Введення
На початку XX в. Завдяки дослідам Резерфорда виникло уявлення про те, що в центрі атома знаходиться крихітне за своїми розмірами, але масивне ядро. Але створенню цієї моделі передували спроби побудувати модель атома на основі уявлень класичної електродинаміки і механіки. У 1904 році з'явилися публікації про будову атома, одні з яких належали японському фізику Хантаро Нагаока, інші - англійському фізику Д.Д. Томсону.
Нагаока представив будову атома аналогічну будові сонячної системи: роль Сонця грає позитивно заряджена центральна частина атома, навколо якого по встановлених кільцеподібних орбітах рухаються" планети" - електрони. При незначних зсувах електрони збуджують електромагнітні хвилі.
В атомі Томсона позитивну електрику «розподілено» по сфері, в яку вкраплені електрони. У найпростішому атомі водню електрон знаходиться в центрі позитивно зарядженої сфери. У багатоелектронних атомах електрони розташовуються по стійких конфігураціях, розрахованих Томсоном. Томсон вважав кожну таку конфігурацію визначальною для хімічної властивості атомів. Він зробив спробу теоретично пояснити періодичну систему елементів Д.І. Менделєєва. Пізніше Бор вказав, що з часу цієї спроби ідея про поділ електронів в атомі на групи зробилася вихідним пунктом.
Але незабаром виявилося, що нові досліди спростовують модель Томсона і, навпаки, свідчать на користь планетарної моделі атома Резерфорда.
. Склад і характеристика атомного ядра
У фізиків початку XX ст. Існувала важлива проблема: чи володіє атомне ядро ??структурою і якою ця структура могла б бути? Виявилося, що ядро ??досить складно. Проте на початку 30-х років була розроблена модель атомного ядра, яка як і раніше знаходить широке застосування. Відповідно до цієї моделі, ядро ??складається з частинок двох типів - протонів і нейтронів. (Не слід забувати про те, що ці «частки» мають хвильовими властивостями, але для більшої наочності ми будемо говорити про протонах і нейтронах просто як про частинках.) Ці частинки носять назву нуклонів.
Протон.
Протон (р) є не що інше, як ядро ??атома водню. Він володіє зарядом + е і масою
m р=938,7Мев. (1.1)
Для порівняння зазначимо, що маса електрона, виражена в одиницях енергії, становить
m e=0,511Мев. (1.2)
З зіставлення (1.1) і (1.2) випливає, чтот р== +1836 т. е.
Протон має спін, рівний половині (s=1/2), і власний магнітний момент
? p=+ 2,79? 0
де Дж/Тл (1.3)
одиниця магнітного моменту, звана ядерним МАГНЕТОН. З порівняння з Дж/Тл втекти, що в1836 разів менше магнетона Бора. Отже, власний магнітний момент протона приблизно в 660 разів менше, ніж магнітний момент електрона.
Нейтрон.
нейтронів (n) називається не володіє електричним зарядом частинка з масою
т п=939,5Мев, (1.4)
дуже близькою до маси протона. Різниця мас нейтрона і протона
т п -т р становить 1,3Мев, т. е 2,5 т е.
Нейтрон володіє спіном, рівним половині (s=1/2), і (незважаючи на відсутність електричного заряду) власним магнітним моментом
? n=- 1,91? 0
(знак мінус вказує на те, що напрями власних механічного і магнітного моментів протилежні).
У вільному стані нейтрон нестабільний (радіоактивний) - він мимовільно розпадається, перетворюючись на протон і випускаючи електрон (е -) і ще одну частинку, звану антинейтрино (?). Період напіврозпаду дорівнює ~ 12хв. Схему розпаду можна записати наступним чином:
? р + е - +?. (1.5)
Маса спокою антинейтрино дорівнює нулю. Маса нейтрона, як ми бачили, більше маси протона на 2,5 т е. Отже, маса нейтрона перевищує сумарну масу частинок, що фігурують у правій частині рівняння (5), на 1,5 т е, т. Е на 0,77Мев. Ця енергія виділяється при розпаді нейтрона у вигляді кінетичної енергії виникають частинок.
Характеристика атомного ядра.
Ядро атома водню складається з одного протона, тоді як ядра атомів інших хімічних елементів містять і нейтрони, і протони. Різні типи ядер часто називаютнуклідамі. Кількість протоновZ, що входять до складу ядра (до складу нукліда), визначає його заряд, який дорівнює + Ze.Чісло Zназивается атомним номером (воно визначає порядковий номер хімічного елемента в періодичній таблиці Менделєєва) або зарядовим числом ядра. Сумарне число нуклонів, тобто нейтроні...
