|
|
|
|
|
Глава 8. Атомное ядро
Состав атомного ядраСпустя несколько лет превращение атомов азота наблюдали в камере Вильсона. Верхняя крышка камеры прозрачна, а дном служит поршень, который может резко опускаться (рис. 149, а). В камере, кроме азота, содержатся насыщенные пары́ воды (или спирта). При резком опускании поршня пары́ охлаждаются и становятся пересыщенными. Если в этот момент в камеру влетает α-частица, то, сталкиваясь с молекулами газа, она ионизирует их и создаёт центры конденсации. В результате образуется трек — след пролетающей частицы. Помещая камеру Вильсона в магнитное поле, по характеру треков — радиусу кривизны, толщине и пр. можно определить энергию и скорость, массу и заряд движущихся в камере частиц.
На рисунке 149, б показана фотография треков, образованных α-частицами в опыте Резерфорда. Среди множества прямолинейных треков встречается «вилка». Дальнейшее исследование характера частиц, образующих подобные «вилки», привело учёного к выводу о том, что при бомбардировке азота α-частицами из ядра азота выбивается ядро водорода, получившее впоследствии название протона. Заряд протона qp равен по модулю заряду электрона, масса же протона, определённая экспериментально, равна mр = 1,67265 • 10-27 кг, т. е. примерно в 1836 раз больше массы электрона. Открытие протона подтверждало сложное строение атомного ядра и привело к высказыванию первой гипотезы о строении ядра. Так как в то время были известны только две частицы — электрон и протон, то появилась протонно-электронная модель строения ядра. Серьёзным аргументом в пользу подобной модели было уже исследованное явление радиоактивности, при котором из ядра самопроизвольно вылетают β-частицы (электроны). Однако сам Резерфорд придерживался иной точки зрения. Он считал, что в ядре должна существовать частица с массой, равной массе протона, но не имеющая электрического заряда. Открытие нейтрона. Протонно-нейтронная модель ядра4. В 1932 г. английским учёным Джеймсом Чедвиком (1891— 1974) было экспериментально доказано, что существует ещё одна частица, входящая в состав любого атомного ядра. В опытах Чедвика при облучении бериллия α-частицами возникало излучение, которое не отклонялось ни электрическим, ни магнитным полем и, следовательно, было электрически нейтрально. Частицы, вылетающие из бериллия, обладали большой проникающей способностью. Новая частица была названа нейтроном. Масса нейтрона mn = 1,67495 • 10-27 кг близка массе протона. Вскоре после открытия нейтрона, в 1932 г., российским физиком Дмитрием Дмитриевичем Иваненко (1904—1994) и несколько позже немецким физиком Гейзенбергом была предложена протонно-нейтронная модель ядра. Согласно этой модели, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название нуклоны. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в таблице Д. И. Менделеева — зарядовому числу Z, а число нейтронов N — разности между атомной массой элемента и числом протонов.
|
|
|