A proton felfedezése. A neutron felfedezése. A proton és a neutron felfedezése A proton felfedezése, aki

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Közzétéve: http://www.allbest.ru/

Szövetségi Tengerészeti és Folyami Közlekedési Ügynökség

FSBEI HPE „GUMRF Admiral S.O. Makarov"

Arctic Marine Institute elnevezett V.I. Voronina - ág

Szövetségi Állami Költségvetés

felsőfokú szakmai oktatási intézmény

"Tengeri és Folyóflotta Állami Egyeteme

S.O. admirálisról nevezték el. Makarov"

(V. I. Voroninról elnevezett Arctic Marine Institute fióktelep

FSBEI HPE „GUMRF Admiral S.O. Makarov")

180403.51 Navigáció

levelező tagozat 1 év

ABSZTRAKT

"a neutron felfedezése"

Kadét Smirnov S.V. dolgozatot teljesített és megvédett érdemjeggyel___tól__.__2014

2014

Neutron

Mit tudunk a neutronról?

A neutromn (a latin neuter szóból - sem az egyik, sem a másik) egy nehéz elemi részecske, amelynek nincs elektromos töltése. A neutron egy fermion, és a barionok osztályába tartozik. A neutronok (a protonokkal együtt) az atommagok két fő alkotóelemének egyike; A protonok és neutronok közös neve nukleon.

A NEUTRON FELFEDEZÉSE

1930-ban V. A. Ambartsumyan és D. D. Ivanenko kimutatta, hogy az atommag nem állhat protonokból és elektronokból, ahogyan akkoriban hitték, hogy a béta-bomlás során az atommagból kibocsátott elektronok a bomlás pillanatában születnek, és a protonok mellett , néhány semleges részecskének jelen kell lennie a magban.

1930-ban a Németországban dolgozó Walter Bothe és G. Becker felfedezte, hogy amikor a polónium-210 által kibocsátott nagy energiájú alfa-részecskék bizonyos könnyű elemeket, különösen berilliumot vagy lítiumot találnak, szokatlanul nagy áthatolóképességű sugárzás keletkezik. Először azt hitték, hogy gammasugárzásról van szó, de kiderült, hogy sokkal nagyobb áthatoló ereje van, mint az összes ismert gammasugárzásnak, és a kísérlet eredményeit így nem lehet értelmezni. 1932-ben Irene és Frédéric Joliot-Curie jelentős hozzájárulást nyújtott. Kimutatták, hogy ha ez az ismeretlen sugárzás eléri a paraffint vagy bármely más hidrogénben gazdag vegyületet, akkor nagy energiájú protonok keletkeznek. Ez önmagában nem mondott ellent semminek, de a számszerű eredmények elméleti következetlenségekhez vezettek. Később, ugyanabban az évben, 1932-ben, az angol fizikus, James Chadwick kísérletsorozatot végzett, amelyek során kimutatta, hogy a gammasugár-hipotézis tarthatatlan. Azt javasolta, hogy ez a sugárzás töltetlen részecskékből álljon, amelyek tömege megközelíti a proton tömegét, és kísérletsorozatot végzett, amely megerősítette ezt a hipotézist. Ezeket a töltetlen részecskéket neutronoknak nevezték, a latin neutron gyökből és a részecskék szokásos utótagjából. Ugyanebben 1932-ben D. D. Ivanenko, majd W. Heisenberg azt javasolta, hogy az atommag protonokból és neutronokból áll.

JAMES CHADWICK

James Chadwick angol fizikus a Manchester melletti Bollingtonban született. John Joseph Chadwick mosodatulajdonos és Ann Mary (Knowles) Chadwick négy gyermeke közül ő volt a legidősebb. Miután elvégezte a helyi általános iskolát, beiratkozott a Manchester Municipal High School-ba, ahol matematikából kitűnően teljesített. 1908-ban Chadwick belépett a Manchesteri Egyetemre, matematikát akart tanulni, de egy félreértés miatt fizika szakos interjút készítettek vele. Túl szerény ahhoz, hogy rámutasson egy hibára, figyelmesen meghallgatta a neki feltett kérdéseket, és úgy döntött, szakirányt vált. Három évvel később kitüntetéssel diplomázott az egyetemen fizikából.

1911-ben Chadwick posztgraduális munkát kezdett Ernest Rutherford felügyelete alatt a manchesteri fizikai laboratóriumban. Ekkor történt, hogy a vékony fémfólián áthaladó alfa-részecskék (amelyeket töltött héliumatomoknak tekintettek) szórásával kapcsolatos kísérletek arra késztették Rutherfordot, hogy azt javasolta, hogy az atom teljes tömege egy sűrű, pozitív töltésű magban koncentrálódjon, amelyet negatív töltésű elektronok, amelyek, mint ismeretes, viszonylag kis tömegűek. Chadwick 1913-ban Manchesterben szerezte meg a mesterdiplomát, és még ugyanebben az évben – ösztöndíjat nyerve – Németországba ment, hogy Hans Geigernél (Rutherford korábbi asszisztense) a berlini Állami Fizikai és Technológiai Intézetben radioaktivitást tanuljon. Amikor 1914-ben kitört az első világháború, Chadwicket angol állampolgárként internálták, és több mint 4 évet töltött egy polgári táborban Ruhlebenben. Bár Chadwick zord körülményektől szenvedett, amelyek aláásták az egészségét, részt vett a szenvedőtársai által létrehozott tudományos társaságban. A csoport tevékenységét néhány német tudós támogatta, köztük Walter Nernst, akivel Chadwick internálás közben találkozott.

Chadwick felfedezése

neutron részecske chadwick alfa

Chadwick 1919-ben visszatért Manchesterbe. Nem sokkal ez előtt Rutherford felfedezte, hogy az alfa-részecskékkel való bombázás (amelyeket ma héliummagoknak tekintettek) a nitrogénatom más elemek könnyebb magjaivá bomlását okozhatja. Néhány hónappal később Rutherfordot a Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriumának igazgatójává választották, és meghívta Chadwicket, hogy kövesse őt. Chadwick Wolleston-ösztöndíjat kapott a Cambridge-i Gonville és Caius College-ban, és Rutherforddal együttműködve folytathatta az alfa-részecskékkel végzett kísérleteket. Azt találták, hogy a bombázó atommagok gyakran hidrogénatommagokat eredményeznek, amelyek a legkönnyebb elemek. A hidrogén atommagja a megfelelő elektron negatív töltésével egyenlő nagyságú pozitív töltést hordozott, de tömege körülbelül 2 ezerszer nagyobb, mint az elektron tömege. Rutherford később protonnak nevezte. Világossá vált, hogy az atom egésze elektromosan semleges, mivel a magjában lévő protonok száma megegyezik az atommagot körülvevő elektronok számával. Ez a protonszám azonban nem egyezik meg az atomok tömegével, kivéve a hidrogén legegyszerűbb esetét. Ennek az ellentmondásnak a feloldására Rutherford 1920-ban felvetette azt az ötletet, hogy az atommagok tartalmazhatnak elektromosan semleges részecskéket, amelyeket később neutronoknak nevezett el, és amelyek egy elektron és egy proton kombinációjából jönnek létre. Az ellentétes álláspont az volt, hogy az atomok az atommagon kívül és belül is tartalmaznak elektronokat, és a nukleáris elektronok negatív töltése egyszerűen kioltja a protonok töltésének egy részét. Ekkor az atommag protonjai teljes mértékben hozzájárulnának az atom össztömegéhez, és össztöltésük éppen elegendő lenne az atommagot körülvevő elektronok töltésének semlegesítésére. Bár Rutherford azon javaslatát, hogy létezik egy semleges részecske, tiszteletben tartották, ennek az elképzelésnek még mindig nem volt kísérleti megerősítése.

Chadwick 1921-ben szerzett fizikából doktorált Cambridge-ben, és beválasztották a Gonville and Caius College tudományos tanácsába. Két évvel később a Cavendish Laboratórium igazgatóhelyettese lett. Egészen a 20-as évek végéig. olyan atomi jelenségeket vizsgált, mint az alfa-részecskék által bombázott könnyű elemek atommagjainak mesterséges szétesése és a béta-részecskék (elektronok) spontán kibocsátása. E munka során azon töprengett, hogyan igazolható a Rutherford semleges részecske létezése, de az ezt lehetővé tevő döntő kutatást Németországban és Franciaországban végezték.

1930-ban Walter Bothe és Hans Becker német fizikusok felfedezték, hogy bizonyos fényelemek alfa-részecskékkel való bombázása különleges áthatoló erejű sugárzást eredményez, amelyet gamma-sugárzásnak tévesztenek. A gamma sugarak először radioaktív magok által termelt sugárzásként váltak ismertté. Nagyobb áthatoló erejük volt, mint a röntgensugárzásnak, mert rövidebb volt a hullámhosszuk. Néhány eredmény azonban elgondolkodtató volt, különösen, ha a berilliumot bombázási célpontként használták. Ebben az esetben az alfa-részecskék beeső fluxusának mozgási irányába eső sugárzás nagyobb áthatolóerővel rendelkezik, mint a visszafelé irányuló sugárzás. Chadwick azt javasolta, hogy a berillium semleges részecskéket bocsát ki, nem pedig gamma-sugarakat. Frederic Joliot és Irene Joliot-Curie francia fizikusok 1932-ben a berilliumsugárzás áthatoló képességét tanulmányozva különféle elnyelő anyagokat helyeztek el a bombázott berillium és a sugárzásrögzítőként szolgáló ionizációs kamra közé. Amikor paraffint (hidrogénben gazdag anyagot) használtak elnyelőként, a paraffinból kilépő sugárzás növekedését, nem pedig csökkenését tapasztalták. A teszt arra a következtetésre vezetett, hogy a sugárzás növekedését a protonok (hidrogénatommagok) okozták, amelyek a behatoló sugárzás hatására kiütöttek a paraffinból. Azt javasolták, hogy a protonokat a szokatlanul erős gamma-sugarak kvantumainak (diszkrét energiaegységeinek) való ütközése okozta, ugyanúgy, mint az elektronokat a röntgensugárzás (a Compton-effektus) egy Arthur H. Compton által úttörő kísérletben.

Chadwick gyorsan megismételte és kibővítette a francia házaspár által végzett kísérletet, és megállapította, hogy egy vastag ólomlemeznek nincs észrevehető hatása a berillium sugárzására anélkül, hogy gyengítette vagy másodlagos sugárzást generált volna, ami a nagy áthatoló erejét jelzi. A paraffin azonban ismét további gyors protonáramot adott. Chadwick végzett egy tesztet, amely megerősítette, hogy ezek valóban protonok, és meghatározta az energiájukat. Ezután kimutatta, hogy minden jel szerint rendkívül valószínűtlen, hogy az alfa-részecskék és a berillium ütközései elegendő energiájú gamma-sugarakat hoznak létre ahhoz, hogy ilyen sebességgel üssék ki a protonokat a paraffinból. Így hát felhagyott a gammasugárzás ötletével, és a neutronhipotézisre összpontosított. Elfogadva a neutron létezését, megmutatta, hogy egy alfa-részecske berilliummag általi befogása eredményeként létrejöhet a szén elem magja, és egy neutron szabadul fel. Ugyanezt tette a bórral, egy másik elemmel, amely alfa-sugarak bombázásakor átható sugárzást generált. Az alfa-részecske és a bórmag egyesülve nitrogénmagot és neutront képez. A neutronfluxus nagy áthatolóképessége abból adódik, hogy a neutronnak nincs töltése, ezért az anyagban való mozgás során nem befolyásolják az atomok elektromos tere, hanem csak közvetlen ütközés esetén lép kölcsönhatásba az atommagokkal. Egy neutronnak kevesebb energiára van szüksége, mint a gamma-sugárzásnak a proton kiütéséhez, mivel nagyobb a lendülete, mint az azonos energiájú elektromágneses sugárzás kvantumának. Az a tény, hogy az előrefelé irányuló berilliumsugárzás áthatóbbnak bizonyul, a neutronok preferenciális sugárzásával hozható összefüggésbe az alfa-részecskék beeső fluxusának impulzusa irányában.

Chadwick is megerősítette Rutherford hipotézisét, miszerint a neutron tömegének meg kell egyeznie a proton tömegével, a neutronok és az anyagból kiütött protonok közötti energiacserét elemezve, mintha biliárdgolyók ütközéséről beszélnénk. Az energiacsere különösen hatékony, mivel tömegük közel azonos. Elemezte a neutronok által eltalált nitrogénatomok nyomait is egy kondenzációs kamrában, a C.T.R. által feltalált műszerben. Wilson. A kondenzációs kamrában lévő gőz egy elektromos úton kondenzálódik, amelyet az ionizáló részecske hagy el, amikor kölcsönhatásba lép a gőzmolekulákkal. Az út látható, bár maga a részecske láthatatlan. Mivel a neutron közvetlenül nem ionizál, nyoma nem látható. Chadwicknek meg kellett állapítania a neutron tulajdonságait a nitrogénatommal való ütközés után maradt nyomról. Kiderült, hogy a neutron tömege 1,1%-kal nagyobb, mint a proton tömege.

Más fizikusok kísérletei és számításai megerősítették Chadwick megállapításait, és a neutron létezését gyorsan elfogadták. Nem sokkal ezután Werner Heisenberg kimutatta, hogy a neutron nem lehet proton és elektron keveréke, hanem egy töltetlen magrészecske – a harmadik felfedezett szubatomi vagy elemi részecske. Chadwick 1932-es bizonyítéka a neutron létezésére alapjaiban változtatta meg az atomról alkotott képet, és megnyitotta az utat a fizika további felfedezései előtt. A neutronnak atomrombolóként is volt gyakorlati haszna: a pozitív töltésű protontól eltérően az atommaghoz közeledve nem taszítja el.

Gyónás

„A neutron felfedezéséért” Chadwick 1935-ben fizikai Nobel-díjat kapott. „A neutron létezését teljesen megállapították” – mondta Hans Pleyel, a Svéd Királyi Tudományos Akadémia munkatársa üdvözlő beszédében –, ami az atomszerkezet új koncepciójához vezetett, amely jobban illeszkedik az atommagokon belüli energiaeloszláshoz. Nyilvánvalóvá vált, hogy a neutron az egyik építőköve, amelyből az atomok és molekulák keletkeznek, így az egész anyagi Univerzum."

Chadwick 1935-ben a Liverpooli Egyetemre költözött, hogy új magfizikai kutatási központot hozzon létre. Liverpoolban felügyelte az egyetemi berendezések modernizálását, és felügyelte egy ciklotron – a töltött részecskék felgyorsítására szolgáló létesítmény – építését. Amikor 1939-ben elkezdődött a második világháború, a brit kormány megkérdezte Chadwicket, hogy lehetséges-e a nukleáris láncreakció, és ő a liverpooli ciklotront kezdte használni ennek a lehetőségnek a kivizsgálására. A következő évben csatlakozott a Mod Committee-hez, a kiváló brit tudósok kis csoportjához, akik optimista következtetéseket vontak le Nagy-Britannia atombomba-gyártási képességéről, és a kísérleti atomfegyver-programok koordinátora lett Liverpoolban, Cambridge-ben és Bristolban. Ezt követően azonban Nagy-Britannia úgy döntött, hogy csatlakozik az amerikai atomfegyver-programhoz, és atomtudósait az Egyesült Államokba küldte. 1943 és 1945 között Chadwick koordinálta a Manhattan Projecten (az atombomba létrehozására irányuló titkos program) dolgozó brit tudósok erőfeszítéseit.

Chadwick 1946-ban tért vissza a Liverpooli Egyetemre. Két évvel később visszavonult az aktív tudományos munkától, és a Gonville and Caius College vezetője lett. 1958-ban feleségével, Eileennel Észak-Walesbe költözött, majd feleségül vette Stewart-Brownt, akit 1925-ben vett feleségül. 1969-ben tértek vissza Cambridge-be, hogy közelebb kerüljenek ikerleányaikhoz. Chadwick 5 évvel később Cambridge-ben halt meg.

A Nobel-díj mellett Chadwick megkapta a Royal Society Hughes-érmét (1932) és Copley-érmét (1950), az Egyesült Államok kormányának érdemérmét (1946), a Franklin Intézet Franklin-érmét (1951) és a Guthrie-érmet. a londoni Fizikai Intézetben (1967). 1945-ben megnemesítették, kilenc brit egyetemen szerzett tiszteletbeli diplomát, és számos európai és amerikai tudományos társaság és akadémia tagja volt.

Használt könyvek

1.http://ru.wikipedia.org

2. http://hirosima.scepsis.ru

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

A fizika fejlődése a huszadik században. Rikke kísérletei a fémek áramának nem atomi természetének tesztelésére, Perrin a molekulák tömegének meghatározására. E. Rutherford kísérletei az alfa-részecskék szóródására nehéz elemek atomjain. A szupravezetés és a szuperfolyékonyság felfedezése.

tanfolyami munka, hozzáadva 2014.10.01


Az elemi részecske olyan részecske, amelynek nincs belső szerkezete, vagyis nem tartalmaz más részecskéket. Az elemi részecskék osztályozása, szimbólumaik és tömegük. Színtöltés és a Pauli elv. A fermionok, mint minden anyag alapvető alkotó részecskéi, típusaik.

bemutató, hozzáadva 2012.05.27


Az összes elemi részecske tulajdonságai. A protonok és a neutronok kapcsolata az atommagokban. Az elemi részecskék osztályozása. A neutron és a proton tömege közötti különbség nagysága. A neutronok gravitációs kölcsönhatásai. A müon élettartamának kísérleti értéke.

absztrakt, hozzáadva: 2011.12.20


Rövid vázlat a nagyszerű angol fizikus, Michael Faraday életéről, személyes és kreatív fejlődéséről. Faraday kutatásai az elektromágnesesség területén és az elektromágneses indukció jelenségének felfedezése, a törvény megfogalmazása. Kísérletek az elektromossággal.

absztrakt, hozzáadva: 2009.04.23


Rutherford tapasztalata. Az atom szerkezetének tanulmányozása. Differenciális keresztmetszetmérés. Az atommag összetétele. Az atommagok méretének és a bennük lévő tömegeloszlás mérésének módszerei. Proton, neutron, elektron jellemzői. A nukleonok kölcsönhatásának tenzor jellege.

bemutató, hozzáadva 2016.06.21


A magsugárzás gázkisüléses detektorainak jellemzői (ionizációs kamrák, arányos számlálók, Geiger-Muller számlálók). A nukleáris részecskék regisztrálásakor a számlálókban lezajló folyamatok fizikája. A Geiger-Muller számláló működésének elemzése.

laboratóriumi munka, hozzáadva 2010.11.24


Alapvető fizikai kölcsönhatások. Gravitáció. Elektromágnesesség. Gyenge interakció. A fizika egységének problémája. Az elemi részecskék osztályozása. A szubatomi részecskék jellemzői. Leptonok. Hadronok. A részecskék a kölcsönhatások hordozói.

szakdolgozat, hozzáadva: 2003.02.05


A neutronszórás amplitúdója nukleáris közegben, törésmutatói. A polarizáció és a forgásszög függése a neutronnyaláb által megtett távolságtól. Neutronenergia nukleáris környezetben. A nukleáris pszeudomágneses tér kifejezésének beszerzése.

tanfolyami munka, hozzáadva 2010.07.23


Az elektromos áram kialakulása, a töltött részecskék létezése, mozgása, kölcsönhatása. Az elektromosság megjelenésének elmélete két különböző fém érintkezésekor, elektromos áramforrás létrehozása, az elektromos áram hatásának vizsgálata.

bemutató, hozzáadva 2011.01.28


Isaac Newton - angol matematikus, fizikus és csillagász - életútja. Oktatás és professzor a Cambridge-i Egyetemen. Optikai kísérletek, a fényvisszaverő távcső feltalálása. Felfedezések a mechanika és a matematika területén.

Amikor a berilliumot radioaktív polónium által kibocsátott α-részecskékkel bombázzák, erős behatoló sugárzás keletkezik, amely képes legyőzni egy olyan akadályt, mint egy 10-20 vastag ólomréteg. cm. Ezt a sugárzást Chadwickkel szinte egyidejűleg figyelték meg Joliot-Curie házastársai, Irene és Frederic (Irene Marie és Pierre Curie lánya), de feltételezték, hogy ezek nagy energiájú γ-sugarak. Felfedezték, hogy ha egy paraffinlemezt helyeznek a berilliumsugárzás útjába, ennek a sugárzásnak az ionizáló képessége meredeken megnő. Bebizonyították, hogy a berilliumsugárzás protonokat üt ki a paraffinból, amelyek nagy mennyiségben jelen vannak ebben a hidrogéntartalmú anyagban. A protonok szabad útja alapján a levegőben megbecsülték azoknak a γ-kvantumoknak az energiáját, amelyek képesek a protonoknak az ütközés során a szükséges sebességet átadni. Hatalmasnak bizonyult - körülbelül 50 MeV.

Kísérleteiben J. Chadwick egy felhőkamrában figyelte meg a berilliumsugárzással ütköző nitrogénmagok nyomait. E kísérletek alapján becslést készített annak a γ-kvantumnak az energiájára, amely képes a kísérletben megfigyelt sebességet a nitrogénatommagokra átadni. 100-150 lett belőle MeV. A berillium által kibocsátott γ-kvantumok nem rendelkezhettek ekkora energiával. Ennek alapján Chadwick arra a következtetésre jutott, hogy nem tömeg nélküli γ-kvantumok bocsátanak ki a berilliumból α-részecskék hatására, hanem nehéz részecskék. Mivel ezek a részecskék erősen áthatolóak voltak, és nem közvetlenül ionizálták a gázt a Geiger-számlálóban, ezért elektromosan semlegesek voltak. Ez bebizonyította a neutron létezését, egy olyan részecske, amelyet Rutherford jósolt meg több mint 10 évvel Chadwick kísérletei előtt.

A hidrogén, a legegyszerűbb szerkezetű elem. Pozitív töltésű és szinte korlátlan élettartammal rendelkezik. Ez a legstabilabb részecske az Univerzumban. Az ősrobbanás során keletkezett protonok még nem bomlottak le. A proton tömege 1,627*10-27 kg vagy 938,272 eV. Ezt az értéket gyakrabban elektronvoltban fejezik ki.

A protont a magfizika „atyja”, Ernest Rutherford fedezte fel. Azt a hipotézist állította fel, hogy minden kémiai elem atommagja protonokból áll, mivel tömegük egész számmal haladja meg a hidrogénatom atommagját. Rutherford érdekes kísérletet végzett. Ekkor már felfedezték egyes elemek természetes radioaktivitását. Alfa-sugárzással (az alfa-részecskék nagy energiájú héliummagok) a tudós nitrogénatomokat sugárzott be. Ennek a kölcsönhatásnak a hatására egy részecske kirepült. Rutherford azt javasolta, hogy ez egy proton. A Wilson-buborékkamrában végzett további kísérletek megerősítették feltételezését. Így 1913-ban egy új részecskét fedeztek fel, de Rutherford hipotézise az atommag összetételéről tarthatatlannak bizonyult.

A neutron felfedezése

A nagy tudós hibát talált a számításaiban, és hipotézist terjesztett elő egy másik részecske létezéséről, amely az atommag része, és amelynek tömege majdnem megegyezik a proton tömegével. Kísérletileg nem tudta észlelni.

Ezt James Chadwick angol tudós tette meg 1932-ben. Kísérletet végzett, amelyben berillium atomokat bombázott nagy energiájú alfa-részecskékkel. A magreakció eredményeként a berilliummagból egy részecske szabadult ki, amelyet később neutronnak neveztek. Felfedezéséért Chadwick három évvel később Nobel-díjat kapott.

A neutron tömege valóban alig különbözik a proton tömegétől (1,622 * 10-27 kg), de ennek a részecskének nincs töltése. Ebben az értelemben semleges, ugyanakkor képes nehéz atommagok hasadását okozni. A töltés hiánya miatt egy neutron könnyen átjuthat a magas Coulomb-potenciálú gáton, és behatolhat az atommag szerkezetébe.

A protonnak és a neutronnak kvantumtulajdonságai vannak (részecskék és hullámok tulajdonságait mutathatják). A neutronsugárzást orvosi célokra használják. A nagy áthatoló képesség lehetővé teszi, hogy ez a sugárzás ionizálja a mélyen elhelyezkedő daganatokat és más rosszindulatú képződményeket, és felismerje azokat. Ebben az esetben a részecske energiája viszonylag alacsony.

A neutron a protontól eltérően instabil részecske. Élettartama körülbelül 900 másodperc. Protonra, elektronra és elektronneutrínóra bomlik.

1920-ban Rutherford sejtette, hogy létezik egy semleges elemi részecske, amely egy elektron és egy proton egyesülése eredményeként keletkezett. A harmincas években J. Chadwicket meghívták a Cavendish Laboratóriumba, hogy kísérleteket végezzenek e részecske kimutatására. A kísérletek sok éven át zajlottak. Hidrogén keresztül történő elektromos kisülés segítségével szabad protonok keletkeztek, amelyek különböző elemek atommagjait bombázták. A számítás az volt, hogy a kívánt részecskét ki lehet ütni az atommagból és elpusztítani, valamint közvetve rögzíteni lehet a proton- és elektronbomlás nyomaiból a kiütési aktusokat.

1930-ban Bothe és Becker besugárzott a- berillium részecskék hatalmas áthatoló erejű sugárzást fedeztek fel. Ismeretlen sugarak haladtak át ólomon, betonon, homokon stb. Először azt feltételezték, hogy ez kemény röntgensugárzás. De ez a feltételezés nem bírta a kritikát. Az atommagokkal való ritka ütközések megfigyelésekor az utóbbiak olyan nagy hozamot kaptak, hogy ennek magyarázatához a röntgenfotonok szokatlanul nagy energiáját kellett feltételezni.

Chadwick úgy döntött, Bothe és Becker kísérletei során a semleges részecskék, amelyeket megpróbált kimutatni, kirepültek a berilliumból. Megismételte a kísérleteket, remélve, hogy semleges részecskék szivárgását észleli, de hiába. Nem találhatók nyomok. Félretette kísérleteit.

Kísérletei folytatásának döntő lendülete az Irène és Frédéric Joliot-Curie által a berilliumsugárzás protonokat kiütő paraffinból való kiütési képességéről szóló írása volt (1932. január). Joliot-Curie eredményeit figyelembe véve módosította Bothe és Becker kísérleteit. Új telepítésének diagramja a 30. ábrán látható. A berillium sugárzást szórással állították elő a- részecskék berillium lemezen. A sugárútba paraffin blokkot helyeztek. Felfedezték, hogy a sugárzás kiüti a protonokat a paraffinból.

Ma már tudjuk, hogy a berillium sugárzása neutronfolyam. Tömegük majdnem megegyezik a proton tömegével, így a neutronok energiájuk nagy részét az előrerepülő protonoknak adják át.A paraffinból kiütött és előrerepülő protonok energiája kb. 5,3 MeV. Chadwick azonnal elvetette annak lehetőségét, hogy a protonok kiütését a Compton-effektussal magyarázzák, hiszen ebben az esetben azt kellett feltételezni, hogy a protonokon szórt fotonok hatalmas, kb. 50 MeV(akkor még nem ismerték az ilyen nagy energiájú fotonok forrását). Ezért arra a következtetésre jutott, hogy a megfigyelt kölcsönhatás a séma szerint megy végbe
Joliot-Curie reakció (2)

Ebben a kísérletben nemcsak szabad neutronokat figyeltek meg először, hanem ez volt az első nukleáris átalakulás is - a hélium és a berillium fúziójával szén termelése.

1. feladat. Chadwick kísérletében a paraffinból kiütött protonoknak volt energiájuk 5,3 MeV. Mutassuk meg, hogy ahhoz, hogy a protonok ilyen energiát szerezzenek a fotonszórás során, szükséges, hogy a fotonok rendelkezzenek energiával 50 MeV.

Miután kiderült, hogy az anyagok molekulákból, azok pedig atomokból állnak, a fizikusok új kérdéssel szembesültek. Meg kellett állapítani az atomok szerkezetét – miből állnak. Tanítványai is vállalták ennek a nehéz feladatnak a megoldását. A múlt század elején fedezték fel a protont és a neutront

E. Rutherfordnak már voltak olyan feltételezései, hogy az atom egy magból és a körülötte hatalmas sebességgel keringő elektronokból áll. De nem volt teljesen világos, hogy miből áll az atommag. E. Rutherford azt a hipotézist javasolta, hogy bármely kémiai elem atommagjának tartalmaznia kell egy magot

Később egy sor kísérlet igazolta, amelyek a proton felfedezését eredményezték. E. Rutherford kísérleti kísérleteinek lényege az volt, hogy a nitrogénatomokat alfa-sugárzással bombázták, melynek segítségével egyes részecskéket kiütöttek a nitrogénatommagból.

Ezt a folyamatot fényérzékeny filmre rögzítették. A fény azonban annyira gyenge volt, és a film érzékenysége is alacsony volt, ezért E. Rutherford azt javasolta diákjainak, hogy a kísérlet megkezdése előtt töltsenek több órát egymás után egy sötét szobában, hogy a szemük alig észrevehetően lásson. fényjeleket.

Ebben a kísérletben a jellegzetes fénynyomok alapján megállapították, hogy a kiütött részecskék hidrogén- és oxigénatomok magjai voltak. E. Rutherford hipotézise, ​​amely a proton felfedezéséhez vezette, ragyogóan beigazolódott.

E. Rutherford azt javasolta, hogy ezt a részecskét protonnak nevezzék (a görög „protos” azt jelenti, hogy először). Ebben az esetben ezt úgy kell értenünk, hogy a hidrogén atommagja olyan szerkezetű, hogy csak egy proton van benne. Így fedezték fel a protont.

Pozitív elektromos töltése van. Ebben az esetben mennyiségileg megegyezik az elektron töltésével, csak az előjel ellentétes. Vagyis kiderült, hogy a proton és az elektron mintha kiegyensúlyoznák egymást. Ezért minden objektum, mivel atomokból áll, kezdetben töltés nélkül van, és elektromos töltést kap, amikor elektromos tér hat rájuk. A különböző kémiai elemek atommagjainak szerkezete több protont tartalmazhat, mint a hidrogén atommagjában.

A proton felfedezése után a tudósok kezdték megérteni, hogy egy kémiai elem atommagja nem csak protonokból áll, mivel a berillium atommagjaival végzett fizikai kísérletek során felfedezték, hogy négy egység van a kémiai elemben. a mag, míg általában a mag tömege - kilenc egység. Logikus volt azt feltételezni, hogy további öt tömegegység tartozik néhány ismeretlen részecskéhez, amelyek nem rendelkeznek elektromos töltéssel, mert különben az elektron-proton egyensúly megbomlik.

E. Rutherford tanítványa kísérleteket végzett, és képes volt kimutatni azokat az elemi részecskéket, amelyek alfa-sugárzással bombázva kirepültek a berillium atommagjából. Kiderült, hogy nincs elektromos töltésük. A töltés hiányát az okozta, hogy ezek a részecskék nem reagáltak, majd kiderült, hogy az atommag szerkezetének hiányzó elemét fedezték fel.

Ezt a D. Chadwick által felfedezett részecskét neutronnak nevezték. Kiderült, hogy tömege megegyezik a proton tömegével, de, mint már említettük, nincs elektromos töltése.

Ezenkívül kísérletileg igazolták, hogy a protonok és neutronok száma megegyezik egy kémiai elem sorozatszámával a periódusos rendszerben.

Az Univerzumban olyan objektumokat figyelhet meg, mint például a neutroncsillagok, amelyek gyakran a csillagok evolúciójának utolsó szakaszát jelentik. Az ilyen neutroncsillagok nagyon sűrűek.