Nucleul atomic. Descoperirea unor secrete

Conceptul modern al unui atom, confirmat de lucrările mai multor oameni de știință și teoreticieni ai secolului al XX-lea, ne permite să judecăm cu un grad ridicat de probabilitate structura sa și prezența în compoziția sa a unor particule elementare. Nucleul atomic este partea centrală masivă a atomului. Se compune din protoni și neutroni, care au primit un nume comun - nucleoni. Cea mai mare parte a atomului (99,95%) este concentrată în miezul său. Dimensiunea este neglijabilă și încărcătura electrică este pozitiv și este un multiplu al încărcăturii absolute a unui electron.

Prin numărul de electroni sau prin încărcarea nucleului atomic se poate judeca proprietățile individuale ale elementului. Acest număr corespunde numărului său ordinal din tabelul periodic.

Descoperirea nucleului atomic este meritul lui E. Rutherford, experimentele sale din 1911 cu împrăștierea particolelor a, în timp ce treceau prin materie, au făcut posibilă descrierea construcției unui atom cu o probabilitate ridicată.

Nucleul atomic al hidrogenului a fost luat ca bază, iar particula elementară, care formează baza nucleelor ​​altor elemente chimice, a primit numele de proton în 1920. Dar protonul electronic structura atomică a avut o serie de deficiențe și nu a explicat multe fizice.

Pentru a descrie compoziția nucleului, știința particulelor elementare sa apropiat îndeaproape după descoperirea neutronului. În 1932 J. Chadwick, W. Heisenberg și DD Ivanenko au făcut o ipoteză despre prezența în nucleul unei particule cu o sarcină neutră. Și materialul de construcție, din care este compus nucleul atomic, sunt protoni și neutroni. Numărul de nucleoni determină numărul de masă al elementului.

Substanțe cu același număr de protoni în nucleu (încărcătura nucleară), se numesc izotopi. Isotonii sunt substanțe cu același număr de neutroni. Substanțele cu același număr de nucleoni sunt izobar.

Fizica nucleului atomic presupune existența unor "cărămizi" compuse mai mici pentru neutroni și protoni. Quarkurile, gluonii, câmpurile mezonice constituie un sistem complex - nucleul atomic. O descriere suplimentară a interrelațiilor complexe ale particulelor elementare este presupusă de cromodinamica cuantică.

Presupunând că stabilitatea de bază problemă, care este compus din particule având sarcină electrică (neutroni) si protoni incarcati pozitiv, oamenii de știință au ajuns la concluzia că, în miez sunt în special forțele nucleare care diferă de electromagnetic și gravitațional.

Influența acestor forțe este strict limitată de distanță, se referă la forțele cu rază scurtă de acțiune și sunt limitate de o gamă nesemnificativă de acțiune.

În sarcina nucleonilor forțele nucleare demonstrează o independență echitabilă. Sunt atrase particule absolut diferite. Acest fenomen se manifestă clar atunci când energiile de legare ale nucleelor ​​oglinzilor sunt comparate. Acest nume a fost dat nucleelor ​​cu același număr de nucleoni, dar numai numărul de protoni într-unul corespunde numărului de neutroni din celălalt și viceversa. Un exemplu poate fi nucleele heliului și tritiului (hidrogen greu).

De asemenea, apar fenomene neobișnuite în procesul de nucleare. Dacă se calculează masa nucleului și separat masele elementelor care compun compoziția sa, atunci masa nucleului se dovedește a fi mai mică. Acest efect se explică prin eliberarea energiei în procesul de sinteză nucleară, care a fost numit energia de legare a nucleelor ​​atomice. Numeric, aceasta poate fi determinată prin calcularea cantității de lucru care va trebui făcut pentru a împărți nucleul în elemente constitutive (nucleoni) fără a le spune o anumită energie cinetică.

În legătură cu aceasta, a fost introdus conceptul de energie specifică de legare a nucleului. Se calculează într-un echivalent numeric pe un nucleon, care, în medie, este de 8 MeV / nucleon. Odată cu creșterea numărului de nucleoni din nucleu, energia de legare scade.

Raportul dintre numărul de protoni și neutroni este folosit ca un criteriu pentru stabilitatea nucleelor ​​atomice.