Protonun keşfi. Nötronun keşfi. Proton ve nötronun keşfi Protonun keşfi

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

http://www.allbest.ru/ adresinde yayınlandı

Federal Denizcilik ve Nehir Taşımacılığı Ajansı

FSBEI HPE “Amiral S.O.'nun adını taşıyan GUMRF. Makarov"

Arktik Denizcilik Enstitüsü V.I. Voronina - şube

Federal Eyalet Bütçesi

yüksek mesleki eğitim eğitim kurumu

"Devlet Deniz ve Nehir Filosu Üniversitesi

Adını Amiral S.O.'dan almıştır. Makarov"

(V.I. Voronin'in adını taşıyan Arktik Deniz Enstitüsü - şube

FSBEI HPE “Amiral S.O.'nun adını taşıyan GUMRF. Makarov")

180403.51 Navigasyon

yazışma kursu 1 yıl

SOYUT

"nötronun keşfi"

Öğrenci Smirnov S.V. ___from__.__2014 notu alan bir makaleyi tamamladı ve savundu

2014

Nötron

Nötron hakkında ne biliyoruz?

Nötromn (Latince nötrden - ne biri ne de diğeri), elektrik yükü olmayan ağır bir temel parçacıktır. Nötron bir fermiyondur ve baryon sınıfına aittir. Nötronlar (protonlarla birlikte) atom çekirdeğinin iki ana bileşeninden biridir; Proton ve nötronların ortak adı nükleonlardır.

NÖTRONUN KEŞFİ

1930'da V. A. Ambartsumyan ve D. D. Ivanenko, çekirdeğin o dönemde inanıldığı gibi proton ve elektronlardan oluşamayacağını, beta bozunması sırasında çekirdekten yayılan elektronların bozunma anında doğduğunu ve buna ek olarak şunu gösterdiler: Protonlar için çekirdekte bazı nötr parçacıkların bulunması gerekir.

1930'da Almanya'da çalışan Walter Bothe ve G. Becker, polonyum-210'un yaydığı yüksek enerjili alfa parçacıkları belirli hafif elementlere, özellikle berilyum veya lityuma çarptığında, alışılmadık derecede yüksek nüfuz gücüne sahip radyasyonun üretildiğini keşfettiler. İlk başta bunun gama radyasyonu olduğu düşünüldü, ancak bilinen tüm gama ışınlarından çok daha büyük bir nüfuz gücüne sahip olduğu ortaya çıktı ve deneyin sonuçları bu şekilde yorumlanamaz. 1932'de Irene ve Frédéric Joliot-Curie tarafından önemli bir katkı yapıldı. Bu bilinmeyen radyasyonun parafine veya hidrojen açısından zengin herhangi bir bileşiğe çarpması durumunda yüksek enerjili protonların üretildiğini gösterdiler. Bu kendi başına hiçbir şeyle çelişmiyordu, ancak sayısal sonuçlar teoride tutarsızlıklara yol açtı. Aynı yıl, yani 1932'de İngiliz fizikçi James Chadwick, gama ışını hipotezinin savunulamaz olduğunu gösteren bir dizi deney gerçekleştirdi. Bu radyasyonun protonun kütlesine yakın bir kütleye sahip yüksüz parçacıklardan oluştuğunu öne sürdü ve bu hipotezi doğrulayan bir dizi deney yaptı. Bu yüksüz parçacıklara, Latince nötr kökünden ve parçacıklar için olağan son ekten gelen nötronlar adı verildi. Aynı 1932'de D. D. Ivanenko ve ardından W. Heisenberg, atom çekirdeğinin protonlardan ve nötronlardan oluştuğunu öne sürdüler.

JAMES CHADWICK

İngiliz fizikçi James Chadwick, Manchester yakınlarındaki Bollington'da doğdu. Çamaşırhane sahibi John Joseph Chadwick ve Ann Mary (Knowles) Chadwick'in dört çocuğundan en büyüğüydü. Yerel bir ilkokuldan mezun olduktan sonra Manchester Belediye Lisesi'ne girdi ve burada matematikte başarılı oldu. 1908'de Chadwick, matematik okumak amacıyla Manchester Üniversitesi'ne girdi, ancak bir yanlış anlaşılma nedeniyle fizik için röportaj yaptı. Hatasını dile getiremeyecek kadar mütevazı olduğundan kendisine sorulan soruları dikkatle dinleyerek uzmanlık alanını değiştirmeye karar verdi. Üç yıl sonra üniversiteden fizik alanında onur derecesiyle mezun oldu.

1911'de Chadwick, Manchester'daki fiziksel laboratuvarda Ernest Rutherford'un gözetiminde yüksek lisans çalışmalarına başladı. İşte bu sıralarda, ince bir metal folyodan geçen alfa parçacıklarının (yüklü helyum atomları olarak kabul edilen) saçılması üzerine yapılan deneyler, Rutherford'un, bir atomun tüm kütlesinin, etrafını saran yoğun, pozitif yüklü bir çekirdekte yoğunlaştığını öne sürmesine yol açtı. Bilindiği gibi nispeten düşük bir kütleye sahip olan negatif yüklü elektronlar. Chadwick, 1913'te Manchester'dan yüksek lisans derecesini aldı ve aynı yıl burs kazanarak Berlin'deki Devlet Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde Hans Geiger'in (Rutherford'un eski asistanı) yanında radyoaktivite incelemek üzere Almanya'ya gitti. 1914'te Birinci Dünya Savaşı başladığında Chadwick, İngiliz vatandaşı olarak gözaltına alındı ​​ve 4 yıldan fazla bir süre Ruhleben'deki sivil bir kampta kaldı. Chadwick, sağlığına zarar veren zorlu koşullar nedeniyle acı çekmesine rağmen, acı çeken arkadaşlarının oluşturduğu bilim topluluğunda yer aldı. Grubun faaliyetleri, aralarında Chadwick'in staj sırasında tanıştığı Walter Nernst'in de bulunduğu bazı Alman bilim adamlarından destek aldı.

Chadwick'in keşfi

nötron parçacığı chadwick alfa

Chadwick 1919'da Manchester'a döndü. Bundan kısa bir süre önce Rutherford, alfa parçacıklarıyla (artık helyum çekirdeği olarak kabul ediliyordu) bombardımanın nitrojen atomunun diğer elementlerin daha hafif çekirdeklerine bozunmasına neden olabileceğini keşfetmişti. Birkaç ay sonra Rutherford, Cambridge Üniversitesi'ndeki Cavendish Laboratuvarı'nın müdürü olarak seçildi ve Chadwick'i kendisini takip etmesi için davet etti. Chadwick, Cambridge'deki Gonville ve Caius College'dan Wolleston Bursu aldı ve alfa parçacıklarıyla ilgili deneylere devam etmek için Rutherford'la birlikte çalışabildi. Çekirdeklerin bombardıman edilmesinin sıklıkla elementlerin en hafifi olan hidrojen çekirdeği gibi görünen şeyleri ürettiğini buldular. Hidrojen çekirdeği, karşılık gelen elektronun negatif yüküne eşit büyüklükte bir pozitif yük taşıyordu, ancak elektronun kütlesinden yaklaşık 2 bin kat daha büyük bir kütleye sahipti. Rutherford daha sonra buna proton adını verdi. Çekirdeğindeki protonların sayısı, çekirdeği çevreleyen elektronların sayısına eşit olduğundan, atomun bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğu ortaya çıktı. Ancak protonların bu sayısı, en basit hidrojen durumu hariç, atomların kütlesiyle uyuşmuyordu. Bu tutarsızlığı çözmek için Rutherford, 1920'de çekirdeklerin, daha sonra nötron adını vereceği, bir elektron ve bir protonun birleşiminden oluşan elektriksel olarak nötr parçacıklar içerebileceği fikrini öne sürdü. Karşıt görüş ise atomların çekirdeğin hem dışında hem de içinde elektronlar içerdiği ve nükleer elektronların negatif yükünün protonların yükünün bir kısmını iptal ettiği yönündeydi. O zaman çekirdeğin protonları atomun toplam kütlesine tam bir katkı yapacak ve toplam yükleri çekirdeği çevreleyen elektronların yükünü nötrleştirmeye yetecek kadar olacaktır. Rutherford'un nötr bir parçacığın var olduğu yönündeki iddiasına saygı duyulmasına rağmen, bu fikir henüz deneysel olarak doğrulanamadı.

Chadwick fizik alanında doktorasını 1921'de Cambridge'den aldı ve Gonville ve Caius College'ın akademik konseyine seçildi. İki yıl sonra Cavendish Laboratuvarı'nın müdür yardımcısı oldu. 20'li yılların sonuna kadar. hafif elementlerin çekirdeklerinin alfa parçacıkları tarafından bombardımanı altında yapay olarak parçalanması ve beta parçacıklarının (elektronlar) kendiliğinden emisyonu gibi atomik olayları araştırdı. Bu çalışma sırasında Rutherford nötr parçacığının varlığının nasıl doğrulanabileceği üzerinde düşündü, ancak bunu mümkün kılan belirleyici araştırma Almanya ve Fransa'da gerçekleştirildi.

1930'da Alman fizikçiler Walter Bothe ve Hans Becker, bazı hafif elementlerin alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesinin, gama ışınlarıyla karıştırdıkları, özel nüfuz gücüne sahip radyasyon ürettiğini keşfettiler. Gama ışınları ilk olarak radyoaktif çekirdeklerin ürettiği radyasyon olarak tanındı. Daha kısa dalga boyuna sahip oldukları için X ışınlarından daha büyük nüfuz gücüne sahiplerdi. Ancak bazı sonuçlar özellikle berilyumun bombardıman hedefi olarak kullanılması kafa karıştırıcıydı. Bu durumda, alfa parçacıklarının gelen akışının hareket yönündeki radyasyon, geriye doğru radyasyondan daha büyük nüfuz etme gücüne sahipti. Chadwick, berilyumun gama ışınları yerine nötr parçacıklar akışı yaydığını öne sürdü. 1932'de berilyum radyasyonunun nüfuz etme yeteneğini inceleyen Fransız fizikçiler Frederic Joliot ve Irene Joliot-Curie, bombardımana tabi berilyum ile radyasyon kaydedici görevi gören iyonizasyon odası arasına çeşitli emici malzemeler yerleştirdiler. Soğurucu olarak parafin (hidrojen açısından zengin bir madde) kullandıklarında, parafinden çıkan radyasyonda bir azalma değil, bir artış buldular. Test onları radyasyondaki artışın, nüfuz eden radyasyonla parafinden çıkan protonlardan (hidrojen çekirdekleri) kaynaklandığı sonucuna götürdü. Arthur H. Compton'un öncülüğünü yaptığı bir deneyde elektronların X ışınları (Compton etkisi) tarafından devre dışı bırakılması gibi, protonların alışılmadık derecede güçlü gama ışınlarının kuantumları (ayrı enerji birimleri) ile çarpışmaları sonucu devre dışı bırakıldığını öne sürdüler.

Chadwick, Fransız çift tarafından gerçekleştirilen deneyi hızla tekrarladı ve genişletti ve kalın bir kurşun plakanın, berilyum radyasyonu üzerinde, onu zayıflatmadan veya ikincil radyasyon üretmeden, yüksek nüfuz etme gücünü gösteren herhangi bir fark edilebilir etkiye sahip olmadığını buldu. Ancak parafin yine ek bir hızlı proton akışı sağladı. Chadwick, bunların gerçekten proton olduğunu doğrulayan ve enerjilerini belirleyen bir test gerçekleştirdi. Daha sonra, tüm göstergelere göre, alfa parçacıklarının berilyumla çarpışmasının, protonları parafinden bu kadar hızlı bir şekilde dışarı atmaya yetecek enerjiye sahip gama ışınları üretmesinin son derece olası olmadığını gösterdi. Böylece gama ışını fikrinden vazgeçip nötron hipotezine odaklandı. Nötronun varlığını kabul ederek, bir alfa parçacığının berilyum çekirdeği tarafından yakalanması sonucunda karbon elementinin çekirdeğinin oluşabileceğini ve bir nötronun salındığını gösterdi. Aynısını, alfa ışınlarıyla bombardıman edildiğinde nüfuz edici radyasyon üreten başka bir element olan bor için de yaptı. Bir alfa parçacığı ve bir bor çekirdeği birleşerek bir nitrojen çekirdeği ve bir nötron oluşturur. Nötron akısının yüksek nüfuz etme yeteneği, nötronun bir yükü olmaması ve bu nedenle bir madde içinde hareket ederken atomların elektrik alanlarından etkilenmemesi, ancak çekirdeklerle yalnızca doğrudan çarpışmalarda etkileşime girmesi nedeniyle ortaya çıkar. Bir nötron aynı enerjiye sahip bir kuantum elektromanyetik radyasyondan daha büyük bir momentuma sahip olduğundan, bir protonu yok etmek için gama ışınından daha az enerjiye ihtiyaç duyar. Berilyum radyasyonunun ileri yönde daha nüfuz edici olduğu gerçeği, nötronların gelen alfa parçacıkları akışının darbesi yönünde tercihli radyasyonu ile ilişkilendirilebilir.

Chadwick ayrıca, sanki bilardo toplarının çarpışmasından bahsediyormuşuz gibi, nötronlar ile maddeden çıkan protonlar arasındaki enerji alışverişini analiz ederek, Rutherford'un bir nötronun kütlesinin bir protonun kütlesine eşit olması gerektiği yönündeki hipotezini doğruladı. Kütleleri neredeyse aynı olduğundan enerji alışverişi özellikle verimlidir. Ayrıca C.T.R. tarafından icat edilen bir alet olan yoğunlaşma odasında nötronların çarptığı nitrojen atomlarının izlerini de analiz etti. Wilson. Yoğuşma odasındaki buhar, buhar molekülleri ile etkileşime girdiğinde iyonlaştırıcı parçacık tarafından bırakılan elektrikli bir yol boyunca yoğunlaşır. Parçacığın kendisi görünmez olmasına rağmen yol görülebilir. Nötron doğrudan iyonlaşmadığından izi görülmez. Chadwick, bir nitrojen atomuyla çarpışmadan sonra kalan izden nötronun özelliklerini belirlemek zorundaydı. Nötronun kütlesinin protonun kütlesinden %1,1 daha büyük olduğu ortaya çıktı.

Diğer fizikçiler tarafından yapılan deneyler ve hesaplamalar Chadwick'in bulgularını doğruladı ve nötronun varlığı hızla kabul edildi. Kısa bir süre sonra Werner Heisenberg, nötronun bir proton ve elektron karışımı olamayacağını, yüksüz bir nükleer parçacık olduğunu, keşfedilen üçüncü atom altı veya temel parçacık olduğunu gösterdi. Chadwick'in 1932'de nötronun varlığını kanıtlaması atomun resmini temelden değiştirdi ve fizikte daha ileri keşiflerin yolunu açtı. Nötronun atom yok edici olarak da pratik bir kullanımı vardı: pozitif yüklü protonun aksine çekirdeğe yaklaşırken itilmez.

İtiraf

"Nötron keşfinden dolayı" Chadwick, 1935'te Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nden Hans Pleyel kabul konuşmasında "Nötronun varlığı tamamen kanıtlandı" dedi ve "atom çekirdeği içindeki enerjinin dağılımına daha iyi uyan yeni bir atom yapısı kavramına yol açtı. Nötronun, atomları ve molekülleri, dolayısıyla tüm maddi Evreni oluşturan yapı taşlarından birini oluşturduğu açık bir şekilde ortaya çıktı.”

Chadwick, nükleer fizik araştırmaları için yeni bir merkez kurmak üzere 1935'te Liverpool Üniversitesi'ne taşındı. Liverpool'da üniversite ekipmanlarının modernizasyonunu denetledi ve yüklü parçacıkları hızlandıran bir tesis olan siklotron'un inşasını denetledi. 1939'da İkinci Dünya Savaşı başladığında İngiliz hükümeti Chadwick'e nükleer zincirleme reaksiyonun mümkün olup olmadığını sordu ve o da bu olasılığı araştırmak için Liverpool siklotronunu kullanmaya başladı. Ertesi yıl, Britanya'nın atom bombası yapma yeteneği hakkında iyimser sonuçlar çıkaran seçkin İngiliz bilim adamlarından oluşan küçük bir grup olan Mod Komitesi'ne katıldı ve Liverpool, Cambridge ve Bristol'deki deneysel atom silahı programlarının koordinatörü oldu. Ancak daha sonra İngiltere, Amerikan nükleer silah programına katılmaya karar verdi ve nükleer bilim adamlarını ABD'ye gönderdi. 1943'ten 1945'e kadar Chadwick, Manhattan Projesi (atom bombası yaratmaya yönelik gizli bir program) üzerinde çalışan İngiliz bilim adamlarının çabalarını koordine etti.

Chadwick, 1946'da Liverpool Üniversitesi'ne döndü. İki yıl sonra aktif bilimsel çalışmalardan emekli oldu ve Gonville ve Caius College'ın başına geçti. 1925'te evlendiği Stewart-Brown ile evlenmeden önce, 1958'de eşi Eileen ile Kuzey Galler'e taşındı. 1969'da ikiz kızlarına daha yakın olmak için Cambridge'e döndüler. Chadwick 5 yıl sonra Cambridge'de öldü.

Nobel Ödülü'nün yanı sıra Chadwick, Royal Society'nin Hughes Madalyası (1932) ve Copley Madalyası (1950), ABD Hükümeti Liyakat Madalyası (1946), Franklin Enstitüsü Franklin Madalyası (1951) ve Guthrie Madalyası'nı aldı. Londra Fizik Enstitüsü'nden (1967). 1945'te asaletle ödüllendirildi, dokuz İngiliz üniversitesinden fahri derecelere sahipti ve Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birçok bilimsel topluluk ve akademinin üyesiydi.

İkinci El Kitaplar

1.http://ru.wikipedia.org

2. http://hirosima.scepsis.ru

Allbest.ru'da yayınlandı

Benzer belgeler

Yirminci yüzyılın fiziğinin gelişimi. Rikke'nin metallerdeki akımın atomik olmayan doğasını test etmek için yaptığı deneyler, Perrin'in ise moleküllerin kütlelerini belirlemek için yaptığı deneyler. E. Rutherford'un alfa parçacıklarının ağır elementlerin atomlarına saçılması üzerine deneyleri. Süper iletkenlik ve süper akışkanlığın keşfi.

kurs çalışması, eklendi 01/10/2014


Temel parçacık, iç yapısı olmayan, yani başka parçacıklar içermeyen bir parçacıktır. Temel parçacıkların sınıflandırılması, sembolleri ve kütleleri. Renk yükü ve Pauli prensibi. Tüm maddelerin temel kurucu parçacıkları olarak fermiyonlar, türleri.

sunum, 27.05.2012 eklendi


Tüm temel parçacıkların özellikleri. Atom çekirdeğindeki protonlar ve nötronlar arasındaki bağlantı. Temel parçacıkların sınıflandırılması. Bir nötron ve bir protonun kütleleri arasındaki farkın büyüklüğü. Nötronların yerçekimsel etkileşimleri. Müon ömrünün deneysel değeri.

özet, 20.12.2011 eklendi


Büyük İngiliz fizikçi Michael Faraday'ın yaşamının, kişisel ve yaratıcı gelişiminin kısa bir taslağı. Faraday'ın elektromanyetizma alanındaki araştırmaları ve elektromanyetik indüksiyon olayını keşfi, yasanın formülasyonu. Elektrikle deneyler.

özet, 23.04.2009 eklendi


Rutherford'un deneyimi. Atomun yapısının incelenmesi. Diferansiyel kesit ölçümü. Atom çekirdeğinin bileşimi. Çekirdeklerin boyutunu ve içlerindeki kütle dağılımını ölçme yöntemleri. Proton, nötron, elektronun özellikleri. Nükleonların etkileşiminin tensör doğası.

sunum, 21.06.2016 eklendi


Nükleer radyasyonun gaz deşarj dedektörlerinin özellikleri (iyonizasyon odaları, oransal sayaçlar, Geiger-Muller sayaçları). Nükleer parçacıkları kaydederken sayaçlarda meydana gelen süreçlerin fiziği. Geiger-Muller sayacının çalışmasının analizi.

laboratuvar çalışması, 24.11.2010 eklendi


Temel fiziksel etkileşimler. Yer çekimi. Elektromanyetizma. Zayıf etkileşim. Fiziğin birliği sorunu. Temel parçacıkların sınıflandırılması. Atom altı parçacıkların özellikleri. Leptonlar. Hadronlar. Parçacıklar etkileşimlerin taşıyıcılarıdır.

tez, 02/05/2003 eklendi


Nükleer bir ortamda nötron saçılımının genliği, kırılma indeksleri. Nötron ışınının kat ettiği mesafeye polarizasyon ve dönme açısının bağımlılığı. Nükleer ortamda nötron enerjisi. Nükleer psödomanyetik alan için bir ifadenin elde edilmesi.

kurs çalışması, eklendi 07/23/2010


Elektrik akımının oluşumu, yüklü parçacıkların varlığı, hareketi ve etkileşimi. İki farklı metal temas ettiğinde elektriğin ortaya çıkışı teorisi, bir elektrik akımı kaynağının oluşturulması, elektrik akımının etkisinin incelenmesi.

sunum, 28.01.2011 eklendi


İngiliz matematikçi, fizikçi ve astronom Isaac Newton'un yaşam yolu. Cambridge Üniversitesi'nde eğitim ve profesörlük. Optikte deneyler, yansıtıcı teleskopun icadı. Mekanik ve matematik alanındaki keşifler.

Berilyum, radyoaktif polonyum tarafından yayılan α parçacıklarıyla bombalandığında, 10-20 kalınlığında bir kurşun tabakası gibi bir engelin üstesinden gelebilecek güçlü nüfuz edici radyasyon ortaya çıkar. santimetre. Bu radyasyon, Joliot-Curie'nin eşleri Irene ve Frederic (Irene, Marie ve Pierre Curie'nin kızıdır) tarafından Chadwick'le neredeyse aynı anda gözlemlendi, ancak bunların yüksek enerjili γ ışınları olduğunu varsaydılar. Berilyum radyasyonunun yoluna bir parafin plakası yerleştirilirse, bu radyasyonun iyonlaşma yeteneğinin keskin bir şekilde arttığını keşfettiler. Berilyum radyasyonunun, bu hidrojen içeren maddede büyük miktarlarda bulunan parafinden protonları yok ettiğini kanıtladılar. Protonların havadaki serbest yoluna dayanarak, bir çarpışma sırasında protonlara gerekli hızı verebilen γ-kuantanın enerjisini tahmin ettiler. Çok büyük olduğu ortaya çıktı - yaklaşık 50 MeV.

J. Chadwick, deneylerinde bir bulut odasında berilyum radyasyonuyla çarpışan nitrojen çekirdeklerinin izlerini gözlemledi. Bu deneylere dayanarak, deneyde gözlemlenen hızı nitrojen çekirdeklerine aktarabilen γ-kuantumunun enerjisinin bir tahminini yaptı. 100-150 çıktı MeV. Berilyumun yaydığı γ kuantumunun bu kadar büyük bir enerjisi olamaz. Bu temelde Chadwick, berilyumdan α parçacıklarının etkisi altında yayılanın kütlesiz γ kuantaları değil, ağır parçacıklar olduğu sonucuna vardı. Bu parçacıklar son derece nüfuz edici olduğundan ve Geiger sayacındaki gazı doğrudan iyonlaştırmadığından elektriksel olarak nötrdü. Bu, Chadwick'in deneylerinden 10 yıldan fazla bir süre önce Rutherford tarafından tahmin edilen bir parçacık olan nötronun varlığını kanıtladı.

Hidrojen en basit yapıya sahip elementtir. Pozitif bir yüke ve neredeyse sınırsız bir ömre sahiptir. Evrendeki en kararlı parçacıktır. Büyük Patlama'nın ürettiği protonlar henüz bozunmamıştır. Proton kütlesi 1,627*10-27 kg veya 938,272 eV'dir. Daha sıklıkla bu değer elektronvolt cinsinden ifade edilir.

Proton, nükleer fiziğin “babası” Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Tüm kimyasal elementlerin atom çekirdeklerinin protonlardan oluştuğu hipotezini öne sürdü, çünkü kütleleri bir hidrojen atomunun çekirdeğini tam sayı olarak aşıyor. Rutherford ilginç bir deney gerçekleştirdi. O zamanlar bazı elementlerin doğal radyoaktivitesi zaten keşfedilmişti. Bilim adamı, alfa radyasyonu (alfa parçacıkları yüksek enerjili helyum çekirdekleridir) kullanarak nitrojen atomlarını ışınladı. Bu etkileşim sonucunda bir parçacık uçtu. Rutherford bunun bir proton olduğunu öne sürdü. Wilson kabarcık odasındaki daha sonraki deneyler onun varsayımını doğruladı. Böylece 1913'te yeni bir parçacık keşfedildi, ancak Rutherford'un çekirdeğin bileşimi hakkındaki hipotezinin savunulamaz olduğu ortaya çıktı.

Nötronun keşfi

Büyük bilim adamı hesaplamalarında bir hata buldu ve çekirdeğin parçası olan ve protonla neredeyse aynı kütleye sahip başka bir parçacığın varlığına dair bir hipotez öne sürdü. Deneysel olarak bunu tespit edemedi.

Bu, 1932'de İngiliz bilim adamı James Chadwick tarafından yapıldı. Berilyum atomlarını yüksek enerjili alfa parçacıklarıyla bombaladığı bir deney gerçekleştirdi. Nükleer reaksiyonun bir sonucu olarak berilyum çekirdeğinden daha sonra nötron adı verilen bir parçacık yayıldı. Bu keşfinden dolayı Chadwick üç yıl sonra Nobel Ödülü'nü aldı.

Bir nötronun kütlesi aslında bir protonun kütlesinden çok az farklıdır (1.622 * 10-27 kg), ancak bu parçacığın bir yükü yoktur. Bu anlamda nötrdür ve aynı zamanda ağır çekirdeklerin bölünmesine neden olma yeteneğine sahiptir. Yük eksikliği nedeniyle bir nötron, yüksek Coulomb potansiyel bariyerini kolayca geçebilir ve çekirdeğin yapısına nüfuz edebilir.

Proton ve nötron kuantum özelliklerine sahiptir (parçacık ve dalga özelliklerini sergileyebilirler). Nötron radyasyonu tıbbi amaçlar için kullanılır. Yüksek nüfuz etme yeteneği, bu radyasyonun derindeki tümörleri ve diğer kötü huylu oluşumları iyonize etmesine ve tespit etmesine olanak tanır. Bu durumda parçacık enerjisi nispeten düşüktür.

Nötron, protondan farklı olarak kararsız bir parçacıktır. Ömrü yaklaşık 900 saniyedir. Bir protona, bir elektrona ve bir elektron nötrinosuna bozunur.

1920'de Rutherford, bir elektron ve bir protonun birleşmesi sonucu oluşan nötr bir temel parçacığın varlığını öne sürdü. J. Chadwick, otuzlu yıllarda bu parçacığı tespit etmeye yönelik deneyler yapmak üzere Cavendish Laboratuvarı'na davet edildi. Deneyler uzun yıllar sürdü. Hidrojen aracılığıyla elektrik deşarjı kullanılarak, çeşitli elementlerin çekirdeklerini bombalayan serbest protonlar üretildi. Hesaplama, istenen parçacığı çekirdekten çıkarıp yok etmenin ve dolaylı olarak proton ve elektron bozunumlarının izlerinden kurtulma eylemlerini kaydetmenin mümkün olacağı yönündeydi.

1930'da Bothe ve Becker ışınlandı A- Berilyum parçacıkları muazzam nüfuz gücüne sahip radyasyonu keşfetti. Bilinmeyen ışınlar kurşun, beton, kum vb. içinden geçti. İlk başta bunun sert X-ışını radyasyonu olduğu varsayıldı. Ancak bu varsayım eleştirilere dayanamadı. Çekirdeklerle nadir çarpışma eylemlerini gözlemlerken, ikincisi o kadar büyük bir geri dönüş aldı ki, bunu açıklamak için alışılmadık derecede yüksek bir X-ışını foton enerjisi varsaymak gerekliydi.

Chadwick, Bothe ve Becker'in deneylerinde tespit etmeye çalıştığı nötr parçacıkların berilyumdan uçup gittiğine karar verdi. Nötr parçacıkların sızıntısını tespit etmeyi umarak deneyleri tekrarladı, ancak işe yaramadı. Hiçbir iz bulunamadı. Deneylerini bir kenara bıraktı.

Deneylerinin yeniden başlaması için belirleyici itici güç, Irène ve Frédéric Joliot-Curie tarafından berilyum radyasyonunun protonları parafinden çıkarma yeteneği üzerine yayınlanan makaleydi (Ocak 1932). Joliot-Curie'nin sonuçlarını dikkate alarak Bothe ve Becker'in deneylerini değiştirdi. Yeni kurulumunun şeması Şekil 30'da gösterilmektedir. Berilyum radyasyonu saçılma yoluyla üretildi. A- Berilyum plakasındaki parçacıklar. Radyasyon yoluna bir parafin bloğu yerleştirildi. Radyasyonun protonları parafinden çıkardığı keşfedildi.

Artık berilyumdan gelen radyasyonun bir nötron akışı olduğunu biliyoruz. Kütleleri neredeyse bir protonun kütlesine eşittir, bu nedenle nötronlar enerjilerinin çoğunu ileri doğru uçan protonlara aktarırlar. Parafinden atılan ve ileri doğru uçan protonların enerjisi yaklaşık olarak yaklaşık 100 m'dir. 5,3 MeV. Chadwick, protonların yok edilmesini Compton etkisiyle açıklama olasılığını hemen reddetti; çünkü bu durumda, protonların üzerine saçılan fotonların yaklaşık 50 MeV(o zamanlar bu kadar yüksek enerjili fotonların kaynakları bilinmiyordu). Bu nedenle gözlemlenen etkileşimin şemaya göre gerçekleştiği sonucuna vardı.
Joliot-Curie reaksiyonu (2)

Bu deneyde, yalnızca serbest nötronlar ilk kez gözlemlenmekle kalmadı, aynı zamanda ilk nükleer dönüşüm de gerçekleşti; helyum ve berilyumun füzyonuyla karbon üretimi.

Görev 1. Chadwick'in deneyinde parafinden çıkan protonlar şu enerjiye sahipti: 5,3 MeV. Protonların foton saçılması sırasında bu kadar enerji elde edebilmesi için fotonların enerjiye sahip olması gerektiğini gösterin. 50 MeV.

Maddelerin moleküllerden, moleküllerin ise atomlardan oluştuğu keşfedildikten sonra fizikçiler yeni bir soruyla karşı karşıya kaldı. Atomların yapısını, neyden yapıldıklarını belirlemek gerekiyordu. Öğrencileri de bu zor sorunun çözümünü üstlendiler. Geçen yüzyılın başında proton ve nötronu keşfettiler

E. Rutherford'un zaten bir atomun bir çekirdek ve onun etrafında muazzam bir hızla dönen elektronlardan oluştuğuna dair varsayımları vardı. Ancak bir atomun çekirdeğinin neyden oluştuğu tam olarak belli değildi. E. Rutherford, herhangi bir kimyasal elementin atom çekirdeğinin bir çekirdek içermesi gerektiği hipotezini öne sürdü

Daha sonra protonun keşfiyle sonuçlanan bir dizi deneyle kanıtlandı. E. Rutherford'un deneysel deneylerinin özü, nitrojen atomlarının alfa radyasyonu ile bombalanması ve bunun yardımıyla bazı parçacıkların nitrojen atom çekirdeğinden dışarı atılmasıydı.

Bu işlem ışığa duyarlı filme kaydedildi. Ancak parlaklık çok zayıftı ve filmin hassasiyeti de düşüktü, bu nedenle E. Rutherford, öğrencilerine deneye başlamadan önce, gözlerinin zar zor fark edilebilecek şekilde görebilmesi için karanlık bir odada arka arkaya birkaç saat geçirmelerini önerdi. ışık sinyalleri.

Bu deneyde, karakteristik ışık izlerine dayanarak, nakavt edilen parçacıkların hidrojen ve oksijen atomlarının çekirdekleri olduğu belirlendi. E. Rutherford'un kendisini protonun keşfine götüren hipotezi zekice doğrulandı.

E. Rutherford bu parçacığa proton adını vermeyi önerdi (Yunancadan tercüme edilen "protos" ilk anlamına gelir). Bu durumda bunu öyle anlamalıyız ki, hidrojenin atom çekirdeği öyle bir yapıya sahiptir ki, içinde yalnızca bir proton bulunur. Proton bu şekilde keşfedildi.

Pozitif elektrik yüküne sahiptir. Bu durumda niceliksel olarak elektronun yüküne eşittir, sadece işareti zıttır. Yani proton ve elektronun birbirini dengelediği ortaya çıktı. Bu nedenle tüm nesneler atomlardan oluştuğu için başlangıçta yüksüzdür ve üzerlerine bir elektrik alanı etki etmeye başladığında elektrik yükü alırlar. Çeşitli kimyasal elementlerin atom çekirdeğinin yapısı, hidrojenin atom çekirdeğinden daha fazla sayıda proton içerebilir.

Protonun keşfi yapıldıktan sonra bilim adamları, kimyasal bir elementin atomunun çekirdeğinin sadece protonlardan oluşmadığını anlamaya başladılar, çünkü berilyum atomunun çekirdekleri ile fiziksel deneyler yaparak dört birim olduğunu keşfettiler. çekirdek, genel olarak çekirdek kütlesi - dokuz birim. Diğer beş birim kütlenin, elektrik yükü olmayan bazı bilinmeyen parçacıklara ait olduğunu varsaymak mantıklıydı, aksi takdirde elektron-proton dengesi bozulacaktı.

E. Rutherford'un bir öğrencisi olarak deneyler yaptı ve alfa radyasyonu bombardımanına tutulduğunda berilyumun atom çekirdeğinden çıkan temel parçacıkları tespit edebildi. Herhangi bir elektrik yükünün olmadığı ortaya çıktı. Bu parçacıkların reaksiyona girmemesi nedeniyle yükün yokluğu keşfedildi. Daha sonra atom çekirdeğinin yapısında eksik olan elementin keşfedildiği anlaşıldı.

D. Chadwick tarafından keşfedilen bu parçacığa nötron adı verildi. Protonla aynı kütleye sahip olduğu ortaya çıktı, ancak daha önce de belirtildiği gibi elektrik yükü yok.

Ayrıca periyodik tablodaki proton ve nötron sayısının bir kimyasal elementin seri numarasına eşit olduğu deneysel olarak doğrulandı.

Evrende, genellikle yıldızların evriminin son aşaması olan nötron yıldızları gibi nesneleri gözlemleyebilirsiniz. Bu tür nötron yıldızları çok yoğundur.