Відкриття протону. Відкриття нейтрону. Відкриття протону та нейтрону Відкриття протону хто

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Федеральне агентство морського та річкового транспорту

ФДБОУ ВПО «ГУМРФ імені адмірала С.О. Макарова»

Арктичний морський інститут імені В.І. Вороніна – філія

Федерального державного бюджетного

освітньої установи вищої професійної освіти

«Державний університет морського та річкового флоту

імені адмірала С.О. Макарова»

(Арктичний морський інститут імені В.І. Вороніна – філія

ФДБОУ ВПО «ГУМРФ імені адмірала С.О. Макарова»)

180403.51 Судноводство

заочна форма навчання 1 курс

РЕФЕРАТ

«відкриття нейтрону»

Курсант Смирнов С.В. виконав та захистив реферат з оцінкою___від__.__2014

2014

Нейтрон

Що ми знаємо про нейтрон?

Нейтромн (від латів. neuter - ні той, ні інший) - важка елементарна частка, яка не має електричного заряду. Нейтрон є ферміоном і належить до класу баріонів. Нейтрони (разом із протонами) є одним із двох головних компонентів атомних ядер; загальна назва для протонів та нейтронів - нуклони.

ВІДКРИТТЯ НЕЙТРОНУ

У 1930 р. В. А. Амбарцумян і Д. Д. Іваненко показали, що ядро ​​не може, як вважалося в той час, складатися з протонів та електронів, що електрони, що вилітають з ядра при бета-розпаді, народжуються в момент розпаду, і що крім протонів, в ядрі повинні бути деякі нейтральні частинки.

У 1930 році Вальтер Боте і Г. Бекер, які працювали в Німеччині, виявили, що якщо високоенергетичні альфа-частинки, що випускаються полонієм-210, потрапляють на деякі легкі елементи, особливо на берилій або літій, утворюється випромінювання з надзвичайно великою здатністю, що проникає. Спочатку вважалося, що це - гамма-випромінювання, але з'ясувалося, що воно має набагато більшу проникаючу здатність, ніж усі відомі гамма-промені, і результати експерименту не можуть бути таким чином інтерпретовані. Важливий внесок зробили в 1932 році Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі. Вони показали, що якщо це невідоме випромінювання потрапляє на парафін або будь-яке інше з'єднання, багате на водень, утворюються протони високих енергій. Саме собою це нічому не суперечило, але чисельні результати призводили до нестиковок теоретично. Пізніше того ж 1932 року англійський фізик Джеймс Чедвік провів серію експериментів, в яких він показав, що гамма-променева гіпотеза неспроможна. Він припустив, що це випромінювання складається із незаряджених частинок з масою, близькою до маси протона, і провів серію експериментів, що підтвердили цю гіпотезу. Ці незаряджені частинки були названі нейтронами від латинського кореня neutral та звичайного для частинок суфікса on (він). У тому ж 1932 р. Д. Д. Іваненко і потім В. Гейзенберг припустили, що атомне ядро ​​складається з протонів та нейтронів.

ДЖЕЙМС ЧЕДВІК

Англійський фізик Джеймс Чедвік народився в Боллінгтоні, поблизу Манчестера. Він був старшим із чотирьох дітей Джона Джозефа Чедвіка, власника пральні, та Енн Мері (Ноулс) Чедвік. Закінчивши місцеву початкову школу, він вступив до манчестерської муніципальної середньої школи, де виділявся успіхами в математиці. У 1908 р. Чедвік вступив до Манчестерського університету, збираючись вивчати математику, проте через непорозуміння з ним провели співбесіду з фізики. Занадто скромний, щоб вказати на помилку, він уважно вислухав питання, які йому ставили, і вирішив змінити спеціалізацію. Через три роки він закінчив університет із відзнакою з фізики.

У 1911 р. Чедвік розпочав аспірантську роботу під керівництвом Ернеста Резерфорда у фізичній лабораторії у Манчестері. Саме в цей час експерименти з розсіювання альфа-частинок (які розглядалися як заряджені атоми гелію), пропущених через тонку металеву фольгу, привели Резерфорда до припущення, що вся маса атома сконцентрована в щільному позитивно зарядженому ядрі, оточеному негативно зарядженими електронами , мають відносно малу масу. Чедвік отримав ступінь магістра в Манчестері в 1913 р., і цього ж року, ставши володарем стипендії, він виїхав до Німеччини, щоб вивчати радіоактивність під керівництвом Ганса Гейгера (колишнього асистента Резерфорда) у Державному фізико-технічному інституті Берліні. Коли у 1914 р. почалася перша світова війна, Чедвік був інтернований як англійський громадянин і понад 4 роки провів у таборі для цивільних осіб у Рулебені. Хоча Чедвік страждав від суворих умов, що підточували його здоров'я, він взяв участь у науковому суспільстві, створеному товаришами з нещастя. Діяльність цієї групи отримала підтримку з боку деяких німецьких вчених, включаючи Вальтера Нернста, з яким Чедвік познайомився з інтернованням.

Відкриття Чедвіка

нейтрон частка чедвік альфа

Чедвік повернувся до Манчестера в 1919 р. Незадовго перед цим Резерфорд виявив, що бомбардування альфа-частинками (які тепер розглядалися як ядра гелію) може викликати розпад атома азоту на легші ядра інших елементів. Через кілька місяців Резерфорда обрали на посаду директора Кавендіської лабораторії Кембриджського університету, і він запросив Чедвіка піти за ним. Чедвік отримав стипендію Уоллестона в Гонвілл-енд-Кайус-коледжі, Кембридж, і зміг працювати з Резерфордом, продовжуючи експерименти з альфа-частинками. Вони з'ясували, що з бомбардуванні ядер часто утворюється те, що, очевидно, є ядрами водню, найлегшого з елементів. Ядро водню несло позитивний заряд, рівний за величиною негативного заряду відповідного електрона, але мало масою, приблизно в 2 тис. разів перевищує масу електрона. Резерфорд пізніше назвав його протоном. Ставало ясно, що атом як ціле був електрично нейтральним, оскільки число протонів у його ядрі дорівнювало числу навколишніх ядро ​​електронів. Однак таке число протонів не узгоджувалося з масою атомів, за винятком найпростішого випадку водню. Щоб усунути таку розбіжність, Резерфорд запропонував у 1920 р. ідею, що ядра можуть містити електрично нейтральні частинки, які він назвав нейтронами, утворені з'єднанням електрона і протона. Протилежна думка полягала в тому, що атоми містять електрони як поза, так і всередині ядра і що негативний заряд ядерних електронів просто нейтралізує частину заряду протонів. Тоді протони ядра давали б повний внесок у загальну масу атома, а їх сумарний заряд був би такий, щоб нейтралізувати заряд навколишніх ядро ​​електронів. Хоча до припущення Резерфорда про те, що існує нейтральна частка, поставилися з повагою, проте не було експериментального підтвердження цієї ідеї.

Чедвік отримав докторський ступінь з фізики в Кембриджі в 1921 р. і був обраний членом вченої ради Ґонвілл-енд-Кайус-коледжу. Через два роки він став заступником директора Кавендіської лабораторії. Аж до кінця 20-х років. він досліджував такі атомні явища, як штучний розпад ядер легких елементів під дією бомбардування альфа-частинками та спонтанне випромінювання бета-частин (електронів). У процесі цієї роботи він розмірковував над тим, як можна було б підтвердити існування резерфордівської нейтральної частки, проте вирішальні дослідження, що дозволили це зробити, було проведено у Німеччині та Франції.

У 1930 р. німецькі фізики Вальтер Боте і Ханс Беккер виявили, що при бомбардуванні деяких легких елементів альфа-частинками виникає випромінювання, що має особливу проникаючу силу, яке вони прийняли за гамма-промені. Гамма-промені вперше стали відомі як випромінювання, що породжується радіоактивними ядрами. Вони мали більшу, ніж у рентгенівських променів, проникаючою здатністю, оскільки вони більш коротка довжина хвилі. Однак деякі результати спантеличували, особливо коли в якості мішені для бомбардування використовувався берилій. При цьому випромінювання в напрямку руху падаючого потоку альфа-частинок мало більшу проникаючу здатність, ніж зворотне випромінювання. Чедвік припустив, що берилій випромінює потік нейтральних частинок, а не гамма-промені. У 1932 р. французькі фізики Фредерік Жоліо та Ірен Жоліо-Кюрі, досліджуючи проникаючу здатність випромінювання берилію, поміщали різні поглинаючі матеріали між бериллієм, що бомбардується, і іонізаційною камерою, що виконувала роль реєстратора випромінювання. Коли як поглинач вони взяли парафін (речовина, багате воднем), то виявили збільшення, а не зменшення випромінювання, що виходить з парафіну. Перевірка привела їх до висновку, що посилення випромінювання пов'язане з протонами (ядрами водню), що вибиваються з парафіну радіацією, що проникає. Вони припустили, що протони вибиваються внаслідок зіткнень із квантами (дискретними одиницями енергії) надзвичайно потужного гамма-випромінювання, подібно до того, як електрони вибиваються при зіткненні з рентгенівськими променями (ефект Комптона) в експерименті, вперше проведеному Артуром Х. Комптоном.

Чедвік швидко повторив і розширив експеримент, проведений французькою парою, і виявив, що товста свинцева пластина не надає скільки-небудь помітного впливу на випромінювання берилію, не послаблюючи його і не породжуючи вторинного випромінювання, що свідчило про його високу здатність. Однак парафін знову дав додатковий потік швидких протонів. Чедвік зробив перевірку, яка підтвердила, що це справді протони, і визначив їхню енергію. Потім він показав, що за всіма ознаками вкрай мало ймовірно, щоб при зіткненнях альфа-часток з бериллієм могли виникати гамма-промені з енергією, достатньою для того, щоб вибивати протони з парафіну з такою швидкістю. Тому він залишив ідею про гамма-промені та зосередився на нейтронній гіпотезі. Взявши існування нейтрона, він показав, що в результаті захоплення альфа-частинки ядром берилію може утворитися ядро ​​елемента вуглецю, причому звільняється один нейтрон. Те саме він зробив і з бором - ще одним елементом, що породжував проникаючу радіацію при бомбардуванні альфа-променями. Альфа-частка та ядро ​​бору з'єднуються, утворюючи ядро ​​азоту та нейтрон. Висока проникаюча здатність потоку нейтронів виникає тому, що нейтрон не має заряду і, отже, під час руху в речовині не відчуває впливу електричних полів атомів, а взаємодіє з ядрами лише за прямих зіткнень. Нейтрону потрібна також менша енергія, ніж гамма-променю, щоб вибити протон, оскільки він має більший імпульс, ніж квант електромагнітного випромінювання тієї ж енергії. Те, що випромінювання берилію у прямому напрямку виявляється більш проникним, можна пов'язати з кращим випромінюванням нейтронів у напрямку імпульсу падаючого потоку альфа-часток.

Чедвік також підтвердив гіпотезу Резерфорда, що маса нейтрону повинна дорівнювати масі протона, аналізуючи обмін енергією між нейтронами і протонами, вибитими з речовини, ніби йшлося про зіткнення більярдних куль. Енергообмін особливо ефективний, оскільки їх маси майже однакові. Він також проаналізував треки атомів азоту, що зазнали зіткнення з нейтронами, в конденсаційній камері - приладі, винайденому Ч.Т.Р. Вільсон. Пара в конденсаційній камері конденсується вздовж наелектризованої доріжки, яку залишає іонізуюча частка при взаємодії з парами. Доріжка видно, хоча сама частка і невидима. Оскільки нейтрон не має безпосередньо іонізуючого впливу, його слід не видно. Чедвіку довелося встановлювати властивості нейтрона по треку, що залишається після зіткнення з атомом азоту. Виявилося, що маса нейтрону на 1,1% перевищує масу протону.

Експерименти та розрахунки, зроблені іншими фізиками, підтвердили висновки Чедвіка, і існування нейтрона було швидко визнано. Незабаром після цього Вернер Гейзенберг показав, що нейтрон не може бути сумішшю протона і електрона, а є незарядженою ядерною частинкою - третьою субатомною, або елементарною частинкою з тих, що були відкриті. Запропонований Чедвіком доказ існування нейтрона в 1932 р. докорінно змінив картину атома і проклав шлях для подальших відкриттів у фізиці. У нейтрона було і практичне застосування як у руйнівника атома: на відміну від позитивно зарядженого протона він не відштовхується при підході до ядра.

Визнання

«За відкриття нейтрона» Чедвіка було нагороджено 1935 р. Нобелівською премією з фізики. «Існування нейтрону повністю встановлено, - сказав Ганс Плейель зі Шведської королівської академії наук у своїй промові на церемонії вручення, - внаслідок чого вчені дійшли нової концепції будови атома, яка краще узгоджується з розподілом енергії всередині атомних ядер. Стало очевидним, що нейтрон утворює одну з будівельної цегли, з якої складаються атоми і молекули, а отже, і весь матеріальний Всесвіт».

Чедвік перейшов у 1935 р. до Ліверпульського університету, щоб створити новий центр фізичних ядерних досліджень. У Ліверпулі він стежив за модернізацією університетського обладнання та керував будівництвом циклотрону – установки для прискорення заряджених частинок. Коли в 1939 р. почалася Друга Світова війна, британський уряд звернувся до Чедвіка із запитом, чи можлива ланцюгова ядерна реакція, і він почав за допомогою ліверпульського циклотрону досліджувати цю можливість. Наступного року він увійшов до складу Модівського комітету, невеликої обраної групи відомих британських учених, яка зробила оптимістичні висновки про можливість Британії створити атомну бомбу, і став координатором експериментальних програм з розробки атомної зброї у Ліверпулі, Кембриджі та Брістолі. Надалі Британія вирішила приєднатися до американської програми створення ядерної зброї і направила своїх учених, які займалися ядерними дослідженнями, до Сполучених Штатів. З 1943 по 1945 р. Чедвік координував зусилля британських учених, які працювали над Манхеттенським проектом (секретна програма створення атомної бомби).

Чедвік повернувся до Ліверпульського університету в 1946 р. Через два роки він відійшов від активної наукової діяльності і очолив Гонвілл-енд-Кайус-коледж. У 1958 р. він переїхав до Північного Уельсу з дружиною Ейлін, до заміжжя Стюарт-Браун, з якою одружився в 1925 р. Вони повернулися до Кембриджу в 1969 р., щоб бути ближче до своїх дочок-близнюків. Чедвік помер через 5 років у Кембриджі.

Крім Нобелівської премії, Чедвік отримав медаль Х'югса (1932 р.) та медаль Коплі (1950 р.) Королівського товариства, медаль «За заслуги» уряду США (1946 р.), медаль Франкліна Франкліновського інституту (1951 р.) та медаль Гутрі Фізичного інституту Лондоні (1967 р.). Здобувши дворянське звання в 1945 р., він був володарем почесних ступенів 9 британських університетів і був членом багатьох наукових товариств та академій у Європі та Сполучених Штатах.

Використовувана література

1.http://ua.wikipedia.org

2. http://hirosima.scepsis.ru

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Розвиток фізики ХХ століття. Досліди Рікке щодо перевірки неатомного характеру струму в металах, Перрена з визначення мас молекул. Експерименти Е. Резерфорда з розсіювання альфа-часток на атомах важких елементів. Відкриття надпровідності та надплинності.

курсова робота , доданий 10.01.2014


Елементарна частка - частка без внутрішньої структури, тобто не містить інших частинок. Класифікація елементарних частинок, їх символи та маса. Колірний заряд та принцип Паулі. Ферміони як базові складники всієї матерії, їх види.

презентація , доданий 27.05.2012


Властивості всіх елементарних частинок. Зв'язок протонів та нейтронів в атомних ядрах. Класифікація елементарних частинок. Розмір різниці мас нейтрону і протона. Гравітаційні взаємодії нейтронів. Експериментальне значення життя мюона.

реферат, доданий 20.12.2011


Короткий нарис життя, особистісного та творчого становлення великого англійського фізика Майкла Фарадея. Дослідження Фарадея в галузі електромагнетизму та відкриття ним явища електромагнітної індукції, формулювання закону. Експерименти із електрикою.

реферат, доданий 23.04.2009


Досвід Резерфорд. Вивчення будови атома. Вимірювання диференціального перерізу. склад атомного ядра. Методи вимірювання розмірів ядер та розподілу в них маси. Характеристики протону, нейтрону, електрону. Тензорний характер взаємодії нуклонів.

презентація , доданий 21.06.2016


Характеристика газорозрядних детекторів ядерних випромінювань (іонізаційних камер, пропорційних лічильників, лічильників Гейгера-Мюллера). Фізика процесів, які у лічильниках під час реєстрації ядерних частинок. Аналіз роботи лічильника Гейгер-Мюллера.

лабораторна робота , доданий 24.11.2010


Фундаментальні фізичні взаємодії. Гравітація. Електромагнетизму. Слабка взаємодія. Проблема єдності фізики. Класифікація елементарних частинок. Характеристики субатомних частинок. Лептони. Адрони. Частинки – переносники взаємодій.

дипломна робота , доданий 05.02.2003


Амплітуда розсіювання нейтрону в ядерному середовищі, показники її заломлення. Залежність поляризації та кута повороту від пройденої нейтронним пучком відстані. Енергія нейтрону в ядерному середовищі. Отримання виразу для ядерного псевдомагнітного поля.

курсова робота , доданий 23.07.2010


Утворення електричного струму, існування, рух та взаємодія заряджених частинок. Теорія появи електрики при зіткненні двох різнорідних металів, створення джерела електричного струму, вивчення дії електричного струму.

презентація , доданий 28.01.2011


Життєвий шлях Ісаака Ньютона – англійського математика, фізика та астронома. Здобуття освіти та професорська діяльність у Кембриджському університеті. Експерименти оптики, винахід телескопа-рефлектора. Відкриття в галузі механіки та математики.

При бомбардуванні берилію α-частинками, що випускаються радіоактивним полонієм, виникає сильне проникаюче випромінювання, здатне подолати таку перешкоду, як шар свинцю товщиною 10 -20 см. Це випромінювання майже одночасно з Чедвіком спостерігали подружжя Жоліо-Кюрі Ірен і Фредерік (Ірен - дочка Марії та П'єра Кюрі), але вони припустили, що це γ-промені великої енергії. Вони виявили, що якщо на шляху випромінювання берилію поставити парафінову пластину, то іонізуюча здатність цього випромінювання різко зростає. Вони довели, що випромінювання берилію вибиває з парафіну протони, які у великій кількості є в цій водневмісній речовині. По довжині вільного пробігу протонів у повітрі вони оцінили енергію γ-квантів, здатних при зіткненні повідомити протонів необхідну швидкість. Вона виявилася величезною - близько 50 МеВ.

Дж. Чедвік у своїх дослідах спостерігав у камері Вільсона треки ядер азоту, які зазнали зіткнення з берилієвим випромінюванням. На підставі цих дослідів він зробив оцінку енергії γ-кванту, здатного повідомити ядра азоту спостерігається в експерименті швидкість. Вона виявилася рівною 100-150 МеВ. Такою величезною енергією не могли мати γ-кванти, випущені бериллієм. На цій підставі Чедвік зробив висновок, що з берилію під дією α-часток вилітають не безмасові γ-кванти, а досить важкі частки. Оскільки ці частинки мали велику проникаючу здатність і безпосередньо не іонізували газ у лічильнику Гейгера, отже, вони були електронейтральні. Так було доведено існування нейтрона – частки, передбаченої Резерфордом більш ніж за 10 років до дослідів Чедвіка.

Гідрогену, елемента, який має найпростішу будову. Воно має позитивний заряд та практично необмежений час життя. Це найстабільніша частка у Всесвіті. Протони, що утворилися внаслідок Великого Вибуху, досі не розпалися. Маса протона становить 1,627*10-27 кг або 938,272 еВ. Найчастіше цю величину виражають у електронвольтах.

Протон було відкрито «батьком» ядерної фізики Ернестом Резерфордом. Він висунув гіпотезу у тому, що ядра атомів всіх хімічних елементів складаються з протонів, оскільки у масі вони перевищують ядро ​​атома водню у кілька разів. Резерфорд поставив цікавий досвід. У ті часи вже було відкрито природну радіоактивність деяких елементів. За допомогою альфа-випромінювання (альфа-частинки являють собою ядра гелію з високими енергіями) вчений опромінював атоми азоту. Внаслідок такої взаємодії вилітала частка. Резерфорд припустив, що то протон. Подальші досліди у бульбашковій камері Вільсона підтвердили його припущення. Так у 1913 році було відкрито нову частинку, але гіпотеза Резерфорда про склад ядра виявилася неспроможною.

Відкриття нейтрону

Великий вчений знайшов помилку у своїх розрахунках і висунув гіпотезу про існування ще однієї частинки, що входить до складу ядра і має практично ту ж масу, що й протон. Експериментально він не зміг її виявити.

Це зробив у 1932 році зробив англійський вчений Джеймс Чедвік. Він поставив досвід, під час якого бомбардував атоми берилію високоенергетичними альфа-частинками. Внаслідок ядерної реакції з ядра берилію вилітала частка, згодом названа нейтроном. За своє відкриття Чедвік вже за три роки отримав Нобелівську премію.

Маса нейтрону дійсно мало відрізняється від маси протона (1,622*10-27 кг), але ця частка не має заряду. У цьому сенсі вона нейтральна і водночас здатна викликати поділ важких ядер. Через відсутність заряду нейтрон може легко пройти через високий кулоновський потенційний бар'єр та впровадитись у структуру ядра.

Протон і нейтрон мають квантові властивості (можуть виявляти властивості частинок і хвиль). Нейтронне випромінювання використовують із медичною метою. Висока проникаюча здатність дозволяє цьому випромінюванню іонізувати глибинні пухлини та інші злоякісні утворення та виявляти їх. При цьому енергія часток відносно невелика.

Нейтрон, на відміну протона, нестабільна частка. Її час життя становить близько 900 секунд. Вона розпадається на протон, електрон та електронне нейтрино.

У 1920 р. Резерфорд висловлював здогад про існування нейтральної елементарної частки, утвореної результаті злиття електрона і протона. Для проведення експериментів щодо виявлення цієї частки у тридцятих роках до Кавендиської лабораторії було запрошено Дж.Чедвіка. Досліди проходили багато років. З допомогою електричного розряду через водень виходили вільні протони, якими бомбардували ядра різних елементів. Розрахунок був на те, що вдасться вибити з ядра шукану частинку і зруйнувати її, і за розпадними треками протона і електрона непрямим чином зафіксувати акти вибивання.

У 1930 році Боте та Бекер при опроміненні a- частинками берилію виявили випромінювання величезної проникаючої спроможності. Невідомі промені проходили через свинець, бетон, пісок тощо. Спочатку передбачалося, що це тверде рентгенівське випромінювання. Але таке припущення не витримувало критики. При спостереженні рідкісних актів зіткнення з ядрами останні отримували таку велику віддачу, пояснення якої треба було припускати надзвичайно високу енергію рентгенівських фотонів.

Чедвік вирішив, що у дослідах Боте та Бекера з берилію вилітали ті нейтральні частки, які він намагався виявити. Він повторив досліди, сподіваючись виявити теки нейтральних частинок, але безрезультатно. Треки не виявляли. Він відклав свої досліди.

Вирішальним поштовхом до відновлення його експериментів була опублікована Ірен і Фредеріком Жоліо-Кюрі стаття про здатність берилієвого випромінювання вибивати протони з парафіну (січень 1932). Враховуючи результати Жоліо-Кюрі, він модифікував досліди Боте та Бекера. Схема його нової установки показана малюнку 30. Бериллієве випромінювання виходило при розсіянні a- частинок на берилієвій платівці. На шляху випромінювання містився парафіновий блок. Виявили, що випромінювання вибиває з парафіну протони.

Зараз нам відомо, що випромінювання з берилію є потіком нейтронів. Їх маса практично дорівнює масі протону, тому велику частину енергії нейтрони передають протонам, що вилітають вперед. 5,3 МеВ. Чедвік відразу відкинув можливість пояснення вибивання протонів ефектом Комптона, тому що в цьому випадку доводилося припускати, що фотони, що розсіюються на протонах, мають величезну на ті часи енергію навколо. 50 МеВ(на той час не були відомі джерела таких високоенергійних фотонів). Тому він зробив висновок, що взаємодія, що спостерігалася, відбувається за схемою
реакція Жоліо-Кюрі (2)

У цьому досвіді не тільки вперше спостерігалися вільні нейтрони, це також перше ядерне перетворення - одержання вуглецю при злитті гелію та берилію.

Завдання 1.У досвіді Чедвіка вибиті з парафіну протони мали енергію. 5,3 МеВ. Покажіть, що з придбання такої енергії протонами при розсіянні фотонів необхідно, щоб фотони мали енергію 50 МеВ.

Після того, як було відкрито, що речовини складаються з молекул, а ті у свою чергу - з атомів, перед вченими-фізиками постало нове питання. Потрібно було встановити структуру атомів - із чого складаються вони. За вирішення цього непростого завдання взялися і його учні. Відкриття протону та нейтрону ними відбулося на початку минулого століття

У Резерфорда вже були припущення щодо того, що атом складається з ядра і обертаються навколо нього на величезній швидкості електронів. Але з чого складається ядро ​​атома, було зовсім зрозуміло. Е. Резерфорд запропонував гіпотезу у тому, що у складі атомного ядра будь-якого хімічного елемента має бути ядро

Пізніше було доведено серією експериментів, у яких було здійснено відкриття протона. Суть експериментальних дослідів Еге. Резерфорда полягала у тому, що атоми азоту зазнавали бомбардування альфа-випромінюванням, з допомогою якого деякі частки вибивалися з атомного ядра азоту.

Цей процес фіксувався на світлочутливій плівці. Однак свічення було таким слабким, а чутливість плівки була також невелика, тому Е. Резерфорд запропонував своїм учням, перш ніж приступати до досвіду, кілька годин поспіль перебувати в темній кімнаті, щоб очі могли розгледіти ледь помітні світлові сигнали.

У цьому експерименті з характерних світлових слідів було визначено, що частинки, які були вибиті, були ядрами атомів водню та кисню. Гіпотеза Еге. Резерфорда, яка призвела його до того, що було здійснено відкриття протона, знайшла своє блискуче підтвердження.

Цю частинку Еге. Резерфорд запропонував назвати протоном (у перекладі з грецької «протос» означає перший). При цьому треба розуміти так, що атомне ядро ​​водню має таку структуру, що в ній присутній тільки один протон. Так було здійснено відкриття протона.

Електричний заряд має позитивний. При цьому кількісно він дорівнює заряду електрона, тільки знак протилежний. Тобто виходить, що протон і електрон як би один одного врівноважують. Тому всі предмети, оскільки вони складаються з атомів, спочатку не заряджені, а електричний заряд отримують тоді, коли на них починає діяти електричне поле. У структурі атомних ядер різних хімічних елементів може бути більше протонів, ніж у атомному ядрі водню.

Після того, як було здійснено відкриття протона, вчені почали розуміти, що ядро ​​атома хімічного елемента складається не тільки з протонів, оскільки, проводячи фізичні експерименти з ядрами берилію атома, виявили, що в ядрі становила чотири одиниці, в той час як в цілому маса ядра – дев'ять одиниць. Логічно було припустити, що ще п'ять одиниць маси належить якимось невідомим часткам, які не мають електричного заряду, оскільки інакше електронно-протонний баланс було порушено.

Учень Е. Резерфорда, провів експерименти і зміг виявити елементарні частинки, які вилітали з атомного ядра берилію, коли їх бомбардували альфа-випромінюванням. З'ясувалося, що вони не мають електричного заряду. Виявлено було відсутність заряду внаслідок того, що ці частинки не реагували на тоді стало зрозуміло, що виявлений недостатній елемент структури атомного ядра.

Цю відкриту Д. Чедвіком частинку назвали нейтроном. З'ясувалося, що він має таку ж масу, як у протона, але, як уже було сказано, немає електричного заряду.

Крім того, було підтверджено експериментально, що кількість протонів та нейтронів дорівнює порядковому номеру хімічного елемента в періодичній системі.

У Всесвіті можна спостерігати такі об'єкти, як нейтронні зірки, які нерідко є кінцевим етапом еволюції зірок. Такі нейтронні зірки вирізняються дуже високою щільністю.