Atomové jádro. Odhalování tajemství

Moderní koncept atomu, potvrzený pracemi více vědců a teoretiků dvacátého století, nám umožňuje s vysokou pravděpodobností posoudit jeho strukturu a přítomnost různých elementárních částic ve svém složení. Atomové jádro je ústřední masivní částí atomu. Skládá se z protonů a neutronů, které získaly společný název - nukleony. Většina atomu (99,95%) je koncentrovaná ve svém jádru. Velikost je zanedbatelná a elektrický náboj je kladná a je násobkem absolutního náboje jednoho elektronu.

Podle počtu elektronů nebo náboje atomového jádra lze posoudit jednotlivé vlastnosti prvku. Toto číslo odpovídá jeho pořadovému číslu v periodické tabulce.

Objev atomového jádra je zásluhou E. Rutherforda, jeho pokusy v roce 1911 s rozptýlením a-částic, které projely hmotou, umožnily popsat konstrukci atomu s vysokou pravděpodobností.

Atomové jádro vodíku bylo vzato jako základ a elementární částice, která tvoří základ jádra jiných chemické prvky, dostal jméno protonu v roce 1920. Ale protonové elektroniky atomová struktura měl řadu nedostatků a nevysvětlil mnoho fyzické jevy.

K popisu složení jádra se věda elementárních částic blížila po objevení neutronu. V roce 1932 J. Chadwick, W. Heisenberg a DD Ivanenko učinili hypotézu o přítomnosti částice s neutrálním nábojem v jádru. A stavební materiál, ze kterého je jádro atomového jádra, je protony a neutrony. Počet nukleonů určuje hmotnostní číslo prvku.

Látky s stejným počtem protonů v kg jádro (jaderný náboj), jsou nazývány izotopy. Izotony jsou látky se stejným počtem neutronů. Látky s stejným počtem nukleonů jsou isobary.

Fyzika atomového jádra předpokládá existenci menších kompozitních "cihel" pro neutrony a protony. Kvarky, gluony, mezonová pole tvoří komplexní systém - atomové jádro. Další popis komplexních vzájemných vztahů elementárních částic předpokládá kvantová chromodynamika.

Za předpokladu, že základní problém stability, která se skládá z částic, které mají žádný elektrický náboj (neutrony) a kladně nabité protony, vědci k závěru, že v jádru jsou zejména jaderné síly, které se liší od elektromagnetické a gravitací.

Vliv těchto sil je přísně omezen vzdáleností, označují síly krátkého dosahu a jsou omezeny nepatrným rozsahem působení.

Na obvinění z nukleonů vykazují jaderné síly spravedlivou nezávislost. Přitahují se naprosto jiné částice. Tento jev se jasně projevuje, když se porovnávají vazebné energie zrcadlového jádra. Tento název byl dán jadérům se stejným počtem nukleonů, ale pouze počet protonů v jednom odpovídá počtu neutronů v druhém a naopak. Příkladem mohou být jádra helia a tritia (těžký vodík).

V procesu nukleace se také vyskytují neobvyklé jevy. Pokud vypočítáme hmotu jádra a odděleně hmoty prvků, které tvoří jeho složení, pak se hmotnost jádra ukáže být menší. Tento účinek se vysvětluje uvolněním energie v procesu jaderné syntézy, který byl nazván vázací energie atomových jader. Číselně lze jej určit výpočtem množství práce, kterou je třeba udělat pro rozdělení jádra na základní prvky (nukleony), aniž by jim bylo řečeno určitá kinetická energie.

V souvislosti s tím byl představen koncept specifické vazebné energie jádra. Vypočítává se v číselném ekvivalentu na jeden nukleon, který je v průměru 8 MeV / nukleon. Jak se počet nukleonů v jádře zvyšuje, vazebná energie klesá.

Poměr počtu protonů a neutronů se používá jako kritérium stability atomových jader.