Objev protonu. Objev neutronu. Objev protonu a neutronu Objev protonu kdo

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru/

Federální agentura pro námořní a říční dopravu

FSBEI HPE „GUMRF pojmenovaný po admirálovi S.O. Makarov"

Arctic Marine Institute pojmenovaný po V.I. Voronina - obor

Federální státní rozpočet

vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání

„Státní univerzita námořní a říční flotily

pojmenovaný po admirálovi S.O. Makarov"

(Arctic Marine Institute pojmenovaný po V.I. Voroninovi - pobočka

FSBEI HPE „GUMRF pojmenovaný po admirálovi S.O. Makarov")

180403.51 Navigace

korespondenční kurz 1 rok

ABSTRAKTNÍ

"objev neutronu"

Kadet Smirnov S.V. dokončil a obhájil esej s hodnocením___z__.__2014

2014

Neutron

Co víme o neutronu?

Neutromn (z latinského neuter – ani jedno, ani druhé) je těžká elementární částice, která nemá elektrický náboj. Neutron je fermion a patří do třídy baryonů. Neutrony (spolu s protony) jsou jednou ze dvou hlavních součástí atomových jader; Obecný název pro protony a neutrony je nukleony.

OBJEV NEUTRONU

V. A. Ambartsumyan a D. D. Ivanenko v roce 1930 ukázali, že jádro se nemůže, jak se tehdy věřilo, skládat z protonů a elektronů a že elektrony emitované z jádra při beta rozpadu se rodí v okamžiku rozpadu, a že kromě tzv. protony, musí být v jádře přítomny nějaké neutrální částice.

V roce 1930 Walter Bothe a G. Becker, pracující v Německu, zjistili, že když vysokoenergetické alfa částice emitované poloniem-210 narazí na určité světelné prvky, zejména berylium nebo lithium, vzniká záření s neobvykle vysokou pronikavou silou. Nejprve se myslelo, že jde o gama záření, ale ukázalo se, že má mnohem větší pronikavou sílu než všechna známá gama záření a výsledky experimentu nelze takto interpretovat. Důležitý příspěvek učinili v roce 1932 Irene a Frédéric Joliot-Curieovi. Ukázali, že pokud toto neznámé záření zasáhne parafín nebo jinou sloučeninu bohatou na vodík, vytvoří se vysokoenergetické protony. To samo o sobě nic neodporovalo, ale číselné výsledky vedly k nesrovnalostem v teorii. Později téhož roku, 1932, provedl anglický fyzik James Chadwick sérii experimentů, ve kterých ukázal, že hypotéza gama záření je neudržitelná. Navrhl, že toto záření sestává z nenabitých částic s hmotností blízkou hmotnosti protonu, a provedl řadu experimentů, které tuto hypotézu potvrdily. Tyto nenabité částice se nazývaly neutrony, z latinského kořene neutrální a obvyklé přípony pro částice, on. Ve stejném roce 1932 D. D. Ivanenko a poté W. Heisenberg navrhli, že atomové jádro se skládá z protonů a neutronů.

JAMES CHADWICK

Anglický fyzik James Chadwick se narodil v Bollingtonu nedaleko Manchesteru. Byl nejstarším ze čtyř dětí Johna Josepha Chadwicka, majitele prádelny, a Ann Mary (Knowles) Chadwickové. Po absolvování místní základní školy nastoupil na Manchester Municipal High School, kde vynikal v matematice. V roce 1908 Chadwick vstoupil na univerzitu v Manchesteru s úmyslem studovat matematiku, ale kvůli nedorozumění byl dotazován na fyziku. Příliš skromný na to, aby upozornil na chybu, pozorně naslouchal otázkám, které mu byly kladeny, a rozhodl se změnit svou specializaci. O tři roky později absolvoval univerzitu s vyznamenáním ve fyzice.

V roce 1911 Chadwick zahájil postgraduální práci pod dohledem Ernesta Rutherforda ve fyzické laboratoři v Manchesteru. Právě v té době experimenty s rozptylem částic alfa (které byly považovány za nabité atomy helia) procházely tenkou kovovou fólií vedly Rutherforda k návrhu, že celá hmota atomu byla koncentrována v hustém, kladně nabitém jádru obklopeném záporně nabité elektrony, které, jak známo, mají relativně nízkou hmotnost. Chadwick získal magisterský titul v Manchesteru v roce 1913 a ve stejném roce, když získal stipendium, odešel do Německa studovat radioaktivitu u Hanse Geigera (bývalého Rutherfordova asistenta) na Státním institutu fyziky a technologie v Berlíně. Když v roce 1914 začala první světová válka, Chadwick byl internován jako anglický občan a strávil více než 4 roky v civilním táboře v Ruhlebenu. Ačkoli Chadwick trpěl drsnými podmínkami, které podkopávaly jeho zdraví, účastnil se vědecké společnosti vytvořené jeho spolutrpiteli. Aktivity skupiny získaly podporu od některých německých vědců, včetně Waltera Nernsta, s nímž se Chadwick setkal během internování.

Chadwickův objev

neutronová částice chadwick alfa

Chadwick se vrátil do Manchesteru v roce 1919. Krátce předtím Rutherford zjistil, že bombardování částicemi alfa (které byly nyní považovány za jádra helia) by mohlo způsobit rozpad atomu dusíku na lehčí jádra jiných prvků. O několik měsíců později byl Rutherford vybrán jako ředitel Cavendish Laboratory na Cambridge University a pozval Chadwicka, aby ho následoval. Chadwick získal Wolleston Fellowship na Gonville and Caius College v Cambridge a byl schopen spolupracovat s Rutherfordem na pokračování experimentů s částicemi alfa. Zjistili, že bombardování jader často produkuje to, co se zdálo být jádry vodíku, nejlehčího z prvků. Vodíkové jádro neslo kladný náboj, který se co do velikosti rovná zápornému náboji odpovídajícího elektronu, ale měl hmotnost přibližně 2 tisíckrát větší než hmotnost elektronu. Rutherford to později nazval proton. Bylo jasné, že atom jako celek je elektricky neutrální, protože počet protonů v jeho jádře se rovná počtu elektronů obklopujících jádro. Tento počet protonů však nesouhlasil s hmotností atomů, s výjimkou nejjednoduššího případu vodíku. K vyřešení tohoto rozporu navrhl Rutherford v roce 1920 myšlenku, že jádra by mohla obsahovat elektricky neutrální částice, které později nazval neutrony, vzniklé kombinací elektronu a protonu. Opačný názor byl, že atomy obsahují elektrony vně i uvnitř jádra a že záporný náboj jaderných elektronů jednoduše ruší část náboje na protonech. Pak by protony jádra plně přispívaly k celkové hmotnosti atomu a jejich celkový náboj by byl právě tolik, aby neutralizoval náboj elektronů obklopujících jádro. Ačkoli Rutherfordův návrh, že neutrální částice existovala, byl respektován, stále neexistovalo žádné experimentální potvrzení této myšlenky.

Chadwick získal doktorát z fyziky z Cambridge v roce 1921 a byl zvolen do akademické rady Gonville and Caius College. O dva roky později se stal zástupcem ředitele Cavendish Laboratory. Do konce 20. let. zkoumal takové atomové jevy, jako je umělý rozpad jader lehkých prvků pod bombardováním částicemi alfa a spontánní emise beta částic (elektronů). Během této práce přemýšlel, jak by mohla být potvrzena existence Rutherfordovy neutrální částice, ale rozhodující výzkum, který to umožnil, byl proveden v Německu a Francii.

V roce 1930 němečtí fyzici Walter Bothe a Hans Becker zjistili, že bombardování určitých světelných prvků částicemi alfa vytváří záření se zvláštní pronikavou silou, kterou si spletli s paprsky gama. Gama paprsky se poprvé staly známými jako záření produkované radioaktivními jádry. Měly větší pronikavou sílu než rentgenové záření, protože měly kratší vlnovou délku. Některé výsledky však byly záhadné, zvláště když bylo jako cíl bombardování použito beryllium. V tomto případě mělo záření ve směru pohybu dopadajícího toku částic alfa větší pronikavou sílu než záření zpětné. Chadwick navrhl, že beryllium vyzařuje proud neutrálních částic spíše než gama záření. V roce 1932 francouzští fyzici Frederic Joliot a Irene Joliot-Curieová, zkoumající pronikavou schopnost záření berylia, umístili mezi ostřelované beryllium a ionizační komoru, která sloužila jako záznamník záření, různé absorbující materiály. Když jako absorbér použili parafín (látku bohatou na vodík), zjistili, že záření vycházející z parafínu se zvyšuje, nikoli snižuje. Test je dovedl k závěru, že nárůst radiace je způsoben protony (jadrami vodíku) vyraženými z parafínu pronikajícím zářením. Navrhli, že protony byly vyřazeny srážkami s kvanty (diskrétními jednotkami energie) neobvykle silných gama paprsků, podobně jako elektrony byly vyřazeny rentgenovými paprsky (Comptonův jev) v experimentu, který propagoval Arthur H. Compton.

Chadwick rychle zopakoval a rozšířil experiment, který provedli francouzští manželé, a zjistil, že tlustá olověná deska nemá žádný znatelný vliv na záření berylia, aniž by ho zeslabila nebo nevytvářela sekundární záření, což ukazovalo na jeho vysokou pronikavost. Parafín však opět poskytl další tok rychlých protonů. Chadwick provedl test, který potvrdil, že se skutečně jedná o protony, a určil jejich energii. Pak ukázal, že podle všech indicií je krajně nepravděpodobné, že by srážky částic alfa s beryliem mohly produkovat gama záření s dostatečnou energií, aby vytlačily protony z parafínu takovou rychlostí. Opustil tedy myšlenku gama záření a zaměřil se na hypotézu neutronů. Když přijal existenci neutronu, ukázal, že v důsledku zachycení částice alfa jádrem berylia může vzniknout jádro prvku uhlíku a jeden neutron se uvolní. Totéž udělal s borem, dalším prvkem, který při bombardování alfa paprsky generoval pronikavé záření. Alfa částice a jádro boru se spojí a vytvoří jádro dusíku a neutron. Vysoká penetrační schopnost toku neutronů vzniká tím, že neutron nemá náboj, a proto při pohybu v látce není ovlivňován elektrickými poli atomů, ale interaguje s jádry pouze při přímých srážkách. Neutron také vyžaduje méně energie než gama záření k vyřazení protonu, protože má větší hybnost než kvantum elektromagnetického záření stejné energie. Skutečnost, že záření berylia v dopředném směru se ukazuje jako pronikavější, může souviset s preferenčním zářením neutronů ve směru pulzu dopadajícího toku částic alfa.

Chadwick také potvrdil Rutherfordovu hypotézu, že hmotnost neutronu se musí rovnat hmotnosti protonu analýzou výměny energie mezi neutrony a protony vyraženými z hmoty, jako bychom mluvili o srážce kulečníkových koulí. Výměna energie je obzvláště účinná, protože jejich hmotnosti jsou téměř stejné. Analyzoval také stopy atomů dusíku zasažených neutrony v kondenzační komoře, nástroj vynalezený C.T.R. Wilson. Pára v kondenzační komoře kondenzuje po elektrifikované dráze, kterou opouští ionizující částice při interakci s molekulami páry. Cesta je viditelná, i když samotná částice je neviditelná. Protože neutron přímo neionizuje, jeho stopa není viditelná. Chadwick musel zjistit vlastnosti neutronu z dráhy zanechané po srážce s atomem dusíku. Ukázalo se, že hmotnost neutronu je o 1,1 % větší než hmotnost protonu.

Experimenty a výpočty provedené jinými fyziky potvrdily Chadwickova zjištění a existence neutronu byla rychle přijata. Krátce poté Werner Heisenberg ukázal, že neutron nemůže být směsí protonu a elektronu, ale je to nenabitá jaderná částice – třetí subatomární neboli elementární částice, která byla objevena. Chadwickův důkaz existence neutronu v roce 1932 zásadně změnil obraz atomu a otevřel cestu k dalším objevům ve fyzice. Neutron měl také praktické využití jako ničitel atomů: na rozdíl od kladně nabitého protonu se při přiblížení k jádru neodpuzuje.

Zpověď

"Za objev neutronu," získal Chadwick v roce 1935 Nobelovu cenu za fyziku. „Existence neutronu byla zcela prokázána,“ řekl Hans Pleyel z Královské švédské akademie věd ve své děkovné řeči, „což vede k nové koncepci atomové struktury, která lépe odpovídá distribuci energie v atomových jádrech. Ukázalo se, že neutron tvoří jeden ze stavebních kamenů, z nichž jsou tvořeny atomy a molekuly, a tedy celý hmotný vesmír.

Chadwick se v roce 1935 přestěhoval na University of Liverpool, aby zde založil nové centrum pro výzkum jaderné fyziky. V Liverpoolu dohlížel na modernizaci univerzitního vybavení a dohlížel na stavbu cyklotronu – zařízení pro urychlování nabitých částic. Když v roce 1939 začala druhá světová válka, britská vláda se zeptala Chadwicka, zda je možná jaderná řetězová reakce, a on začal používat Liverpoolský cyklotron, aby tuto možnost prozkoumal. Následující rok vstoupil do Mod Committee, malé vybrané skupiny předních britských vědců, kteří vyvodili optimistické závěry o britské schopnosti postavit atomovou bombu, a stal se koordinátorem experimentálních programů atomových zbraní v Liverpoolu, Cambridge a Bristolu. Následně se však Británie rozhodla připojit k americkému programu jaderných zbraní a vyslala své jaderné vědce do Spojených států. Od roku 1943 do roku 1945 Chadwick koordinoval úsilí britských vědců pracujících na projektu Manhattan (tajný program na vytvoření atomové bomby).

Chadwick se vrátil na University of Liverpool v roce 1946. O dva roky později odešel z aktivní vědecké práce a stal se vedoucím Gonville and Caius College. V roce 1958 se přestěhoval se svou ženou Eileen do severního Walesu, než se oženil se Stewartem-Brownem, se kterým se oženil v roce 1925. V roce 1969 se vrátili do Cambridge, aby byli blíže svým dcerám dvojčatům. Chadwick zemřel o 5 let později v Cambridge.

Kromě Nobelovy ceny obdržel Chadwick Hughesovu medaili (1932) a Copleyho medaili (1950) Královské společnosti, medaili vlády USA za zásluhy (1946), Franklinovu medaili Franklinova institutu (1951) a Guthrieho medaili z Physics Institute v Londýně (1967). Byl povýšen do šlechtického stavu v roce 1945, získal čestné tituly z devíti britských univerzit a byl členem mnoha vědeckých společností a akademií v Evropě a Spojených státech.

Použité knihy

1.http://ru.wikipedia.org

2. http://hirosima.scepsis.ru

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Vývoj fyziky dvacátého století. Experimenty Rikke pro testování neatomové povahy proudu v kovech, Perrin pro stanovení hmotností molekul. Experimenty E. Rutherforda o rozptylu částic alfa na atomech těžkých prvků. Objev supravodivosti a supratekutosti.

práce v kurzu, přidáno 01.10.2014


Elementární částice je částice bez vnitřní struktury, tedy neobsahující jiné částice. Klasifikace elementárních částic, jejich symboly a hmotnost. Barevný náboj a Pauliho princip. Fermiony jako základní částice veškeré hmoty, jejich typy.

prezentace, přidáno 27.05.2012


Vlastnosti všech elementárních částic. Spojení mezi protony a neutrony v atomových jádrech. Klasifikace elementárních částic. Velikost rozdílu mezi hmotnostmi neutronu a protonu. Gravitační interakce neutronů. Experimentální hodnota životnosti mionu.

abstrakt, přidáno 20.12.2011


Stručný nástin života, osobního a tvůrčího vývoje velkého anglického fyzika Michaela Faradaya. Faradayův výzkum v oblasti elektromagnetismu a jeho objev jevu elektromagnetické indukce, formulace zákona. Experimenty s elektřinou.

abstrakt, přidáno 23.04.2009


Rutherfordova zkušenost. Studium struktury atomu. Diferenciální měření průřezu. Složení atomového jádra. Metody měření velikosti jader a rozložení hmoty v nich. Charakteristika protonu, neutronu, elektronu. Tenzorová povaha interakce nukleonů.

prezentace, přidáno 21.06.2016


Charakteristika plynových výbojových detektorů jaderného záření (ionizační komory, proporcionální čítače, Geiger-Mullerovy čítače). Fyzika procesů probíhajících v čítačích při registraci jaderných částic. Analýza činnosti Geiger-Mullerova počítače.

laboratorní práce, přidáno 24.11.2010


Základní fyzikální interakce. Gravitace. Elektromagnetismus. Slabá interakce. Problém jednoty fyziky. Klasifikace elementárních částic. Charakteristika subatomárních částic. Leptony. hadrony. Částice jsou nositeli interakcí.

práce, přidáno 02.05.2003


Amplituda rozptylu neutronů v jaderném prostředí, jeho indexy lomu. Závislost polarizace a úhlu natočení na vzdálenosti, kterou neutronový paprsek urazí. Neutronová energie v jaderném prostředí. Získání výrazu pro jaderné pseudomagnetické pole.

práce v kurzu, přidáno 23.07.2010


Vznik elektrického proudu, existence, pohyb a interakce nabitých částic. Teorie vzniku elektřiny při kontaktu dvou nepodobných kovů, vytvoření zdroje elektrického proudu, studium působení elektrického proudu.

prezentace, přidáno 28.01.2011


Životní cesta Isaaca Newtona - anglického matematika, fyzika a astronoma. Vzdělání a profesura na University of Cambridge. Experimenty v optice, vynález odrazového dalekohledu. Objevy v oblasti mechaniky a matematiky.

Když je berylium bombardováno α-částicemi emitovanými radioaktivním poloniem, vzniká silné pronikavé záření, které dokáže překonat takovou překážku, jako je vrstva olova o tloušťce 10-20 cm. Toto záření pozorovali téměř současně s Chadwickem manželé Joliot-Curie Irene a Frederic (Irene je dcerou Marie a Pierra Curieových), ale předpokládali, že se jedná o vysokoenergetické γ-paprsky. Zjistili, že pokud se do dráhy záření berylia postaví parafínová deska, ionizační schopnost tohoto záření prudce vzroste. Prokázali, že záření berylia vyřazuje z parafínu protony, které jsou v této látce obsahující vodík přítomny ve velkém množství. Na základě volné dráhy protonů ve vzduchu odhadli energii γ-kvant schopných udělit potřebnou rychlost protonů při srážce. Ukázalo se, že je to obrovské - asi 50 MeV.

J. Chadwick ve svých experimentech pozoroval v oblačné komoře stopy jader dusíku, která se srazila s zářením berylia. Na základě těchto experimentů provedl odhad energie γ-kvanta schopného přenést rychlost pozorovanou v experimentu na jádra dusíku. Ukázalo se, že je to 100-150 MeV. Kvanta γ emitovaná beryliem nemohla mít tak obrovskou energii. Na tomto základě Chadwick dospěl k závěru, že z berylia nejsou emitována pod vlivem částic α nehmotná γ kvanta, ale spíše těžké částice. Protože tyto částice byly vysoce penetrační a neionizovaly přímo plyn v Geigerově počítači, byly proto elektricky neutrální. To prokázalo existenci neutronu, částice předpovězené Rutherfordem více než 10 let před Chadwickovými experimenty.

Vodík, prvek, který má nejjednodušší strukturu. Má kladný náboj a téměř neomezenou životnost. Je to nejstabilnější částice ve vesmíru. Protony produkované Velkým třeskem se ještě nerozpadly. Hmotnost protonu je 1,627*10-27 kg nebo 938,272 eV. Častěji se tato hodnota vyjadřuje v elektronvoltech.

Proton objevil „otec“ jaderné fyziky Ernest Rutherford. Předložil hypotézu, že jádra atomů všech chemických prvků se skládají z protonů, protože jejich hmotnost přesahuje jádro atomu vodíku o celé číslo. Rutherford provedl zajímavý experiment. V té době již byla objevena přirozená radioaktivita některých prvků. Pomocí alfa záření (alfa částice jsou vysokoenergetická jádra helia) vědec ozařoval atomy dusíku. V důsledku této interakce vyletěla částice. Rutherford navrhl, že to byl proton. Další experimenty ve Wilsonově bublinové komoře jeho předpoklad potvrdily. Takže v roce 1913 byla objevena nová částice, ale Rutherfordova hypotéza o složení jádra se ukázala jako neudržitelná.

Objev neutronu

Velký vědec našel ve svých výpočtech chybu a předložil hypotézu o existenci další částice, která je součástí jádra a má téměř stejnou hmotnost jako proton. Experimentálně se mu to nepodařilo zjistit.

To udělal v roce 1932 anglický vědec James Chadwick. Provedl experiment, při kterém bombardoval atomy berylia vysokoenergetickými částicemi alfa. V důsledku jaderné reakce byla z jádra berylia vypuštěna částice, později nazývaná neutron. Za svůj objev dostal Chadwick o tři roky později Nobelovu cenu.

Hmotnost neutronu se opravdu jen málo liší od hmotnosti protonu (1,622 * 10-27 kg), ale tato částice nemá náboj. V tomto smyslu je neutrální a zároveň schopný způsobit štěpení těžkých jader. Kvůli nedostatku náboje může neutron snadno projít bariérou vysokého Coulombova potenciálu a proniknout do struktury jádra.

Proton a neutron mají kvantové vlastnosti (mohou vykazovat vlastnosti částic a vln). Neutronové záření se používá pro lékařské účely. Vysoká penetrační schopnost umožňuje tomuto záření ionizovat hluboko uložené nádory a další zhoubné útvary a detekovat je. V tomto případě je energie částic relativně nízká.

Neutron je na rozdíl od protonu nestabilní částice. Jeho životnost je asi 900 sekund. Rozpadá se na proton, elektron a elektronové neutrino.

V roce 1920 Rutherford předpokládal existenci neutrální elementární částice vzniklé v důsledku sloučení elektronu a protonu. K provedení experimentů k detekci této částice ve třicátých letech byl J. Chadwick pozván do Cavendish Laboratory. Experimenty probíhaly po mnoho let. Pomocí elektrického výboje prostřednictvím vodíku byly produkovány volné protony, které bombardovaly jádra různých prvků. Výpočet spočíval v tom, že by bylo možné vyrazit požadovanou částici z jádra a zničit ji a nepřímo zaznamenat vyrážení ze stop rozpadu protonů a elektronů.

V roce 1930 byli Bothe a Becker ozářeni A- částice berylia objevily záření o obrovské pronikavé síle. Neznámé paprsky procházely olovem, betonem, pískem atd. Nejprve se předpokládalo, že se jedná o tvrdé rentgenové záření. Tento předpoklad ale neobstál v kritice. Při pozorování vzácných srážkových aktů s jádry získalo jádro tak velkou návratnost, že k jeho vysvětlení bylo nutné předpokládat neobvykle vysokou energii rentgenových fotonů.

Chadwick usoudil, že při pokusech Botheho a Beckera neutrální částice, které se snažil detekovat, vylétly z berylia. Opakoval experimenty v naději, že odhalí úniky neutrálních částic, ale bez úspěchu. Nebyly nalezeny žádné stopy. Své experimenty odložil.

Rozhodujícím impulsem pro obnovení jeho experimentů byla práce Irène a Frédérica Joliot-Curieových o schopnosti záření berylia vyrážet protony z parafínu (leden 1932). S přihlédnutím k výsledkům Joliot-Curie upravil experimenty Botheho a Beckera. Schéma jeho nové instalace je na obrázku 30. Záření berylia bylo produkováno rozptylem A- částice na beryliové desce. Do dráhy záření byl umístěn parafínový blok. Bylo zjištěno, že záření vyráží protony z parafínu.

Nyní víme, že záření z berylia je proudem neutronů. Jejich hmotnost se téměř rovná hmotnosti protonu, takže neutrony předají většinu své energie protonu letícím dopředu. Protony vyražené z parafínu a letící dopředu měly energii asi 5,3 MeV. Chadwick okamžitě odmítl možnost vysvětlit vyřazení protonů Comptonovým efektem, neboť v tomto případě bylo nutné předpokládat, že fotony rozptýlené na protonech mají obrovskou energii asi 50 MeV(v té době nebyly známy zdroje takto vysokoenergetických fotonů). Proto usoudil, že pozorovaná interakce probíhá podle schématu
Joliot-Curie reakce (2)

V tomto experimentu byly nejen poprvé pozorovány volné neutrony, ale také to byla první jaderná transformace – produkce uhlíku fúzí helia a berylia.

Úkol 1. V Chadwickově experimentu měly protony vyražené z parafínu energii 5,3 MeV. Ukažte, že aby protony získaly takovou energii během rozptylu fotonů, je nutné, aby fotony měly energii 50 MeV.

Poté, co se zjistilo, že látky se skládají z molekul a ty zase z atomů, byli fyzici postaveni před novou otázku. Bylo nutné stanovit strukturu atomů - z čeho se skládají. Řešení tohoto obtížného problému se ujali i jeho studenti. Proton a neutron objevili na začátku minulého století

Již E. Rutherford měl předpoklady, že atom se skládá z jádra a elektronů, které kolem něj obíhají obrovskou rychlostí. Z čeho se ale skládá jádro atomu, nebylo zcela jasné. E. Rutherford navrhl hypotézu, že atomové jádro jakéhokoli chemického prvku musí obsahovat jádro

Později to bylo prokázáno řadou experimentů, které vyústily v objev protonu. Podstatou experimentálních experimentů E. Rutherforda bylo, že atomy dusíku byly bombardovány zářením alfa, s jehož pomocí byly některé částice vyraženy z atomového jádra dusíku.

Tento proces byl zaznamenán na fotocitlivý film. Záře však byla tak slabá a citlivost filmu byla také nízká, takže E. Rutherford navrhl svým studentům, aby před zahájením experimentu strávili několik hodin v řadě v temné místnosti, aby jejich oči viděly sotva znatelně. světelné signály.

V tomto experimentu, na základě charakteristických světelných stop, bylo stanoveno, že částice, které byly vyřazeny, byly jádra atomů vodíku a kyslíku. Brilantně se potvrdila hypotéza E. Rutherforda, která ho vedla k objevu protonu.

E. Rutherford navrhl nazvat tuto částici proton (přeloženo z řeckého „protos“ znamená první). V tomto případě to musíme chápat tak, že atomové jádro vodíku má takovou strukturu, že je v něm přítomen pouze jeden proton. Tak byl objeven proton.

Má kladný elektrický náboj. V tomto případě se kvantitativně rovná náboji elektronu, pouze znaménko je opačné. To znamená, že se ukazuje, že se proton a elektron jakoby vzájemně vyvažují. Proto všechny předměty, protože se skládají z atomů, jsou zpočátku nenabité a dostávají elektrický náboj, když na ně začne působit elektrické pole. Struktura atomových jader různých chemických prvků může obsahovat větší počet protonů než v atomovém jádře vodíku.

Po objevení protonu začali vědci chápat, že jádro atomu chemického prvku se skládá nejen z protonů, protože při provádění fyzikálních experimentů s jádry atomu berylia zjistili, že v něm existují čtyři jednotky. jádro, zatímco celková hmotnost jádra - devět jednotek. Bylo logické předpokládat, že dalších pět jednotek hmotnosti patří nějakým neznámým částicím, které nemají elektrický náboj, protože jinak by byla narušena rovnováha elektronů a protonů.

Jako student E. Rutherforda prováděl experimenty a byl schopen detekovat elementární částice, které vylétly z atomového jádra berylia, když byly bombardovány alfa zářením. Ukázalo se, že nemají žádný elektrický náboj. Nepřítomnost náboje byla objevena kvůli tomu, že tyto částice nereagovaly. Pak se ukázalo, že chybějící prvek struktury atomového jádra byl objeven.

Tato částice objevená D. Chadwickem se nazývala neutron. Ukázalo se, že má stejnou hmotnost jako proton, ale jak již bylo zmíněno, nemá elektrický náboj.

Navíc bylo experimentálně potvrzeno, že počet protonů a neutronů je roven pořadovému číslu chemického prvku v periodické tabulce.

Ve vesmíru můžete pozorovat objekty, jako jsou neutronové hvězdy, které jsou často poslední fází vývoje hvězd. Takové neutronové hvězdy jsou velmi husté.