Masa neutrona, protona, elektrona - što je uobičajeno?

Čim se dogodi susret s nepoznatim temama, uvijek se pojavljuje trgovačko-svakodnevno pitanje - koliko to utječe. Ali ako je to nepoznato elementarna čestica, što onda? Ali ništa, pitanje ostaje isto: kolika je masa ove čestice. Ako je netko bavi računajući troškove nastale čovječanstva kako bi zadovoljio svoju znatiželju za proučavanje preciznije mjerenje mase elementarnih čestica, tada bi znali da je, na primjer, neutron masa u kilogramima s prekrasnim broj nula iza decimalnog zareza, cijene čovječanstva skuplji od najskuplje konstrukcije s istim brojem nula do zarez.

I sve je počelo vrlo neuredno: u laboratoriju na čelu s JJ Tomsonom 1897. godine provedena su istraživanja katodnih zraka. Kao rezultat toga, utvrđena je univerzalna konstanta za svemir - vrijednost odnosa elektronske mase prema njegovoj naboju. Prije određivanja mase elektrona ostaje vrlo malo - da odredi njegovu naboj. U roku od 12 godina Robert Milliken je to uspio. Provodio je kapljice ulja koja su pale u električnom polju, a uspio je ne samo balansirati svoju težinu po veličini polja, već i napraviti potrebna i izuzetno osjetljiva mjerenja. Njihov je rezultat numerička vrijednost elektronske mase:

me = 9,109,38215 (15) * 10-31 kg.

Do tog vremena, proučavanje strukture atomska jezgra, gdje je pionir bio Ernest Rutherford. Upravo je on, promatrajući raspršivanje napunjenih čestica, predložio model atoma s vanjskom školjkom elektrona i pozitivnom jezgrom. Čestica, koja u planetarni model atoma Predložena je uloga jezgre najjednostavnijeg atoma, dobivena bombardiranjem dušika tok alfa zraka. Ovo je prva nuklearna reakcija primljena u laboratoriju - kao rezultat toga, kisik je proizveden iz dušika i nukleusa budućnosti atomi vodika, protonima. Međutim, alfa zrake se sastoje od složenih čestica: osim dva protona, oni sadrže još dva neutrona. Masa neutrona gotovo je jednaka masa protona a ukupna masa alfa čestice ispada da je prilično čvrsta kako bi uništila protunu jezgru i odvojila od nje "komad", što se dogodilo.

Protok pozitivnih protona bio je skrenut električnim poljem, nadoknađujući njegovo odstupanje uzrokovano sila gravitacije. U tim eksperimentima nije bilo teško odrediti masu protona. No, najzanimljivije je pitanje koje je proporcije mase protona i elektrona. Zagonetka je odmah riješena: masa protona prelazi masu elektrona nešto više od 1836 puta.

Tako je, u početku, model atoma pretpostavljen, prema Rutherfordu, kao kompleks elektron-protona s istim brojem protona i elektrona. Međutim, vrlo se brzo ispostavilo da primarni nuklearni model u potpunosti ne opisuje sve promatrane učinke na interakcije elementarnih čestica. Samo 1932 James Chadwick potvrdio je hipotezu dodatnih čestica u jezgri. Pozvani su neutroni, neutralni protoni, tk. nisu imali naplatu. Upravo ta okolnost uzrokuje njihovu veću penetracijsku moć - oni ne troše svoju energiju na ionizaciju suprotnih atoma. Masa neutrona je sasvim neznatno veća od protonske mase - samo oko 2.6 elektronskih masa više.

Kemijska svojstva tvari i spojeva koji su nastali ovim elementom određeni su brojem protona u jezgri atoma. Tijekom vremena je potvrđeno sudjelovanje protona u snažnim i drugim temeljnim interakcijama: elektromagnetski, gravitacijski i slabi. U ovom slučaju, unatoč činjenici da nema neutrona, u jakim interakcijama proton i neutron tretiraju se kao elementarne čestice nukleona u različitim kvantnim stanjima. Dio sličnosti u ponašanju ovih čestica objašnjava činjenica da se masa neutrona razlikuje vrlo malo od mase protona. Stabilnost protona omogućuje njihovu uporabu, prethodno ubrzanu na velike brzine, kao bombardiranje čestica nuklearnih reakcija.