O'tgan asrning o'rtalarida insoniyat tarixida yangi davr tug'ildi. Bir vaqtlar tosh davri bronza davriga almashtirildi, keyin temir, bug' va elektr hukmronligi davrlari ketma-ket keldi. Biz hozir atom davrining boshida turibmiz. Atom yadrosining tuzilishi sohasidagi eng yuzaki bilimlar ham insoniyat uchun misli ko'rilmagan ufqlarni ochadi.
Atom yadrosi haqida nimalarni bilamiz? U butun atom massasining 99,99% ni tashkil qiladi va odatda nuklonlar deb ataladigan zarralardan iborat. Nuklonlar nima, ularning nechtasi, ular nima ekanligini endi fizikadan to'rtlik to'rtlikka ega bo'lgan har bir o'rta maktab o'quvchisi biladi.
Atomning tuzilishini qanday tasavvur qilamiz
Afsuski, atomni, atom yadrosini tashkil etuvchi zarralarni koʻrish imkonini beruvchi texnika yaqin orada paydo boʻlmaydi. Materiya qanday joylashganligi haqida minglab savollar mavjud, shuningdek, elementar zarrachalarning tuzilishi haqida ko'plab nazariyalar mavjud. Bugungi kunga kelib, bu nazariyasavollarning aksariyatiga javob beradi, bu atom tuzilishining sayyoraviy modelidir.
Unga koʻra, manfiy zaryadlangan elektronlar elektr tortishish taʼsirida ushlab turilgan musbat zaryadlangan yadro atrofida aylanadi. Nuklonlar nima? Gap shundaki, yadro monolit emas, u musbat zaryadlangan proton va neytronlardan - nol zaryadli zarralardan iborat. Atom yadrosi bu zarralar bo'lib, ularni nuklonlar deb atash odat tusiga kiradi.
Agar zarrachalar juda kichik bo'lsa, bu nazariya qayerdan paydo bo'lgan? Olimlar turli mikrozarrachalar nurlarini eng yupqa metall plitalarga yo‘n altirish orqali atomning sayyora tuzilishi haqidagi xulosaga kelishdi.
Uning oʻlchamlari qanday
Atomning tuzilishi haqidagi bilimlar uning elementlarini masshtabda tasavvur qilmasangiz, toʻliq boʻlmaydi. Yadro juda kichik, hatto atomning o'zi bilan solishtirganda. Agar siz atomni, masalan, oltinni diametri 200 metr bo'lgan ulkan shar shaklida tasavvur qilsangiz, uning yadrosi shunchaki … findiq bo'ladi. Ammo nuklonlar nima va ular nima uchun bunday muhim rol o'ynaydi? Ha, agar ularda atomning butun massasi to'plangan bo'lsa.
Kristall panjaraning uyalarida oltin atomlari juda zich joylashgan, shuning uchun biz qabul qilgan shkala bo'yicha qo'shni "yong'oqlar" orasidagi masofa taxminan 250-300 metrni tashkil qiladi.
Proton
Olimlar uzoq vaqtdan beri atom yadrosi qandaydir monolit modda emasligiga shubha qilishgan. Bir kimyoviy elementdan ikkinchisiga "bosqichda" o'sib boruvchi massa va zaryadning kattaligi og'riqli edi. Buni taxmin qilish mantiqiy ediqat'iy musbat zaryadga ega bo'lgan ma'lum zarralar mavjudligini, ulardan barcha atomlarning yadrolari "yig'iladi". Yadroda qancha musbat zaryadlangan nuklonlar bo'lsa, bu uning zaryadi bo'ladi.
Atom yadrosining murakkab tuzilishi haqidagi taxminlar Mendeleyev elementlarning davriy sistemasini qurish davridayoq ilgari surilgan. Biroq, o'sha paytda taxminlarni eksperimental tasdiqlash uchun texnik imkoniyatlar mavjud emas edi. Faqat 20-asrning boshlarida Ernest Ruterford proton mavjudligini tasdiqlovchi tajriba o'tkazdi.
Radioaktiv metallarning nurlanishi bilan moddaga ta'sir qilish natijasida vaqti-vaqti bilan zarracha paydo bo'ldi - vodorod atomi yadrosining nusxasi. Uning vazni bir xil (1,67 ∙ 10-27 kg) va atom zaryadi +1.
Neytron
Neytron deb ataladigan boshqa zarrachani sirtdan qidirish zarurligi haqidagi xulosa tezda keldi. Yadroda nechta nuklon bor va ular nima degan savol elementning tartib raqamining o'zgarishi bilan massa va zaryadning notekis o'sishida yotadi. Ruterford nol zaryadga ega bo'lgan proton egizaklarining mavjudligi haqida taxmin qildi, ammo u o'z taxminini tasdiqlay olmadi.
Umuman olganda, yadro olimlari nuklonlar nima ekanligini va atom yadrolarining miqdoriy tarkibi haqida yaxshi tasavvurga ega edilar. Va hech kim tomonidan eksperimental ravishda kashf qilinmagan zarracha qanotlarda kutib turardi. Jeyms Chadvik uning kashfiyotchisi hisoblanadi, u "ko'rinmas" ni moddadan ajratib olishga muvaffaq bo'ldi.uni o'ta yuqori tezlikda (a-zarralar) tezlashtirilgan geliy yadrolari bilan bombardimon qilish. Zarrachaning massasi, kutilganidek, avval kashf etilgan protonning massasiga teng bo'lib chiqdi. Zamonaviy tadqiqotlarga ko'ra, neytron biroz og'irroq.
Atom yadrosining "g'ishtlari" haqida bir oz ko'proq
Kimyoviy element yoki uning izotopi yadrosida nechta nuklon borligini oson hisoblang. Buning uchun ikkita narsa kerak bo'ladi: davriy jadval va kalkulyator, garchi siz ongingizda hisoblashingiz mumkin. Masalan, uranning ikkita umumiy izotoplari: 235 va 238. Bu raqamlar atom massasini ifodalaydi. Uranning seriya raqami 92, u har doim yadro zaryadini bildiradi.
Ma'lumki, atom yadrosidagi nuklonlar musbat zaryadlangan protonlar yoki bir xil massali neytronlar bo'lishi mumkin, lekin zaryadsiz. Seriya raqami 92 protonlar yadrosidagi sonni bildiradi. Neytronlar soni oddiy ayirish yo'li bilan hisoblanadi:
- - uran 235, neytronlar soni=235 – 92=143;
- - uran 238, neytronlar soni=238 – 92=146.
Va bir vaqtning o'zida nechta nuklonni birlashtirish mumkin? Etarli massaga ega bo'lgan yulduzlar hayotining ma'lum bir bosqichida, termoyadro reaktsiyasi tortishish kuchini to'xtata olmaganda, yulduz ichaklaridagi bosim shunchalik kuchayadiki, u elektronlarni "yopishadi". protonlar. Natijada, zaryad nolga aylanadi va proton-elektron juftligi neytronga aylanadi. Natijada "bosilgan" neytronlardan tashkil topgan materiya juda zich.
Quyoshimizda og'irlikdagi yulduz to'pga aylanadidiametri bir necha o'nlab kilometrlarni tashkil qiladi. Bunday “neytron bo‘tqasi”ning bir choy qoshig‘i Yerda bir necha yuz tonnani tashkil qilishi mumkin.
