Štruktúra atómového jadra: história štúdie a moderné charakteristiky

Štruktúra atómového jadra je jednou z najdôležitejších otázok modernej vedy. Neustále vyvíjané experimenty v tejto oblasti umožnili vedcom určiť nielen s vysokou mierou presnosti, čo atóm je sám od seba, ale tiež aktívne využívať poznatky získané v rôznych priemyselných odvetviach a pri tvorbe najnovších zbraní.

Otázka štruktúry všetkého na planéte má záujem vedcov od nepamäti. Takže v starovekom Grécku niektorí vedci verili, že vo svojej štruktúre je hmotnosť jedna a nedeliteľná a ich protivníci trvali na tom, že hmotnosť je deliteľná a skladá sa z najmenších častíc - atómy, takže sa vlastnosti rôznych objektov navzájom líšia.

Prielom v štúdiu štruktúry molekúl došlo v XVIII. Storočí, keď v dielach M.V. Lomonosov, L. Lavoisier, D. Dalton, A. Avogadro položili základy atómovej molekulárnej teórie, podľa ktorej všetko v prírode pozostáva z molekúl a tie zase sú zložené z nedeliteľných častíc - atómy, ktorých interakcia medzi sebou určuje Základné vlastnosti rôznych látok.

Nová etapa štúdia štruktúry molekúl a atómov sa začala koncom 19. storočia, keď E. Rutherford a niekoľko ďalších vedcov urobili objavy, v dôsledku čoho sa štruktúra atómu a atómového jadra objavila v úplne novom svetle. Takže sa ukázalo, že atóm nie je vôbec nedeliteľnou časticou, naopak, pozostáva z ešte menších zložiek - jadra a elektrónov, ktoré sa pohybujú okolo neho v zložitých obežných dráhach. Všeobecná neutralita atómu viedla k záveru, že elektróny s negatívnym nábojom by mali byť vyvážené elementmi s pozitívnym nábojom. Ako sa ukázalo neskôr, takéto prvky existujú: nazývajú sa -častice alebo protóny.

Moderné vedecké poznatky nám umožňujú tvrdiť, že štruktúra atómového jadra je oveľa komplikovanejšia, než sa zdalo ešte pred sto rokmi. Preto je dnes známe, že jadro atómu zahŕňa nielen protóny, ale aj častice, ktoré nemajú nábojové neutróny. Spolu sa protony s neutronmi nazývajú nukleony. Keďže hmotnosť neutrónov je iba o 0,14% vyššia ako hmotnosť protónov, zvyčajne sa zanedbáva vo výpočtoch.

Veľkosť jadra je medzi 10-12 a 10-13 cm Napriek tomu, že viac ako 95% atómovej hmoty je koncentrované v jadre, veľkosť samotného atómu je stotisíckrát väčšia než veľkosť jadra.

Hlavné kvantitatívne charakteristiky, ktoré charakterizujú štruktúru atómového jadra, je možné extrahovať z periodickej tabuľky D.I. Mendeleevská univerzita. Ako je známe, počet protónov v jadre sa rovná súčtu elektrónov, ktoré sa okolo neho otáčajú a zodpovedá poradovému číslu v tabuľke prvkov. Aby sme poznali počet neutrónov, je potrebné odčítať sériové číslo od celkovej hmotnosti prvku a zaokrúhliť na celé číslo. Látky, v ktorých sa počet protónov zhoduje a počet neutrónov je odlišný, sa nazývajú izotopy.

Jednou z najdôležitejších otázok, ktoré položili vedci, ktorí študovali štruktúru jadra, bola otázka síl, ktoré majú protóny, pretože s rovnakým nábojom by mali byť odmietané. Ako ukázali štúdie, vzdialenosť medzi protónmi v jadre je taká malá, že odpudzovanie medzi nimi jednoducho nevzniká. Navyše, bóny, ktoré sú umiestnené medzi protónmi, prispievajú k úzkej interakcii a konštantnému priťahovaniu týchto jednotiek k sebe.

Štruktúra atómového jadra stále obsahuje mnoho tajomstiev. Ich riešenie nielen pomáha ľudstvu lepšie pochopiť štruktúru okolitého sveta, ale aj dosiahnuť kvalitatívny prelom vo vede a technike.