СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

 

ЯДРО АТОМНОЕ

 

 

 

 

1911 г. Э. Резерфорд на основании опытов по рассеянию а-частиц делает заключение о существовании атомного ядра. Это открытие показало, что вещество состоит в основном из... пустоты. Вся масса атома сосредоточена в положительно заряженном ядре, размеры которого (Ю-14 КГ15 м) в 104 ч- Ю5 раз (!) меньше, чем размеры облака легких отрицательных электронов.

 

1919 г. Эксперименты Резерфорда и его сотрудников по облучению а-частицами легких газов привели к расщеплению атомных ядер. Процесс сопровождался вылетом ядер водорода (протонов, как позднее назвал их Резерфорд). Тогда ученый приходит к выводу, что протоны являются структурной частью всех более тяжелых ядер.

 

1932 г. Английский ученый Дж. Чедвик открывает нейтрон, существование которого было предсказано Э. Резерфордом еще в 1921 г. Масса нейтрона оказалась очень близкой к массе протона. И в этом открытии важную роль сыграли а-частицы: нейтроны возникали при бомбардировке ими бериллиевой мишени.

 

После открытия нейтронов сразу и почти одновременно физики из разных стран предложили модель ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Такая модель позволяла хорошо объяснить наблюдаемые соотношения между массами и зарядами ядер. Например, ядра гелия, состоящие их двух протонов и двух нейтронов, имеют заряд, в 2 раза превышающий заряд протона, и массу, в 4 раза большую его массы. Для углерода это соотношение 6 и 12 и т. д. Нейтронн о- п ротонная модель строения атомных ядер устранила многочисленные противоречия и трудности, имевшиеся в старой модели ядра, состоящего из протонов и электронов.

 

Внутри ядра протоны и нейтроны удерживаются особым видом сил — ядерными силами . От более привычных нам электромагнитных сил они отличаются, во-первых, тем, что одинаково действуют на заряженный протон и не имеющий заряда нейтрон. (Когда хотят это подчеркнуть, то оба вида частиц называют нуклонами.) Во-вторых, ядерные силы проявляются только тогда, когда нуклоны находятся на малых расстояниях (~10-13м) друг от друга. На таких расстояниях величина их огромна, и они сжимают ядерное вещество до плотности в сотни миллионов тонн в 1 см3. В природе пока известны только одни макроскопические объекты, в которых вещество сжато до ядерных плотностей, — это нейтронные звезды.

 

Еще одна характерная особенность ядерных сил: из-за их короткого действия нуклоны чувствуют только ближайших своих соседей. В этом смысле ядро напоминает каплю воды, в которой молекулы взаимодействуют лишь с соседними молекулами, а частицы, находящиеся на поверхности капли, стремятся втянуться внутрь, создавая поверхностное натяжение.

Чтобы вырвать нуклон из ядра, требуется большая энергия.

 

Для элементов средней части периодической системы она составляет около 8 МэВ. Но ядро не просто капля, а капля заряженная. С увеличением Z — числа протонов в ядре — силы электрического отталкивания увеличиваются, а ядерные силы остаются постоянными. Поэтому ядра с очень большим Z (Z > 100) становятся неустойчивыми, электрические силы разрывают их. Эта нестабильность ограничивает число элементов, встречающихся в природе, а кроме того, объясняет естественную радиоактивность тяжелых ядер (Z > 84).

 

Ядра с одинаковым Z называются изотопами, а с одинаковым полным числом нуклонов А — изобарами. Сейчас для ядер приняты следующие обозначения:2 (символ элемента).Например, 2 Не, 1 Не—изотопы гелия (ге- лий-4 и гелий-3).

Стабильных изотопов известно около 350. Нестабильных, т. е. претерпевающих а- или P-распад, в природе немного. Они либо распадаются очень медленно, как, например, уран-238 (половина его атомов распадается примерно за 1016 лет), либо постоянно пополняются за счет действия космического излучения (углерод-14). А вот искусственных радиоактивных изотопов, получаемых на ускорителях и реакторах, известно более тысячи.

 

Хотя многое в теории обычных ядер еще не выяснено, исследователи думают также и о возможности существования «необычных» ядер — чисто нейтронных, сверхтяжелых, сверхплотных и т. п. Теория допускает такую возможность, но эксперименты пока не принесли положительных результатов.

 

 

 

 

 

Смотрите также:

 

Модель атомов. альфа-частицами Э. Резерфорд открыл атомное...

В 1911 г. в физике было сделано новое великое открытие: в результате бомбардировок атомов альфа-частицами Э. Резерфорд открыл атомное ядро...

 

1.1. Атом и атомное ядро

ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ. Глава 1. Физико-технические основы устройства ядерного оружия. 1.1. Атом и атомное ядро.

 

АТОМЫ. Строение атомного ядра

Строение атомного ядра. Атом гелия или элемент гелий имеет порядковое число 2 и
Они вращаются с большой скоростью в шарообразной области вокруг атомного ядра.

 

Нуклонный уровень. Нейтрон частица по всем своим свойствам...

Вскоре после обнаружения нейтрона два физика-теоретика – немецкий Вернер Гейзенберг и советский Дмитрий Иваненко – выдвинули гипотезу о том, что атомное ядро состоит из...