Odkrycie protonu. Odkrycie neutronu. Odkrycie protonu i neutronu Odkrycie protonu kto

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Opublikowano na http://www.allbest.ru/

Federalna Agencja Transportu Morskiego i Rzecznego

FSBEI HPE „GUMRF nazwany na cześć Admirała S.O. Makarowa”

Arctic Marine Institute nazwany na cześć V.I. Woronina - oddział

Budżet państwa federalnego

instytucja edukacyjna wyższej edukacji zawodowej

„Państwowy Uniwersytet Floty Morskiej i Rzecznej

nazwany na cześć admirała S.O. Makarowa”

(Arktyczny Instytut Morski im. V.I. Woronina – filia

FSBEI HPE „GUMRF nazwany na cześć Admirała S.O. Makarowa”)

180403.51 Nawigacja

kurs korespondencyjny 1 rok

ABSTRAKCYJNY

„odkrycie neutronu”

Kadet Smirnov S.V. ukończył i obronił esej z oceną___z__.__2014

2014

Neutron

Co wiemy o neutronie?

Neutromn (od łac. nijaki – ani jedno, ani drugie) to ciężka cząstka elementarna, która nie ma ładunku elektrycznego. Neutron jest fermionem i należy do klasy barionów. Neutrony (wraz z protonami) są jednym z dwóch głównych składników jąder atomowych; Powszechną nazwą protonów i neutronów są nukleony.

ODKRYCIE NEUTRONU

W 1930 roku V. A. Ambartsumyan i D. D. Ivanenko wykazali, że jądro nie może, jak wówczas sądzono, składać się z protonów i elektronów oraz że elektrony emitowane z jądra podczas rozpadu beta rodzą się w momencie rozpadu, a oprócz tego protonów, w jądrze muszą znajdować się pewne cząstki obojętne.

W 1930 roku Walter Bothe i G. Becker pracujący w Niemczech odkryli, że gdy wysokoenergetyczne cząstki alfa emitowane przez polon-210 uderzają w pewne lekkie pierwiastki, zwłaszcza beryl lub lit, powstaje promieniowanie o niezwykle dużej sile przenikania. Początkowo sądzono, że jest to promieniowanie gamma, okazało się jednak, że ma ono znacznie większą siłę przenikania niż wszystkie znane promienie gamma, a wyników eksperymentu nie można w ten sposób interpretować. Istotny wkład wnieśli w 1932 roku Irena i Fryderyk Joliot-Curie. Wykazali, że jeśli to nieznane promieniowanie zderzy się z parafiną lub innym związkiem bogatym w wodór, powstają wysokoenergetyczne protony. To samo w sobie nie zaprzecza niczemu, ale wyniki liczbowe doprowadziły do ​​​​niespójności w teorii. Później tego samego roku, 1932, angielski fizyk James Chadwick przeprowadził serię eksperymentów, w których wykazał, że hipoteza dotycząca promieniowania gamma jest nie do utrzymania. Zasugerował, że promieniowanie to składa się z nienaładowanych cząstek o masie zbliżonej do masy protonu i przeprowadził serię eksperymentów, które potwierdziły tę hipotezę. Te nienaładowane cząstki nazwano neutronami, od łacińskiego rdzenia neutralnego i zwykłego przyrostka oznaczającego cząstki, dalej. W tym samym 1932 r. D. D. Iwanenko, a następnie W. Heisenberg zasugerowali, że jądro atomowe składa się z protonów i neutronów.

JAMES CHADWICK

Angielski fizyk James Chadwick urodził się w Bollington niedaleko Manchesteru. Był najstarszym z czwórki dzieci Johna Josepha Chadwicka, właściciela pralni, i Ann Mary (Knowles) Chadwick. Po ukończeniu miejscowej szkoły podstawowej rozpoczął naukę w Manchester Municipal High School, gdzie wyróżniał się z matematyki. W 1908 roku Chadwick wstąpił na Uniwersytet w Manchesterze z zamiarem studiowania matematyki, ale z powodu nieporozumienia został zaproszony na rozmowę kwalifikacyjną z fizyki. Zbyt skromny, by wytykać błędy, uważnie słuchał zadawanych mu pytań i podjął decyzję o zmianie specjalizacji. Trzy lata później ukończył z wyróżnieniem studia z fizyki.

W 1911 roku Chadwick rozpoczął pracę podyplomową pod kierunkiem Ernesta Rutherforda w laboratorium fizycznym w Manchesterze. To właśnie w tym czasie eksperymenty z rozpraszaniem cząstek alfa (które uważano za naładowane atomy helu) przechodzących przez cienką metalową folię doprowadziły Rutherforda do zaproponowania, że ​​cała masa atomu jest skoncentrowana w gęstym, dodatnio naładowanym jądrze otoczonym przez ujemnie naładowane elektrony, które, jak wiadomo, mają stosunkowo małą masę. Chadwick uzyskał tytuł magistra w Manchesterze w 1913 roku i w tym samym roku po zdobyciu stypendium wyjechał do Niemiec, aby studiować radioaktywność pod kierunkiem Hansa Geigera (byłego asystenta Rutherforda) w Państwowym Instytucie Fizyki i Technologii w Berlinie. Kiedy w 1914 r. wybuchła pierwsza wojna światowa, Chadwick został internowany jako obywatel angielski i spędził ponad 4 lata w obozie cywilnym w Ruhleben. Chociaż Chadwick cierpiał na trudne warunki, które nadszarpnęły jego zdrowie, brał udział w społeczeństwie naukowym stworzonym przez innych chorych. Działalność grupy uzyskała wsparcie ze strony niektórych niemieckich naukowców, w tym Waltera Nernsta, którego Chadwick poznał podczas internowania.

Odkrycie Chadwicka

cząstka neutronowa Chadwick alfa

Chadwick wrócił do Manchesteru w 1919 roku. Krótko wcześniej Rutherford odkrył, że bombardowanie cząstkami alfa (które obecnie uważano za jądra helu) może spowodować rozpad atomu azotu na lżejsze jądra innych pierwiastków. Kilka miesięcy później Rutherford został dyrektorem Cavendish Laboratory na Uniwersytecie Cambridge i zaprosił Chadwicka, aby poszedł w jego ślady. Chadwick otrzymał stypendium Wolleston Fellowship w Gonville and Caius College w Cambridge i mógł współpracować z Rutherfordem przy kontynuowaniu eksperymentów z cząstkami alfa. Odkryli, że bombardowanie jąder często wytwarzało coś, co wyglądało na jądra wodoru, najlżejszego z pierwiastków. Jądro wodoru miało ładunek dodatni równy ładunkowi ujemnemu odpowiedniego elektronu, ale miało masę około 2 tysięcy razy większą niż masa elektronu. Rutherford nazwał go później protonem. Stało się jasne, że atom jako całość jest elektrycznie obojętny, ponieważ liczba protonów w jego jądrze jest równa liczbie elektronów otaczających jądro. Jednak ta liczba protonów nie zgadzała się z masą atomów, z wyjątkiem najprostszego przypadku wodoru. Aby rozwiązać tę rozbieżność, Rutherford zaproponował w 1920 roku pomysł, że jądra mogą zawierać cząstki elektrycznie obojętne, które później nazwał neutronami, utworzone przez połączenie elektronu i protonu. Przeciwny pogląd był taki, że atomy zawierają elektrony zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz jądra, a ładunek ujemny elektronów jądrowych po prostu znosi część ładunku protonów. Wtedy protony jądra miałyby pełny udział w całkowitej masie atomu, a ich całkowity ładunek byłby wystarczający, aby zneutralizować ładunek elektronów otaczających jądro. Chociaż sugestia Rutherforda, że ​​istnieje cząstka neutralna, została uszanowana, nadal nie znaleziono eksperymentalnego potwierdzenia tego pomysłu.

Chadwick uzyskał doktorat z fizyki w Cambridge w 1921 roku i został wybrany do rady akademickiej Gonville and Caius College. Dwa lata później został zastępcą dyrektora Cavendish Laboratory. Do końca lat 20. badał takie zjawiska atomowe, jak sztuczny rozpad jąder lekkich pierwiastków pod bombardowaniem cząstkami alfa i spontaniczną emisję cząstek beta (elektronów). Podczas tej pracy zastanawiał się, w jaki sposób można potwierdzić istnienie neutralnej cząstki Rutherforda, ale decydujące badania, które to umożliwiły, przeprowadzono w Niemczech i Francji.

W 1930 roku niemieccy fizycy Walter Bothe i Hans Becker odkryli, że bombardowanie niektórych lekkich pierwiastków cząstkami alfa wytwarza promieniowanie o szczególnej sile przenikania, które mylili z promieniami gamma. Promienie gamma po raz pierwszy zaczęto nazywać promieniowaniem wytwarzanym przez jądra radioaktywne. Miały większą siłę penetracji niż promienie rentgenowskie, ponieważ miały krótszą długość fali. Jednak niektóre wyniki były zagadkowe, zwłaszcza gdy beryl był używany jako cel bombardowań. W tym przypadku promieniowanie w kierunku ruchu padającego strumienia cząstek alfa miało większą siłę penetracji niż promieniowanie wsteczne. Chadwick zasugerował, że beryl zamiast promieni gamma emituje strumień neutralnych cząstek. W 1932 roku francuscy fizycy Frederic Joliot i Irene Joliot-Curie badając zdolność penetracji promieniowania berylu, umieścili różne materiały absorbujące pomiędzy bombardowanym berylem a komorą jonizacyjną, która służyła jako rejestrator promieniowania. Kiedy jako absorbent zastosowali parafinę (substancję bogatą w wodór), zaobserwowali wzrost, a nie spadek promieniowania emitowanego przez parafinę. Test doprowadził ich do wniosku, że wzrost promieniowania wynika z protonów (jąder wodoru) wybijanych z parafiny w wyniku promieniowania penetrującego. Zaproponowali, że protony są wybijane w wyniku zderzeń z kwantami (dyskretnymi jednostkami energii) niezwykle silnych promieni gamma, podobnie jak elektrony są wybijane przez promienie rentgenowskie (efekt Comptona) w eksperymencie, którego pionierem był Arthur H. Compton.

Chadwick szybko powtórzył i rozszerzył eksperyment przeprowadzony przez parę francuską i stwierdził, że gruba płyta ołowiana nie ma zauważalnego wpływu na promieniowanie berylu, nie tłumiąc go ani nie generując promieniowania wtórnego, co wskazywało na jego dużą siłę przenikania. Jednak parafina ponownie dała dodatkowy strumień szybkich protonów. Chadwick przeprowadził test, który potwierdził, że są to rzeczywiście protony i określił ich energię. Następnie wykazał, że – wszystko na to wskazuje – jest niezwykle mało prawdopodobne, aby zderzenia cząstek alfa z berylem mogły wytworzyć promienie gamma o energii wystarczającej do wybicia protonów z parafiny z taką szybkością. Porzucił więc pomysł promieni gamma i skupił się na hipotezie neutronów. Uznając istnienie neutronu, wykazał, że w wyniku wychwycenia cząstki alfa przez jądro berylu może powstać jądro pierwiastka węgla i uwolniony jest jeden neutron. To samo zrobił z borem, kolejnym pierwiastkiem, który pod wpływem bombardowania promieniami alfa generuje promieniowanie przenikliwe. Cząstka alfa i jądro boru łączą się, tworząc jądro azotu i neutron. Wysoka zdolność penetracji strumienia neutronów wynika z tego, że neutron nie ma ładunku i dlatego poruszając się w substancji, nie ma na niego wpływu pola elektryczne atomów, ale oddziałuje z jądrami tylko w bezpośrednich zderzeniach. Neutron wymaga również mniej energii niż promień gamma, aby wybić proton, ponieważ ma większy pęd niż kwant promieniowania elektromagnetycznego o tej samej energii. Fakt, że promieniowanie berylu w kierunku do przodu okazuje się bardziej przenikliwe, można powiązać z preferencyjnym promieniowaniem neutronów w kierunku impulsu padającego strumienia cząstek alfa.

Chadwick potwierdził także hipotezę Rutherforda, że ​​masa neutronu musi być równa masie protonu, analizując wymianę energii pomiędzy neutronami a protonami wytrąconymi z materii, tak jakbyśmy mówili o zderzeniu kul bilardowych. Wymiana energii jest szczególnie wydajna, ponieważ ich masy są prawie takie same. Analizował także ślady atomów azotu uderzanych przez neutrony w komorze kondensacyjnej – instrumencie wynalezionym przez C.T.R. Wilsona. Para w komorze kondensacyjnej skrapla się wzdłuż ścieżki naelektryzowanej, którą pozostawia cząstka jonizująca podczas interakcji z cząsteczkami pary. Ścieżka jest widoczna, chociaż sama cząstka jest niewidoczna. Ponieważ neutron nie ulega bezpośredniej jonizacji, jego ślad nie jest widoczny. Chadwick musiał ustalić właściwości neutronu na podstawie śladu powstałego po zderzeniu z atomem azotu. Okazało się, że masa neutronu jest o 1,1% większa od masy protonu.

Eksperymenty i obliczenia wykonane przez innych fizyków potwierdziły ustalenia Chadwicka i szybko zaakceptowano istnienie neutronu. Wkrótce potem Werner Heisenberg wykazał, że neutron nie może być mieszaniną protonu i elektronu, ale jest nienaładowaną cząstką jądrową – trzecią odkrytą cząstką subatomową, czyli elementarną. Dowód Chadwicka na istnienie neutronu w 1932 roku zasadniczo zmienił obraz atomu i utorował drogę do dalszych odkryć w fizyce. Neutron miał również praktyczne zastosowanie jako niszczyciel atomów: w przeciwieństwie do dodatnio naładowanego protonu nie jest odpychany, gdy zbliża się do jądra.

Wyznanie

„Za odkrycie neutronu” Chadwick otrzymał w 1935 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. „Istnienie neutronu zostało całkowicie ustalone” – powiedział Hans Pleyel z Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk w swoim przemówieniu akceptacyjnym, „co doprowadziło do nowej koncepcji struktury atomowej, która lepiej pasuje do rozkładu energii w jądrach atomowych. Stało się oczywiste, że neutron stanowi jeden z elementów składowych, z których zbudowane są atomy i cząsteczki, a zatem cały materialny Wszechświat.”

Chadwick przeniósł się na Uniwersytet w Liverpoolu w 1935 roku, aby założyć nowe centrum badań fizyki jądrowej. W Liverpoolu nadzorował modernizację wyposażenia uczelni oraz nadzorował budowę cyklotronu – urządzenia do przyspieszania naładowanych cząstek. Kiedy w 1939 r. wybuchła II wojna światowa, rząd brytyjski zapytał Chadwicka, czy nuklearna reakcja łańcuchowa jest możliwa, a on zaczął używać cyklotronu Liverpoolu do zbadania tej możliwości. W następnym roku dołączył do Mod Committee, małej wybranej grupy wybitnych brytyjskich naukowców, która wyciągnęła optymistyczne wnioski na temat zdolności Wielkiej Brytanii do zbudowania bomby atomowej, i został koordynatorem programów eksperymentalnych broni atomowych w Liverpoolu, Cambridge i Bristolu. Następnie jednak Wielka Brytania zdecydowała się przyłączyć do amerykańskiego programu broni nuklearnej i wysłała swoich naukowców nuklearnych do Stanów Zjednoczonych. Od 1943 do 1945 roku Chadwick koordynował wysiłki brytyjskich naukowców pracujących nad Projektem Manhattan (tajnym programem stworzenia bomby atomowej).

Chadwick powrócił na Uniwersytet w Liverpoolu w 1946 roku. Dwa lata później wycofał się z aktywnej pracy naukowej i został dyrektorem Gonville and Caius College. W 1958 r. przeniósł się z żoną Eileen do Północnej Walii, zanim poślubił Stewarta-Browna, którego poślubił w 1925 r. Wrócili do Cambridge w 1969 r., aby być bliżej swoich córek bliźniaczek. Chadwick zmarł 5 lat później w Cambridge.

Oprócz Nagrody Nobla Chadwick otrzymał Medal Hughesa (1932) i Medal Copleya (1950) Towarzystwa Królewskiego, Medal Zasługi Rządu Stanów Zjednoczonych (1946), Medal Franklina Instytutu Franklina (1951) i Medal Guthrie Instytutu Fizyki w Londynie (1967). Nobilitowany w 1945 r., posiadał tytuły honoris causa dziewięciu brytyjskich uniwersytetów i był członkiem wielu towarzystw naukowych i akademii w Europie i Stanach Zjednoczonych.

Używane książki

1. http://ru.wikipedia.org

2. http://hirosima.scepsis.ru

Opublikowano na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Rozwój fizyki XX wieku. Eksperymenty Rikkego mające na celu sprawdzenie nieatomowej natury prądu w metalach, Perrina w celu określenia mas cząsteczek. Doświadczenia E. Rutherforda dotyczące rozpraszania cząstek alfa na atomach pierwiastków ciężkich. Odkrycie nadprzewodnictwa i nadciekłości.

praca na kursie, dodano 01.10.2014


Cząstka elementarna to cząstka pozbawiona struktury wewnętrznej, czyli niezawierająca innych cząstek. Klasyfikacja cząstek elementarnych, ich symbole i masy. Ładunek koloru i zasada Pauliego. Fermiony jako podstawowe cząstki składowe wszelkiej materii, ich rodzaje.

prezentacja, dodano 27.05.2012


Właściwości wszystkich cząstek elementarnych. Związek protonów i neutronów w jądrach atomowych. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Wielkość różnicy między masami neutronu i protonu. Oddziaływania grawitacyjne neutronów. Eksperymentalna wartość czasu życia mionu.

streszczenie, dodano 20.12.2011


Krótki szkic życia, rozwoju osobistego i twórczego wielkiego angielskiego fizyka Michaela Faradaya. Badania Faradaya w dziedzinie elektromagnetyzmu i odkrycie przez niego zjawiska indukcji elektromagnetycznej, sformułowanie prawa. Eksperymenty z elektrycznością.

streszczenie, dodano 23.04.2009


Doświadczenie Rutherforda. Badanie budowy atomu. Pomiar różnicowy przekroju poprzecznego. Skład jądra atomowego. Metody pomiaru wielkości jąder i rozkładu masy w nich. Charakterystyka protonu, neutronu, elektronu. Tensorowy charakter oddziaływania nukleonów.

prezentacja, dodano 21.06.2016


Charakterystyka gazowo-wyładowczych detektorów promieniowania jądrowego (komory jonizacyjne, liczniki proporcjonalne, liczniki Geigera-Mullera). Fizyka procesów zachodzących w licznikach rejestracji cząstek jądrowych. Analiza działania licznika Geigera-Mullera.

praca laboratoryjna, dodano 24.11.2010


Podstawowe interakcje fizyczne. Powaga. Elektromagnetyzm. Słaba interakcja. Problem jedności fizyki. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Charakterystyka cząstek subatomowych. Leptony. Hadrony. Cząstki są nośnikami oddziaływań.

praca magisterska, dodana 05.02.2003


Amplituda rozpraszania neutronów w ośrodku jądrowym, jej współczynniki załamania światła. Zależność polaryzacji i kąta obrotu od drogi przebytej przez wiązkę neutronów. Energia neutronów w środowisku jądrowym. Uzyskanie wyrażenia na jądrowe pole pseudomagnetyczne.

praca na kursie, dodano 23.07.2010


Powstawanie prądu elektrycznego, istnienie, ruch i oddziaływanie naładowanych cząstek. Teoria pojawiania się elektryczności w wyniku kontaktu dwóch różnych metali, powstawanie źródła prądu elektrycznego, badanie działania prądu elektrycznego.

prezentacja, dodano 28.01.2011


Droga życia Izaaka Newtona – angielskiego matematyka, fizyka i astronoma. Edukacja i profesura na Uniwersytecie w Cambridge. Eksperymenty w optyce, wynalezienie teleskopu zwierciadlanego. Odkrycia w dziedzinie mechaniki i matematyki.

Podczas bombardowania berylu cząsteczkami α emitowanymi przez radioaktywny polon powstaje silne promieniowanie penetrujące, które jest w stanie pokonać taką przeszkodę, jak warstwa ołowiu o grubości 10 -20 cm. Promieniowanie to zostało zaobserwowane niemal jednocześnie z Chadwickiem przez małżonków Joliot-Curie, Irene i Frederic (Irene jest córką Marii i Piotra Curie), ale założyli, że są to promienie γ o wysokiej energii. Odkryli, że jeśli płytkę parafinową umieści się na drodze promieniowania berylu, zdolność jonizująca tego promieniowania gwałtownie wzrasta. Udowodnili, że promieniowanie berylu wybija z parafiny protony, które występują w dużych ilościach w tej substancji zawierającej wodór. Na podstawie swobodnej ścieżki protonów w powietrzu oszacowali energię kwantów γ zdolnych do nadania protonom wymaganej prędkości podczas zderzenia. Okazało się, że jest ogromny - około 50 MeV.

W swoich eksperymentach J. Chadwick obserwował w komorze chmurowej ślady jąder azotu, które zderzyły się z promieniowaniem berylu. Na podstawie tych eksperymentów oszacował energię kwantu γ, który jest w stanie nadać jądrom azotu prędkość zaobserwowaną w eksperymencie. Okazało się, że 100-150 MeV. Kwanty γ emitowane przez beryl nie mogłyby mieć tak ogromnej energii. Na tej podstawie Chadwick stwierdził, że to nie bezmasowe kwanty γ są emitowane z berylu pod wpływem cząstek α, ale raczej cząstki ciężkie. Ponieważ cząstki te silnie przenikały i nie jonizowały bezpośrednio gazu w liczniku Geigera, były zatem elektrycznie obojętne. Dowodzi to istnienia neutronu, cząstki przewidywanej przez Rutherforda ponad 10 lat przed eksperymentami Chadwicka.

Wodór, pierwiastek o najprostszej budowie. Ma ładunek dodatni i niemal nieograniczoną żywotność. Jest to najbardziej stabilna cząstka we Wszechświecie. Protony wytworzone podczas Wielkiego Wybuchu nie uległy jeszcze rozkładowi. Masa protonu wynosi 1,627*10-27 kg lub 938,272 eV. Częściej wartość tę wyraża się w elektronowoltach.

Proton odkrył „ojciec” fizyki jądrowej Ernest Rutherford. Postawił hipotezę, że jądra atomów wszystkich pierwiastków chemicznych składają się z protonów, ponieważ ich masa przewyższa jądro atomu wodoru całkowitą liczbę razy. Rutherford przeprowadził interesujący eksperyment. Odkryto już wówczas naturalną promieniotwórczość niektórych pierwiastków. Wykorzystując promieniowanie alfa (cząstki alfa to wysokoenergetyczne jądra helu) naukowiec napromieniował atomy azotu. W wyniku tej interakcji wyleciała cząstka. Rutherford zasugerował, że był to proton. Dalsze eksperymenty w komorze pęcherzykowej Wilsona potwierdziły jego przypuszczenie. I tak w 1913 roku odkryto nową cząstkę, ale hipoteza Rutherforda dotycząca składu jądra okazała się nie do utrzymania.

Odkrycie neutronu

Wielki naukowiec znalazł błąd w swoich obliczeniach i postawił hipotezę o istnieniu innej cząstki, która jest częścią jądra i ma prawie taką samą masę jak proton. Eksperymentalnie nie udało mu się tego wykryć.

Dokonał tego w 1932 roku angielski naukowiec James Chadwick. Przeprowadził eksperyment, w którym bombardował atomy berylu wysokoenergetycznymi cząsteczkami alfa. W wyniku reakcji jądrowej z jądra berylu wyemitowano cząstkę, nazwaną później neutronem. Za swoje odkrycie trzy lata później Chadwick otrzymał Nagrodę Nobla.

Masa neutronu tak naprawdę niewiele różni się od masy protonu (1,622 * 10-27 kg), ale cząstka ta nie ma ładunku. W tym sensie jest neutralny, a jednocześnie zdolny do spowodowania rozszczepienia ciężkich jąder. Ze względu na brak ładunku neutron może z łatwością przejść przez barierę wysokiego potencjału kulombowskiego i wniknąć w strukturę jądra.

Proton i neutron mają właściwości kwantowe (mogą wykazywać właściwości cząstek i fal). Promieniowanie neutronowe wykorzystywane jest do celów medycznych. Wysoka zdolność penetracji pozwala temu promieniowaniu jonizować głęboko osadzone guzy i inne nowotwory złośliwe oraz je wykrywać. W tym przypadku energia cząstek jest stosunkowo niska.

Neutron, w przeciwieństwie do protonu, jest cząstką niestabilną. Jego żywotność wynosi około 900 sekund. Rozpada się na proton, elektron i neutrino elektronowe.

W 1920 roku Rutherford postawił hipotezę o istnieniu neutralnej cząstki elementarnej powstałej w wyniku połączenia elektronu i protonu. Aby przeprowadzić eksperymenty mające na celu wykrycie tej cząstki, w latach trzydziestych J. Chadwick został zaproszony do Cavendish Laboratory. Eksperymenty trwały wiele lat. Wykorzystując wyładowanie elektryczne przez wodór, powstały wolne protony, które bombardowały jądra różnych pierwiastków. Obliczenia były takie, że możliwe byłoby wybicie żądanej cząstki z jądra i zniszczenie jej, a pośrednio zarejestrowanie aktów wybijania ze śladów rozpadów protonów i elektronów.

W 1930 roku Bothe i Becker zostali napromieniowani A- Cząsteczki berylu odkryły promieniowanie o ogromnej sile przenikania. Nieznane promienie przeszły przez ołów, beton, piasek itp. Początkowo zakładano, że jest to twarde promieniowanie rentgenowskie. Ale to założenie nie wytrzymał krytyki. Obserwując rzadkie akty zderzeń z jądrami, to ostatnie uzyskało tak duży zwrot, że aby to wyjaśnić, trzeba było przyjąć niezwykle wysoką energię fotonów rentgenowskich.

Chadwick zdecydował, że w eksperymentach Bothe'a i Beckera neutralne cząstki, które próbował wykryć, wyleciały z berylu. Powtórzył eksperymenty, mając nadzieję na wykrycie wycieków cząstek neutralnych, ale bezskutecznie. Nie znaleziono żadnych śladów. Odłożył na bok swoje eksperymenty.

Decydującym impulsem do wznowienia jego eksperymentów była publikacja Irène i Frédérica Joliot-Curie na temat zdolności promieniowania berylu do wybijania protonów z parafiny (styczeń 1932). Biorąc pod uwagę wyniki Joliot-Curie, zmodyfikował eksperymenty Bothe'a i Beckera. Schemat jego nowej instalacji pokazano na rysunku 30. Promieniowanie berylowe powstało w wyniku rozproszenia A- cząsteczki na płytce berylowej. Na ścieżce promieniowania umieszczono blok parafinowy. Odkryto, że promieniowanie wybija protony z parafiny.

Wiemy już, że promieniowanie berylu jest strumieniem neutronów. Ich masa jest prawie równa masie protonu, więc neutrony przekazują większość swojej energii protonom lecącym do przodu.Protony wytrącone z parafiny i lecące do przodu miały energię około 5,3 MeV. Chadwick natychmiast odrzucił możliwość wyjaśnienia wybijania protonów efektem Comptona, gdyż w tym przypadku należało założyć, że fotony rozproszone na protonach mają ogromną energię około 50 MeV(wówczas nie były znane źródła tak wysokoenergetycznych fotonów). Doszedł zatem do wniosku, że obserwowana interakcja zachodzi według schematu
Reakcja Joliota-Curie (2)

W tym eksperymencie nie tylko po raz pierwszy zaobserwowano wolne neutrony, ale była to także pierwsza przemiana jądrowa - produkcja węgla w wyniku stopienia helu i berylu.

Zadanie 1. W eksperymencie Chadwicka protony wytrącone z parafiny miały energię 5,3 MeV. Pokaż, że aby protony uzyskały taką energię podczas rozpraszania fotonów, konieczne jest, aby fotony miały energię 50 MeV.

Po odkryciu, że substancje składają się z cząsteczek, a te z kolei z atomów, fizycy stanęli przed nowym pytaniem. Należało ustalić budowę atomów – z czego są zbudowane. Rozwiązaniem tego trudnego problemu zajęli się także jego uczniowie. Odkryli proton i neutron na początku ubiegłego wieku

E. Rutherford miał już założenia, że ​​atom składa się z jądra i elektronów krążących wokół niego z ogromną prędkością. Ale z czego składa się jądro atomu, nie było do końca jasne. E. Rutherford zaproponował hipotezę, że jądro atomowe dowolnego pierwiastka chemicznego musi zawierać jądro

Zostało to później udowodnione w serii eksperymentów, które doprowadziły do ​​​​odkrycia protonu. Istotą eksperymentów eksperymentalnych E. Rutherforda było bombardowanie atomów azotu promieniowaniem alfa, za pomocą którego część cząstek została wyrzucona z jądra atomowego azotu.

Proces ten rejestrowano na kliszy światłoczułej. Jednakże blask był na tyle słaby, a czułość filmu również niska, dlatego E. Rutherford zasugerował, aby jego uczniowie przed rozpoczęciem eksperymentu spędzili kilka godzin z rzędu w ciemnym pomieszczeniu, tak aby ich oczy widziały ledwo zauważalnie sygnały świetlne.

W eksperymencie tym, na podstawie charakterystycznych śladów światła, ustalono, że wytrącone cząstki to jądra atomów wodoru i tlenu. Hipoteza E. Rutherforda, która doprowadziła go do odkrycia protonu, została znakomicie potwierdzona.

E. Rutherford zaproponował nazwanie tej cząstki protonem (w tłumaczeniu z greckiego „protos” oznacza pierwszy). W tym przypadku musimy to rozumieć w ten sposób, że jądro atomowe wodoru ma taką budowę, że występuje w nim tylko jeden proton. W ten sposób odkryto proton.

Ma dodatni ładunek elektryczny. W tym przypadku jest on ilościowo równy ładunkowi elektronu, tylko znak jest przeciwny. Oznacza to, że proton i elektron wydają się równoważyć. Dlatego wszystkie obiekty, ponieważ składają się z atomów, są początkowo nienaładowane i otrzymują ładunek elektryczny, gdy zaczyna na nie działać pole elektryczne. Struktura jąder atomowych różnych pierwiastków chemicznych może zawierać większą liczbę protonów niż w jądrze atomowym wodoru.

Po odkryciu protonu naukowcy zaczęli rozumieć, że jądro atomu pierwiastka chemicznego składa się nie tylko z protonów, ponieważ przeprowadzając eksperymenty fizyczne z jądrami atomu berylu, odkryli, że w nim są cztery jednostki jądro, podczas gdy ogólna masa rdzenia wynosi dziewięć jednostek. Logiczne było założenie, że kolejne pięć jednostek masy należy do nieznanych cząstek, które nie mają ładunku elektrycznego, ponieważ w przeciwnym razie równowaga elektronowo-protonowa zostałaby zakłócona.

Będąc uczniem E. Rutherforda, przeprowadził eksperymenty i był w stanie wykryć cząstki elementarne, które wyleciały z jądra atomowego berylu, gdy zostały zbombardowane promieniowaniem alfa. Okazało się, że nie mają żadnego ładunku elektrycznego. Brak ładunku odkryto na skutek braku reakcji tych cząstek i wtedy stało się jasne, że odkryto brakujący element budowy jądra atomowego.

Cząstkę tę odkrytą przez D. Chadwicka nazwano neutronem. Okazało się, że ma tę samą masę co proton, ale jak już wspomniano, nie ma ładunku elektrycznego.

Ponadto potwierdzono eksperymentalnie, że liczba protonów i neutronów jest równa numerowi seryjnemu pierwiastka chemicznego w układzie okresowym.

We Wszechświecie można obserwować obiekty takie jak gwiazdy neutronowe, które często stanowią końcowy etap ewolucji gwiazd. Takie gwiazdy neutronowe są bardzo gęste.