Ամենապարզ ատոմի` ջրածնի ատոմի միջուկը բաղկացած է մեկ տարրական մասնիկից, որը կոչվում է պրոտոն: Մնացած բոլոր ատոմների միջուկները բաղկացած են երկու տեսակի մասնիկներից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից։ Այս մասնիկները կոչվում են նուկլեոններ։ Պրոտոն. Պրոտոնն ունի լիցք և զանգված

Համեմատության համար մենք նշում ենք, որ էլեկտրոնի զանգվածը հավասար է

(66.1) և (66.2) համեմատությունից հետևում է, որ -պրոտոնն ունի կեսին հավասար պտույտ և իր մագնիսական մոմենտը։

Մագնիսական մոմենտի միավոր, որը կոչվում է միջուկային մագնետոն: (33.2)-ի համեմատությունից հետևում է, որ 1836 անգամ պակաս Բորի մագնետոնից: Հետևաբար, պրոտոնի ներքին մագնիսական մոմենտը մոտավորապես 660 անգամ փոքր է էլեկտրոնի մագնիսական պահից։

Նեյտրոն. Նեյտրոնը հայտնաբերվել է 1932 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Դ.Չադվիքի կողմից։ Նրա էլեկտրական լիցքը զրո է, իսկ զանգվածը

շատ մոտ է պրոտոնի զանգվածին։

Նեյտրոնների և պրոտոնների զանգվածների միջև տարբերությունը 1,3 ՄէՎ է, այսինքն.

Նեյտրոնն ունի կեսին հավասար պտույտ և (չնայած էլեկտրական լիցքի բացակայությանը) իր մագնիսական մոմենտը

(մինուս նշանը ցույց է տալիս, որ ներքին մեխանիկական և մագնիսական պահերի ուղղությունները հակառակ են): Սրա բացատրությունը զարմանալի փաստկտրվի § 69-ում:

Նկատի ունեցեք, որ բարձր ճշգրտությամբ փորձարարական արժեքների հարաբերակցությունը -3/2 է: Դա նկատվեց միայն տեսականորեն նման արժեք ստանալուց հետո։

Ազատ վիճակում նեյտրոնն անկայուն է (ռադիոակտիվ) – այն ինքնաբերաբար քայքայվում է՝ վերածվելով պրոտոնի և արտանետելով էլեկտրոն և մեկ այլ մասնիկ, որը կոչվում է հականեյտրինո (տե՛ս § 81): Կես կյանքը (այսինքն՝ նեյտրոնների սկզբնական թվի կեսի քայքայման ժամանակը) մոտավորապես 12 րոպե է։ Քայքայման սխեման կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Հականեյտրինոյի զանգվածը զրո է։ Նեյտրոնի զանգվածն ավելի մեծ է, քան պրոտոնի զանգվածը: Հետևաբար, նեյտրոնի զանգվածը գերազանցում է հավասարման աջ կողմում հայտնված մասնիկների ընդհանուր զանգվածը (66.7), այսինքն՝ 0.77 ՄէՎ-ով: Այս էներգիան ազատվում է նեյտրոնի քայքայման ժամանակ՝ առաջացած մասնիկների կինետիկ էներգիայի տեսքով։

Բնութագրերը ատոմային միջուկ. Մեկը ամենակարեւոր հատկանիշներըատոմային միջուկը Z լիցքի թիվն է: Այն հավասար է միջուկը կազմող պրոտոնների թվին և որոշում է դրա լիցքը, որը հավասար է Թիվին Z-ն սահմանում է սերիական համարքիմիական տարրը պարբերական աղյուսակՄենդելեևը. Ուստի այն կոչվում է նաև միջուկի ատոմային թիվ։

Միջուկում նուկլոնների թիվը (այսինքն՝ պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թիվը) նշվում է A տառով և կոչվում է միջուկի զանգվածային թիվ։ Միջուկում նեյտրոնների թիվը կազմում է

Միջուկները նշանակելու համար օգտագործվող խորհրդանիշը

որտեղ X նշանակում է քիմիական նշան տրված տարր. Վերևի ձախ մասում զանգվածի համարն է, ներքևի ձախ մասում - ատոմային համարը(վերջին պատկերակը հաճախ բաց է թողնվում):

Երբեմն զանգվածային թիվը գրվում է քիմիական տարրի խորհրդանիշից ոչ թե ձախ, այլ աջ

Նույն Z-ով, բայց տարբեր Ա-ով միջուկները կոչվում են իզոտոպներ: Քիմիական տարրերից շատերն ունեն մի քանի կայուն իզոտոպներ։ Այսպիսով, օրինակ, թթվածինն ունի երեք կայուն իզոտոպ՝ անագը ունի տասը և այլն։

Ջրածինը ունի երեք իզոտոպ.

Պրոտիումը և դեյտերիումը կայուն են, տրիտումը ռադիոակտիվ է։

A նույն զանգվածով միջուկները կոչվում են իզոբարներ։ Նույն թվով նեյտրոններով միջուկները, որպես օրինակ, կոչվում են իզոտոններ, վերջապես, կան ռադիոակտիվ միջուկներ նույն Z և A-ով, որոնք տարբերվում են իրենց կիսամյակի առումով: Դրանք կոչվում են իզոմերներ։ Օրինակ՝ միջուկի երկու իզոմեր կա, որոնցից մեկի կիսամյակը 18 րոպե է, մյուսը՝ 4,4 ժամ։

Հայտնի է մոտ 1500 միջուկ, որոնք տարբերվում են կա՛մ Z-ով, կա՛մ A-ով, կա՛մ երկուսով: Այդ միջուկների մոտավորապես 1/5-ը կայուն է, մնացածը՝ ռադիոակտիվ։ Շատ միջուկներ ստացվել են արհեստականորեն՝ օգտագործելով միջուկային ռեակցիաները։

Բնության մեջ կան Z ատոմային թվով տարրեր 1-ից մինչև 92՝ բացառությամբ տեխնիումի և պրոմեթիումի։ Պլուտոնիումը, արհեստական ​​եղանակով ստացվելուց հետո, հայտնաբերվել է հետքի քանակով։ բնական հանքային- խեժի խառնուրդ: Տրանսուրանի մնացած (այսինքն՝ տրանսուրանի) տարրերը (Z-ով 93-ից մինչև 107) ստացվել են արհեստականորեն՝ տարբեր միջուկային ռեակցիաների միջոցով։

Տրանսուրանի տարրերը՝ curium, einsteinium, fermium) և mendelevium) անվանվել են ականավոր գիտնականներ Պ. և Մ. Կյուրիների, Ա. Էյնշտեյնի, Է. Ֆերմիի և Դ. Ի. Մենդելևի պատվին։ Լորենցիումը անվանվել է ցիկլոտրոնի գյուտարար Է.Լոուրենսի պատվին: Կուրչատովին) իր անունը ստացել է ի պատիվ խորհրդային նշանավոր ֆիզիկոս Ի. Վ. Կուրչատովի:

Որոշ տրանսուրանի տարրեր, ներառյալ կուրչատովը և 106 և 107 համարներով տարրերը, ձեռք են բերվել Դուբնայի Միջուկային հետազոտությունների միացյալ ինստիտուտի միջուկային ռեակցիաների լաբորատորիայում խորհրդային գիտնական Գ. Ն. Ֆլերովի և նրա գործընկերների կողմից:

Միջուկի չափսերը. Առաջին մոտավորմամբ միջուկը կարելի է համարել գնդ, որի շառավիղը որոշվում է բավականին ճշգրիտ բանաձևով.

(fermi - անուն, որն օգտագործվում է միջուկային ֆիզիկասմ երկարության միավոր): Բանաձևից (66.8) հետևում է, որ միջուկի ծավալը համաչափ է միջուկի նուկլոնների թվին։ Այսպիսով, նյութի խտությունը բոլոր միջուկներում մոտավորապես նույնն է։

Միջուկի պտույտ. Նուկլոնների պտույտները գումարվում են միջուկի առաջացած պտույտին։ Նուկլոնի սպինն է, հետևաբար, l միջուկի սպինի քվանտային թիվը կլինի A կենտ թվով նուկլոնների համար կես ամբողջ թիվ, իսկ A զույգ թվի համար՝ ամբողջ կամ զրո։ l միջուկների սպինները չեն գերազանցում։ մի քանի միավոր: Սա ցույց է տալիս, որ միջուկի նուկլոնների մեծ մասի պտույտները չեղյալ են հայտարարում միմյանց՝ լինելով հակազուգահեռ։ Բոլոր զույգ միջուկները (այսինքն՝ զույգ թվով պրոտոններով և զույգ թվով նեյտրոններով միջուկները) ունեն զրոյական սպին։

Կայք ավելացնել էջանիշներին

Ատոմ հասկացությունը. Ատոմի կառուցվածքը և ատոմային միջուկը

Ատոմը ամենափոքր մասնիկն է տարր,պահպանելով իր բնութագրերը.

Տարբեր տարրերի ատոմները տարբերվում են միմյանցից: Քանի որ կան ավելի քան 100 տարբեր տարրեր, կան նաև ավելի քան 100 տարբեր տեսակներատոմներ.

Նկար 1-2. Ատոմի մասեր.

Յուրաքանչյուր ատոմ ունի միջուկ , գտնվում է ատոմի կենտրոնում։ Այն պարունակում է դրական լիցքավորված մասնիկներ՝ պրոտոններ և չլիցքավորված մասնիկներ՝ նեյտրոններ։

Էլեկտրոնները՝ բացասաբար լիցքավորված մասնիկները, պտտվում են միջուկների շուրջը (տես նկար 1-2):

Ատոմի միջուկում պրոտոնների թիվը կոչվում է տարրի ատոմային թիվ։

Բրինձ. 1-3. Էլեկտրոններ, որոնք տեղակայված են միջուկի շուրջ գտնվող թաղանթներում:

Ատոմային թվերը թույլ են տալիս տարբերակել մի տարրը մյուսից: Յուրաքանչյուր տարր ունի ատոմային քաշ: Ատոմային քաշը ատոմի զանգվածն է, որը որոշվում է միջուկի պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թվով։ Էլեկտրոնները գործնականում չեն նպաստում ատոմի ընդհանուր զանգվածին, էլեկտրոնի զանգվածը պրոտոնի զանգվածի ընդամենը 1/1845-ն է և կարելի է անտեսել։

Էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջ համակենտրոն ուղեծրերով։ Յուրաքանչյուր ուղեծիր կոչվում է պատյան: Այս պատյանները լրացվում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ սկզբում լցվում է կեղևը, այնուհետև՝ L, M, N և այլն։ (Տե՛ս Նկար 1-3): Առավելագույն գումարէլեկտրոնները, որոնք կարող են տեղավորվել յուրաքանչյուր թաղանթի վրա, ներկայացված է Նկ. 1-4.

Արտաքին թաղանթը կոչվում է վալենտ, իսկ էլեկտրոնների թիվը, որը պարունակում է, կոչվում է վալենտ: Որքան հեռու է միջուկից վալենտային թաղանթը , այնքան քիչ ձգում է միջուկի կողմից յուրաքանչյուր վալենտային էլեկտրոն: Այսպիսով, ատոմի էլեկտրոններ ստանալու կամ կորցնելու պոտենցիալը մեծանում է, եթե վալենտական ​​թաղանթը լցված չէ և գտնվում է միջուկից բավական հեռու։

Բրինձ. 1-4 և 1-5. Ատոմի կազմը.

Վալենտային թաղանթի էլեկտրոնները կարող են էներգիա ստանալ: Եթե ​​այս էլեկտրոնները բավականաչափ էներգիա են ստանում արտաքին ուժեր, նրանք կարող են թողնել ատոմը և դառնալ ազատ էլեկտրոններ՝ պատահականորեն շարժվելով ատոմից ատոմ։ պարունակող նյութեր մեծ թվովազատ էլեկտրոնները կոչվում են հաղորդիչներ:

Բրինձ. 1-6. պղնձի վալենտություն.

Նկ. 1-5 համեմատել տարբեր մետաղների հաղորդունակությունը, որոնք օգտագործվում են որպես հաղորդիչներ . Աղյուսակում արծաթը, պղինձը և ոսկին ունեն մեկ վալենտություն (տե՛ս նկար 1-6): Այնուամենայնիվ, արծաթը ավելի լավ հաղորդիչ է, քանի որ նրա վալենտային էլեկտրոնները ավելի քիչ կապված են:

Մեկուսիչները, ի տարբերություն հաղորդիչների, կանխում են էլեկտրաէներգիայի հոսքը: Մեկուսիչները կայուն են այն պատճառով, որ որոշ ատոմների վալենտային էլեկտրոնները կցվում են այլ ատոմների՝ լրացնելով դրանց վալենտային թաղանթները՝ դրանով իսկ կանխելով ազատ էլեկտրոնների առաջացումը։

Բրինձ. 1-7. Դիէլեկտրիկի հատկությունները տարբեր նյութերօգտագործվում է որպես մեկուսիչ:

Որպես մեկուսիչներ դասակարգված նյութերը համեմատվում են Նկ. 1-7. Միկան լավագույն մեկուսիչն է, քանի որ այն ունի ամենաքիչ ազատ էլեկտրոնները իր վալենտային թաղանթներում:

Հաղորդավարների և մեկուսիչների միջև միջանկյալ դիրքը զբաղեցնում են կիսահաղորդիչները: Կիսահաղորդիչները ոչ մեկը լավ դիրիժորներ, ոչ էլ լավ մեկուսիչներ, բայց դրանք կարևոր են, քանի որ դրանց հաղորդունակությունը կարող է տարբեր լինել հաղորդիչից մեկուսիչ: Սիլիցիումը և գերմանիումը կիսահաղորդչային նյութեր են:

Ատոմի մասին, որն ունի նույն թիվըէլեկտրոններ և պրոտոններ, ասում են, որ այն էլեկտրականորեն չեզոք է: Մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն ընդունող ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք չէ: Այն դառնում է բացասական լիցքավորված և կոչվում է բացասական իոն: Եթե ​​ատոմը կորցնում է մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն, այն դառնում է դրական լիցքավորված և կոչվում է դրական իոն։ Էլեկտրոններ ստանալու կամ կորցնելու գործընթացը կոչվում է իոնացում:Իոնացումը խաղում է մեծ դերէլեկտրական հոսանքի հոսքում։

Ռադիոակտիվության գրանցման նոր մեթոդների շնորհիվ հնարավոր դարձավ ուսումնասիրել նոր երևույթներ, որոնք նախկինում հետազոտման ենթակա չէին, և, մասնավորապես, փորձել պատասխանել այն հարցին, թե ինչպես է դասավորված ատոմային միջուկը։ Այս հարցին պատասխանելու համար Ռադերֆորդը որոշեց օգտագործել α-մասնիկների բախումը թեթեւ քիմիական տարրերի միջուկների հետ։
Ջրածնի ատոմները α-մասնիկներով ռմբակոծելով՝ Ռադերֆորդը հայտնաբերեց, որ չեզոք ջրածնի ատոմները վերածվում են դրական լիցքավորված մասնիկների։ Ռադերֆորդը գիտեր, որ Պարբերական աղյուսակի ամենաթեթև ատոմը՝ ջրածինը, բաղկացած է միավոր դրական լիցքով միջուկից և էլեկտրոնից։ Հետևաբար, ջրածնի ատոմի հետ բախվելիս α-մասնիկը բավականաչափ մոտեցավ ջրածնի միջուկին և նրան փոխանցեց էներգիայի և իմպուլսի մի մասը։ Ռադերֆորդը այս դրական լիցքավորված մասնիկները անվանեց H ատոմներ։ Հետագայում դրանց հետևում ավելի ուժեղացավ «պրոտոններ» անվանումը։ Միևնույն ժամանակ, Ռադերֆորդը հաստատեց, որ α-մասնիկի և ջրածնի միջուկի փոխազդեցությունը չի ենթարկվում ոսկու միջուկների վրա α մասնիկների ցրման օրենքին, որը նա հայտնաբերել էր ավելի վաղ։ Երբ α-մասնիկը մոտեցավ ջրածնի միջուկին, α-մասնիկի և ջրածնի միջուկի փոխազդեցության ուժերը կտրուկ աճեցին։

E. Rutherford, 1920:«Մեծ միջուկային լիցք ունեցող ատոմների դեպքում նույնիսկ ամենաարագ ալֆա մասնիկը չի կարող թափանցել միջուկի կառուցվածքը, ուստի մենք կարող ենք միայն գնահատել այն. առավելագույն չափերը. Այնուամենայնիվ, թեթև ատոմների դեպքում, երբ միջուկի լիցքը փոքր է, ուղղակի բախման դեպքում α-մասնիկը մոտենում է միջուկին այնքան մոտ, որ մենք կարող ենք գնահատել դրա չափը և որոշակի պատկերացում կազմել դրա մասին։ ակտիվ ուժեր. Սա լավագույնս երևում է α-մասնիկի ջրածնի ատոմի հետ ուղղակի բախման դեպքում։ Այս դեպքում H-ատոմը գալիս է այդպիսին արագ շարժվողոր այն անցնում է չորս անգամ ավելի հեռու, քան բախվող α-մասնիկը, և կարող է հայտնաբերվել ցինկի սուլֆիդի էկրանի վրա առաջացած ցինտիլացիաներով... Ես ցույց եմ տվել, որ այդ ցինտիլացիաները պայմանավորված են ջրածնի ատոմներով, որոնք կրում են միավոր դրական լիցք: Այս H-ատոմների թվի և արագության միջև կապը միանգամայն տարբերվում է նրանից, ինչ կարելի է սպասել, եթե α-մասնիկը և H-ատոմը դիտարկենք որպես կետային լիցքեր: Արագ α-մասնիկների հետ բախման արդյունքում ստացվում են H-ատոմներ, որոնք գրեթե նույն արագությամբ են թռչում անկման α-մասնիկների ուղղությամբ։ Սրանից եզրակացություն արվեց, որ հեռավորության քառակուսու հակադարձ համեմատության օրենքը դառնում է անարդար, երբ միջուկները մոտենում են միմյանց 3-ից պակաս հեռավորության վրա։· 10 -13 սմ Սա ցույց է տալիս, որ միջուկներն այս մեծության կարգի են, և որ միջուկների միջև ուժերը մեծությամբ և ուղղությամբ շատ արագ են փոխվում հեռավորությունների վրա, որոնք համեմատելի են էլեկտրոնի տրամագծի ընդհանուր ընդունված չափերի հետ: Նշվել է, որ միջուկների միջև նման սերտ բախումների ժամանակ ահռելի ուժեր են զարգանում, և միջուկների կառուցվածքը կարող է զգալի դեֆորմացիայի ենթարկվել բախման ժամանակ։ Այն փաստը, որ հելիումի միջուկը, որը կարելի է ենթադրել, որ բաղկացած է չորս H ատոմից և երկու էլեկտրոնից, գոյատևում է այս բախումից, ցույց է տալիս նրա կառուցվածքի ծայրահեղ կայունությունը:

α-մասնիկների ջրածնի ատոմների հետ փոխազդեցության ուսումնասիրության արդյունքում հայտնաբերվել է պրոտոն՝ ջրածնի ատոմի միջուկ։ Ռադերֆորդը շարունակեց փորձերը՝ ուսումնասիրելու α-մասնիկների փոխազդեցությունը լույսի ատոմների հետ, և 1919 թվականին հայտնաբերեց, որ երբ ազոտի ատոմները ճառագայթվում են α-մասնիկներով, պրոտոնները դուրս են թռչում ատոմից։ Հետևաբար, պրոտոնները ատոմային միջուկների մի մասն են: Բայց միևնույն ժամանակ α-մասնիկների ազդեցությամբ պետք է տեղի ունենար ազոտի ատոմի միջուկի փոփոխություն։ Դրա լիցքը պետք է նվազի մեկով՝ ազոտի միջուկը պետք է վերածվի թթվածնի միջուկի։
Ռադերֆորդն առաջին անգամ արեց այն, ինչ դարեր շարունակ ալքիմիկոսները չէին կարողանում անել՝ նա արհեստականորեն մի քիմիական տարրը վերածեց մյուսի:
Հաջորդ մի քանի տարիների ընթացքում Ռադերֆորդը և նրա ուսանողները իրականացրել են մոտ տասը թեթև քիմիական տարրերի արհեստական ​​փոխակերպում՝ բոր, ֆտոր, լիթիում, նատրիում, ֆոսֆոր և այլն:

Է. Ռադերֆորդ. «Մի քանի թեթև տարրերի ատոմներ շատ ռմբակոծվեցին մեծ գումարα-մասնիկներ. Կատարելով այս փորձերը՝ 1919-ին ես փորձարարական ապացույցներ ստացա, որ ռմբակոծության ընթացքում ազոտի մի փոքր ատոմներ քայքայվել են՝ արտանետելով արագ ջրածնի միջուկներ, որոնք այժմ հայտնի են որպես պրոտոններ…

50000-ից միայն մեկ ալֆա մասնիկն է այնքան մոտենում միջուկին, որ այն գրավի…
Ավելի վաղ հոդվածներում, loc. cit., Ես նկարագրել եմ այն ​​երևույթները, որոնք տեղի են ունենում նյութի թեթև ատոմների հետ արագ a-մասնիկների սերտ բախումների ժամանակ, որպեսզի որոշեմ, թե արդյոք որոշ թեթեւ ատոմների միջուկները չեն կարող քայքայվել նյութի ազդեցության տակ: հսկայական ուժերզարգացող նման սերտ բախումների ժամանակ։ Այս հոդվածներում ապացույցներ են բերվել, որ α-մասնիկների չոր ազոտի միջով անցնելը առաջացնում է արագ մասնիկներ, որոնք շատ են հիշեցնում ցինտիլացիաների պայծառությամբ և շարժման մեջ գտնվող ջրածնի ատոմների ներթափանցման միջակայքը α մասնիկների հետ բախման ազդեցության տակ։ Այնուհետև ցույց է տրվել, որ այս արագ ատոմները, որոնք հայտնվում են միայն չոր ազոտում, բայց ոչ թթվածնում կամ ածխաթթու, չի կարելի վերագրել ջրային գոլորշիների կամ ջրածին պարունակող այլ նյութի առկայությանը, բայց որ դրանք պետք է առաջանան α-մասնիկների ազոտի ատոմների բախումից...
IN նախորդ աշխատանքԵս ցույց տվեցի, որ չոր օդում և մաքուր ազոտում դիտվող հեռահար մասնիկները պետք է առաջանան հենց ազոտի ատոմներից։ Այսպիսով, պարզ է, որ ազոտի որոշ ատոմներ ոչնչացվում են արագ α-մասնիկների հետ բախումների ժամանակ, և որ այս դեպքում ձևավորվում են արագ դրական լիցքավորված ջրածնի ատոմներ։ Այստեղից պետք է եզրակացնել, որ լիցքավորված ջրածնի ատոմը ազոտի միջուկի բաղադրիչներից մեկն է։

14 N(α,p) 17 Օ

H- ճառագայթներ. Լուսային ատոմների հետ α-ճառագայթների բախումից առաջացող կորպուսուլյար ճառագայթներից առավել ուսումնասիրվածը ջրածնի ճառագայթներն են, քանի որ նրանք ունեն ամենամեծ թափանցող ուժը։ Այս ճառագայթները ձևավորվում են ջրածնի ատոմներից, որոնք կորցրել են իրենց էլեկտրոնը, այսինքն. պրոտոններ. Դրանք նշանակվում են H նշանով... H-ճառագայթները դիտարկելու համար նրանք նախ օգտագործել են α-ճառագայթների հետ իրենց ընդհանուր հատկությունը՝ ցինկի սուլֆիդով էկրանի վրա ցինտիլացիաներ առաջացնելու համար... Որպես H- ճառագայթների աղբյուր՝ ջրածնի փոխարեն, Դուք կարող եք օգտագործել ջրածնով հարուստ նյութ, օրինակ՝ պարաֆին, շատ բարակ թաղանթի տեսքով, որը սովորաբար ուղղակիորեն դրվում է աղբյուրի վրա:

Մ.Կյուրի. «Ռադիոակտիվություն. Ջրածնի և այլ լույսի ատոմների ճառագայթներ:

Լցնելով խցիկը ազոտով, Ռադերֆորդը նկատեց, որ որոշակի ճնշման դեպքում ցինտիլացիայի մեծ մասն անհետացավ։ Դա տեղի է ունենում, երբ ռադիոակտիվ աղբյուրից արձակված α-ճառագայթներն իրենց ողջ էներգիան ծախսում են օդի իոնացման վրա և չեն հասնում էկրանին։ Բայց մնացած ցինտիլացիաները ցույց էին տալիս շատ փոքր քանակությամբ H-ճառագայթների առկայություն, որոնց միջակայքը մի քանի անգամ ավելի մեծ է, քան աղբյուրի արձակածը: Եթե ​​ազոտի փոխարեն վերցվում է մեկ այլ գազ, օրինակ՝ ածխաթթու գազ կամ թթվածին, ապա այդպիսի մնացորդային ցինտիլացիաներ չեն առաջանում։ Միակ բացատրությունն այն է, որ դրանք գալիս են ազոտից։ Քանի որ մնացորդային H- ճառագայթների էներգիան ավելի մեծ է, քան առաջնայինները, դրանք կարող են հայտնվել միայն ազոտի ատոմի միջուկի քայքայման պատճառով։ Այսպիսով, ապացուցվեց ազոտի տարրալուծումը և հիմնովին լուծվեց ալքիմիայի խնդիրը։

Պ.Լ. Կապիցա. «Հիշողություններ պրոֆեսոր Է. Ռադերֆորդի մասին»

1919 E. Rutherford. Միջուկային ռեակցիա. 14 N(α,p) 17 Օ

Լուսանկարեք ամպամածախցիկում՝ ազոտում α-մասնիկների հետքերով:

Ատոմների ռադիոակտիվ քայքայման հայտնաբերումը վերակենդանացրեց մի տարրի մյուսի փոխակերպման ալքիմիական գաղափարը: Մինչև 1930 թվականը տասնամյակներ շարունակ այս տեսակի բազմաթիվ փորձեր են իրականացվել, հատկապես վոլտային աղեղի միջոցով։ Բայց այս երեւակայական փոխակերպումները չդիմացան քննադատությանը։ Փոխակերպումը, ինչպես մենք այժմ գիտենք, ձեռք է բերվում միայն մեկ ատոմի վրա անհրաժեշտ քանակությամբ էներգիա կենտրոնացնելու միջոցով՝ ռմբակոծելով այն այլ ատոմներով կամ γ-քվանտներով։ Բայց նույնիսկ այս փորձերի սկզբում (1907 թ.) սխալ արդյունքներ եղան։ Ատոմների առաջին իրական արհեստական ​​փոխակերպումը տեղի է ունեցել 1919 թվականին Ռադերֆորդի կողմից։ Նա ազոտը ճառագայթեց α-մասնիկներով և ստացավ մեծ տիրույթ ունեցող պրոտոններ։ Այս երևույթի լուսանկարները ամպային խցիկում, արված Պ. Բլեկետի կողմից, պարզորոշ ցույց են տվել, պրոտոնի երկար հետքի հետ մեկտեղ, բացի դրանից առաջացած թթվածնի 17 ատոմային քաշով իզոտոպի կարճ հետքը: 1921թ. 1924 թվականին Ռադերֆորդը և Չեդվիքը կարողացան ապացուցել այս ռեակցիաների առկայությունը՝ α-մասնիկի կլանումը և պրոտոնի արտանետումը, նաև բոլոր տարրերի համար՝ բորից (հերթական թիվ 5) մինչև կալիում (սովորական թիվ 19), բացառությամբ՝ ածխածին և թթվածին: Բացի պրոտոնից, այս ռեակցիաներում անընդհատ առաջանում է տարր, հաջորդը հերթականությամբ պարբերական համակարգ.

Մ.Լաուե «Ֆիզիկայի պատմություն»

Ատոմային միջուկի բաղադրության մեջ պրոտոններ հայտնաբերելով՝ Ռադերֆորդն առաջարկեց միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելը։ Պրոտոնները որոշեցին ատոմի միջուկի զանգվածը, իսկ էլեկտրոնները մասամբ փոխհատուցեցին էլեկտրական լիցքպրոտոններ, որոնք հանգեցրել են միջուկային լիցքի ցանկալի արժեքին։ Այսպիսով, օրինակ, ենթադրվում էր, որ միջուկը, որն ունի +2e լիցք, բաղկացած է 4 պրոտոնից և 2 էլեկտրոնից։ Պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելի օգտին կարևոր փաստարկ էր β՝ ատոմային միջուկների քայքայումը: Այս երևույթը կարելի է հեշտությամբ բացատրել, եթե նկատի ունենանք, որ էլեկտրոնները ատոմային միջուկի մասն են։ Միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելը հանդիպեց որոշակի առարկությունների, որոնցից գլխավորն այն էր, որ այն չէր կարող բացատրել ատոմային միջուկների սպինների նշանակությունը։ Այնուամենայնիվ, այն գոյություն ուներ մինչև 1932 թվականին նեյտրոնի հայտնաբերումը։

E. Rutherford, 1920:«Ռադիոակտիվության ուսումնասիրությունից հայտնի է, որ ռադիոակտիվ տարրերի միջուկները մասամբ կազմված են 2e լիցքով հելիումի միջուկներից։ Բացի այդ, մենք լուրջ հիմքեր ունենք ենթադրելու, որ ատոմների միջուկները, դրական լիցքավորված մասնիկների հետ միասին, պարունակում են նաև էլեկտրոններ, և որ միջուկի դրական լիցքը համապատասխանում է ընդհանուր դրական լիցքի գերազանցմանը բացասականից: Հետաքրքիր է ամբողջությամբ նշել տարբեր դեր, որը խաղում են էլեկտրոնները ատոմից դուրս և նրա ներսում։ Առաջին դեպքում դրանք գտնվում են միջուկից հեռավորության վրա, որն անկասկած պայմանավորված է հիմնականում միջուկի լիցքով և սեփական դաշտերի փոխազդեցությամբ։ Միջուկի ներսում էլեկտրոնները շատ սերտ և ուժեղ կապ են կազմում դրական լիցքավորված միավորների հետ, և, որքան գիտենք, միջուկից դուրս են, որ նրանք գտնվում են անկայուն վիճակում: Յուրաքանչյուր արտաքին էլեկտրոն, անկասկած, փոխազդում է միջուկի հետ որպես կետային լիցք, մինչդեռ նույնը չի կարելի ասել ներքին էլեկտրոնի մասին։ Ըստ երևույթին, ներքին էլեկտրոնները խիստ դեֆորմացվում են հսկայական ուժերի ազդեցության տակ, և ուժերը այս դեպքում կարող են լիովին տարբերվել այն ուժերից, որոնք կարելի է սպասել չդեֆորմացված էլեկտրոնից, ինչպես, օրինակ, միջուկից դուրս: Թերևս դա է պատճառը, որ էլեկտրոնը կարող է այդքան տարբեր դեր խաղալ այս երկու դեպքերում և նույնիսկ ձևավորել կայուն համակարգեր։

Քննարկում ատոմային միջուկի կառուցվածքի մասին։ 1929 թվականի փետրվարին Լոնդոնի թագավորական ընկերությունում տեղի ունեցավ քննարկում ատոմային միջուկի կառուցվածքի վերաբերյալ։ Ստորև ներկայացված են Է. Ռադերֆորդի, Ջ. Չադվիքի և Ռ. Ֆաուլերի համառոտ ելույթները:

Է. Ռադերֆորդ. «Այժմ մենք արդեն կարող ենք պատկերացում կազմել ատոմային միջուկների աստիճանական կառուցման մասին։ Հավանաբար, թեթև տարրերում միջուկը բաղկացած է α-մասնիկների, պրոտոնների և էլեկտրոնների համակցությունից, և միջուկի մասերի բաժանումը ուժեղորեն ձգում է միմյանց, մասամբ անհանգստացնող, մասամբ՝ մագնիսական ուժերի պատճառով։ Առայժմ մենք կարող ենք միայն այս կամ այն ​​ենթադրությունը կառուցել այդ ուժերի բնույթի մասին։ Առաջին հերթին ձևավորվում է բարձր կենտրոնացված և ամուր կապված միջուկ, և այս գործընթացը ուղեկցվում է էներգիայի արտանետմամբ։ Մոտավորապես 120 ատոմային զանգվածի համար մենք ունենք ամենափոքր զանգվածը, ինչը նշանակում է ամենամոտ կապը: Ատոմային թվերի հետագա աճով ավելացված մասնիկները ավելի ու ավելի քիչ ամուր են կապված:
Այսպիսով, կարելի է ենթադրել, որ միջուկը կենտրոնի մոտ շատ խիտ կառուցվածք ունի, և կենտրոնից հեռավորության հետ խտությունը աստիճանաբար նվազում է։ Այս ամբողջ համակարգը շրջապատված է ուժային պատնեշով, որը սովորաբար կանխում է α-մասնիկների արտահոսքը։ Հնարավոր է, որ այս ստատիկ տեսակետը դուր չի գալիս իմ տեսաբան ընկերներին, ովքեր կցանկանային α-մասնիկին տալ շարժման լիակատար ազատություն միջուկի ներսում։ Այնուամենայնիվ, այս տեսակետը միանգամայն իրավաչափ է և լիովին համընկնում է իմ ուրվագծած գաղափարների հետ։ Այլ կերպ ասած, եթե մենք կարողանայինք լուսանկար վերցնել միջուկից - մոտ 10 կափարիչի արագությամբ -28 վայրկյան, - մենք կենտրոնում կտեսնեինք, այսպես ասած, խիտ փաթեթավորված, ամուր կապված α-մասնիկներ, և խտությունը կնվազեր կենտրոնից հեռավորության մեծացման հետ: Անկասկած, α բոլոր մասնիկները շարժման մեջ են, և նրանց ալիքները արտացոլվում են ուժային արգելքներից և երբեմն թափանցում են համակարգի սահմաններից դուրս: Ինձ թվում է, որ իմ մշակած տեսակետը բավականին արդարացված է, և հուսով եմ, որ մեր տեսական ընկերները կկարողանան ավելի մանրամասն նկարագրել ամբողջ պատկերը։ Մենք պետք է ոչ միայն բացատրենք α-մասնիկներից միջուկի կառուցումը, այլև պետք է տեղ գտնենք էլեկտրոնների համար, և այնքան էլ հեշտ չէ էլեկտրոնները մեկ վանդակում α-մասնիկով փակել։ Սակայն ես այնքան վստահ եմ մեր տեսական ընկերների հնարամտությանը, որ համոզված եմ, որ նրանք ինչ-որ կերպ կհաղթահարեն այս դժվարությունը։
Իմ ներկայացրած տեսակետը բացատրում է, ինձ թվում է, թե ինչու ծանր ուրանի ատոմները չեն կարող գոյություն ունենալ։ Քանի որ զանգվածը մեծանում էր, միջուկը ավելի ու ավելի շատ էներգիա կստանար և կդառնար այնքան ռադիոակտիվ, որ կվերանա: Ըստ երեւույթին, որքան շատ էներգիա ունենային միջուկները, այնքան շուտ դրանք կվերանային, և, հավանաբար, պատահական չէ, որ ուրանը և թորիումը ծանր միջուկների միակ պահպանված ներկայացուցիչներն են։ Այստեղ այն տեղը չէ անդրադառնալու խիստ ենթադրական հարցին, թե ինչպես են ձևավորվել տարրերի միջուկները։ Նախքան այս հարցին անդրադառնալը, մենք պետք է շատ ավելին իմանանք բուն միջուկի կառուցվածքի մանրամասների մասին»:

J. Chadwick: «Երբ որոշ տարրեր ռմբակոծվում են ալֆա մասնիկներով, ջրածնի միջուկները կամ պրոտոնները դուրս են մղվում դրանցից, ինչը կարելի է հայտնաբերել ցինկի սուլֆիդի էկրանի վրա առաջացած ցինտիլացիայի միջոցով: Այս պրոտոնները առաջանում են այդ տարրերի միջուկների արհեստական ​​տարրալուծման պատճառով։ Մենք կարծում ենք, որ միջուկի տարրալուծումը տեղի է ունենում, երբ α-մասնիկը ներթափանցում է միջուկի մեջ և մնում այնտեղ, ինչի արդյունքում պրոտոնը դուրս է թռչում։ Քայքայման հավանականությունը փոքր է. այսպես, օրինակ, բարենպաստ դեպքում, երբ ազոտը ռմբակոծվում է, յուրաքանչյուր 10-ի դիմաց քայքայվում է 20 միջուկ. 6 α-մասնիկներ. Այս էֆեկտի հազվադեպության, ինչպես նաև փորձարարական տարբեր դժվարությունների պատճառով մինչ այժմ մեր ստացած տեղեկատվությունը դեռևս բավականին սակավ է: Բացառությամբ ածխածնի և թթվածնի, բորից մինչև կալիում ներառող բոլոր տարրերը քայքայվում են, երբ ռմբակոծվում են α-մասնիկներով և արտանետում զգալի էներգիայով պրոտոն: Սա նշանակում է, որ այս բոլոր տարրերի միջուկները պարունակում են պրոտոններ։ Ածխածինը և թթվածինը, եթե դրանք ընդհանրապես քայքայվում են, չեն արձակում մասնիկներ, որոնց էներգիան ավելի մեծ է, քան ցրված α-մասնիկների էներգիան։ Հնարավոր է, որ դրանք քայքայվեն հելիումի միջուկների, սակայն դրա համար դեռ ոչ մի ապացույց չկա։ Արհեստական ​​տարրալուծման ժամանակ արձակված որոշ պրոտոններ ունեն շատ բարձր էներգիա, օրինակ՝ G ռադիումի α-մասնիկների կողմից ալյումինից դուրս եկող պրոտոնների էներգիան 40%-ով ավելի բարձր է, քան ազդող α-մասնիկների էներգիան։ Այսպիսով, որոշ դեպքերում տարրալուծման ժամանակ էներգիան ազատվում է։ Կտրուկ տարբերություն կա զույգ և կենտ ատոմային թվերի տարրերի վարքագծի մեջ։ Կենտ տարրերից արտանետվող պրոտոններն ունեն շատ ավելի մեծ առավելագույն էներգիա, քան զույգ տարրերի պրոտոնները։ Միայն α-մասնիկի գրավումից և պրոտոնի արտանետումից բաղկացած տարրալուծման ժամանակ կենտ թվով տարրը անցնում է զույգ թվով տարրի մեջ և հակառակը։ Հաշվի առնելով զույգ և կենտ տարրերի տարբեր վարքագիծը, ինչպես նաև դրանց համեմատական ​​առատությունը բնության մեջ և դրանց ատոմային զանգվածները, կարելի է եզրակացնել, որ զույգ տարրերն ավելի կայուն են, քան կենտները:

Ռ. Ֆաուլեր. «Ես կցանկանայի ձեզ բացատրել, թե ինչպես կարող է մեզ օգնել նոր քվանտային տեսությունը միջուկի կառուցվածքի և հատկությունների վերաբերյալ քննարկման ժամանակ: Այս հարցն արդեն ուրվագծվել է նախագահի կողմից իր բացման խոսքում։ Ես կցանկանայի այն ինչ-որ չափով զարգացնել։ Առաջին բանը, որ պետք է հիշել, այն է, որ նոր քվանտային մեխանիկամշակվել է տրամաբանական ճանապարհով՝ հիմնվելով ատոմներում էլեկտրոնների հատկությունների վրա։ Պետք է ենթադրել, որ մասնիկները ունեն ալիքների շատ հատկություններ։ Անկախ նրանից, թե մենք դրանք անվանում ենք մասնիկներ, թե ալիքներ, ճաշակի հարց է, անվան ընտրությունը, հավանաբար, կախված կլինի յուրաքանչյուրից: առանձին գործիրենց վիճակից։ Քանի որ մասնիկները նման են ալիքների, մենք, օրինակ, պետք է ակնկալենք, որ դրանք միշտ չէ, որ ցատկելու են որոշակի բարձրության պատնեշներից: Նրանք կարող են անցնել պատնեշի միջով, իհարկե, միայն որոշ դեպքերում..
Այն փաստը, որ մասնիկները կարող են անցնել նման պատնեշով, շատ կարևոր է ծանր միջուկներից α-մասնիկների արտանետման ֆենոմենը բացատրելու համար։
Եթե ​​պատկերացնենք միջուկը, ինչպես այսօր արդեն ասացինք այստեղ, ինչ-որ փոքր տուփի տեսքով, որը բոլոր կողմերից (եռաչափ) շրջապատված է ուժային պատնեշով, ապա կարող ենք ենթադրել, որ դրա ներսում կա α-մասնիկ, որը պետք է. պատկերացնել որպես ալիք, որի էներգիան փոքր է պատնեշի վերին մասի պոտենցիալ էներգիայից: Ըստ դասական տեսություն, α-մասնիկը ընդմիշտ կմնա պատնեշի ներսում։ Բայց վրա քվանտային տեսությունվերջավոր հավանականություն կա, որ ալիքը կանցնի բարակ պատի միջով և կգնա դեպի անսահմանություն։ Այս գաղափարը ընկած է ալֆա-մասնիկների արտանետման քվանտային տեսության հիմքում։ Այս միտքը մի կողմից անկախ արտահայտվել է Գամով, մյուս կողմից՝ Գարնին և Կոնդոնը։ Նրանք բոլորը, և մասնավորապես Գամովը, որոշ մանրամասնությամբ մշակեցին այն։
Երբ α-մասնիկը անցնում է պատնեշի միջով, բնականաբար, այն այլեւս չի կարող նույնացվել կանգուն ալիքի հետ։ Ճիշտ կլինի α-մասնիկը ներկայացնել որպես թուլացած տատանում։ Մենք կունենանք խամրված տատանում պատնեշի ներսում, այսինքն. ներդաշնակ տատանում սովորական մարման գործակցով և դուրս շատ թույլ ալիքից, որը համապատասխանում է α մասնիկի արտանետմանը։ Իրականում այս խնդիրը կարելի է շատ լավ լուծել, իսկ մարման գործակիցը ստացվում է էներգիայի երևակայական մասի տեսքով։ Սա մեծ հաջողությամբ արեց Գամովը։
Նա պարզեց, որ այս հաշվարկների համար իրականում կարևոր չէ, թե ինչ տեսք կունենաք պատնեշի ներսի համար: Բայց դրա հիմնական արտաքին մասը լավ հայտնի է α-մասնիկների ցրման փորձերից։
α-մասնիկի պատնեշը թափանցելու հավանականությունը մեծապես կախված է α-մասնիկի էներգիայից։ Որքան մեծ է նրա էներգիան, այնքան ավելի բարակ է այն պատնեշը, որով այն պետք է անցնի, և այնքան փոքր է նրա բարձրությունը: Հետևաբար, ակնհայտորեն շատ սերտ հարաբերություն կա ալֆա մասնիկի էներգիայի միջև, որը մենք դատում ենք արտանետվող ալֆա մասնիկի էներգիայի և այս ալֆա մասնիկի դուրս գալու հավանականության միջև, որը մենք դատում ենք ըստ կյանքի տևողության: ատոմ. Սա Գայգեր-Նետոլի օրենքն է։
Եզրափակելով, ես կասեմ, որ սա շատ գեղեցիկ տեսություն է, և որ մենք կարող ենք միանգամայն վստահ լինել, «որ այն ճիշտ է ընդհանուր առումներով: Այս տեսության մեծ արժանիքն այն է, որ այն տալիս է Գեյգեր-Նետոլի օրենքը՝ ամբողջովին անկախ մանրամասներից։ միջուկի կառուցվածքի մասին»:

Երբ հայտնվեցին ատոմային միջուկների սպինների և մագնիսական պահերի վերաբերյալ նոր փորձարարական տվյալներ, ատոմային միջուկների այս բնութագրերը նկարագրելու պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելի դժվարությունները մեծացան: Դա հատկապես ակնհայտ էր, այսպես կոչված, «ազոտային աղետում»։ Դրա էությունը հետեւյալն էր. Պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելի համաձայն՝ 14 N միջուկը պետք է բաղկացած լինի 14 պրոտոնից և 7 էլեկտրոնից։ Քանի որ և՛ պրոտոնը, և՛ էլեկտրոնն ունեն իրենց սպինի արժեքը J = 1/2, 14 N միջուկի ընդհանուր սպինը պետք է ունենա կես ամբողջ արժեք, մինչդեռ միջուկային սպինի փորձարարական չափված արժեքը J(14 N) = 1: Կային միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելի կանխատեսումների անհամապատասխանության այլ օրինակներ փորձի արդյունքների հետ: Օրինակ, բոլոր ատոմային միջուկները, որոնք ունեն A զույգ զանգվածային թիվ, ունեին զրոյական կամ ամբողջ թվով սպին J, մինչդեռ միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելը շատ դեպքերում կանխատեսում էր կես ամբողջ թվի սպին: Միջուկների մագնիսական պահերի չափված արժեքները պարզվել են, որ գրեթե 1000 անգամ ավելի փոքր են, քան կանխատեսված է միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելով: Պարզ դարձավ, որ միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելը պարունակում է ինչ-որ սխալ բաղադրիչ։ Որոշակի անհարմարություններ ստեղծեցին ատոմային միջուկի սահմանափակ ծավալում տեղակայված էլեկտրոնները։ Էլեկտրոնների սահմանափակվածությունը միջուկում հակասում էր ΔpΔx = ћ անորոշության սկզբունքին։

E. Rutherford, 1932: «Այնպիսի բան է թվում, կարծես միջուկի ներսում գտնվող էլեկտրոնն իրեն միանգամայն այլ կերպ է պահում ատոմի ծայրամասում գտնվող էլեկտրոնից: Այս դժվարությունը կարող է ստեղծվել մեր կողմից, քանի որ ինձ ավելի հավանական է թվում, որ էլեկտրոնը չի կարող գոյություն ունենալ ազատ վիճակում կայուն միջուկում, այլ միշտ պետք է կապված լինի պրոտոնի կամ այլ հնարավոր զանգվածային միավորի հետ: Այս կապակցությամբ ուշագրավ են որոշակի միջուկներում նեյտրոնների առկայության ցուցումները։ Բեկի դիտարկումը, որ էլեկտրոնները զույգերով ավելացվում են թեթևներից ծանր տարրերի կառուցման ժամանակ, մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում և հուշում է, որ կայուն միջուկ ձևավորելու համար անհրաժեշտ է չեզոքացնել էլեկտրոնի մեծ մագնիսական մոմենտը` ավելացնելով ևս մեկ էլեկտրոն: Հնարավոր է նաև, որ 2 զանգվածի չլիցքավորված միավորները և 1 զանգվածի նեյտրոնները միջուկի կառուցվածքում երկրորդական միավորներ են»։

Ինչպես ցույց տվեցին հետագա իրադարձությունները, Ռադերֆորդի այն միտքը, որ կարող է ձևավորվել պրոտոնի և էլեկտրոնի խիստ կապված վիճակը, սխալ էր։ Այնուամենայնիվ, այն որոշիչ դեր է խաղացել նեյտրոնի հայտնաբերման գործում։ 1930-1932 թթ. Բոթեն և Բեքերը պարզեցին, որ երբ բերիլիում Be-ն ճառագայթվում է α-մասնիկներով, ձևավորվում է ուժեղ ներթափանցող չեզոք ճառագայթում։ Մինչ այժմ հայտնաբերված բոլոր ճառագայթները ուժեղ կլանվել են կապարի բարակ շերտերի կողմից, մինչդեռ բերիլիումի ճառագայթումը ազատորեն անցել է կապարի հաստ պաշտպանիչ շերտով: Կասկած կար, որ սա էլեկտրամագնիսական ճառագայթման նոր տեսակ է։
Որոշիչ փորձը 1932 թվականին իրականացրեց Ռադերֆորդի աշակերտ Չեդվիքը։ Օգտագործելով իոնացման խցիկ, նա չափեց ջրածնի և ազոտի միջուկների հետադարձ էներգիան բերիլիումի չեզոք ճառագայթման ազդեցության տակ և ցույց տվեց, որ ռեակցիայի արդյունքում.

արագ չեզոք մասնիկներ են առաջանում մոտավորապես զանգվածով զանգվածին հավասարջրածնի ատոմ. Այս մասնիկները, որոնք կոչվում են նեյտրոններ, չունեն էլեկտրական լիցք և ազատորեն անցնում են ատոմների միջով՝ իրենց ճանապարհին չառաջացնելով իոնացում։

J. Chadwick, 1932: «Վերջերս պարզվել է, որ բերիլիում և բոր տարրերի տարրալուծումն է հատուկ հետաքրքրություն. Բոթեն և Բեքերը պարզեցին, որ այս տարրերը, ռմբակոծված պոլոնիումի ալֆա մասնիկներով, արտանետում են թափանցող ճառագայթում, ըստ երևույթին, γ տիպի։ Մի քանի ամիս առաջ Ի. Կյուրի-Ժոլիոն և Ֆ. Նրանք պարզել են, որ բերիլիումի ճառագայթումից արտանետվող պրոտոններն ունեն մինչև 3∙10 արագություն 9 սմ/վրկ. Կյուրին և Ջոլիոթը ենթադրեցին, որ պրոտոնի այս արտանետումը տեղի է ունենում Կոմպտոնի էֆեկտին նման գործընթացի պատճառով, և եզրակացրեցին, որ բերիլիումի ճառագայթումն ունի մոտ 50 միլիոն վոլտ-էլեկտրոն էներգիա ունեցող քվանտ: Այս ենթադրությունն ընդունելը երկու լուրջ դժվարություն է առաջացնում. Նախ, հայտնի է, որ էլեկտրոնի կողմից քվանտի ցրումը լավ նկարագրված է Կլայն-Նիշին բանաձևով, և հիմք չկա ենթադրելու, որ նմանատիպ հարաբերությունները ճիշտ չեն լինի պրոտոնի ցրման համար։ Դիտարկված ցրումը, սակայն, չափազանց մեծ է Քլայն-Նիշինա բանաձևով տրվածի համեմատ։ Երկրորդ, դժվար է հասկանալ վերափոխման ժամանակ նման բարձր էներգիայի քվանտի արտանետումը 9 Եղիր + 4 Ոչ → 13 C + քվանտ. Հետևաբար, ես ուսումնասիրեցի այս ճառագայթման հատկությունները հատուկ հաշվիչի միջոցով: Պարզվել է, որ ճառագայթումը մասնիկները դուրս է նետում ոչ միայն ջրածնից, այլև հելիումից, լիթիումից, բերիլիումից և այլն, և ենթադրաբար բոլոր տարրերից: Բոլոր դեպքերում մասնիկները կարծես տարրի հետադարձ ատոմներ են: Ըստ երևույթին, անհնար է վերագրել այս հետադարձ մասնիկների արտանետումը ճառագայթման քվանտի հետ բախմանը, եթե էներգիան և իմպուլսը պահպանվում են հարվածի ժամանակ:
Փորձարարական արդյունքների գոհացուցիչ բացատրությունը կարելի է ստանալ՝ ենթադրելով, որ ճառագայթումը բաղկացած է ոչ թե քվանտներից, այլ 1 զանգվածով և 0 լիցք ունեցող նեյտրոններից մասնիկներից։ Երկու տարրի՝ ջրածնի և ազոտի դեպքում մեծ ճշգրտությամբ չափվել է հետադարձ ատոմների տիրույթը, և դրանից էլ ստացվել են դրանց առավելագույն արագությունները։ Դրանք համապատասխանաբար 3,3∙10 էին 9 սմ/վրկ և 4,7∙10 8 սմ/վրկ. Թող M, V լինի ճառագայթումը կազմող մասնիկների զանգվածը և արագությունը։ Հետո առավելագույն արագություն, որը կարող է հաղորդվել ջրածնի միջուկին բախման ժամանակ, կլինի.

իսկ ազոտի համար.

այստեղից:

,

Փորձարարական սխալների շրջանակներում M-ը կարող է ընդունվել որպես 1 և հետևաբար.

V = 3,3∙10 9 սմ/վրկ.

Քանի որ ճառագայթումն ունի չափազանց մեծ թափանցող ուժ, մասնիկները պետք է ունենան շատ փոքր լիցք՝ համեմատած էլեկտրոնի լիցքի հետ։ Այս լիցքը ենթադրվում է 0, և մենք կարող ենք ենթադրել, որ նեյտրոնը կազմված է պրոտոնից և էլեկտրոնից շատ սերտ համակցությամբ։
Առկա փաստերը մեծապես հաստատում են նեյտրոնային վարկածը: Բերիլիումի դեպքում նեյտրոնների արտանետում առաջացնող փոխակերպման գործընթացն է 9 Եղիր + 4 Նա → 12 C + նեյտրոն: Կարելի է ցույց տալ, որ դիտարկումները համահունչ են այս գործընթացի էներգետիկ հարաբերություններին: Բորի դեպքում փոխակերպման գործընթացը հավանաբար 11 B+ 4 Ոչ → Ն 14 + 1 n; այս դեպքում զանգվածները Բ 11 , Ն 4 ե և 14 N հայտնի են Ասթոնի չափումներից, մասնիկների կինետիկ էներգիան կարելի է գտնել փորձարարական եղանակով, և, հետևաբար, հնարավոր է ստանալ նեյտրոնի զանգվածի ավելի մոտ գնահատում։ Ստացված զանգվածը 1,0067 է։ Հաշվի առնելով զանգվածի չափման սխալը, պետք է կարծել, որ նեյտրոնների զանգվածը հավանաբար գտնվում է 1,005-ից 1,008-ի միջև։ Այս արժեքները հաստատում են այն տեսակետը, որ նեյտրոնը պրոտոնի և էլեկտրոնի համակցություն է և տալիս է մասնիկի կապող էներգիա մոտ 1-2∙10: 6 վոլտ∙էլեկտրոններ.
Նեյտրոնը կարելի է պատկերել որպես փոքր դիպոլ, կամ գուցե ավելի լավ՝ որպես էլեկտրոնի մեջ ներկառուցված պրոտոն: Այսպես թե այնպես, նեյտրոնի «շառավիղը» կլինի 10-ի միջակայքում -13 սմ և 10 -12 Նեյտրոնի դաշտը պետք է լինի շատ փոքր, բացառությամբ շատ մոտ տարածությունների, և նյութի միջով անցնող նեյտրոնները չեն ազդի, բացառությամբ այն դեպքերի, երբ դրանք ուղղակիորեն ընկնում են ատոմի միջուկը: Նյուտրով նեյտրոնների անցման վրա կատարված չափումները տալիս են ընդհանուր համաձայնություն այս տեսակետների հետ:Նեյտրոնների բախումը ազոտի միջուկների հետ ուսումնասիրվել է դոկտոր Ֆետերի կողմից, որն օգտագործել է ավտոմատ ամպային խցիկ: Նա պարզել է, որ ազոտի հետադարձ ատոմների սովորական հետքերից բացի, կան մի շարք ճյուղավորվող ուղիներ: Սա ազոտի միջուկի քայքայման հետեւանք է։ Որոշ դեպքերում գրավվում է նեյտրոն, արտանետվում է ալֆա մասնիկ և ձևավորվում է B միջուկ։ 11 . Մնացած դեպքերում մեխանիզմը դեռ հստակ հայտնի չէ։

1932 J. Chadwick. Նեյտրոնի հայտնաբերում

Ջեյմս Չեդվիկ (1891 - 1974)

«Մի առավոտ ես կարդացի Ժոլիո-Կյուրիի նամակը Comptes Rendus-ում, որտեղ նա պատմում էր ավելին. զարմանալի գույքճառագայթումը բերիլիումից, որը չափազանց ապշեցուցիչ հատկություն է: Մի քանի րոպե անց [Նորման] Ֆեթերը, ինչպես ես էի զարմացած, մտավ իմ սենյակ՝ ուշադրությունս հրավիրելու այս հոդվածի վրա։ Այդ առավոտ մի փոքր ուշ, ես Ռադերֆորդին ասացի նրա մասին։ Վաղուց հաստատված ավանդույթի համաձայն՝ ժամը 11-ի սահմաններում ստիպված էի գալ նրա մոտ և հայտնել հետաքրքիր նորություններ, ինչպես նաև քննարկել մեր լաբորատորիայում աշխատանքի վիճակը։ Երբ ես խոսում էի Ժոլիո-Կյուրիի դիտարկումների և դրանց մեկնաբանության մասին, ես նկատեցի Ռադերֆորդի աճող զարմանքը. Վերջապես պայթյուն եղավ. «Չեմ հավատում»։ Նման անհանդուրժողական արտահայտությունը բացարձակապես չէր համապատասխանում Ռադերֆորդի ոգուն, նրա հետ երկար տարիների համագործակցության համար ես նման դեպք չեմ հիշում։ Ես սա նշում եմ միայն Ջոլիոտ-Կյուրիի հոդվածի էլեկտրիկացնող ազդեցությունն ընդգծելու համար։ Իհարկե, Ռադերֆորդը տեղյակ էր, որ պետք է հավատա այս դիտարկումներին, բայց դրանք բացատրելը բոլորովին այլ խնդիր է:
Այնպես ստացվեց, որ ես պատրաստ էի սկսել փորձը, որի համար ես պատրաստեցի պոլոնիումի հիանալի աղբյուր Բալթիմորյան նյութից (օգտագործելով ռադոնի խողովակ, որը հետ բերեց Feather-ը): Սկսեցի առանց որևէ նախապաշարմունքի, չնայած, բնականաբար, մտքերս պտտվում էին նեյտրոնների շուրջ։ Ես միանգամայն վստահ էի, որ Ժոլիո-Կյուրիի դիտարկումները չեն կարող վերածվել Կոմպտոնի տիպի էֆեկտի, քանի որ ես բազմիցս փորձել եմ դա հայտնաբերել: Անկասկած, դա բոլորովին նոր և անսովոր բան էր։ Մի քանի օրվա քրտնաջան աշխատանքը բավական էր ցույց տալու համար, որ այս տարօրինակ հետևանքները առաջացել են չեզոք մասնիկի պատճառով. Ես նույնիսկ հասցրի չափել դրա զանգվածը։ 1920 թվականին Ռադերֆորդի կողմից առաջադրված նեյտրոնը վերջապես հայտնի դարձավ»։

Ջ.Չադվիք. Հիշողություններ. Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ
1935 - Ջ.Չադվիկ
Նեյտրոնի հայտնաբերման համար

Նեյտրոններ
Ջ.Չադվիք

Բոթեն և Բեքերը ցույց տվեցին, որ որոշ թեթև տարրեր, պոլոնիումի ալֆա մասնիկներով ռմբակոծության ազդեցության տակ, արձակում են ճառագայթում, որն, ըստ երևույթին, ունի γ ճառագայթների բնույթ։ Բերիլիում տարրը տալիս է այս տեսակի հատկապես նկատելի ազդեցություն, և Բոթեթի, Իրեն Կյուրի-Ջոլիոյի և Վեբսթերի հետագա դիտարկումները ցույց տվեցին, որ բերիլիումում գրգռված ճառագայթումը թափանցող ուժ ունի շատ ավելի մեծ, քան մինչ այժմ հայտնի ռադիոակտիվ տարրերի γ-ճառագայթումները:
Բոլորովին վերջերս I. Curie-Joliot-ը և F. Joliot-ը մի ապշեցուցիչ դիտարկում արեցին, որ բերիլիումի և բորի այս ճառագայթները ունակ են զգալի արագությամբ պրոտոններ արտանետել ջրածին պարունակող նյութերից:
Արդյունքում, ես ստեղծեցի հետագա փորձեր՝ նպատակ ունենալով ուսումնասիրել բերիլիումի ճառագայթման հատկությունները: Այս փորձերը ցույց տվեցին, որ բերիլիումի ճառագայթումը մասնիկներ է դուրս մղում ոչ միայն ջրածնից, այլև ուսումնասիրված բոլոր լուսային տարրերից: Փորձարարական արդյունքները պարզվեց, որ շատ դժվար էր բացատրել բերիլիումի ճառագայթման քվանտային բնույթի վարկածի տեսանկյունից, բայց այս արդյունքները հետևեցին որպես անմիջական հետևանք, եթե ենթադրենք, որ բերիլիումի ճառագայթումը բաղկացած է մասնիկներից, որոնց զանգվածը մոտավորապես հավասար է դրան։ պրոտոնից և առանց արդյունավետ լիցքի, այսինքն՝ նեյտրոններից։
Նեյտրոնների տեսքը մինչ այժմ նկատվել է միայն այն ժամանակ, երբ որոշ տարրեր ռմբակոծվում են ալֆա մասնիկներով։ Այս գործընթացը կարող է ներկայացվել որպես α-մասնիկի գրավում ատոմային միջուկով, որն ուղեկցվում է նոր միջուկի ձևավորմամբ և նեյտրոնի արտազատմամբ։ Այնուհետև նոր միջուկը պետք է ունենա երկու միավորի լիցք և երեք միավորի զանգված ավելի բարձր, քան սկզբնական միջուկը: Նեյտրոնների «բերքատվությունը» շատ փոքր է և համեմատելի է պրոտոնների «բերքի» հետ՝ տարրերի արհեստական ​​փոխակերպման ժամանակ, որը տեղի է ունենում α-մասնիկներով ռմբակոծության ազդեցության տակ։ Բերիլիումն ունի ամենամեծ ազդեցությունը, և նրա «բերքատվությունը», ըստ երևույթին, հասնում է 30 նեյտրոնի յուրաքանչյուր միլիոն պոլոնիումի ալֆա մասնիկի դիմաց, որը ռմբակոծում է բերիլիումի հաստ շերտը:

Պոլոնիումի ալֆա մասնիկներով ռմբակոծության ենթարկելով տարբեր նյութեր՝ Բոտեն և Բեքերը պարզեցին, որ այս պայմաններում որոշ թեթև ատոմներ արձակում են թույլ ճառագայթում, որի ներթափանցման հզորությունը գերազանցում է ամենադժվարի ներթափանցման ուժը։γ -ռադիոակտիվ տարրերից արձակված ճառագայթներ (1930)։ Սկզբում այս երեւույթը բացատրվում էր արտանետմամբγ - ճառագայթներ՝ միջուկների գրգռման պատճառով, որոնք կարող են ուղեկցվել α-մասնիկի գրավմամբ։ Այս ազդեցությունը հատկապես ուժեղ է բերիլիումի համար, բայց այն նաև ավելի քիչ չափով նկատվում է Li, B, F, Na, Mg և Al-ի համար: Օգտագործելով իոնացման մեթոդը՝ Ի. Կյուրին և Ֆ. Ջոլիոտը հայտնաբերեցին բերիլիումի կամ բորի արձակած թափանցող ճառագայթների նոր հատկություն։ Պարզվեց, որ այդ ճառագայթները կարող են տապալել լույսի միջուկները, օրինակ՝ ջրածնի կամ հելիումի միջուկներ պարունակող նյութերի պրոտոնները (1932 թ.): Սա նորից գլխավոր սեփականությունն է։ բաց ճառագայթումդրա կլանման պատճառն է… Լույսի ատոմների արտանետման երևույթի առկայությունը հաստատվել է Վիլսոնի մեթոդով… թեթև տարրերն են.γ - ճառագայթներ.
Չեդվիքը ցույց տվեց, որ այս երևույթը կարելի է գոհացուցիչ կերպով բացատրել՝ ենթադրելով, որ Be-ի կամ B-ի արձակած թափանցող ճառագայթման մեջ կան նեյտրոններ՝ միասնությանը մոտ ատոմային զանգվածով և զրոյական լիցք ունեցող մասնիկներ, որոնք կարող են բաղկացած լինել պրոտոնից և էլեկտրոնից ավելի սերտորեն կապված։ քան ջրածնի ատոմում… Նեյտրոնները կորպուսուլյար ճառագայթման նոր տեսակ են:

Մ.Կյուրի. «Ռադիոակտիվություն. Լույսի ատոմներում թափանցող ճառագայթների գրգռումը α-մասնիկների հետ բախվելիս:

D. Ivanenko, 1932:«Դոկտոր Ջ. Չադվիքի բացատրությունը բերիլիումի առեղծվածային ճառագայթման մասին շատ գրավիչ է տեսական ֆիզիկոսների համար: Հարց է առաջանում՝ հնարավոր չէ՞ ենթադրել, որ նեյտրոններն էլ են խաղում կարևոր դերիսկ միջուկների կառուցվածքում, հաշվի առնելով բոլոր միջուկային էլեկտրոնները «փաթեթավորված» կա՛մ α-մասնիկներում, կա՛մ նեյտրոններում։ Իհարկե, միջուկների տեսության բացակայությունը այս ենթադրությունը հեռու է դարձնում վերջնական լինելուց, բայց թերևս այնքան էլ անհավանական չթվա, եթե հիշենք, որ էլեկտրոնները, ներթափանցելով միջուկներ, էապես փոխում են իրենց հատկությունները. նրանք կորցնում են, այսպես ասած, անհատականությունը, օրինակ՝ նրա պտույտը և մագնիսական պահը:
Առավելագույն հետաքրքրություն է ներկայացնում այն ​​հարցը, թե որքանով նեյտրոնները կարող են դիտվել որպես տարրական մասնիկներ (ինչ-որ բան նման է պրոտոններին կամ էլեկտրոններին): Հեշտ է հաշվել յուրաքանչյուր միջուկում առկա α-մասնիկների, պրոտոնների և նեյտրոնների քանակը և այդպիսով պատկերացում կազմել միջուկի անկյունային իմպուլսի մասին (ենթադրելով, որ նեյտրոնի անկյունային իմպուլսը 1/2 է): Հետաքրքիր է, որ բերիլիումի միջուկներում չկան ազատ պրոտոններ, այլ միայն α-մասնիկներ և նեյտրոններ:

Ազատ նեյտրոնը անկայուն մասնիկ է։ Նրա կիսատ կյանքը T 1/2 = 10,24 րոպե է: Նեյտրոնը քայքայվում է պրոտոնի p, էլեկտրոնի e և էլեկտրոնային հականեյտրինո e-ի: Միջուկում կապված վիճակում նեյտրոնը կարող է կայուն լինել։ Քանի որ կան կայուն ատոմային միջուկներ։
Նեյտրոնների հայտնաբերումն էր նշաձողատոմային միջուկի կառուցվածքի մասին պատկերացումների մշակման գործում։ Ատոմային միջուկի պրոտոն-էլեկտրոնային մոդելը փոխարինվել է միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային մոդելով, որն առաջին անգամ ինքնուրույն մշակվել է Դ.Իվանենկոյի, Վ.Հայզենբերգի աշխատություններում։

Ատոմային միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային մոդելի հիմնական դիրքը՝ ատոմային միջուկը բաղկացած է պրոտոններից և նեյտրոններից։ Միջուկում Z պրոտոնների թիվը որոշում է միջուկի էլեկտրական լիցքը։ Պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թիվը A = Z + N որոշում է ատոմային միջուկի զանգվածը:

Միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային մոդելը հաջողությամբ լուծել է «ազոտային աղետի» խնդիրը։ Ըստ միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային մոդելի՝ իզոտոպը բաղկացած է 7 պրոտոնից և 7 նեյտրոնից։ Քանի որ և՛ պրոտոնը, և՛ նեյտրոնն ունեն իրենց սեփական սպինը J = 1/2, միջուկի ընդհանուր սպինը պետք է ունենա ամբողջ թիվ, որը համապատասխանում է փորձին: Բացատրվեցին նաև ատոմային միջուկների մագնիսական պահերի փոքր արժեքները՝ մի քանի միջուկային մագնետոնների կարգով։ Եթե ​​էլեկտրոնները ներառված են եղել ատոմային միջուկի բաղադրության մեջ, ապա միջուկների մագնիսական մոմենտները պետք է ունենան էլեկտրոն Բոր մագնետոնի կարգի արժեքներ, այսինքն. հազարավոր անգամներ կգերազանցեին միջուկների մագնիսական պահերի դիտարկված արժեքները:

D. Ivanenko, 1932: «Նեյտրոնները կարող են միջուկ ներմուծվել երկու եղանակով՝ կամ առանց միջուկում α-մասնիկների ընդունված թիվը փոխելու և երեքից ոչ ավելի էլեկտրոնների չեզոքացման (Perrin և Auger), կամ չեզոքացնելով բոլոր էլեկտրոնները։ Առաջին մեթոդը, իմ կարծիքով, հանգեցնում է նույն դժվարություններին պտույտի արժեքների հետ կապված: Ավելին, սկսած որոշակի տարրից, առաջանում է ներմիջուկային էլեկտրոնների ավելցուկ, իսկ միջուկներում համապատասխան սպինների բացակայությունը չափազանց խորհրդավոր է թվում։ Ընդհակառակը, մեր կողմից փոքր-ինչ ավելի վաղ առաջարկված երկրորդ մոտեցումը, ըստ երևույթին, թույլ է տալիս մեզ հաղթահարել այդ դժվարությունները։ Մենք այստեղ չենք մտնի այս մոտեցման առավելությունների մասին ընդհանուր քննարկումների մեջ՝ որպես լույսի և նյութի միջև խորը անալոգիայի գոյության մասին դը Բրոլլիի գաղափարի ընդհանրացում. ներմիջուկային էլեկտրոնները, իրոք, շատ առումներով նման են ներծծվող ֆոտոններին, և միջուկի կողմից β-մասնիկի արտանետումը նման է արտադրությանը: նոր մասնիկ, որը կլանված վիճակում անհատականություն չունի։ Մենք նշում ենք քլորի միջուկի կառուցվածքը ըստ հին (I) տեսանկյունից և երկու նորերը՝ Պերին-Աուգերը (II) և մերը (III) [α-ն նշանակում է α-մասնիկ, p-ն պրոտոն է, e-ն՝ էլեկտրոն, n-ը նեյտրոն է]:

37Cl = 9α + 1p + 2e (I) , 37Cl = 9α + 1n + 1e (II) , 37Cl = 8α + 1p + 4n (III):

(տվյալ տարրի իզոտոպները միմյանցից տարբերվում են միայն նեյտրոնների քանակով)։
Նեյտրոնը մենք դիտարկում ենք ոչ թե որպես էլեկտրոնի և պրոտոնի համակարգ, այլ որպես տարրական մասնիկ։ Սա ստիպում է մեզ մեկնաբանել նեյտրոնները որպես 1/2 պտույտ ունեցող մասնիկներ և ենթակա են Ֆերմի-Դիրակի վիճակագրությանը: Օրինակ՝ միջուկը 14 N (3α + 1p + 1n) պետք է նշանակվի 1 պտույտ, իսկ ազոտի միջուկները իսկապես ենթարկվում են Բոզե-Էյնշտեյնի վիճակագրությանը: Սա այժմ հասկանալի է, քանի որ 14 N-ը պարունակում է 14 տարրական մասնիկներ, այսինքն. զույգ թիվ, և ոչ թե 21, ինչպես հին սխեմայով:
Այս բոլոր ենթադրությունները, որքան էլ դրանք նախնական լինեն, կարծես թե հանգեցնում են միջուկների մոդելի բոլորովին նոր տեսակետների։

W. Heisenberg, 1932: «Կյուրիի և Ջոլիոթի փորձերը (ինչպես մեկնաբանեց Չադվիքը) պարզեցին, որ նոր հիմնարար մասնիկը՝ նեյտրոնը, կարևոր դեր է խաղում միջուկների կառուցվածքում։ Սա ենթադրում է, որ ատոմային միջուկները կառուցված են պրոտոններից և նեյտրոններից՝ առանց էլեկտրոնների մասնակցության։ Եթե ​​այս ենթադրությունը ճիշտ է, ապա այն ենթադրում է միջուկների կառուցվածքի տեսության հսկայական պարզեցում։ β-քայքայման տեսության և ազոտի ատոմային միջուկների վիճակագրության հիմնական դժվարությունները այնուհետև կրճատվում են այն հարցին, թե ինչպես է նեյտրոնը քայքայվում պրոտոնի և էլեկտրոնի, և ինչ վիճակագրության է ենթարկվում: Այնուհետև միջուկների կառուցվածքը կարելի է նկարագրել ըստ քվանտային մեխանիկայի օրենքների՝ պրոտոնների և նեյտրոնների փոխազդեցության շնորհիվ։
Հետևյալում մենք կենթադրենք, որ նեյտրոնները ենթարկվում են Ֆերմի վիճակագրությանը և ունեն սպին (1/2): Այս ենթադրությունն անհրաժեշտ է ազոտի միջուկների վիճակագրությունը բացատրելու համար և համապատասխանում է միջուկային պահերի փորձարարական արժեքներին: Եթե ​​նեյտրոնը բաղկացած է պրոտոնից և էլեկտրոնից, ապա էլեկտրոնը պետք է վերագրվի Bose վիճակագրությանը և զրոյական սպինին: Նման պատկերն ավելի մանրամասն դիտարկելը տեղին չի թվում։
Ավելի շուտ, նեյտրոնը պետք է համարվի անկախ ֆունդամենտալ անբաժանելի մասն էմիջուկը, իհարկե, հաշվի առնելով, որ որոշակի պայմաններում այն ​​կարող է քայքայվել պրոտոնի և էլեկտրոնի, և, հավանաբար, էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենքները տեղի չեն ունենա։
Միջուկը կազմող տարրական մասնիկների բոլոր փոխազդեցություններից մենք առաջին հերթին կդիտարկենք նեյտրոնի և պրոտոնի փոխազդեցությունը։ Երբ նեյտրոնը և պրոտոնը մոտենում են միջուկայինի հետ համեմատելի հեռավորության վրա, իոնի հետ անալոգիայով, բացասական լիցքի տեղը փոխվում է J(r)/h ֆունկցիայով որոշվող հաճախականությամբ, որտեղ r-ը հեռավորությունն է: մասնիկներ. J(r)-ի արժեքը համապատասխանում է փոխանակման ինտեգրալին, ավելի ճիշտ՝ մոլեկուլային տեսության մեջ կոորդինատների փոխանակումը նկարագրող ինտեգրալին։ Տեղի այս շրջադարձը կարելի է պատկերացնել էլեկտրոնի գաղափարով, որը սպին չունի և ենթարկվում է Bose վիճակագրությանը: Բայց հավանաբար ավելի ճիշտ է ենթադրել, որ J(r) ինտեգրալը նկարագրում է նեյտրոն-պրոտոն զույգի հիմնարար հատկությունը, որը չի վերածվում էլեկտրոնի տեղաշարժերի»։

Ի տարբերություն ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների՝ միջուկներն ունեն հստակ սահմանված չափեր։ Միջուկի R շառավիղը նկարագրվում է կապով

R = 1.3A 1/3 fm:

Ատոմային միջուկներն ունեն մեծ զանգված և դրական լիցք։ Ատոմային միջուկների չափերը սովորաբար չափվում են երկարության ոչ համակարգային միավորով՝ ֆերմիով։

1 ֆերմի = 10 -13 սմ։

Միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային մոդելը բացատրեց իզոտոպների գոյությունը։ Իզոտոպները ատոմային միջուկներ են, որոնք ունեն նույն թվով պրոտոններ Z և տարբեր թվով նեյտրոններ N։ Այսօր հայտնի է ավելի քան 3,5 հազար իզոտոպ։ Սովորաբար իզոտոպները պատկերված են ատոմային միջուկների N-Z դիագրամի վրա։ A = N + Z իզոտոպի զանգվածային թիվը:

E. Rutherford, 1936: «Շատ հետազոտողներ բախվել են ռադիոակտիվ մարմինների առանձնացման անհավատալի, գրեթե անհաղթահարելի դժվարության: Սոդին շատ է հետաքրքրվել այս երևույթով և հայտնաբերել մի քանի ռադիոակտիվ նյութեր, որոնք նա չի կարողացել առանձնացնել։ Այս նյութերը բոլորովին տարբեր էին և ունեին բնորոշ ռադիոակտիվ հատկություններ, բայց դրանք հնարավոր չէր առանձնացնել քիմիական գործողությունների միջոցով: Նա նաև ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ պարբերական համակարգում նույնիսկ ռադիոակտիվ տարրերի մեծ խմբի տեղ չկա, և առաջարկեց, որ կան տարրեր, որոնք քիմիական տեսանկյունից անբաժանելի են, բայց ունեն տարբեր հատկություններ. ռադիոակտիվության տեսակետը. Սոդին անվանեց այս տեսակի համապատասխան տարրերը որպես իզոտոպներ, և այդպիսով սկսեց հետազոտությունների մեծ դաշտ, որում Ասթոնը հսկայական ներդրում ունեցավ:

Միջուկի չափը

Շառավղային լիցքի խտության բաշխում տարբեր միջուկներում

R = 1.3A 1/3 fm,
t = 4.4a = 2.5 fm:

Միջուկի չափը և ուժերի օրենքը

E. Rutherford, 1924: «Բիլերը մանրակրկիտ ուսումնասիրեց ուժի գործողության օրենքը թեթեւ միջուկի մոտ, այն է՝ ալյումինի միջուկի մոտ, ցրման մեթոդով։ Այդ նպատակով նա համեմատեց ալյումինից և ոսկուց նույն պինդ անկյունում ցրված α-մասնիկների հարաբերական թիվը։ Հետազոտված անկյունների միջակայքի համար (մինչև 100°) ենթադրվում էր, որ ոսկու ցրումը հետևում է հեռավորության քառակուսու հակադարձ համեմատության օրենքին։ Բիլերը պարզել է, որ ալյումինում ցրման և ոսկու մեջ ցրման հարաբերակցությունը կախված է α-մասնիկի արագությունից։ Այսպես, օրինակ, 3,4 սմ միջակայք ունեցող α-մասնիկի համար տեսական հարաբերակցություն է ստացվել 40°-ից փոքր անկյունների համար, սակայն պարզվել է, որ միջին ցրման 80° անկյան հարաբերակցությունը ընդամենը 7°/ է։ 0 ավելի քիչ: Մյուս կողմից, ավելի արագ α-մասնիկների համար, որոնց միջակայքը կազմում է 6,6 սմ, տեսական հարաբերակցությունից շեղումները շատ ավելի ցայտուն են և հասնում են 29%-ի 80° անկյան դեպքում։ Այս արդյունքները բացատրելու համար Բիլերն առաջարկեց, որ ալյումինի միջուկի մոտ ձգող ուժ է դրվում սովորական վանող ուժի վրա: Արդյունքները լավ համընկնում են այն ենթադրության հետ, որ գրավիչ ուժը հակադարձորեն տարբերվում է հեռավորության չորրորդ ուժի հետ, և որ վանող և գրավիչ ուժերը հավասարակշռված են 3,4 10 հեռավորության վրա։ -13 սմ միջուկի կենտրոնից: Այս կրիտիկական շառավղում ուժերը դառնում են չափազանց գրավիչ. դրսում - բացառիկ վանող.
Թեև մենք չենք կարող հատուկ պահանջներ ներկայացնել ստացված թվի ճշգրտության կամ առաջարկվող ներգրավման օրենքի խստության վերաբերյալ, մենք, հավանաբար, շատ չենք սխալվի, եթե ենթադրենք, որ ալյումինի միջուկի շառավիղը չի գերազանցում 4 10-ը: -13 տես Հետաքրքիր է նշել, որ α-մասնիկի և ջրածնի միջուկի փոխազդեցության ուժերը ենթարկվում են արագ փոփոխության՝ սկսած մոտավորապես նույն հեռավորությունից։ Այսպիսով, պարզ է, որ լույսի տարրերի միջուկի չափերը փոքր են, իսկ ալյումինի դեպքում նույնիսկ կարելի է ասել՝ անսպասելի փոքր, եթե հիշենք, որ այս աննշան ծավալում տեղադրված են 27 պրոտոն և 14 էլեկտրոն։ Այն ենթադրությունը, որ միջուկների փոխազդեցության ուժերը շատ մոտ մոտեցման ժամանակ վանումից դեպի ձգողականություն են փոխվում, շատ հավանական է թվում. հակառակ դեպքում հետ ամենաբարձր աստիճանըԴժվար է պատկերացնել, թե ինչպես կարող է սահմանափակ տարածության մեջ պարունակվել դրական լիցքի մեծ ավելցուկ ունեցող ծանր միջուկը: Մենք կտեսնենք, որ մի շարք այլ փաստեր հաստատում են այս պատկերացումը. Այնուամենայնիվ, դժվար թե բարդ միջուկի մոտ գրավիչ ուժերը կարողանան արտահայտվել ուժի որևէ պարզ օրենքով:

Ազատ նեյտրոնի և պրոտոնի բնութագրերը

Ազատի բնութագրերը նեյտրոն և պրոտոն	n	էջ
Զանգված, MeV/c 2	939.56536±0.00008	938.27203±0.00008
Քվանտային թիվ - պտտվել	1/2	1/2
Spin, ћ = 6.58 10 -22 MeV s	ћ 1/2	ћ 1/2
Էլեկտրական լիցքավորում, q e = (1,602176487 ± 40) 10 -19 C	(-0,4 ± 1,1) 10 -21	|քփ+քե |/քե< 10 -21
մագնիսական պահ, μ = eћ/2m p c = 3,15 10 -18 MeV/G	–1,9130427±0,000005	+2,792847351 ± 000000028
Էլեկտրական դիպոլային պահ d, e սմ	< 0.29·10 -25	< 0.54 10 -23
Բարիոնի լիցք Բ	+1	+1
Լիցքավորման շառավիղ, fm		0,875 ± 0,007
Մագնիսական մոմենտի բաշխման շառավիղը, fm	0,89 ± 0,07	0,86 ± 0,06
Իսոսպին I	1/2	1/2
Isospin պրոեկցիա I z	-1/2	+1/2
Քվարկ կազմը	udd	uud
Քվանտային թվեր s ,c, b, t	0	0
Կես կյանք	10.24 րոպե	> 2.1 10 29 տարի
Պարիտետ	+	+
Վիճակագրություն	Ֆերմի-Դիրակ
Քայքայման սխեման	n → p + e- + e

Քիմիական տարրերի իզոտոպների աղյուսակ

Բոլոր հայտնաբերված քիմիական տարրերի աղյուսակը ցույց է տալիս հերթական համարը, նշանը, անվանումը, հայտնաբերված իզոտոպների նվազագույն և առավելագույն զանգվածային թիվը, իզոտոպների տոկոսը բնական խառնուրդում (կլորացված արժեք): Z = 113-118 ունեցող քիմիական տարրերին դեռ անուններ չեն տրվել, դրանք տրված են հատուկ միջազգային նշումներով։

1 - Z քիմիական տարրի սերիական համարը,
2 - քիմիական տարրի խորհրդանիշ,
3 - քիմիական տարրի անվանումը,
4 - քիմիական տարրի իզոտոպի նվազագույն-առավելագույն զանգվածային թիվը.
5-ը A իզոտոպների զանգվածային թիվն է (իզոտոպի տոկոսը բնական խառնուրդում), որոնք ունեն 1%-ից ավելի իզոտոպային տոկոս բնական խառնուրդում։

1	2	3	4	5
0	n	նեյտրոն	1
1	Հ	ջրածինը	1-7	1 (99,986)
2	Նա	հելիում	3-10	4 (100)
3	Լի	լիթիում	3-12	6 (7,93); 7 (92,07)
4	Լինել	բերիլիում	5-16	9 (100)
5	Բ	բոր	6-19	10 (19,8); 11 (80,2)
6	Գ	Ածխածին	8-22	12 (98,9); 13 (1,1)
7	Ն	ազոտ	10-25	14 (99,62)
8	Օ	թթվածին	12-28	16 (99,76)
9	Ֆ	ֆտորին	14-31	19 (100)
10	Նե	նեոնային	16-34	20 (90,0); 22 (9,73)
11	Նա	նատրիում	18-37	23 (100)
12	մգ	մագնեզիում	19-40	24 (77,4); 25 (11,5); 26 (11,1)
13	Ալ	ալյումինե	21-43	27 (100)
14	Սի	սիլիցիում	22-44	28 (89,6); 29 (6,2); 30 (4,2)
15	Պ	ֆոսֆոր	24-46	31 (100)
16	Ս	ծծումբ	26-49	32 (95,1); 34 (4,2)
17	Cl	քլորին	28-51	35 (75,4); 37 (24,6)
18	Ար	արգոն	30-53	40 (99,632)
19	Կ	կալիում	32-55	39 (93,38); 41 (6,61)
20	Ք.ա	կալցիում	34-57	40 (96,96); 44 (2,06)
21	սկ	սկանդիում	36-60	45 (100)
22	Թի	տիտան	38-63	46 (7,95); 47 (7,75); 48 (73,45); 49 (5,51); 50 (5,34)
23	Վ	վանադիում	40-65	51 (100)
24	Քր	քրոմ	42-67	50 (4,49); 52 (83,78); 53 (9,43); 54 (2,30)
25	Մն	մանգան	44-69	55 (100)
26	Ֆե	երկաթ	45-72	54 (6,04); 56 (91,57); 57 (2,11)
27	ընկ	կոբալտ	50-75	59 (100)
28	Նի	նիկել	48-78	58 (67,4); 60 (26,7); 61 (1,2); 62 (3,8)
29	Cu	պղինձ	52-80	63 (70,13); 65 (29,87)
30	Zn	ցինկ	54-83	64 (50,9); 66 (27,3); 67 (3,9); 68 (17,4)
31	Գա	գալիում	56-86	69 (61,2); 71 (38,8)
32	Գե	գերմանիա	58-89	70 (21,2); 72 (27,3); 73 (7,9); 74 (37,1); 76 (6,5)
33	Ինչպես	մկնդեղ	60-92	75 (100)
34	Սե	սելեն	64-94	76 (9,5); 77 (8,3); 78 (24,0); 80 (48,0); 82 (9,3)
35	Եղբ	բրոմ	67-97	79 (50,6); 80 (49,4)
36	կր	կրիպտոն	69-100	80 (2,01); 82 (11,53); 83 (11,53); 84 (57,11); 86 (17,47)
37	Ռբ	ռուբիդիում	71-101	85 (72,8); 87 (27,2)
38	Ավագ	ստրոնցիում	73-105	86 (9,86); 87 (7,02); 88 (82,56)
39	Յ	իտրիում	76-108	89 (100)
40	Զր	ցիրկոնիում	78-110	90 (48); 91 (11,5); 92 (22); 94 (17); 96 (1,5)
41	Նբ	նիոբիում	81-113	93 (100)
42	Մո	մոլիբդեն	83-115	92 (14,9); 94 (9,4); 95 (16,1); 96 (16,6); 97 (9,65); 98 (24,1); 100 (9,25)
43	Tc	տեխնիում	85-118
44	Ռու	ռութենիում	87-120	96 (5,68); 98 (2,22); 99 (12,81); 100 (12,70); 101 (16,98); 102 (31,34); 104 (18,27)
45	Rh	ռոդիում	89-122	103 (100)
46	Pd	պալադիում	91-124	104 (9,3); 105 (22,6); 106 (27,2); 108 (26,8); 110 (13,5)
47	Ագ	արծաթ	93-130	107 (52,5); 109 (47,5)
48	CD	կադմիում	95-132	106 (1,4); 108 (1,0); 110 (12,8); 111 (13,0); 112 (24,2); 113 (12,3); 114 (28,0); 116 (7,3)
49	Մեջ	ինդիում	97-135	113 (4,5); 115 (95,5)
50	sn	անագ	99-137	112 (1,1); 116 (15,5); 117 (9,1); 118 (22,5); 119 (9,8); 120 (28,5); 122 (5,5); 124 (6,8)
51	Սբ	անտիմոն	103-139	121 (56); 123 (44)
52	Թե	տելուրիում	105-142	122 (2,9); 123 (1,6); 124 (4,5); 125 (6,0); 126 (19,0); 128 (32,8); 130 (33,1)
53	Ի	յոդ	108-144	127 (100)
54	Xe	քսենոն	109-147	128 (1,9); 129 (26,23); 130 (4,07); 131 (21,17); 132 (26,96); 134 (10,54); 136 (8,95)
55	Cs	ցեզիում	112-151	133 (100)
56	Բա	բարիում	114-153	134 (2,42); 135 (6,59); 136 (7,81); 137 (11,32); 138 (71,66)
57	Լա	լանթան	117-155	139 (100)
58	Կ	ցերիում	119-157	140 (89); 142 (11)
59	Պր	պրազեոդիմում	121-159	141 (100)
60	Նդ	նեոդիմում	124-161	142 (25,95); 143 (13,0); 144 (22,6); 145 (9,2); 146 (16,5); 148 (6,8); 150 (5,95)
61	Ժամ	պրոմեթիում	126-163
62	սմ	սամարիում	128-165	144 (3); 147 (17); 148 (14); 149 (15); 150 (5); 152 (26); 154 (20)
63	Եվ	եվրոպիում	130-167	151 (49,1); 153 (50,9)
64	Գդ	gadolinium	134-169	154 (1,5); 155 (21); 156 (22); 157 (17); 158 (22); 160 (16)
65	Թբ	տերբիում	135-171	159 (100)
66	Դի	դիսպրոզիում	138-173	160 (1,5); 161 (22); 162 (24); 163 (24); 164 (28)
67	Հո	հոլմիում	140-175	165 (100)
68	Էր	էրբիում	143-177	164 (1,5); 166 (32,9); 167 (24,4); 168 (26,9); 170 (14,2)
69	Թմ	թուլիում	144-179	169 (100)
70	Յբ	իտերբիում	148-181	170 (4,21); 171 (14,26); 172 (21,49); 173 (17,02); 174 (29,58); 176 (13,38)
71	Լու	լյուտեցիում	150-184	175 (97,5); 176 (2,5)
72	հֆ	հաֆնիում	151-188	176 (5,3); 177 (18,47); 178 (27,13); 179 (13,85); 180 (35,14)
73	Թա	տանտալ	155-190	181 (100)
74	Վ	վոլֆրամ	158-192	182 (22,6); 183 (17,3); 184 (30,1); 186 (29,8)
75	Re	ռենիում	159-194	185 (38,2); 187 (61,8)
76	Օս	օսմիում	162-200	186 (1,59); 187 (1,64); 188 (13,3); 189 (16,1); 190 (26,4); 192 (41,0)
77	Իր	իրիդիում	164-202	191 (38,5); 193 (61,5)
78	Պտ	պլատինե	166-203	194 (30,2); 195 (35,3); 196 (26,6) 198 (7,2)
79	Ավ	ոսկի	169-205	197 (100)
80	հգ	սնդիկ	171-210	198 (10,1); 199 (17,0); 200 (23,3); 201 (13,2); 202 (29,6); 204 (6,7)
81	Թլ	թալիում	176-212	203 (29,1); 205 (70,9)
82	Pb	առաջնորդել	178-215	204 (1,5); 206 (23,6); 207 (22,6); 208 (52,3)
83	Բի	բիսմութ	184-218	209 (100)
84	Po	պոլոնիում	188-220
85	ժամը	աստատին	191-223
86	Rn	ռադոն	193-228
87	Տ	ֆրանցիում	199-232
88	Ռա	ռադիում	201-234
89	AC	ակտինիում	206-236
90	Թ	թորիում	208-238	232 (100)
91	Պա	պրոտակտինիում	212-240
92	U	Ուրան	217-242	238 (99,28)
93	Նպ	նեպտունիում	225-244
94	Pu	պլուտոնիում	228-247
95	Ամ	ամերիցիում	230-249
96	սմ	կուրիում	232-252
97	bk	բերկելիում	234-254
98	տես	կալիֆորնիում	237-256
99	Էս	einsteinium	240-258
100	fm	ֆերմիում	242-260
101	մդ	մենդելևիում	245-262
102	ոչ	նոբելիում	248-264
103	lr	լորենցիում	251-266
104	ՌԴ	ռուտերֆորդիում	253-268
105	Դբ	դուբնիում	255-269
106	Սգ	seaborgium	258-273
107	bh	բոհրիում	260-275
108	հս	հասիում	263-276
109	Մթ	meitnerium	265-279
110	Դս	darmstadtium	267-281
111	Rg	ռենտգեն	272-283
112	Cn	կոպերնիկուս	277-285
113	Uut		278-287
114	uuq		286-289
115	Վերև		287-291
116	Ըհը		290-293
117	Uus		291-292
118	Ուուո		294

Էզոոսմոսի, էներգիայի և տեղեկատվության փոխանցման և բաշխման գործընթացի ասոցիատիվ օրինակներ

Ատոմի միջուկի բաղադրությունը. Պրոտոնների և նեյտրոնների հաշվարկ

Վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլման հիմքում ընկած ռեակցիայի բանաձևերը

Ատոմի միջուկի բաղադրությունը. Պրոտոնների և նեյտրոնների հաշվարկ

Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն՝ ատոմը բաղկացած է միջուկից և նրա շուրջը տեղակայված էլեկտրոններից։ Ատոմի միջուկն իր հերթին բաղկացած է ավելի փոքր տարրական մասնիկներից՝ որոշակի քանակից պրոտոններ և նեյտրոններ(որի ընդհանուր անվանումն է նուկլեոններ), որոնք փոխկապակցված են միջուկային ուժերով։

Պրոտոնների քանակըմիջուկում որոշում է ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը։ Ա էլեկտրոնային թաղանթսահմանում է ֆիզիկական Քիմիական հատկություններնյութեր. Պրոտոնների թիվը համապատասխանում է Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգում գտնվող ատոմի սերիական համարին, որը նաև կոչվում է լիցքի համար, ատոմային համար, ատոմային համար։ Օրինակ, հելիումի ատոմում պրոտոնների թիվը 2 է: Պարբերական աղյուսակում այն ​​գտնվում է 2-րդ համարի վրա և նշանակված է որպես He 2: Պրոտոնների թվի խորհրդանիշը լատիներեն Z տառն է: Բանաձևեր գրելիս հաճախ Պրոտոնների թիվը ցույց տվող թիվը գտնվում է տարրի խորհրդանիշի տակ կամ աջ կամ ձախ՝ He 2 / 2 He:

Նեյտրոնների քանակըհամապատասխանում է տարրի որոշակի իզոտոպին: Իզոտոպները նույն ատոմային թվով տարրեր են ( նույնքանպրոտոններ և էլեկտրոններ), բայց տարբեր զանգվածային թվերով։ Զանգվածային համարը- ատոմի միջուկում նեյտրոնների և պրոտոնների ընդհանուր թիվը (նշվում է Լատինական տառԱ). Բանաձևեր գրելիս զանգվածի թիվը նշվում է կողմերից մեկի տարրի խորհրդանիշի վերևում՝ He 4 2 / 4 2 He (հելիումի իզոտոպ - հելիում - 4)

Այսպիսով, որոշակի իզոտոպում նեյտրոնների թիվը պարզելու համար պրոտոնների թիվը պետք է հանել ընդհանուր զանգվածային թվից։ Օրինակ, մենք գիտենք, որ Հելիում-4 He 4 2 ատոմը պարունակում է 4 տարրական մասնիկ, քանի որ իզոտոպի զանգվածային թիվը 4 է։ Միևնույն ժամանակ մենք գիտենք, որ He 4 2-ն ունի 2 պրոտոն: 4-ից (ընդհանուր զանգվածային թիվը) 2-ից (պրոտոնների թիվը) հանելով՝ ստանում ենք 2՝ Հելիում-4-ի միջուկում նեյտրոնների թիվը:

ԱՏՈՄԻ ՄԻՋՈՒԿՈՒՄ ՖԱՆՏՈՄԻԿ ՊՈ ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԹԻՎԻ ՀԱՇՎԱՐԿԻ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑԸ. Որպես օրինակ՝ մենք դիտավորյալ համարեցինք Հելիում-4 (He 4 2), որի միջուկը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոնից։ Քանի որ հելիում-4 միջուկը, որը կոչվում է ալֆա մասնիկ (α մասնիկ), ունի ամենաբարձր արդյունավետությունը միջուկային ռեակցիաներում, այն հաճախ օգտագործվում է այս ուղղությամբ փորձերի համար։ Հարկ է նշել, որ միջուկային ռեակցիաների բանաձեւերում He 4 2-ի փոխարեն հաճախ օգտագործվում է α նշանը։

Հենց ալֆա մասնիկների մասնակցությամբ Է.Ռադերֆորդն իրականացրեց առաջինը պաշտոնական պատմությունֆիզիկայի ռեակցիա միջուկային փոխակերպում. Ռեակցիայի ընթացքում α-մասնիկները (He 4 2) «ռմբակոծել են» ազոտի իզոտոպի (N 14 7) միջուկները, ինչի արդյունքում առաջացել է թթվածնի իզոտոպ (O ​​17 8) և մեկ պրոտոն (p 1 1)

Այս միջուկային ռեակցիան ունի հետևյալ տեսքը.

Եկեք հաշվարկենք ուրվական Po մասնիկների թիվը այս փոխակերպումից առաջ և հետո:

ՖԱՆՏՈՄԱԿԱՆ ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԹԻՎԸ ՀԱՇՎԱՐԿԵԼՈՒ ՀԱՄԱՐ ԱՆՀՐԱԺԵՇՏ Է.
Քայլ 1. Հաշվեք նեյտրոնների և պրոտոնների քանակը յուրաքանչյուր միջուկում.
- ստորին ցուցիչում նշված է պրոտոնների թիվը.
- նեյտրոնների թիվը պարզում ենք՝ ընդհանուր զանգվածային թվից (վերին ցուցիչ) հանելով պրոտոնների թիվը (ստորին ցուցիչը):

Քայլ 2. Հաշվե՛ք ատոմային միջուկում ուրվական Po մասնիկների քանակը.
- բազմապատկել պրոտոնների թիվը 1 պրոտոնում պարունակվող ֆանտոմ Po մասնիկների քանակով.
- նեյտրոնների թիվը բազմապատկել 1 նեյտրոնում պարունակվող ֆանտոմ Po մասնիկների քանակով.

Քայլ 3. Ավելացնել ֆանտոմային մասնիկների քանակը Ըստ.
- ֆանտոմ Po մասնիկների ստացված քանակությունը պրոտոններում ավելացնել միջուկներում նեյտրոններով ստացված քանակին մինչև ռեակցիան.
- ռեակցիայից հետո ֆանտոմ Po մասնիկների ստացված քանակությունը ավելացնել պրոտոններում միջուկներում նեյտրոններով ստացված քանակին.
- համեմատե՛ք ֆանտոմ Պո մասնիկների քանակը ռեակցիայից առաջ ռեակցիայից հետո ֆանտոմ Պո մասնիկների քանակի հետ։

ԱՏՈՄՆԵՐԻ ՄԻՋՈՒԿՆԵՐՈՒՄ ՖԱՆՏՈՄԻԿ PO ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԹԻՎԻ ՄԱՆՐԱՄԱՍՆ ՀԱՇՎԱՐԿԻ ՕՐԻՆԱԿ.
(Ա-մասնիկի մասնակցությամբ միջուկային ռեակցիա (He 4 2), իրականացված Է. Ռադերֆորդի կողմից 1919 թվականին)

ԱՐՁԱԳԱՆՔԻՑ ԱՌԱՋ (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

Պրոտոնների քանակը՝ 7
Նեյտրոնների թիվը՝ 14-7 = 7
1 պրոտոնում - 12 Po, ինչը նշանակում է 7 պրոտոնում. (12 x 7) \u003d 84;
1 նեյտրոնում - 33 Po, ինչը նշանակում է 7 նեյտրոններում՝ (33 x 7) = 231;
Ֆանտոմ Po մասնիկների ընդհանուր թիվը միջուկում՝ 84+231 = 315

Նա 4 2
Պրոտոնների թիվը՝ 2
Նեյտրոնների թիվը 4-2 = 2
Ֆանտոմային մասնիկների թիվը Ըստ.
1 պրոտոնում - 12 Po, ինչը նշանակում է 2 պրոտոնում. (12 x 2) \u003d 24
1 նեյտրոնում - 33 Po, ինչը նշանակում է 2 նեյտրոններում՝ (33 x 2) = 66
Ֆանտոմ Պո մասնիկների ընդհանուր թիվը միջուկում՝ 24+66 = 90

Ֆանտոմ Po մասնիկների ընդհանուր թիվը մինչև ռեակցիան

N 14 7 + Նա 4 2
315 + 90 = 405

ՌԵԱԿՑԻԱՅԻՑ ՀԵՏՈ (O 17 8) և մեկ պրոտոն (p 1 1):
O 17 8
Պրոտոնների քանակը՝ 8
Նեյտրոնների թիվը՝ 17-8 = 9
Ֆանտոմային մասնիկների թիվը Ըստ.
1 պրոտոնում - 12 Po, ինչը նշանակում է 8 պրոտոններում. (12 x 8) \u003d 96
1 նեյտրոնում - 33 Po, ինչը նշանակում է 9 նեյտրոններում՝ (9 x 33) = 297
Ֆանտոմ Po մասնիկների ընդհանուր թիվը միջուկում՝ 96+297 = 393

p 1 1
Պրոտոնների քանակը՝ 1
Նեյտրոնների թիվը՝ 1-1=0
Ֆանտոմային մասնիկների թիվը Ըստ.
1 պրոտոնում - 12 Po
Նեյտրոններ չկան։
Ֆանտոմ Po մասնիկների ընդհանուր թիվը միջուկում. 12

Ֆանտոմային մասնիկների Po ընդհանուր թիվը ռեակցիայից հետո
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405

Եկեք համեմատենք ֆանտոմային Po մասնիկների թիվը ռեակցիայից առաջ և հետո.

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՅՈՒՄ ՖԱՆՏՈՄԻԿ PO ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԹԻՎԻ ՀԱՇՎԱՐԿԻ ՆՎԱՃԱԾ ՁԵՎԻ ՕՐԻՆԱԿ։

հայտնի միջուկային ռեակցիաα-մասնիկների փոխազդեցության ռեակցիան է բերիլիումի իզոտոպի հետ, որում առաջին անգամ հայտնաբերվել է նեյտրոնը, որը միջուկային փոխակերպման արդյունքում դրսևորվել է որպես անկախ մասնիկ։ Այս ռեակցիան իրականացվել է 1932 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Չեդվիքի կողմից։ Ռեակցիայի բանաձև.

213 + 90 → 270 + 33 - ուրվական Po մասնիկների քանակը միջուկներից յուրաքանչյուրում

303 = 303 - ընդհանուր գումարը Phantom Po-ի մասնիկները ռեակցիայից առաջ և հետո

Ֆանտոմ Պո մասնիկների թիվը ռեակցիայից առաջ և հետո հավասար է։

Ինչպես արդեն նշվեց, ատոմը բաղկացած է երեք տեսակի տարրական մասնիկներից՝ պրոտոններից, նեյտրոններից և էլեկտրոններից: Ատոմային միջուկը ատոմի կենտրոնական մասն է՝ բաղկացած պրոտոններից և նեյտրոններից։ Պրոտոններն ու նեյտրոններն ունեն ընդհանուր անվանումը՝ նուկլոն, միջուկում նրանք կարող են վերածվել միմյանց։ Ամենապարզ ատոմի՝ ջրածնի ատոմի միջուկը կազմված է մեկ տարրական մասնիկից՝ պրոտոնից։

Ատոմի միջուկի տրամագիծը մոտավորապես 10 -13 - 10 -12 սմ է և ատոմի տրամագծի 0,0001-ն է։ Այնուամենայնիվ, ատոմի գրեթե ամբողջ զանգվածը (99,95 - 99,98%) կենտրոնացած է միջուկում։ Եթե ​​հնարավոր լիներ ստանալ 1 սմ 3 մաքուր միջուկային նյութ, ապա դրա զանգվածը կկազմի 100 - 200 միլիոն տոննա։ Ատոմի միջուկի զանգվածը մի քանի հազար անգամ մեծ է ատոմը կազմող բոլոր էլեկտրոնների զանգվածից։

Պրոտոն – տարրական մասնիկ, ջրածնի ատոմի միջուկը։ Պրոտոնի զանգվածը 1,6721x10 -27 կգ է, այն 1836 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։ Էլեկտրական լիցքը դրական է և հավասար է 1,66x10 -19 C: Կուլոն - էլեկտրական լիցքի միավոր, որը հավասար է հաղորդիչի խաչմերուկով անցնող էլեկտրաէներգիայի քանակին 1 վրկ ժամանակի ընթացքում 1A (ամպեր) հաստատուն հոսանքի ուժով։

Ցանկացած տարրի յուրաքանչյուր ատոմ միջուկում պարունակում է որոշակի քանակությամբ պրոտոններ։ Այս թիվը հաստատուն է տվյալ տարրի համար և որոշում է նրա ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները։ Այսինքն՝ կախված է պրոտոնների քանակից, որոնցով քիմիական տարրգործ ունենք. Օրինակ, եթե միջուկում մեկ պրոտոնը ջրածին է, եթե 26 պրոտոնը երկաթ է։ Ատոմային միջուկի պրոտոնների թիվը որոշում է միջուկի լիցքը (լիցքի համարը Z) և տարրի սերիական համարը տարրերի պարբերական համակարգում D.I. Մենդելեևը (տարրի ատոմային թիվը).

Հնեյտրոն- էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկ՝ 1,6749 x10 -27 կգ զանգվածով, էլեկտրոնի զանգվածից 1839 անգամ։ Ազատ վիճակում գտնվող նեյրոնը անկայուն մասնիկ է, այն ինքնուրույն վերածվում է պրոտոնի՝ էլեկտրոնի և հականեյտրինոյի արտանետմամբ։ Նեյտրոնների կիսամյակը (ժամանակ, որի ընթացքում քայքայվում է նեյտրոնների սկզբնական թվի կեսը) մոտավորապես 12 րոպե է։ Այնուամենայնիվ, կայուն ատոմային միջուկների ներսում կապված վիճակում այն ​​կայուն է: Ընդհանուր թիվընուկլեոնները (պրոտոններ և նեյտրոններ) միջուկում կոչվում են զանգվածային թիվ (ատոմային զանգված՝ A): Միջուկը կազմող նեյտրոնների թիվը հավասար է զանգվածի և լիցքի թվերի տարբերությանը. N = A - Z:

Էլեկտրոն- տարրական մասնիկ, ամենափոքր զանգվածի կրողը` 0,91095x10 -27 գ և ամենափոքր էլեկտրական լիցքը` 1,6021x10 -19 C: Սա բացասական լիցքավորված մասնիկ է: Ատոմում էլեկտրոնների թիվը հավասար է միջուկի պրոտոնների թվին, այսինքն. ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է:

Պոզիտրոն– դրական էլեկտրական լիցքով տարրական մասնիկ, էլեկտրոնի նկատմամբ հակամասնիկ։ Էլեկտրոնի և պոզիտրոնի զանգվածը հավասար է, իսկ էլեկտրական լիցքերը հավասար են բացարձակ արժեքով, բայց հակառակ նշանով։

Միջուկների տարբեր տեսակներ կոչվում են նուկլիդներ։ Նուկլիդը պրոտոնների և նեյտրոնների որոշակի քանակով ատոմի տեսակ է։ Բնության մեջ կան միևնույն տարրի ատոմներ՝ տարբեր ատոմային զանգվածներով (զանգվածային թվեր)՝ 17 35 Cl, 17 37 Cl և այլն։ Այս ատոմների միջուկները պարունակում են նույն թվով պրոտոններ, բայց տարբեր թվով նեյտրոններ։ Կոչվում են միևնույն տարրի ատոմների այն տեսակները, որոնք ունեն նույն միջուկային լիցքը, բայց տարբեր զանգվածային թվեր իզոտոպներ . Ունենալով նույն թվով պրոտոններ, բայց տարբերվելով նեյտրոնների քանակով, իզոտոպներն ունեն էլեկտրոնային թաղանթների նույն կառուցվածքը, այսինքն. շատ նման քիմիական հատկություններ և զբաղեցնում են նույն տեղը քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում:

Իզոտոպները նշվում են համապատասխան քիմիական տարրի խորհրդանիշով A ինդեքսով, որը գտնվում է վերևի ձախ մասում - ներքևի ձախ մասում տրված է նաև զանգվածային թիվը, երբեմն պրոտոնների թիվը (Z): Օրինակ, ֆոսֆորի ռադիոակտիվ իզոտոպներն են՝ համապատասխանաբար 32 P, 33 P կամ 15 32 P և 15 33 P։ Իզոտոպ նշանակելիս՝ առանց տարրի խորհրդանիշը նշելու, զանգվածային թիվը տրվում է տարրի նշանակումից հետո, օրինակ՝ ֆոսֆոր՝ 32, ֆոսֆոր՝ 33։

Քիմիական տարրերից շատերն ունեն մի քանի իզոտոպներ։ Ջրածնի 1 H-պրոտիում իզոտոպից բացի հայտնի են նաև ծանր ջրածին 2H-դեյտերիումը և գերծանր ջրածին 3H-տրիումը։ Ուրանը ունի 11 իզոտոպ, բնական միացություններում դրանք երեքն են (ուրանը 238, ուրան 235, ուրան 233)։ Նրանք ունեն 92 պրոտոն և համապատասխանաբար 146,143 և 141 նեյտրոն։

Ներկայումս հայտնի են 108 քիմիական տարրերի ավելի քան 1900 իզոտոպներ։ Դրանցից բնական իզոտոպները ներառում են բոլոր կայուն (դրանցից մոտավորապես 280-ը) և բնական իզոտոպները, որոնք ռադիոակտիվ ընտանիքների մաս են կազմում (դրանցից 46-ը): Մնացածն արհեստական ​​են, դրանք արհեստականորեն ստացվում են միջուկային տարբեր ռեակցիաների արդյունքում։

«Իզոտոպներ» տերմինը պետք է օգտագործվի միայն այն ժամանակ, երբ մենք խոսում ենքնույն տարրի ատոմների մասին, օրինակ՝ ածխածնի 12 C և 14 C իզոտոպները։ Եթե նկատի ունեն տարբեր քիմիական տարրերի ատոմներ, ապա խորհուրդ է տրվում օգտագործել «նուկլիդներ» տերմինը, օրինակ՝ ռադիոնուկլիդներ 90 Sr, 131 J, 137 Cs։ .