გასული საუკუნის შუა წლებში კაცობრიობის ისტორიაში ახალი ეპოქის დაბადება აღინიშნა. ქვის ხანა ოდესღაც ბრინჯაოს ხანამ შეცვალა, შემდეგ რკინის, ორთქლისა და ელექტროენერგიის მეფობის პერიოდები ზედიზედ მოჰყვა. ჩვენ ახლა ატომის ეპოქის დასაწყისში ვართ. ატომის ბირთვის სტრუქტურის სფეროში ყველაზე ზედაპირული ცოდნაც კი ხსნის უპრეცედენტო ჰორიზონტს კაცობრიობის წინაშე.
რა ვიცით ატომის ბირთვის შესახებ? ის ფაქტი, რომ იგი შეადგენს მთელი ატომის მასის 99,99%-ს და შედგება ნაწილაკებისგან, რომლებსაც ჩვეულებრივ ნუკლეონებს უწოდებენ. რა არის ნუკლეონები, რამდენი მათგანია, რა არის, ახლა ყველა საშუალო სკოლის მოსწავლემ, რომელსაც აქვს მყარი ოთხი ფიზიკაში, იცის.
როგორ წარმოვიდგინოთ ატომის აგებულება
სამწუხაროდ, მალე არ გამოჩნდება ტექნიკა, რომელიც საშუალებას მოგცემთ დაინახოთ ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ატომს, ატომის ბირთვს. არსებობს ათასობით კითხვა იმის შესახებ, თუ როგორ არის მოწყობილი მატერია, ასევე არსებობს მრავალი თეორია ელემენტარული ნაწილაკების სტრუქტურის შესახებ. დღემდე, თეორია, რომპასუხობს კითხვებზე უმეტესობას, არის ატომის სტრუქტურის პლანეტარული მოდელი.
მის მიხედვით, უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები ბრუნავენ დადებითად დამუხტული ბირთვის გარშემო, რომელსაც ელექტრული მიზიდულობა უჭირავს. რა არის ნუკლეონები? ფაქტია, რომ ბირთვი არ არის მონოლითური, იგი შედგება დადებითად დამუხტული პროტონებისა და ნეიტრონებისგან - ნაწილაკებისგან, რომელთაც აქვთ ნულოვანი მუხტი. ეს ის ნაწილაკებია, საიდანაც აგებულია ატომის ბირთვი და მათ ჩვეულებრივ ნუკლეონებს ვუწოდებთ.
საიდან გაჩნდა ეს თეორია, თუ ნაწილაკები ასეთი მცირეა? მეცნიერები ატომის პლანეტარული სტრუქტურის შესახებ დასკვნამდე მივიდნენ სხვადასხვა მიკრონაწილაკების სხივების მიმართვით ყველაზე თხელი ლითონის ფირფიტებზე.
რა არის მისი ზომები
ცოდნა ატომის სტრუქტურის შესახებ არ იქნება სრული, თუ არ წარმოიდგენთ მის ელემენტებს მასშტაბით. ბირთვი ძალიან მცირეა, თვით ატომთან შედარებითაც კი. თუ წარმოგიდგენიათ ატომი, მაგალითად, ოქრო, უზარმაზარი ბუშტის სახით, რომლის დიამეტრი 200 მეტრია, მაშინ მისი ბირთვი იქნება მხოლოდ … თხილი. მაგრამ რა არის ნუკლეონები და რატომ ასრულებენ ისინი ასეთ მნიშვნელოვან როლს? დიახ, მხოლოდ იმიტომ, რომ სწორედ მათშია კონცენტრირებული ატომის მთელი მასა.
კრისტალური გისოსის ბუდეებში ოქროს ატომები საკმაოდ მჭიდროდ არის განლაგებული, ამიტომ ჩვენს მიერ მიღებულ შკალაზე მეზობელ „თხილს“შორის მანძილი იქნება დაახლოებით 250-300 მეტრი.
პროტონი
მეცნიერები დიდი ხანია ეჭვობენ, რომ ატომის ბირთვი არ არის რაიმე სახის მონოლითური ნივთიერება. მასისა და მუხტის სიდიდეები, რომლებიც იზრდებოდა "ნაბიჯებით" ერთი ქიმიური ელემენტიდან მეორეზე, მტკივნეულად გასაოცარი იყო. ლოგიკური იყო ვივარაუდოთრომ არსებობს გარკვეული ნაწილაკები ფიქსირებული დადებითი მუხტით, საიდანაც „გროვდება“ყველა ატომის ბირთვი. რამდენი დადებითად დამუხტული ნუკლეონია ბირთვში, ეს იქნება მისი მუხტი.
ვარაუდები ატომის ბირთვის რთული სტრუქტურის შესახებ გაკეთდა ჯერ კიდევ მენდელეევის მიერ მისი ელემენტების პერიოდული სისტემის აგების პერიოდში. თუმცა, ტექნიკური შესაძლებლობები ექსპერიმენტულად დაადასტუროს ვარაუდები იმ დროს არ არსებობდა. მხოლოდ მე-20 საუკუნის დასაწყისში ერნესტ რეზერფორდმა ჩაატარა ექსპერიმენტი, რომელმაც დაადასტურა პროტონის არსებობა.
რადიოაქტიური ლითონების გამოსხივებით ნივთიერების ზემოქმედების შედეგად დროდადრო ჩნდებოდა ნაწილაკი - წყალბადის ატომის ბირთვის ასლი. მას ჰქონდა იგივე წონა (1,67 ∙ 10-27 კგ) და ატომური მუხტი +1.
ნეიტრონი
დასკვნა სხვა ნაწილაკების ძებნის აუცილებლობის შესახებ, დაუსწრებლად, რომელსაც ნეიტრონი ეწოდება, სწრაფად მოვიდა. ვინაიდან კითხვა, რამდენი ნუკლეონია ბირთვში და რა არის ისინი, მდგომარეობს მასისა და მუხტის არათანაბარ ზრდაში ელემენტის რიგითი რიცხვის ცვლილებით. რეზერფორდმა გამოთქვა ვარაუდი პროტონის ტყუპის არსებობის შესახებ ნულოვანი მუხტით, მაგრამ მან ვერ დაადასტურა თავისი ვარაუდი.
ზოგადად, ბირთვულ მეცნიერებს უკვე ჰქონდათ კარგი წარმოდგენა რა არის ნუკლეონები და ატომის ბირთვების რაოდენობრივი შემადგენლობა. და მიუწვდომელი ნაწილაკი, რომელიც ჯერ არავის მიერ ექსპერიმენტულად აღმოჩენილი, ფრთებში ელოდა. მის აღმომჩენად ჯეიმს ჩადვიკი ითვლება, რომელმაც შეძლო ნივთიერებისგან „უხილავი“გამოეყო,ექვემდებარება მას დაბომბვას ულტრამაღალ სიჩქარემდე აჩქარებული ჰელიუმის ბირთვებით (α-ნაწილაკები). ნაწილაკების მასა, როგორც მოსალოდნელი იყო, ადრე აღმოჩენილი პროტონის მასის ტოლი აღმოჩნდა. თანამედროვე კვლევების თანახმად, ნეიტრონი ოდნავ უფრო მძიმეა.
ცოტა მეტი ატომის ბირთვის "აგურის" შესახებ
გამოთვალეთ რამდენი ნუკლეონია ქიმიური ელემენტის ან მისი იზოტოპის ბირთვში. ამისათვის საჭიროა ორი რამ: პერიოდული ცხრილი და კალკულატორი, თუმცა თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ თქვენი გონება. ამის მაგალითია ურანის ორი საერთო იზოტოპი: 235 და 238. ეს რიცხვები წარმოადგენს ატომურ მასას. ურანის სერიული ნომერია 92, ის ყოველთვის აღნიშნავს ბირთვის მუხტს.
მოგეხსენებათ, ნუკლეონები ატომის ბირთვში შეიძლება იყოს დადებითად დამუხტული პროტონები ან ნეიტრონები იმავე მასის, მაგრამ მუხტის გარეშე. სერიული ნომერი 92 აღნიშნავს რაოდენობას პროტონების ბირთვში. ნეიტრონების რაოდენობა გამოითვლება მარტივი გამოკლებით:
- - ურანი 235, ნეიტრონების რაოდენობა=235 – 92=143;
- - ურანი 238, ნეიტრონების რაოდენობა=238 – 92=146.
და რამდენი ნუკლეონის შეკრება შეიძლება ერთდროულად? ითვლება, რომ საკმარისი მასის მქონე ვარსკვლავების ცხოვრების გარკვეულ ეტაპზე, როდესაც თერმობირთვული რეაქცია ვეღარ ახერხებს მიზიდულობის ძალის შეკავებას, ვარსკვლავის ნაწლავებში წნევა იმდენად იზრდება, რომ ის ელექტრონებს „აჭედებს“. პროტონები. შედეგად, მუხტი ხდება ნულოვანი, ხოლო პროტონ-ელექტრონის წყვილი ხდება ნეიტრონი. მიღებული მატერია, რომელიც შედგება „დაპრესილი“ნეიტრონებისგან, უკიდურესად მკვრივია.
ვარსკვლავი, რომელიც იწონის ჩვენს მზეში, იქცევა ბურთადრამდენიმე ათეული კილომეტრის დიამეტრით. ასეთი „ნეიტრონული ფაფის“ჩაის კოვზი შეიძლება იწონიდეს რამდენიმე ასეულ ტონას დედამიწაზე.
