varlıkları pratik olarak kanıtlanmıştır ve atom çekirdeğinin yapısını tam olarak açıklar.
Kütle ve enerji arasındaki ilişki
1932'de bir bulut odası, elektron kütlesine sahip pozitif yüklü parçacıkların varlığını kanıtlayan inanılmaz bir fotoğraf yakaladı.
Bundan önce, pozitif elektronlar teorik olarak P. Dirac tarafından tahmin ediliyordu. Kozmik radyasyonda gerçek bir pozitif elektron da keşfedildi. Yeni parçacık pozitron olarak adlandırıldı. İkizi ile çarpışırken - bir elektron, yok olma meydana gelir - iki parçacığın karşılıklı imhası. Bu, belirli bir miktarda enerji açığa çıkarır.
Böylece, makrokozmos için geliştirilen teori, maddenin en küçük elementlerinin davranışını açıklamaya tamamen uygundu.