Juba iidsetest aegadest on inimest huvitanud selle aine struktuur, mida ta iga päev enda ümber jälgib. Üks Vana-Kreekas püstitatud hüpoteesidest eeldas, et aine koosneb elementaarosakestest – aatomitest. Kuid alles 20. sajandil tehti eksperimentaalselt kindlaks, et aatom koosneb ka subatomilistest osakestest: prootonitest, elektronidest ja neutronitest. Artikkel paljastab teema, kes avastas neutroni, prootoni ja elektroni ning millist mõju avaldasid need avastused inimkonna arengule.
Aatomid ja subatomilised osakesed
Universumi aine koosneb väikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Selle kontseptsiooni pakkus välja Kreeka matemaatik ja filosoof Demokritos juba 5. sajandil eKr. Vanakreeka keelest on sõna "aatom" tõlgitud kui "jagamatu". Tehnilise võimatuse tõttu kontrollida, mis aatom on, kehtis see hüpotees kuni 19. sajandini, mil teaduse ja tehnika areng võimaldas aatomit hoolikamalt uurida. Aatomi uurimise kaudu XIX lõpus sajandil leiti, et see ei ole aine elementaarne ühik ja koosneb väiksematest osakestest, mida nimetati subatomiks. Neid osakesi nimetatakse elektronideks, prootoniteks ja neutroniteks, kuna need moodustavad kogu aine aatomid.
Praegu on teadus elementaarosakeste uurimisel kaugele edasi arenenud. Niisiis leiti, et isegi subatomaalsetel osakestel on ka oma sisemine struktuur. Lisaks on olemas nn antiaine, moodustatud aatomitest, mis koosneb antiosakestest, mis on samuti subatomaarsed. Sellegipoolest tähistas elektronide, prootonite ja neutronite avastamine tuumafüüsika ja inimkonna tuumaajaloo algust. Selles artiklis käsitletakse seda, kes need subatomaarsed osakesed avastas.
Kaasaegsed ideed aatomi struktuuri kohta
Enne kui asuda vastama küsimusele, kes avastas neutronid, prootonid ja elektronid, mõelgem, mis on aatom tänapäeva vaatenurgast.
Iga aine, mida me iga päev näeme, koosneb molekulidest. Need koosnevad ka aatomitest. Kuigi erinevate molekulide arv on üsna suur, on need kõik moodustatud piiratud arvust erinevatest aatomitest (suurusjärgus 100). Igal aatomil on tuum, mis koosneb prootonitest ja neutronitest ning ümber tuuma tiirlevatest elektronidest, mille elektrilaeng on negatiivne ja vastupidine tuuma laengule.
Kui rakendada neid ideid veele, siis tuleks öelda, et 4 mm läbimõõduga veetilgas on ligikaudu 10 15 molekuli. Veemolekul koosneb 3 aatomist: 2 vesinikuaatomist ja 1 hapnikuaatomist. Hapniku aatom koosneb tuumast, mis koosneb 8 prootonist ja 8 neutronist, ja elektronkihist, mis koosneb 8 elektronist.
Elektroni avastamine
Kuni 1897. aastani pidas inimkond aatomit jagamatuks, mil Briti füüsik Joseph John Thomson avastas elektroni katsetes katoodkiirtega. Seade, mida Thomson kasutas, oli suletud klaastoru, millesse asetati kaks katoodi ja õhk eemaldati. Teadlane avastas, et kiiratavad katoodkiired kalduvad oma levimisteelt kõrvale, kui neid mõjutab elektriväli. Selle tulemusena leidis teadlane, et neid kiiri moodustavad osakesed peavad olema negatiivse laenguga. Hiljem nimetati neid osakesi elektronideks.
Prootoni avastamine
JJ Thomsoni õpilast, Uus-Meremaa füüsikut Ernest Rutherfordi peetakse prootoni avastajaks. 20. sajandi alguses pakkus ta välja aatomi ehituse planetaarse mudeli, mille keskmes on põhimass. Rutherford jõudis selle hüpoteesini pärast katsete analüüsimist, mille käigus teadlased Hans Geiger ja Ernest Marsden pommitasid kuldplaati alfaosakestega.
1918. aastal viis Rutherford läbi omal käel alfaosakeste ja lämmastiku vastasmõju katseid. Nendes katsetes jälgis teadlane vesinikuaatomi tuumade emissiooni ja jõudis järeldusele, et need on "tellised" kõigi teiste tuumade jaoks. Nii avastas Rutherford prootoni. Hiljem leiti, et tuumamassületas oluliselt aatomi kõigi prootonite kogumassi, mistõttu Rutherford pakkus välja, et aatomi tuumas on siiski mõni raske osake, millel pole laengut. See osake oli neutron, mis avastati hiljem.
Kes avastas neutroni?
Kolmas osake, mis moodustab aatomi, avastati 1932. aastal. Teadlane, kes avastas neutronite olemasolu, oli inglise füüsik James Chadwick. Uurides aatomite käitumist alfaosakestega pommitamisel, avastas Chadwick kiirguse olemasolu, mille osakeste mass oli ligikaudu sama suur kui prootonitel, kuid mis olid elektriliselt neutraalsed, kuna ei interakteerunud elektriväljaga. Lisaks suutsid need osakesed tungida läbi aine ja tekitada aatomeid rasked elemendid jagunevad heledamateks. Sest füüsikalised omadused uus osake Chadwick nimetas seda neutroniks, seega peetakse teda õigustatult neutroni avastajaks.
Aatomituuma energia
Alates neutronite avastamisest on nii tuumafüüsika kui ka keemia ja tehnoloogia astunud suure sammu edasi. Inimese ees on avanenud uus, praktiliselt ammendamatu ja samas ohtlik energiaallikas.
Tuumaajastu algust tundis inimkond 1945. aastal, kui USA katsetas esimest korda hävitavat tuumapomm"Trinity", jättes selle Jaapani linnadele Hiroshimale ja Nagasakile.
Tuumaenergia esmakordne kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel tuleks seostada 1950. aastate keskpaigaga, mil 1953. aastal ehitati esimene tuumaelektrijaam. tuumareaktor, mis asendas diiselmootori Ameerika allveelaeval Nautilus.
1920. aastal oletas Rutherford neutraalse elementaarosakese olemasolu kohta, mis tekkis elektroni ja prootoni ühinemise tulemusena. Kolmekümnendatel kutsuti J. Chadwick Cavendishi laborisse, et viia läbi katseid selle osakese tuvastamiseks. Katsed toimusid paljude aastate jooksul. Elektrilahenduse abil läbi vesiniku saadi vabu prootoneid, millega pommitati erinevate elementide tuumasid. Arvutati, et oleks võimalik soovitud osake tuumast välja lüüa ja hävitada ning kaudselt fikseerida väljalöögiaktid laguneva prootoni ja elektroni jälgede abil.
1930. aastal Bothe ja Becker kiiritamise ajal a- berülliumi osakesed leidsid suure läbitungimisvõimega kiirgust. Tundmatud kiired läbisid plii, betooni, liiva jne. Alguses pidi see raske olema röntgenikiirgus. Kuid see oletus ei pidanud kontrollimisele vastu. Haruldaste tuumadega kokkupõrketegude jälgimisel said viimased nii suure tulu, mille selgitamiseks tuli eeldada ebatavalist kõrge energia röntgeni footonid.
Chadwick otsustas, et Bothe ja Beckeri katsetes eraldusid berülliumist neutraalsed osakesed, mida ta püüdis tuvastada. Ta kordas katseid, lootes leida neutraalsete osakeste lekkeid, kuid tulutult. Jälgi ei leitud. Ta jättis oma katsed kõrvale.
Otsustavaks tõukejõuks tema katsete jätkamisel sai Irene ja Frédéric Joliot-Curie avaldatud artikkel berülliumi kiirguse võimest parafiinist prootoneid välja lüüa (jaanuar 1932). Võttes arvesse Joliot-Curie tulemusi, muutis ta Bothe ja Beckeri katseid. Tema uue installatsiooni skeem on näidatud joonisel 30. Berülliumi kiirgus saadi hajumise teel a- osakesed berülliumplaadil. Kiirgusteele asetati parafiiniplokk. Leiti, et kiirgus lööb parafiinist prootoneid välja.
Nüüd teame, et berülliumi kiirgus on neutronite voog. Nende mass on peaaegu võrdne prootoni massiga, seega annavad neutronid suurema osa energiast edasi lendavatele prootonitele Parafiinist välja löödud ja edasi lendavate prootonite energia oli umbes 5,3 MeV. Chadwick lükkas kohe tagasi võimaluse seletada prootonite väljalöömist Comptoni efektiga, kuna sel juhul tuli eeldada, et prootonite poolt hajutatud footonite energia on umbes 50 MeV(sel ajal ei olnud selliste suure energiaga footonite allikaid teada). Seetõttu järeldas ta, et vaadeldav interaktsioon toimub vastavalt skeemile
Joliot-Curie reaktsioon (2)
Selles katses ei täheldatud esimest korda mitte ainult vabu neutroneid, vaid see oli ka esimene tuumatransformatsioon – süsiniku tootmine heeliumi ja berülliumi liitmisel.
Ülesanne 1. Chadwicki katses oli parafiinist välja löödud prootonitel energia 5,3 MeV. Näidake, et prootonite poolt sellise energia omandamiseks footonite hajumise ajal on vajalik, et footonitel oleks energia 50 MeV.
Neutroni avastamise ajalugu
Neutroni avastamise ajalugu algab Chadwicki ebaõnnestunud katsetest tuvastada neutroneid vesiniku elektrilahendustes (eelmainitud Rutherfordi hüpoteesile tuginedes). Nagu me teame, viis Rutherford läbi esimese tehisliku tuumareaktsiooni, pommitades aatomi tuumasid alfaosakestega. Selle meetodiga õnnestus läbi viia ka kunstlikke reaktsioone boori, fluori, naatriumi, alumiiniumi ja fosfori tuumadega. Sel juhul eraldusid pikamaa prootonid. Seejärel oli võimalik lõhestada neooni, magneesiumi, räni, väävli, kloori, argooni ja kaaliumi tuumad. Neid reaktsioone kinnitasid Viini füüsikute Kirschi ja Pettersoni (1924) katsed, kes väitsid ka, et nad suutsid liitiumi, berülliumi ja süsiniku tuumad lõhestada, mida Rutherford ja tema kaastöötajad ei suutnud.
Puhkes arutelu, milles Rutherford vaidlustas nende kolme tuuma lõhestamise. Hiljuti oletas O. Frisch, et viinlaste tulemusi seletatakse õpilaste vaatlustes osalemisega, kes püüdsid juhtidele "meeldida" ja nägid puhanguid seal, kus neid polnud.
1930. aastal pommitasid Walter Bothe (1891-1957) ja H. Becker berülliumi polooniumi a-osakestega. Seda tehes leidsid nad, et berüllium, nagu ka boor, kiirgavad tugevat läbitungivat kiirgust, mille nad tuvastasid kõva y-kiirgusega.
Ja 1932. aasta jaanuaris teatasid Irene ja Frederic Joliot-Curie Pariisi Teaduste Akadeemia koosolekul Bothe ja Beckeri avastatud kiirgusuuringute tulemustest. Nad näitasid, et see kiirgus "on võimeline vabastama prootoneid vesinikku sisaldavates ainetes, andes neile suure kiiruse".
Need prootonid pildistasid nad pilvekambris.
Järgmises suhtluses, mis tehti 7. märtsil 1932, näitasid Irene ja Frédéric Joliot-Curie fotosid prootonite jälgedest pilvekambris, mis oli berülliumkiirguse toimel parafiinist välja löödud.
Tulemusi tõlgendades kirjutasid nad: "Eeldused footoni ja tuuma elastse kokkupõrke kohta toovad kaasa raskusi, mis seisnevad ühelt poolt asjaolus, et selleks on vaja olulise energiaga kvanti, ja teisest küljest asjaolu, et see protsess toimub liiga sageli. Chadwick teeb ettepaneku eeldada, et berülliumis ergastatud kiirgus koosneb neutronitest – osakestest, mille mass on ühik ja laeng null.
Joliot-Curie tulemused ohustasid energia jäävuse seadust. Tõepoolest, kui püüame Joliot-Curie katseid tõlgendada ainult teadaolevate osakeste (prootonite, elektronide, footonite) esinemise põhjal looduses, siis kaugmaaprootonite ilmumise selgitus eeldab footonite tootmist energiaga 50 MeV berülliumis. Sel juhul selgub, et footoni energia sõltub footoni energia määramiseks kasutatud tagasilöögi tuuma tüübist.
Selle konflikti lahendas Chadwick. Ta asetas berülliumi allika ionisatsioonikambri ette, millesse langesid parafiinplaadist välja löödud prootonid. Asetades parafiiniplaadi ja kambri vahele alumiiniumi neelavad ekraanid, leidis Chadwick, et berülliumi kiirgus lööb parafiinist välja prootonid energiaga kuni 5,7 MeV. Sellise energia edastamiseks prootonitele peab footoni enda energia olema 55 MeV. Kuid sama berülliumi kiirgusega täheldatud lämmastiku tagasilöögi tuumade energiaks osutub 1,2 MeV. Sellise energia ülekandmiseks lämmastikule peab kiirgusfootoni energia olema vähemalt 90 MeV. Energia jäävuse seadus ei ühildu berülliumi kiirguse footoni tõlgendusega.
Chadwick näitas, et kõik raskused kaovad, kui eeldame, et berülliumi kiirgus koosneb osakestest, mille mass on ligikaudu võrdne prootoni massiga ja mille laeng on null. Ta nimetas neid osakesi neutroniteks. Chadwick avaldas artikli oma tulemuste kohta ajakirjas Proceedings of the Royal Society for 1932. Kuid esialgne märkus neutronite kohta avaldati 27. veebruaril 1932 Nature väljaandes. Seejärel avaldasid I. ja f. Joliot-Curie mitmetes teostes 1932.–1933. kinnitas neutronite olemasolu ja nende võimet kergetest tuumadest prootoneid välja lüüa. Samuti tuvastasid nad neutronite emissiooni argooni, naatriumi ja alumiiniumi tuumadest, kui neid kiiritatakse a-kiirtega.
Autori raamatustNeutronite lagunemine Tuuma prooton-neutron mudel rahuldab füüsikuid ja seda peetakse parimaks tänaseni. Siiski tekitab see esmapilgul mõningaid kahtlusi. Kui aatomituum koosneb ainult prootonitest ja neutronitest, tekib taas küsimus, kuidas nad saavad
Autori raamatustP. ja M. Curie avastused Tuleme tagasi radioaktiivsuse juurde. Becquerel jätkas enda avastatud nähtuse uurimist. Ta pidas seda uraani omaduseks, mis on analoogne fosforestsentsiga. Becquereli sõnul kujutab uraan esimest näidet metallist, millel on sarnane omadus
Autori raamatustNeutroni avastamise ajalugu Neutroni avastamise ajalugu algab Chadwicki ebaõnnestunud katsetest tuvastada neutroneid vesiniku elektrilahendustes (eelmainitud Rutherfordi hüpoteesi alusel). Rutherford, nagu me teame, teostas esimese tehistuuma
Autori raamatustMÕJUSEADUSTE AVASTAMISE AJALUGU Mõjuteooria küsimused huvitasid juba Galileot. Neile on pühendatud kuulsate “Vestluste” “kuues päev”, mis ei jäänud lõpuni valmis. Galileo pidas vajalikuks kõigepealt kindlaks teha, „millist mõju avaldab löögi tulemus, ühelt poolt
Autori raamatustGRAVITSIOONI SEADUSE AVASTAMISE AJALUGU Descartes kirjutas 12. septembril 1638 Mersenne'ile: "Kiiruse kohta on võimatu öelda midagi head ja kindlat, ilma praktikas selgitamata, mis on gravitatsioon ja samal ajal kogu maailma süsteem." (111). See väide on väitele diametraalselt vastupidine
Autori raamatust1. Katalüüsi fenomeni avastamise ajalugu Katalüüs on kiiruse muutumine keemiline reaktsioon katalüsaatorite juuresolekul. Lihtsaim teaduslik teave katalüüsi kohta oli juba teada XIX algus V. Kuulus vene keemik, akadeemik K. S. Kirchhoff avastas 1811. aastal katalüsaatori.
Autori raamatustProfessor, kes ei tahtnud avastusi teha Maxwelli järel järgmiseks uue fundamentaalse kontseptsiooni leiutajaks oli mees, kes seda ei tahtnud ega olnud selleks eriti sobiv – 42-aastane saksa professor Max Karl Ernst Ludwig Planck. Ta kasvas üles õigusprofessori peres ja
Autori raamatust2. Avastamise äärel Nii et kõik on Kuust huvitatud! Rünnak sellele algas 1959. aastal, kui kogu maailm kuulis TASS-i teadet, et “2. jaanuaril lasti NSV Liidus edukalt välja esimene kosmoserakett Luna-1 (Unistus), mis oli suunatud Kuu poole ja sai esimeseks tehisplaneediks.
Autori raamatustPärastlõunased märkused neutroni olemuse kohta J. Vervieri kõne Antwerpeni konverentsi lõpetamisel 1965 erinevad riigid. Peame aga
Autori raamatustXII. SUURED GEOGRAAFILISED AVAStused JA ASTRONOOMIA Kaubandushuvidest said alguse ristisõjad, mis sisuliselt olid vallutus-kauplemisretked. Seoses kaubanduse arengu, linnade kasvu ja käsitöö laienemisega tekkis tärkavas kodanlikus klassis,
Autori raamatustXIX. MEHAANILISED JA TELSKOOPILISED AVAStused Veel kaua pärast Kopernikut õpetati ülikoolides ikka veel "ortodoksset" Ptolemaiose süsteemi ja seda toetas kirik. Näiteks astronoom Mestlin (1550–1631), Kepleri õpetaja, toetas Koperniku õpetusi (ta,
Autori raamatustAvastused ei sure Elades kosmose ja aatomi ajastul, on loomulik vaadata selle ajastu teadusele alt üles. Kuid ei tasu minna äärmustesse – põlglikult tagasi lükata kõik, mis eelkäijatest leitud Jah, "üheksakümmend protsenti kõigist teadlastest on elus, töötavad meie kõrval." Aga kui
Autori raamatust1. Inimesed ja avastused Nad hakkasid rääkima erinevaid keeli. Nad tundsid kurbust ja armastasid kurbust, igatsesid piina ja ütlesid, et tõde saavutatakse ainult piinades. Siis said nad teaduse. F. M. Dostojevski. Naljaka mehe unistus Kuuleme ja loeme avastustest peaaegu
Autori raamatustESIMESED AVAStused Kuigi Davy palkas Faraday lihtsalt katseklaase pesema ja sarnaseid ülesandeid täitma, nõustus Michael nende tingimustega, kasutades iga võimalust tõelisele teadusele lähemale jõudmiseks. Mõni aeg hiljem, oktoobris
20. sajandi alguses, kui oli juba kindlaks tehtud, et molekulid koosnevad aatomitest, uus küsimus. Millest aatomid koosnevad? Inglise teadlane Rutherford ja rühm tema õpilasi asusid selle keerulise probleemi lahendamisele.
Mis tahes aine tuumas olev vesinikuaatomi tuum
Juba varem oli teada, et aatom ise koosneb tuumast ja selle ümber suurel kiirusel pöörlevast elektronist. Aga millest on tehtud tuum? Rutherford eeldas, et mis tahes keemilise elemendi aatomi tuum sisaldab tingimata vesinikuaatomi tuuma.
Hiljem tõestas seda rida katseid. Katsete olemus oli järgmine: lämmastikuaatomeid pommitati alfakiirgusega. See tõi kaasa asjaolu, et alfakiirgus lõi perioodiliselt lämmastikuaatomi tuumast mõned osakesed välja.
Kogu protsess jäädvustati valgustundlikule filmile. Sellegipoolest oli kuma nii nõrk, et Rutherford ja tema õpilased istusid enne katse alustamist umbes 8 tundi täiesti pimedas ruumis, et silm saaks näha kõige väiksemaid valgussignaale.
Valgusjälgede olemuse järgi leiti, et välja löödud osakesed on hapniku- ja vesinikuaatomite tuumad. Seega leidis kinnitust Rutherfordi oletus, et vesinikuaatomi tuum on osa mis tahes keemilise elemendi aatomi tuumast.
Prootoni avastamine
Rutherford nimetas seda osakest prootoniks. Kreeka keelest "protos" - esimene. Tuleb mõista, et vesinikuaatomi tuum ei ole mitte prooton, vaid vastupidi, vesinikuaatomi tuum on sellise struktuuriga, et sinna siseneb ainult üks prooton.
Muude aatomite tuumade koostis keemilised elemendid võib sisaldada palju rohkem prootonid. Prootonil on positiivne elektrilaeng. Sel juhul on prootoni laeng võrdne elektroni laenguga, kuid sellel on erinev märk.
Seega näivad prooton ja elektron üksteist tasakaalustavat. Seetõttu ei ole kõik objektid esialgu mingil viisil laetud ja saavad laengu alles siis, kui nad sisenevad elektrivälja.
Neutroni avastamine
Pärast prootoni avastamist mõistsid teadlased, et tuum ei koosne ainult prootonitest, kuna berülliumi aatomi tuuma näitel selgus, et prootonite kogumass tuumas on 4 massiühikut, samas kui tuuma kui terviku mass on 9 massiühikut.
See tähendab, et veel 5 massiühikut kuuluvad mõnedele teistele osakestele, millel pealegi pole elektrilaengut, kuna vastasel juhul oleks prootoni-elektroni tasakaal häiritud.
Rutherfordi õpilane Chadwick viis läbi rea katseid ja avastas osakesed, mis eraldusid alfakiirgusega pommitades berülliumi aatomi tuumast, kuid millel polnud laengut.
Laengu puudumist kinnitas asjaolu, et osakesed ei reageerinud elektromagnetväljale kuidagi. Selgus, et aatomituuma struktuuri puuduv element on avastatud.
Neid osakesi nimetati neutroniteks. Neutroni mass on ligikaudu võrdne prootoni massiga, kuid nagu juba mainitud, sellel puudub laeng.
Juba iidsetest aegadest on inimest huvitanud selle aine struktuur, mida ta iga päev enda ümber jälgib. Üks hüpoteesidest, mis anti välja Vana-Kreekas, ...
Kes avastas neutroni, prootoni ja elektroni ning millist tähtsust see inimkonnale omas
Masterwebi poolt
01.08.2018 14:00Juba iidsetest aegadest on inimest huvitanud selle aine struktuur, mida ta iga päev enda ümber jälgib. Üks Vana-Kreekas püstitatud hüpoteesidest eeldas, et aine koosneb elementaarosakestest – aatomitest. Kuid alles 20. sajandil tehti eksperimentaalselt kindlaks, et aatom koosneb ka subatomilistest osakestest: prootonitest, elektronidest ja neutronitest. Artikkel paljastab teema, kes avastas neutroni, prootoni ja elektroni ning millist mõju avaldasid need avastused inimkonna arengule.
Aatomid ja subatomilised osakesed
Universumi aine koosneb väikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Selle kontseptsiooni pakkus välja Kreeka matemaatik ja filosoof Demokritos juba 5. sajandil eKr. Vanakreeka keelest on sõna "aatom" tõlgitud kui "jagamatu". Tehnilise võimatuse tõttu kontrollida, mis aatom on, kehtis see hüpotees kuni 19. sajandini, mil teaduse ja tehnika areng võimaldas aatomit hoolikamalt uurida. Tänu 19. sajandi lõpu aatomi uurimisele leiti, et see ei ole aine elementaarne ühik ja koosneb väiksematest osakestest, mida nimetati subatomaarseteks. Neid osakesi nimetatakse elektronideks, prootoniteks ja neutroniteks, kuna need moodustavad kogu aine aatomid.
Praegu on teadus elementaarosakeste uurimisel kaugele edasi arenenud. Niisiis leiti, et isegi subatomaalsetel osakestel on ka oma sisemine struktuur. Lisaks on veel nn antiaine, mille moodustavad aatomid ja mis koosnevad antiosakestest, mis on samuti subatomilised. Sellegipoolest tähistas elektronide, prootonite ja neutronite avastamine tuumafüüsika ja inimkonna tuumaajaloo algust. Selles artiklis käsitletakse seda, kes need subatomaarsed osakesed avastas.
Kaasaegsed ideed aatomi struktuuri kohta
Enne kui asuda vastama küsimusele, kes avastas neutronid, prootonid ja elektronid, mõelgem, mis on aatom tänapäeva vaatenurgast.
Iga aine, mida me iga päev näeme, koosneb molekulidest. Need koosnevad ka aatomitest. Kuigi erinevate molekulide arv on üsna suur, on need kõik moodustatud piiratud arvust erinevatest aatomitest (suurusjärgus 100). Igal aatomil on tuum, mis koosneb prootonitest ja neutronitest ning ümber tuuma tiirlevatest elektronidest, mille elektrilaeng on negatiivne ja vastupidine tuuma laengule.
Kui rakendame neid ideid veele, siis peaksime ütlema, et 4 mm läbimõõduga veetilgas on ligikaudu 1015 molekuli. Veemolekul koosneb 3 aatomist: 2 vesinikuaatomist ja 1 hapnikuaatomist. Hapniku aatom koosneb tuumast, mis koosneb 8 prootonist ja 8 neutronist, ja elektronkihist, mis koosneb 8 elektronist.
Elektroni avastamine
Kuni 1897. aastani pidas inimkond aatomit jagamatuks, mil Briti füüsik Joseph John Thomson avastas elektroni katsetes katoodkiirtega. Seade, mida Thomson kasutas, oli suletud klaastoru, millesse asetati kaks katoodi ja õhk eemaldati. Teadlane avastas, et kiiratavad katoodkiired kalduvad oma levimisteelt kõrvale, kui neid mõjutab elektriväli. Selle tulemusena leidis teadlane, et neid kiiri moodustavad osakesed peavad olema negatiivse laenguga. Hiljem nimetati neid osakesi elektronideks.
Prootoni avastamine
JJ Thomsoni õpilast, Uus-Meremaa füüsikut Ernest Rutherfordi peetakse prootoni avastajaks. 20. sajandi alguses pakkus ta välja aatomi ehituse planetaarse mudeli, mille keskmes on põhimass. Rutherford jõudis selle hüpoteesini pärast katsete analüüsimist, mille käigus teadlased Hans Geiger ja Ernest Marsden pommitasid kuldplaati alfaosakestega.
1918. aastal viis Rutherford läbi omal käel alfaosakeste ja lämmastiku vastasmõju katseid. Nendes katsetes jälgis teadlane vesinikuaatomi tuumade emissiooni ja jõudis järeldusele, et need on "tellised" kõigi teiste tuumade jaoks. Nii avastas Rutherford prootoni. Seejärel leiti, et tuumamass ületas oluliselt aatomi kõigi prootonite kogumassi, mistõttu pakkus Rutherford, et aatomi tuumas on siiski mõni raske osake, millel pole laengut. See osake oli neutron, mis avastati hiljem.
Kes avastas neutroni?
Kolmas osake, mis moodustab aatomi, avastati 1932. aastal. Teadlane, kes avastas neutronite olemasolu, oli inglise füüsik James Chadwick. Uurides aatomite käitumist alfaosakestega pommitamisel, avastas Chadwick kiirguse olemasolu, mille osakeste mass oli ligikaudu sama suur kui prootonitel, kuid mis olid elektriliselt neutraalsed, kuna ei interakteerunud elektriväljaga. Lisaks suutsid need osakesed läbistada ainet ja sundida raskete elementide aatomeid jagunema kergemateks. Uue osakese füüsikaliste omaduste tõttu nimetas Chadwick seda neutroniks, nii et teda peetakse õigustatult neutroni avastajaks.
Aatomituuma energia
Alates neutronite avastamisest on nii tuumafüüsika kui ka keemia ja tehnoloogia astunud suure sammu edasi. Inimese ees on avanenud uus, praktiliselt ammendamatu ja samas ohtlik energiaallikas.
Tuumaajastu algust sai inimkond tunda 1945. aastal, kui USA katsetas esimest hävitavat tuumapommi Trinity, visates selle Jaapani linnadele Hiroshimale ja Nagasakile.
Tuumaenergia esmakordne kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel pärineb 1950. aastate keskpaigast, mil 1953. aastal ehitati esimene tuumareaktor, mis asendas Ameerika allveelaeva Nautiluse diiselmootori.
Kievyan street, 16 0016 Armeenia, Jerevan +374 11 233 255
