Koje su nukleoni i što se može graditi od njih?

Sredinom prošlog stoljeća označeno je rođenje nove ere u povijesti čovječanstva. Kameno doba nekoć je zamijenjeno brončanom bojom, a potom su trajala vladavina željeza, pare i električne energije. Sada smo na samom početku ere atoma. Čak i najsuvremenije znanje na polju strukture atomske jezgre otvaraju bez presedana horizonte za čovječanstvo.

Što znamo o atomskoj jezgri? Činjenica da je 99,99% mase cijelog atoma i sastoji se od čestica koje se obično nazivaju nukleoni. Koji su nukleoni, koliko njih, ono što jesu, sada je poznato svakom učeniku srednje škole koji ima solidne četiri u fizici.

Kako možemo zamisliti strukturu atoma

Jao, uskoro će biti tehnika koja nam omogućuje da vidimo čestice koje čine atom, atomsku jezgru. Kako je raspoređena materija, postoje tisuće pitanja, a tu su i mnoge teorije strukture elementarnih čestica. Do danas, teorija koja odgovara na većinu pitanja je planetarni model strukture atoma.

Prema njemu, oko pozitivno napunjene jezgre postoje rotirajući negativno napunjeni elektroni koji drže električno atrakcija. A što su nukleoni? Činjenica je da jezgra nije monolitna, ona se sastoji od pozitivno nabijenih protona i neutrona - čestica bez naboja. Evo ih, čestice iz kojih se gradi atomska jezgra, a obično ih nazivamo nukleonima.

Odakle dolazi ova teorija, ako su čestice tako male? Znanstvenici su došli do zaključka o planetarnoj strukturi atoma, usmjeravajući grede raznih mikročestica na najfinije ploče metala.

Koje su njegove dimenzije

Poznavanje strukture atoma neće biti potpuna ako ne zamisliti njezine elemente u mjerilu. Jezgra je vrlo malena čak iu usporedbi s samim atomom. Ako nacrtate u vašoj mašti atoma, na primjer, zlato u obliku ogromnog balona s promjerom od 200 metara, to je srž svega-navsegohellip- lješnjaka. Ali što su nukleoni i zašto oni igraju tako važnu ulogu? Da, samo zato što je u njima cijela masa atoma koncentrirana.

U gnijezdima kristalne rešetke, zlatni atomi su prilično gusti, tako da je udaljenost između susjednih "matica" u mjerilu koje smo usvojili biti oko 250-300 metara.

proton

Znanstvenici su dugo sumnjao da jezgra atoma nije neka monolitna tvar. Bolno zahvaćena veličinom mase i naboja, raste "koraci" iz kemijskog elementa u drugi. Bilo je logično pretpostaviti da postoje određene čestice s fiksnim pozitivnim punjenjem, od kojih su jezgre svih atoma "tipizirani". Koliko nukleona pozitivno nabijenih prisutno je u jezgri, pa će i njen naboj.

Pretpostavke o složenoj strukturi atomske jezgre izrađene su čak iu razdoblju Mendeleevove konstrukcije njegovog periodičkog elementa. Međutim, nije bilo tehničkih mogućnosti eksperimentalnog potvrđivanja nagađanja u to vrijeme. Samo početkom 20. stoljeća Ernest Rutherford uspostavljen je eksperiment koji je potvrdio postojanje protona.

Zbog izloženosti nekoj tvari zračenjem radioaktivnih metala, s vremena na vrijeme pojavila se čestica - kopija jezgre atoma vodika. Imala je istu težinu (1,67 ∙ 10^-27 kg) i atomic naboj od +1.

neutron

Zaključak o potrebi traženja još jedne čestice, nazvane u odsutnosti neutrona, brzo je došla. Budući da je pitanje, koliko nukleona u jezgri i ono što jesu, leže u neujednačenom rastu mase i naplaćuju promjenom rednog broja elementa. Rutherford je pretpostavio postojanje dvostrukog protona s nulte naplatom, ali nije mogao potvrditi pretpostavku.

U cjelini, nuklearni znanstvenici već su bili svjesni što su nukleoni i kvantitativni sastav atomske jezgre. I neodoljiva čestica, dok ga nitko nije pronašao eksperimentalno, čekao je svoje vrijeme. Smatra se da je njegov inicijator James Chadwick, koja još uvijek može prepoznati „nevidljivost” tvari, podvrgavajući bombardiranju ubrzanje brzine ultra alfa jezgre (alfa - čestice). Čestica mase, kako se i očekivalo, je utvrđeno da je otvoren prije protona mase. Prema modernim istraživanjima, neutron je nešto teži.

Malo više o "cigama" atomske jezgre

Nije teško izračunati koliko nukleona u jezgri nekog kemijskog elementa ili njegovog izotopa. Za to su potrebne dvije stvari: Mendelejev stol i kalkulator, iako se može ubrojiti u um. Primjer su dva uobičajena izotopa urana: 235 i 238. Ti brojevi predstavljaju atomsku masu. Redni broj urana iznosi 92, uvijek označava naboj jezgre.

Kao što je poznato, nukleoni u jezgri atoma mogu biti ili pozitivno nabijeni protoni ili neutroni iste mase, ali bez naboja. Redni broj 92 označava broj u jezgri protona. Broj neutrona izračunava se jednostavnim oduzimanjem:

• - uran 235, broj neutrona = 235 - 92 = 143;
• - urana 238, broj neutrona = 238 - 92 = 146.

I koliko nukleona se može staviti zajedno u isto vrijeme? Smatra se da je u nekom trenutku u životu zvijezde s dovoljnom masom kao termonuklearna reakcija više nije u mogućnosti da sadrže silu gravitacije, pritisak u utrobi svjetiljki povećava toliko da „ljepila” elektrone protona. Kao rezultat toga, naboj postaje nula, a par protona elektrona postaje neutron. Dobivena tvar, koja se sastoji od "prešanih" neutrona, iznimno je gusta.

Zvijezda koja teži našem Suncu pretvara se u kuglu promjera nekoliko desetaka kilometara. Čajna žličica takvog "prašine neutrona" mogla bi težiti nekoliko stotina tona na Zemlji.