Головна » Наука та освіта » Атомне ядро. Розкриваючи таємниці

Атомне ядро. Розкриваючи таємниці



Сучасне уявлення про атом, підтвердженням якого є праці більшої кількості вчених-теоретиків і натуралістів двадцятого століття, дозволяє нам з високим ступенем ймовірності судити про його будову і наявності в його складі різних елементарних частинок. Атомне ядро являє собою центральну масивну частина атома. У його склад входять протони і нейтрони, які отримали загальну назву - нуклони. Основна маса атома (9995%) зосереджена в його ядрі. Розмір його мізерно малий, а електричний заряд позитивний і кратний абсолютного заряду одного електрона.

За кількістю електронів, або заряду атомного ядра, можна судити про індивідуальні властивості елемента. Це число відповідає його порядковому номеру в періодичній системі.

Відкриття атомного ядра є заслугою Е. Резерфорда (Е. Rutherford), його досліди в 1911 році з розсіюванням a-частинок при проходженні їх через речовину дозволили з високою часткою ймовірності описати конструкцію атома.

За основу було взято атомне ядро водню, а елементарна частинка, складова основу ядер інших хімічних елементів, отримала з 1920 року ім'я протон. Але протон-електронна структура атома мала цілий ряд недоліків і не пояснювала багато фізичні явища.

До опису складу ядра наука про елементарні частинки підійшла впритул після відкриття нейтрона. У 1932 році Дж.Чедвік (J. Chadwick), В. Гейзенберг (W. Heisenberg) і Д. Д. Іваненко зробили припущення про наявність в ядрі частинки з нейтральним зарядом. А будівельним матеріалом, з якого складається атомне ядро, є протони і нейтрони. Кількість нуклонів визначає масове число елемента.

Речовини, які мають однакову кількість протонів в ядрі (заряд ядра), іменуються ізотопами. ИЗОТОН - речовини, які мають однакову кількість нейтронів. Речовини з однаковою кількістю нуклонів - ізобари.

Фізика атомного ядра передбачає наявність більш дрібних складових "цеглинок" для нейтронів і протонів. Кварки, глюони, мезонні поля складають складну систему - атомне ядро. Подальший опис складних взаємозв'язків елементарних частинок бере на себе квантова хромодинаміка.

Переймаючись проблемою стабільності ядра, до складу якого входять як частки, що не мають електричного заряду (нейтрони), так і позитивно заряджені протони, вчені прийшли до висновку, що в ядрі існують особливо діючі ядерні сили, які відрізняються і від електромагнітних, і від гравітаційних.

Вплив цих сил строго обмежена відстанню, вони відносяться до короткодействующим і обмежені незначним радіусом дії.

До заряду нуклонів ядерні сили проявляють неабияку незалежність. Однаково притягуються абсолютно різні частинки. Це явище яскраво проявляється при порівнянні енергій зв'язку дзеркальних ядер. Таку назву отримали ядра з однаковою кількістю нуклонів, от тільки кількість протонів в одному відповідає кількості нейтронів в іншому і навпаки. Прикладом можуть бути ядра гелію і тритію (важкого водню).

Також незвичайні явища відбуваються в процесі утворення ядер. Якщо підрахувати масу ядра і окремо маси елементів, що входять до його складу, то маса ядра виявиться менше. Подібний ефект пояснюється виділенням у процесі синтезу ядра енергії, яка отримала назву енергія зв'язку атомних ядер. Чисельно її можна визначити, підрахувавши величину роботи, яку потрібно здійснити для розщеплення ядра на складові елементи (нуклони) без повідомлення їм певної кінетичної енергії.

У зв'язку з цим було введено поняття питомої енергії зв'язку ядра. Її розраховують в чисельному еквіваленті, що доводиться на один нуклон, що в середньому становить 8 МеВ /нуклон. Із збільшенням кількості нуклонів в ядрі відбувається спадання енергії зв'язку.

Як критерій стійкості атомних ядер використовують співвідношення числа протонів і нейтронів.