Protona atklāšana. Neitrona atklāšana. Protona un neitronu atklāšana Protona atklāšana, kurš

Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Izmitināts vietnē http://www.allbest.ru/

Federālā jūras un upju transporta aģentūra

FSBEI HPE "GUMRF nosaukts pēc Admiral S.O. Makarovs"

Arktikas jūrniecības institūts nosaukts V.I. Voroņina - filiāle

Federālais valsts budžets

augstākās profesionālās izglītības mācību iestāde

"Valsts Jūras un upju flotes universitāte

nosaukts admirāļa S.O. vārdā. Makarovs"

(V.I. Voroņina vārdā nosauktais Arktikas jūrniecības institūts - filiāle

FSBEI HPE "GUMRF nosaukts pēc Admiral S.O. Makarovs")

180403.51 Navigācija

nepilna laika izglītība 1 kurss

ESEJA

"Neitrona atklāšana"

Kadets Smirnovs S.V. pabeidza un aizstāvēja eseju ar novērtējumu ___, datēta ar __.__ 2014.

2014

Neitrons

Ko mēs zinām par neitronu?

Neitromns (no latīņu valodas neitrs - ne viens, ne otrs) ir smaga elementārdaļiņa, kurai nav elektriskā lādiņa. Neitrons ir fermions un pieder pie barionu klases. Neitroni (kopā ar protoniem) ir viena no divām galvenajām atomu kodolu sastāvdaļām; protonu un neitronu vispārpieņemtais nosaukums ir nukleoni.

NEITRONA ATKLĀŠANA

1930. gadā V. A. Ambartsumjans un D. D. Ivanenko parādīja, ka kodols nevar, kā tolaik tika uzskatīts, sastāvēt no protoniem un elektroniem, ka elektroni, kas izdalās no kodola beta sabrukšanas laikā, dzimst sabrukšanas brīdī un ka papildus protoniem. , kodolā ir jābūt dažām neitrālām daļiņām.

1930. gadā Valters Bote un G. Bekers, strādājot Vācijā, atklāja, ka, ja polonija-210 izstarotās augstas enerģijas alfa daļiņas saskaras ar dažiem gaismas elementiem, īpaši beriliju vai litiju, veidojas starojums ar neparasti lielu caurlaidības spēku. Sākumā tika uzskatīts, ka tas ir gamma starojums, taču izrādījās, ka tam ir daudz lielāka iespiešanās spēja nekā visiem zināmajiem gamma stariem, un eksperimenta rezultātus nevar šādi interpretēt. Nozīmīgu ieguldījumu 1932. gadā sniedza Irēna un Frederiks Džolio-Kirī. Viņi parādīja, ka, ja šis nezināmais starojums skar parafīnu vai jebkuru citu ar ūdeņradi bagātu savienojumu, tiek ražoti augstas enerģijas protoni. Pats par sevi tas ne ar ko nebija pretrunā, taču skaitliskie rezultāti radīja teorijas pretrunas. Vēlāk tajā pašā 1932. gadā angļu fiziķis Džeimss Čedviks veica virkni eksperimentu, kuros viņš parādīja, ka gamma staru hipotēze nav pamatota. Viņš ierosināja, ka šis starojums sastāv no neuzlādētām daļiņām, kuru masa ir tuvu protona masai, un veica virkni eksperimentu, kas apstiprināja šo hipotēzi. Šīs neuzlādētās daļiņas tika nosauktas par neitroniem no latīņu saknes neitrāla un parastā daļiņu sufiksa uz (he). Tajā pašā 1932. gadā D. D. Ivanenko un pēc tam V. Heisenbergs ierosināja, ka atoma kodols sastāv no protoniem un neitroniem.

Džeimss ČADVIKS

Angļu fiziķis Džeimss Čadviks dzimis Bollingtonā, netālu no Mančestras. Viņš bija vecākais no četriem veļas mazgātavas īpašnieka Džona Džozefa Čedvika un Annas Mērijas (Knowles) Čadvikas bērniem. Pēc vietējās pamatskolas beigšanas viņš iestājās Mančestras pašvaldības vidusskolā, kur viņam bija izcili panākumi matemātikā. 1908. gadā Čadviks iestājās Mančestras Universitātē, domādams studēt matemātiku, taču pārpratuma dēļ viņu intervē fizikā. Pārāk pieticīgs, lai norādītu uz kļūdu, viņš uzmanīgi klausījās viņam uzdotajos jautājumos un nolēma mainīt specializāciju. Trīs gadus vēlāk viņš absolvēja universitāti ar izcilību fizikā.

1911. gadā Čedviks sāka aspirantūru Ernesta Raterforda vadībā Mančestras Fizikālajā laboratorijā. Tieši šajā laikā eksperimenti par alfa daļiņu (kas tika uzskatīti par lādētiem hēlija atomiem) izkliedi, kas tika izlaisti caur plānu metāla foliju, lika Raterfordam pieņemt, ka visa atoma masa ir koncentrēta blīvā pozitīvi lādētā kodolā, ko ieskauj ar negatīvi lādētiem elektroniem, kuriem, kā zināms, ir salīdzinoši maza masa. Čadviks ieguva maģistra grādu Mančestrā 1913. gadā un tajā pašā gadā ar stipendiju devās uz Vāciju, lai Berlīnes Valsts Fizikas un tehnoloģiju institūtā pie Hansa Geigera (bijušais Raterforda asistents) studētu radioaktivitāti. Kad 1914. gadā sākās Pirmais pasaules karš, Čedviks tika internēts kā Anglijas pilsonis un vairāk nekā 4 gadus pavadīja civilajā nometnē Roulebenā. Lai gan Čedviks cieta no skarbiem apstākļiem, kas iedragāja viņa veselību, viņš piedalījās izglītotajā sabiedrībā, ko izveidoja viņa līdzcilvēki. Šīs grupas darbību atbalstīja daži vācu zinātnieki, tostarp Valters Nernsts, ar kuru Čadviks iepazinās internēšanas laikā.

Čadvika atklājums

neitronu daļiņa Čadvika alfa

Čedviks atgriezās Mančestrā 1919. gadā. Neilgi pirms tam Rezerfords bija atklājis, ka bombardēšana ar alfa daļiņām (tagad tiek uzskatītas par hēlija kodoliem) var izraisīt slāpekļa atoma sadalīšanos citu elementu vieglākos kodolos. Dažus mēnešus vēlāk Rezerfords tika izvēlēts par Kembridžas universitātes Kavendiša laboratorijas direktoru, un viņš uzaicināja Čadviku viņam sekot. Čadviks saņēma Vallestonas stipendiju Gonvilas un Kaiusa koledžā Kembridžā un varēja strādāt ar Rezerfordu, turpinot eksperimentus ar alfa daļiņām. Viņi atklāja, ka kodolu bombardēšana bieži rada ūdeņraža kodolus, kas ir vieglākais no elementiem. Ūdeņraža kodolam bija pozitīvs lādiņš, kas vienāds ar attiecīgā elektrona negatīvo lādiņu, bet tā masa bija aptuveni 2000 reižu lielāka par elektrona masu. Rezerfords vēlāk to nosauca par protonu. Kļuva skaidrs, ka atoms kopumā ir elektriski neitrāls, jo protonu skaits tā kodolā bija vienāds ar elektronu skaitu, kas ieskauj kodolu. Tomēr šis protonu skaits nesakrita ar atomu masu, izņemot vienkāršāko ūdeņraža gadījumu. Lai atrisinātu šo neatbilstību, Rezerfords 1920. gadā ierosināja ideju, ka kodoli varētu saturēt elektriski neitrālas daļiņas, kuras viņš vēlāk nosauca par neitroniem, kas veidojas, savienojoties elektronam un protonam. Pretējs viedoklis bija tāds, ka atomi satur elektronus gan ārpus kodola, gan iekšpusē, un ka kodolelektronu negatīvais lādiņš vienkārši atcēla daļu no protonu lādiņiem. Tad kodola protoni dotu kopējo ieguldījumu atoma kopējā masā, un to kopējais lādiņš būtu tieši tāds, lai neitralizētu kodolu apņemošo elektronu lādiņu. Lai gan Rutherforda ierosinājums, ka pastāv neitrāla daļiņa, tika ievērots, šai idejai joprojām nebija eksperimentāla apstiprinājuma.

Čadviks ieguva doktora grādu fizikā Kembridžā 1921. gadā un tika ievēlēts par Gonvilas un Kaiusa koledžas stipendiātu. Divus gadus vēlāk viņš kļuva par Cavendish laboratorijas direktora vietnieku. Līdz 20. gadu beigām. viņš pētīja tādas atomu parādības kā vieglo elementu kodolu mākslīgo sabrukšanu, bombardējot ar alfa daļiņām un spontānu beta daļiņu (elektronu) emisiju. Šī darba gaitā viņš pārdomāja, kā varētu apstiprināt Rezerforda neitrālās daļiņas esamību, bet izšķirošie pētījumi, kas ļāva to izdarīt, tika veikti Vācijā un Francijā.

1930. gadā vācu fiziķi Valters Bote un Hanss Bekers atklāja, ka tad, kad daži gaismas elementi tika bombardēti ar alfa daļiņām, parādījās starojums, kam bija īpašs caurlaidības spēks, ko viņi sajauca ar gamma stariem. Gamma stari vispirms kļuva pazīstami kā radioaktīvo kodolu radītais starojums. Tie bija caurlaidīgāki nekā rentgena stari, jo tiem ir īsāks viļņa garums. Tomēr daži rezultāti bija mulsinoši, īpaši, ja berilijs tika izmantots kā bombardēšanas mērķis. Šajā gadījumā starojumam alfa daļiņu krītošās plūsmas virzienā bija lielāka iespiešanās spēja nekā reversajam starojumam. Čadviks ierosināja, ka berilijs izstaro neitrālu daļiņu plūsmu, nevis gamma starus. 1932. gadā franču fiziķi Frederiks Žolio un Irēna Žolio-Kirī, pētot berilija starojuma caurlaidības spēku, starp bombardēto beriliju un jonizācijas kameru, kas darbojās kā starojuma reģistrators, ievietoja dažādus absorbējošus materiālus. Kad viņi izmantoja parafīnu (ar ūdeņradi bagātu vielu) kā absorbētāju, viņi konstatēja, ka no parafīna izplūstošais starojums palielinājās, nevis samazinājās. Pārbaudes rezultātā viņi secināja, ka starojuma palielināšanās ir saistīta ar protoniem (ūdeņraža kodoliem), kas izsisti no parafīna, iekļūstot starojumam. Viņi ierosināja, ka protonus izsit sadursmes ar neparasti spēcīga gamma starojuma kvantiem (atsevišķām enerģijas vienībām), līdzīgi kā elektroni tiek izsisti, kad tie saduras ar rentgena stariem (Komptona efekts) eksperimentā, kuru aizsāka Arturs H. Komptona.

Čedviks ātri atkārtoja un paplašināja franču pāra veikto eksperimentu un atklāja, ka biezai svina plāksnei nav nekādas manāmas ietekmes uz berilija starojumu, to nemazinot un neradot sekundāro starojumu, kas liecināja par tā lielo caurlaidības spēju. Tomēr parafīns atkal deva papildu ātro protonu plūsmu. Čedviks veica testu, kas apstiprināja, ka tie patiešām ir protoni, un noteica viņu enerģiju. Pēc tam viņš parādīja, ka ir ārkārtīgi maz ticams, ka alfa daļiņas, kas saduras ar beriliju, varētu radīt gamma starus ar pietiekami daudz enerģijas, lai tādā ātrumā izsistītu protonus no parafīna. Tāpēc viņš atteicās no idejas par gamma stariem un koncentrējās uz neitronu hipotēzi. Pieņemot neitrona esamību, viņš parādīja, ka alfa daļiņas uztveršanas rezultātā ar berilija kodolu var izveidoties elementa oglekļa kodols un atbrīvots viens neitrons. Viņš darīja to pašu ar boru, citu elementu, kas, bombardējot ar alfa stariem, radīja caurejošu starojumu. Alfa daļiņa un bora kodols apvienojas, veidojot slāpekļa kodolu un neitronu. Neitronu plūsmas lielā caurlaidības spēja rodas tāpēc, ka neitronam nav lādiņa un līdz ar to, kustoties matērijā, tas neizjūt atomu elektrisko lauku ietekmi, bet mijiedarbojas ar kodoliem tikai tiešās sadursmēs. Neitronam arī ir nepieciešams mazāk enerģijas nekā gamma staram, lai izsistītu protonu, jo tam ir lielāks impulss nekā tādas pašas enerģijas elektromagnētiskā starojuma kvantam. To, ka berilija starojums virzienā uz priekšu ir caurlaidīgāks, var saistīt ar neitronu preferenciālo starojumu krītošās alfa daļiņu plūsmas impulsa virzienā.

Čedviks arī apstiprināja Rezerforda hipotēzi, ka neitrona masai jābūt vienādai ar protona masu, analizējot enerģijas apmaiņu starp neitroniem un protoniem, kas izsisti no matērijas, it kā tā būtu biljarda bumbiņu sadursme. Enerģijas apmaiņa ir īpaši efektīva, jo to masas ir gandrīz vienādas. Viņš arī analizēja slāpekļa atomu sadursmes ar neitroniem pēdas kondensācijas kamerā, ko izgudroja C.T.R. Vilsons. Tvaiki kondensācijas kamerā kondensējas pa elektrificēto ceļu, ko atstāj jonizējošā daļiņa, mijiedarbojoties ar tvaika molekulām. Trase ir redzama, lai gan pati daļiņa ir neredzama. Tā kā neitrons tieši nejonizējas, tā pēdas nav redzamas. Čadvikam bija jānosaka neitrona īpašības no trases, kas palika pēc sadursmes ar slāpekļa atomu. Izrādījās, ka neitrona masa ir par 1,1% lielāka nekā protona masa.

Citu fiziķu eksperimenti un aprēķini apstiprināja Čadvika atklājumus, un neitrona esamība tika ātri atzīta. Neilgi pēc tam Verners Heizenbergs parādīja, ka neitrons nevar būt protona un elektrona maisījums, bet gan neuzlādēta kodoldaļiņa - trešā atklātā subatomiskā jeb elementārā daļiņa. Čadvika 1932. gada pierādījums neitrona esamībai būtiski mainīja priekšstatu par atomu un pavēra ceļu turpmākiem atklājumiem fizikā. Neitronam bija arī praktisks pielietojums kā atoma iznīcinātājam: atšķirībā no pozitīvi lādētā protona, tas neatgrūž, tuvojoties kodolam.

Grēksūdze

"Par neitrona atklāšanu" Čadvikam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā 1935. "Neitrona esamība ir pilnībā pierādīta," savā runā apbalvošanas ceremonijā sacīja Hanss Pleiels no Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas, "kā rezultātā zinātnieki ir nonākuši pie jaunas atoma struktūras koncepcijas. kas labāk saskan ar enerģijas sadalījumu atomu kodolos. Kļuva skaidrs, ka neitrons veido vienu no celtniecības blokiem, kas veido atomus un molekulas un līdz ar to visu materiālo Visumu.

Čadviks 1935. gadā pārcēlās uz Liverpūles Universitāti, lai izveidotu jaunu kodolfizikas pētījumu centru. Liverpūlē viņš pārraudzīja universitātes aprīkojuma modernizāciju un uzraudzīja ciklotrona, lādētu daļiņu paātrināšanas iekārtas, būvniecību. Kad 1939. gadā sākās Otrais pasaules karš, Lielbritānijas valdība Čadvikam jautāja, vai ir iespējama kodolķēdes reakcija, un viņš sāka pētīt šo iespēju, izmantojot Liverpūles ciklotronu. Nākamajā gadā viņš pievienojās Modova komitejai, nelielai ievērojamu britu zinātnieku grupai, kas izdarīja optimistiskus secinājumus par Lielbritānijas spēju izveidot atombumbu, un kļuva par eksperimentālo atomieroču programmu koordinatoru Liverpūlē, Kembridžā un Bristolē. Vēlāk Lielbritānija tomēr nolēma pievienoties Amerikas kodolieroču programmai un nosūtīja savus kodolzinātniekus uz ASV. No 1943. līdz 1945. gadam Čadviks koordinēja britu zinātnieku centienus, kas strādāja pie Manhetenas projekta (slepenā atombumbu programma).

Čedviks atgriezās Liverpūles Universitātē 1946. gadā. Divus gadus vēlāk viņš aizgāja no aktīvās akadēmiskās vides, lai kļūtu par Gonvilas un Kaiusa koledžas vadītāju. 1958. gadā viņš kopā ar sievu Eilīnu pārcēlās uz Ziemeļvelsu, pirms apprecējās ar Stjuartu-Braunu, ar kuru apprecējās 1925. gadā. Viņi atgriezās Kembridžā 1969. gadā, lai būtu tuvāk savām dvīņu meitām. Čedviks nomira 5 gadus vēlāk Kembridžā.

Papildus Nobela prēmijai Čadviks saņēma Karaliskās biedrības Hjūza medaļu (1932) un Koplija medaļu (1950), ASV valdības medaļu par nopelniem (1946), Franklina institūta Franklina medaļu (1951) un Guthrie balvu. Fizikas institūta medaļa Londonā (1967). Saņēmis augstmaņa statusu 1945. gadā, viņš ieguva goda grādu 9 Lielbritānijas universitātēs un bija daudzu izglītotu biedrību un akadēmiju biedrs Eiropā un ASV.

Lietotas Grāmatas

1.http://ru.wikipedia.org

2. http://hiroshima.scepsis.ru

Mitināts vietnē Allbest.ru

Līdzīgi dokumenti

Divdesmitā gadsimta fizikas attīstība. Rikke eksperimenti, lai pārbaudītu strāvas neatomisko raksturu metālos, Perrins, lai noteiktu molekulu masas. E. Rezerforda eksperimenti par alfa daļiņu izkliedi uz smago elementu atomiem. Supravadītspējas un superfluiditātes atklāšana.

kursa darbs, pievienots 10.01.2014


Elementārdaļiņa ir daļiņa bez iekšējas struktūras, tas ir, nesatur citas daļiņas. Elementārdaļiņu klasifikācija, to simboli un masa. Krāsu lādiņš un Pauli princips. Fermioni kā visu vielu pamatdaļiņas, to veidi.

prezentācija, pievienota 27.05.2012


Visu elementārdaļiņu īpašības. Protonu un neitronu komunikācija atomu kodolos. Elementārdaļiņu klasifikācija. Neitrona un protona masu starpības vērtība. Neitronu gravitācijas mijiedarbība. Mūona dzīves laika eksperimentālā vērtība.

abstrakts, pievienots 20.12.2011


Īsa ieskice par izcilā angļu fiziķa Maikla Faradeja dzīvi, personīgo un radošo attīstību. Faradeja pētījumi elektromagnētisma jomā un elektromagnētiskās indukcijas fenomena atklāšana, likuma formulēšana. Eksperimenti ar elektrību.

abstrakts, pievienots 23.04.2009


Rezerforda pieredze. Atoma struktūras izpēte. Diferenciāļa šķērsgriezuma mērīšana. Atomu kodola sastāvs. Kodolu lieluma un masas sadalījuma tajos mērīšanas metodes. Protona, neitrona, elektrona raksturojums. Nuklonu mijiedarbības tenzora raksturs.

prezentācija, pievienota 21.06.2016


Kodolstarojuma gāzizlādes detektoru raksturojums (jonizācijas kameras, proporcionālie skaitītāji, Geigera-Mullera skaitītāji). Kodoldaļiņu reģistrācijas laikā skaitītājos notiekošo procesu fizika. Geigera-Mullera skaitītāja darbības analīze.

laboratorijas darbs, pievienots 24.11.2010


Fundamentālas fiziskās mijiedarbības. Gravitācija. Elektromagnētisms. Vāja mijiedarbība. Fizikas vienotības problēma. Elementārdaļiņu klasifikācija. Subatomisko daļiņu raksturojums. Leptoni. Hadroni. Daļiņas ir mijiedarbības nesēji.

diplomdarbs, pievienots 05.02.2003


Neitronu izkliedes amplitūda kodolvidē, tās laušanas koeficienti. Polarizācijas un griešanās leņķa atkarība no neitronu stara noietā attāluma. Neitronu enerģija kodolvidē. Kodola pseidomagnētiskā lauka izteiksmes iegūšana.

kursa darbs, pievienots 23.07.2010


Elektriskās strāvas veidošanās, lādētu daļiņu esamība, kustība un mijiedarbība. Teorija par elektrības parādīšanos, saskaroties diviem atšķirīgiem metāliem, elektriskās strāvas avota radīšana, elektriskās strāvas ietekmes izpēte.

prezentācija, pievienota 28.01.2011


Īzaka Ņūtona – angļu matemātiķa, fiziķa un astronoma dzīve. Izglītība un profesora amats Kembridžas Universitātē. Eksperimenti optikā, atstarojošā teleskopa izgudrojums. Atklājumi mehānikas un matemātikas jomā.

Kad berilijs tiek bombardēts ar radioaktīvā polonija izstarotajām α-daļiņām, rodas spēcīgs caurlaidīgs starojums, kas var pārvarēt tādu šķērsli kā svina slānis 10–20 cm. Šo starojumu gandrīz vienlaikus ar Čadviku novēroja Džolio-Kirī dzīvesbiedri Irēna un Frederiks (Irēna ir Marijas un Pjēra Kirī meita), taču viņi ierosināja, ka tie ir augstas enerģijas γ-stari. Viņi atklāja, ka, ja berilija starojuma ceļā novieto parafīna plāksni, šī starojuma jonizējošā jauda strauji palielinās. Viņi pierādīja, ka berilija starojums izsit no parafīna protonus, kas lielā daudzumā atrodas šajā ūdeņradi saturošajā vielā. Pamatojoties uz protonu brīvo ceļu gaisā, viņi novērtēja γ-kvantu enerģiju, kas sadursmes gadījumā protoniem spēj nodrošināt nepieciešamo ātrumu. Tas izrādījās milzīgs - apmēram 50 MeV.

Dž.Čadviks savos eksperimentos novēroja mākoņu kamerā slāpekļa kodolu pēdas, kas piedzīvoja sadursmi ar berilija starojumu. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, viņš veica aplēsi par γ-kvanta enerģiju, kas spēj informēt slāpekļa kodolus par eksperimentā novēroto ātrumu. Izrādījās, ka tas ir vienāds ar 100-150 MeV. Šādai milzīgai enerģijai nevarētu būt γ-kvanti, ko izstaro berilijs. Pamatojoties uz to, Čadviks secināja, ka no berilija α-daļiņu ietekmē izlido nevis bezmasas γ-kvanti, bet gan smagās daļiņas. Tā kā šīs daļiņas bija ļoti caurlaidīgas un tieši nejonizēja gāzi Geigera skaitītājā, tās bija elektriski neitrālas. Tādējādi tika pierādīta neitrona, daļiņas, kuru Raterfords prognozēja vairāk nekā 10 gadus pirms Čedvika eksperimentiem, esamība.

Ūdeņradis, elements, kam ir visvienkāršākā struktūra. Tam ir pozitīvs lādiņš un gandrīz neierobežots kalpošanas laiks. Tā ir visstabilākā daļiņa Visumā. Lielā sprādziena rezultātā izveidotie protoni vēl nav sairuši. Protonu masa ir 1,627*10-27 kg jeb 938,272 eV. Biežāk šo vērtību izsaka elektronvoltos.

Protonu atklāja kodolfizikas "tēvs" Ernests Raterfords. Viņš izvirzīja hipotēzi, ka visu ķīmisko elementu atomu kodoli sastāv no protoniem, jo ​​pēc masas tie veselu skaitu reižu pārsniedz ūdeņraža atoma kodolu. Rezerfords veica interesantu eksperimentu. Tajā laikā dažu elementu dabiskā radioaktivitāte jau bija atklāta. Izmantojot alfa starojumu (alfa daļiņas ir hēlija kodoli ar lielu enerģiju), zinātnieks apstaroja slāpekļa atomus. Šīs mijiedarbības rezultātā tika emitēta daļiņa. Rezerfords ierosināja, ka tas ir protons. Turpmākie eksperimenti Vilsona burbuļu kamerā apstiprināja viņa pieņēmumu. Tātad 1913. gadā tika atklāta jauna daļiņa, bet Rezerforda hipotēze par kodola sastāvu izrādījās nepieņemama.

Neitrona atklāšana

Lielais zinātnieks atrada kļūdu savos aprēķinos un izvirzīja hipotēzi par citas daļiņas esamību, kas ir daļa no kodola un kuras masa ir gandrīz tāda pati kā protonam. Eksperimentāli viņš to nevarēja atklāt.

To 1932. gadā izdarīja angļu zinātnieks Džeimss Čadviks. Viņš izveidoja eksperimentu, kura laikā viņš bombardēja berilija atomus ar augstas enerģijas alfa daļiņām. Kodolreakcijas rezultātā no berilija kodola izlidoja daļiņa, ko vēlāk sauca par neitronu. Trīs gadus vēlāk Čadviks par atklājumu saņēma Nobela prēmiju.

Neitrona masa patiešām maz atšķiras no protona masas (1,622 * 10-27 kg), taču šai daļiņai nav lādiņa. Šajā ziņā tas ir neitrāls un tajā pašā laikā spēj izraisīt smago kodolu sadalīšanos. Lādiņa trūkuma dēļ neitrons var viegli iziet cauri augstajai Kulona potenciāla barjerai un iekļauties kodola struktūrā.

Protonam un neitronam ir kvantu īpašības (tiem var būt daļiņu un viļņu īpašības). Neitronu starojumu izmanto medicīniskiem nolūkiem. Liela iespiešanās spēja ļauj šim starojumam jonizēt dziļos audzējus un citus ļaundabīgos veidojumus un tos atklāt. Šajā gadījumā daļiņu enerģija ir salīdzinoši maza.

Neitrons, atšķirībā no protona, ir nestabila daļiņa. Tā kalpošanas laiks ir aptuveni 900 sekundes. Tas sadalās protonā, elektronā un elektronu neitrīno.

1920. gadā Raterfords izteica minējumus par neitrālas elementārdaļiņas eksistenci, kas izveidojusies elektrona un protona saplūšanas rezultātā. Trīsdesmitajos gados Dž.Čadviks tika uzaicināts uz Kavendišas laboratoriju, lai veiktu eksperimentus šīs daļiņas noteikšanai. Eksperimenti notika daudzus gadus. Ar elektriskās izlādes palīdzību caur ūdeņradi tika iegūti brīvie protoni, ar kuriem tika bombardēti dažādu elementu kodoli. Aprēķins bija tāds, ka būtu iespējams izsist no kodola vēlamo daļiņu un to iznīcināt, kā arī netieši reģistrēt izsituma aktus, izmantojot sabrukšanas protonu un elektronu pēdas.

1930. gadā Bothe un Becker apstarošanas laikā a- berilija daļiņas atrada starojumu ar lielu caurlaidības spēku. Nezināmi stari izgāja cauri svinam, betonam, smiltīm utt. Sākotnēji tika pieņemts, ka tas ir cietais rentgena starojums. Taču šis pieņēmums neizturēja pārbaudi. Novērojot retus sadursmes aktus ar kodoliem, pēdējie saņēma tik lielu atdevi, kuras izskaidrošanai bija nepieciešams pieņemt neparasti augstu rentgena fotonu enerģiju.

Čadviks nolēma, ka Bothe un Becker eksperimentos neitrālās daļiņas, kuras viņš mēģināja atklāt, tika izdalītas no berilija. Viņš atkārtoja eksperimentus, cerot atrast neitrālu daļiņu noplūdes, taču bez rezultātiem. Dziesmas netika atrastas. Viņš savus eksperimentus nolika malā.

Izšķirošais stimuls viņa eksperimentu atsākšanai bija Irēnas un Frederika Džolio-Kirī publicētais raksts par berilija starojuma spēju izsist no parafīna protonus (1932. gada janvāris). Ņemot vērā Džoliota-Kirī rezultātus, viņš modificēja Bothe un Becker eksperimentus. Viņa jaunās instalācijas shēma ir parādīta 30. attēlā. Berilija starojums tika iegūts izkliedējot a- daļiņas uz berilija plāksnes. Radiācijas ceļā tika ievietots parafīna bloks. Tika konstatēts, ka starojums izsit protonus no parafīna.

Tagad mēs zinām, ka berilija starojums ir neitronu plūsma. To masa ir gandrīz vienāda ar protona masu, tāpēc neitroni lielāko daļu enerģijas nodod protoniem, kas lido uz priekšu.Protonu, kas izsisti no parafīna un lidojot uz priekšu, enerģija bija apm. 5,3 MeV. Čedviks nekavējoties noraidīja iespēju izskaidrot protonu izsitumu ar Komptona efektu, jo šajā gadījumā bija jāpieņem, ka protonu izkliedēto fotonu enerģija ir aptuveni 50 MeV(tolaik nebija zināmi šādu augstas enerģijas fotonu avoti). Tāpēc viņš secināja, ka novērotā mijiedarbība notiek saskaņā ar shēmu
Džolio-Kirī reakcija (2)

Šajā eksperimentā pirmo reizi tika novēroti ne tikai brīvie neitroni, tā bija arī pirmā kodolpārveide - oglekļa ražošana, saplūstot hēlijam un berilijam.

1. uzdevums.Čadvika eksperimentā no parafīna izsistajiem protoniem bija enerģija 5,3 MeV. Parādiet, ka, lai protoni iegūtu šādu enerģiju fotonu izkliedes laikā, ir nepieciešams, lai fotoniem būtu enerģija 50 MeV.

Pēc tam, kad tika atklāts, ka vielas sastāv no molekulām un tās, savukārt, no atomiem, fiziķiem radās jauns jautājums. Bija nepieciešams noteikt atomu uzbūvi – no kā tie sastāv. Arī viņa skolēni ķērās pie šī grūtā uzdevuma risināšanas. Protonu un neitronu viņi atklāja pagājušā gadsimta sākumā

Jau E. Rezerfordam bija pieņēmumi, ka atoms sastāv no kodola un elektroniem, kas ap to cirkulē lielā ātrumā. Taču nebija līdz galam skaidrs, no kā sastāv atoma kodols. E. Rezerfords izvirzīja hipotēzi, ka jebkura ķīmiskā elementa atoma kodolam jābūt kodolam.

Vēlāk to pierādīja virkne eksperimentu, kuru rezultātā tika atklāts protons. E. Rezerforda eksperimentālo eksperimentu būtība bija tāda, ka slāpekļa atomi tika bombardēti ar alfa starojumu, ar kura palīdzību no slāpekļa atoma kodola tika izsistas dažas daļiņas.

Šis process tika ierakstīts uz gaismjutīgas plēves. Tomēr spīdums bija tik vājš, un arī filmas jutība bija zema, tāpēc E. Rezerfords ieteica viņa audzēkņiem pirms eksperimenta uzsākšanas vairākas stundas pēc kārtas uzturēties tumšā telpā, lai acis tik tikko redzētu. pamanāmi gaismas signāli.

Šajā eksperimentā pēc raksturīgajām gaismas takām tika noteikts, ka daļiņas, kas tika izsistas, bija ūdeņraža un skābekļa atomu kodoli. E. Rezerforda hipotēze, kas viņu noveda pie protona atklāšanas, ir atradusi savu izcilo apstiprinājumu.

E. Rezerfords ierosināja šo daļiņu saukt par protonu (tulkojumā no grieķu valodas “protos” nozīmē pirmo). Tajā pašā laikā jāsaprot, ka ūdeņraža atoma kodolam ir tāda struktūra, ka tajā ir tikai viens protons. Tādā veidā tika atklāts protons.

Tam ir pozitīvs elektriskais lādiņš. Šajā gadījumā kvantitatīvi tas ir vienāds ar elektronu lādiņu, tikai zīme ir pretēja. Tas ir, izrādās, ka protons un elektrons, šķiet, līdzsvaro viens otru. Tāpēc visi objekti, jo tie sastāv no atomiem, sākotnēji netiek uzlādēti, bet tie saņem elektrisko lādiņu, kad uz tiem sāk darboties elektriskais lauks. Dažādu ķīmisko elementu atomu kodolu struktūrā protonu var būt vairāk nekā ūdeņraža atomu kodolā.

Pēc protona atklāšanas zinātnieki sāka saprast, ka ķīmiskā elementa atoma kodols sastāv ne tikai no protoniem, jo, veicot fizikālus eksperimentus ar berilija atoma kodoliem, viņi atklāja, ka tajā ir četras vienības. kodols, savukārt kopumā kodola masa ir deviņas vienības. Bija loģiski pieņemt, ka vēl piecas masas vienības pieder dažām nezināmām daļiņām, kurām nav elektriskā lādiņa, jo pretējā gadījumā tiktu pārkāpts elektronu-protonu līdzsvars.

E. Rezerforda skolnieks veica eksperimentus un spēja atklāt elementārdaļiņas, kas izlidoja no berilija atoma kodola, kad tās tika bombardētas ar alfa starojumu. Izrādījās, ka viņiem nav elektriskā lādiņa. Tika atklāts, ka lādiņa nav, jo šīs daļiņas nereaģēja.Tad kļuva skaidrs, ka ir atklāts trūkstošs elements atoma kodola struktūrā.

Šo D.Čadvika atklāto daļiņu sauca par neitronu. Izrādījās, ka tam ir tāda pati masa kā protonam, taču, kā jau minēts, tam nav elektriskā lādiņa.

Turklāt eksperimentāli tika apstiprināts, ka protonu un neitronu skaits ir vienāds ar ķīmiskā elementa kārtas numuru periodiskajā sistēmā.

Visumā var novērot tādus objektus kā neitronu zvaigznes, kas bieži vien ir zvaigžņu evolūcijas pēdējais posms. Šīs neitronu zvaigznes ir ļoti blīvas.