Az embert ősidők óta érdekli az anyag szerkezete, amelyet nap mint nap megfigyel maga körül. Az egyik hipotézis, amelyet az ókori Görögországban terjesztettek elő, azt feltételezte, hogy az anyag elemi részecskékből – atomokból – áll. Azt azonban csak a 20. században sikerült kísérletileg megállapítani, hogy az atom szubatomi részecskékből is áll: protonokból, elektronokból és neutronokból. A cikk feltárja azt a témát, hogy ki fedezte fel a neutront, a protont és az elektront, és milyen hatással voltak ezek a felfedezések az emberiség fejlődésére.
Atom és szubatomi részecskék
A világegyetem anyaga apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll. Ezt a koncepciót Démokritosz görög matematikus és filozófus terjesztette elő már az ie 5. században. Az ókori görög nyelvből az "atom" szót "oszthatatlannak" fordítják. Mivel technikailag lehetetlen volt ellenőrizni, hogy mi az atom, ez a hipotézis egészen a 19. századig létezett, amikor is a tudomány és a technika fejlődése lehetővé tette az atom alaposabb tanulmányozását. Az atom tanulmányozásán keresztül késő XIX században kiderült, hogy nem elemi anyagegység, és kisebb részecskékből áll, amelyeket szubatominak neveztek. Szokásos ezeket a részecskéket elektronnak, protonnak és neutronnak nevezni, mivel ezek alkotják minden anyag atomját.
Jelenleg a tudomány messze előrehaladt az elemi részecskék tanulmányozásában. Tehát kiderült, hogy még a szubatomi részecskéknek is megvan a saját belső szerkezetük. Ezen kívül létezik az úgynevezett antianyag, atomok alkotják, antirészecskékből áll, amelyek szintén szubatomi. Ennek ellenére az elektronok, protonok és neutronok felfedezése a magfizika és az emberiség nukleáris történetének kezdetét jelentette. Ebben a cikkben arról lesz szó, hogy ki fedezte fel ezeket a szubatomi részecskéket.
Modern elképzelések az atom szerkezetéről
Mielőtt rátérnénk arra a kérdésre, hogy ki fedezte fel a neutronokat, protonokat és elektronokat, nézzük meg, mi is az atom modern szemszögből.
Minden anyag, amit nap mint nap látunk, molekulákból áll. Ezek is atomokból állnak. Bár a különböző molekulák száma meglehetősen nagy, mindegyiket korlátozott számú (100 nagyságrendű) különböző atom alkotja. Minden atomnak van egy magja, amely protonokból és neutronokból, valamint az atommag körül keringő elektronokból áll, amelyek elektromos töltése negatív és ellentétes előjelű az atommag töltésével.
Ha ezeket az elképzeléseket a vízre alkalmazzuk, akkor azt kell mondani, hogy egy 4 mm átmérőjű vízcseppben körülbelül 10 15 molekula található. A vízmolekula 3 atomból áll: 2 hidrogénatomból és 1 oxigénatomból. Az oxigénatom egy 8 protonból és 8 neutronból álló atommagból és egy 8 elektronból álló elektronhéjból áll.
Az elektron felfedezése
1897-ig az emberiség az atomot oszthatatlannak tekintette, amikor is Joseph John Thomson brit fizikus katódsugarakkal végzett kísérletei során felfedezte az elektront. A Thomson által használt eszköz egy lezárt üvegcső volt, amelybe két katódot helyeztek, és a levegőt elszívták. A tudós felfedezte, hogy a kibocsátott katódsugarak eltérnek a terjedési útjuktól, ha elektromos tér hat rájuk. Ennek eredményeként a tudós megállapította, hogy az ezeket a sugarakat alkotó részecskéknek negatív töltéssel kell rendelkezniük. Később ezeket a részecskéket elektronoknak nevezték.
A proton felfedezése
JJ Thomson tanítványa, Ernest Rutherford új-zélandi fizikus nevéhez fűződik a proton felfedezése. A 20. század elején javasolta az atom szerkezetének bolygómodelljét, amelyben a fő tömeg van a középpontban. Rutherford azután jutott erre a hipotézisre, hogy elemezte azokat a kísérleteket, amelyek során Hans Geiger és Ernest Marsden tudósok alfa-részecskékkel bombáztak egy aranylemezt.
1918-ban Rutherford egyedül végzett kísérleteket az alfa-részecskék nitrogénnel való kölcsönhatására vonatkozóan. Ezekben a kísérletekben a tudós megfigyelte a hidrogénatom atommagjainak kibocsátását, és arra a következtetésre jutott, hogy ezek "téglák" az összes többi atommag számára. Így Rutherford felfedezte a protont. Ezt követően kiderült atomtömeg jelentősen meghaladta az atom összes protonjának össztömegét, ezért Rutherford azt javasolta, hogy az atommagban még mindig van olyan nehéz részecske, amelynek nincs töltése. Ez a részecske volt a neutron, amelyet később fedeztek fel.
Ki fedezte fel a neutront?
Az atomot alkotó harmadik részecskét 1932-ben fedezték fel. A tudós, aki felfedezte a neutronok létezését, James Chadwick angol fizikus volt. Chadwick az atomok alfa-részecskékkel bombázott viselkedésének tanulmányozásával felfedezte a sugárzás létezését, amelynek részecskéinek tömege megközelítőleg megegyezik a protonok tömegével, de elektromosan semlegesek, mivel nem léptek kölcsönhatásba elektromos térrel. Ezenkívül ezek a részecskék képesek voltak áthatolni az anyagon és atomokat alkotni nehéz elemek könnyebbekre osztva. Mert fizikai tulajdonságok Chadwick új részecskét neutronnak nevezte, így joggal tekinthető a neutront felfedező tudósnak.
Az atommag energiája
A neutronok felfedezése óta a magfizika, valamint a kémia és a technológia hatalmas lépést tett előre. Egy új, gyakorlatilag kimeríthetetlen és egyben veszélyes energiaforrás nyílt meg az ember előtt.
Az atomkorszak kezdetét az emberiség 1945-ben érezte, amikor az Egyesült Államok először tesztelte a pusztító atombomba"Trinity", ejtette a japán városokra, Hirosimára és Nagaszakira.
Az atomenergia első békés célú felhasználása az 1950-es évek közepének tulajdonítható, amikor 1953-ban megépült az első atomerőmű. nukleáris reaktor, amely a Nautilus amerikai tengeralattjáró dízelmotorját váltotta fel.
Rutherford 1920-ban sejtette, hogy létezik egy semleges elemi részecske, amely egy elektron és egy proton egyesülésének eredményeként keletkezett. A harmincas években J. Chadwicket meghívták a Cavendish Laboratóriumba, hogy végezzen kísérleteket e részecske kimutatására. A kísérletek sok éven át zajlottak. Hidrogén keresztül történő elektromos kisülés segítségével szabad protonokat kaptak, amelyekkel a különböző elemek magjait bombázták. A számítás az volt, hogy a kívánt részecskét ki lehet ütni az atommagból és elpusztítani, valamint közvetve rögzíteni lehet a kiütési aktusokat a bomló proton és elektron nyomai által.
1930-ban Bothe és Becker besugárzás közben a- a berillium részecskék nagy áthatoló erejű sugárzást találtak. Ismeretlen sugarak haladtak át ólomon, betonon, homokon stb. Eleinte nehéznek kellett lennie röntgensugarak. De ez a feltételezés nem állta ki a vizsgálatot. Az atommagokkal való ritka ütközések megfigyelésekor az utóbbi olyan nagy hozamot kapott, amelynek magyarázatához szokatlant kellett feltételezni. nagy energia röntgen fotonok.
Chadwick úgy döntött, hogy Bothe és Becker kísérletei során a semleges részecskéket, amelyeket kimutatni próbált, a berillium bocsátotta ki. Megismételte a kísérleteket, remélve, hogy semleges részecskék szivárgását találja, de hiába. A nyomok nem találhatók. Félretette kísérleteit.
Kísérletei folytatásának döntő lendülete az Irene és Frédéric Joliot-Curie által publikált cikk volt, amely a berilliumsugárzás azon képességéről szól, hogy képes kiütni a protonokat a paraffinból (1932. január). Joliot-Curie eredményeit figyelembe véve módosította Bothe és Becker kísérleteit. Új telepítésének sémája a 30. ábrán látható. A berilliumsugárzást szórással kaptuk a- részecskék berillium lemezen. A sugárútba paraffin blokkot helyeztek. Kiderült, hogy a sugárzás protonokat üt ki a paraffinból.
Ma már tudjuk, hogy a berillium sugárzása neutronfolyam. Tömegük majdnem megegyezik a proton tömegével, így a neutronok az energia nagy részét az előrerepülő protonoknak adják át.A paraffinból kiütött és előrerepülő protonok energiája kb. 5,3 MeV. Chadwick azonnal elvetette annak lehetőségét, hogy a protonok kiütését a Compton-effektussal magyarázzák, hiszen ebben az esetben azt kellett feltételezni, hogy a protonok által szórt fotonok energiája kb. 50 MeV(akkor még nem ismerték ilyen nagy energiájú fotonok forrását). Ezért arra a következtetésre jutott, hogy a megfigyelt kölcsönhatás a séma szerint megy végbe
Joliot-Curie reakció (2)
Ebben a kísérletben nemcsak szabad neutronokat figyeltek meg először, hanem ez volt az első nukleáris átalakulás is - a hélium és a berillium fúziójával szén előállítása.
1. feladat. Chadwick kísérletében a paraffinból kiütött protonoknak volt energiájuk 5,3 MeV. Mutassuk meg, hogy ahhoz, hogy a protonok ilyen energiát szerezzenek a fotonok szóródása során, szükséges, hogy a fotonok rendelkezzenek az energiával 50 MeV.
A neutron felfedezésének története
A neutron felfedezésének története Chadwick sikertelen kísérleteivel kezdődik a hidrogénben történő elektromos kisülések neutronjainak kimutatására (a már említett Rutherford-hipotézis alapján). Rutherford, mint tudjuk, az első mesterséges magreakciót hajtotta végre úgy, hogy az atommagokat alfa-részecskékkel bombázta. Ezzel a módszerrel sikerült mesterséges reakciókat végrehajtani a bór, fluor, nátrium, alumínium és foszfor magjaival is. Ebben az esetben nagy hatótávolságú protonokat bocsátottak ki. Ezt követően lehetőség nyílt a neon, a magnézium, a szilícium, a kén, a klór, az argon és a kálium magjainak hasítására. Ezeket a reakciókat megerősítették Kirsch és Petterson (1924) bécsi fizikusok kísérletei, akik azt is állították, hogy képesek voltak kettéhasítani a lítium, a berillium és a szén atommagjait, ami Rutherfordnak és munkatársainak nem sikerült.
Kitört egy vita, amelyben Rutherford vitatta e három mag kettéválását. A közelmúltban O. Frisch azt javasolta, hogy a bécsiek eredményeit a hallgatók megfigyeléseiben való részvétele magyarázza, akik a vezetők "tetszésére" törekedtek, és járványokat láttak ott, ahol nem volt.
1930-ban Walter Bothe (1891-1957) és H. Becker polónium-a-részecskékkel bombázta a berilliumot. Ennek során azt találták, hogy a berillium, valamint a bór erősen átható sugárzást bocsát ki, amit kemény y-sugárzással azonosítottak.
1932 januárjában Irene és Frederic Joliot-Curie pedig a Párizsi Tudományos Akadémia ülésén számolt be a Bothe és Becker által felfedezett sugárzási vizsgálatok eredményeiről. Megmutatták, hogy ez a sugárzás "képes protonokat felszabadítani hidrogéntartalmú anyagokban, nagy sebességet biztosítva nekik".
Ezeket a protonokat egy felhőkamrában fényképezték le.
A következő, 1932. március 7-i közleményben Irene és Frédéric Joliot-Curie fényképeket mutatott be protonok nyomairól egy felhőkamrában, amelyet a berilliumsugárzás kiütött a paraffinból.
Eredményeiket értelmezve a következőket írták: „A foton atommaggal való rugalmas ütközésére vonatkozó feltételezések nehézségekhez vezetnek, egyrészt abból, hogy ehhez jelentős energiájú kvantumra van szükség, másrészt pedig az a tény, hogy ez a folyamat túl gyakran fordul elő. Chadwick azt javasolja, hogy feltételezzük, hogy a berilliumban gerjesztett sugárzás neutronokból áll - egységnyi tömegű és nulla töltésű részecskékből.
Joliot-Curie eredményei veszélyeztették az energiamegmaradás törvényét. Ha ugyanis a Joliot-Curie kísérleteket csak ismert részecskék – protonok, elektronok, fotonok – jelenléte alapján próbáljuk értelmezni, akkor a nagy hatótávolságú protonok megjelenésének magyarázatához 50-es energiájú fotonok előállítására van szükség. MeV berilliumban. Ebben az esetben a fotonenergiáról kiderül, hogy a fotonenergia meghatározásához használt visszarúgási atommag típusától függ.
Ezt a konfliktust Chadwick oldotta meg. Ionizációs kamra elé berilliumforrást helyezett, amelybe egy paraffinlemezből kiütött protonok estek. A paraffinlemez és a kamra közé alumíniumelnyelő szitákat helyezve Chadwick megállapította, hogy a berilliumsugárzás akár 5,7 MeV energiájú protonokat is kiüt a paraffinból. Ahhoz, hogy ezt az energiát a protonokkal közölje, magának a fotonnak 55 MeV energiával kell rendelkeznie. De az azonos berilliumsugárzás mellett megfigyelt nitrogén-visszapattanó magok energiája 1,2 MeV. Az ilyen energia nitrogénbe történő átviteléhez a sugárzási fotonnak legalább 90 MeV energiájúnak kell lennie. Az energiamegmaradás törvénye nem egyeztethető össze a berilliumsugárzás fotonértelmezésével.
Chadwick megmutatta, hogy minden nehézség megszűnik, ha feltételezzük, hogy a berilliumsugárzás olyan részecskékből áll, amelyek tömege megközelítőleg megegyezik a proton tömegével, és nulla töltés. Ezeket a részecskéket neutronoknak nevezte. Chadwick a Proceedings of the Royal Society for 1932-ben publikált egy cikket eredményeiről. A Nature 1932. február 27-i számában azonban egy előzetes megjegyzést tettek közzé a neutronról. Ezt követően I. és f. Joliot-Curie számos 1932-1933-as művében. megerősítette a neutronok létezését és azon képességüket, hogy protonokat ütjenek ki a könnyű atommagokból. Megállapították továbbá az argon-, nátrium- és alumíniummagokból származó neutronok kibocsátását a-sugárzással.
A szerző könyvébőlNeutronbomlás Az atommag proton-neutron modellje kielégíti a fizikusokat, és a mai napig a legjobbnak tartják. Első pillantásra azonban kételyeket vet fel. Ha atommag csak protonokból és neutronokból áll, ismét felmerül a kérdés, hogyan képesek
A szerző könyvébőlP. és M. Curie felfedezései Térjünk vissza a radioaktivitáshoz. Becquerel folytatta az általa felfedezett jelenség tanulmányozását. Az uránnak a foszforeszcenciával analóg tulajdonságának tartotta. Becquerel szerint az urán "az első példa egy olyan fémre, amely hasonló tulajdonságokkal rendelkezik
A szerző könyvébőlA neutron felfedezésének története A neutron felfedezésének története Chadwick sikertelen kísérleteivel kezdődik a hidrogénben történő elektromos kisülések neutronjainak kimutatására (a már említett Rutherford hipotézis alapján). Rutherford, mint tudjuk, végrehajtotta az első mesterséges atommagot
A szerző könyvébőlA HATÁSTÖRVÉNYEK FELFEDEZÉSÉNEK TÖRTÉNETE Galileót már akkor is érdekelték a hatáselmélet kérdései. Nekik van szentelve a híres „Beszélgetések” „hatodik napja”, amely nem maradt el teljesen. Galilei szükségesnek tartotta mindenekelőtt annak meghatározását, hogy „milyen hatással van az ütés eredménye, egyrészt
A szerző könyvébőlA GRAVITÁCIÓS TÖRVÉNY FELFEDEZÉSÉNEK TÖRTÉNETE 1638. szeptember 12-én Descartes ezt írta Mersenne-nek: „Lehetetlen bármi jót és szilárd dolgot mondani a sebességről anélkül, hogy a gyakorlatban el ne magyaráznánk, mi a gravitáció, és egyben az egész rendszer. a világ” (111). Ez az állítás homlokegyenest ellentétes a kijelentéssel
A szerző könyvéből1. A katalízis jelenségének felfedezésének története A katalízis a sebesség változása kémiai reakció katalizátorok jelenlétében. A katalízissel kapcsolatos legegyszerűbb tudományos információkat már ismerték eleje XIX V. A híres orosz kémikus, K. S. Kirchhoff akadémikus 1811-ben fedezett fel egy katalizátort.
A szerző könyvébőlEgy professzor, aki nem akart felfedezni. Maxwell után a következő személy, aki egy új alapkoncepciót talált ki, egy olyan ember volt, aki ezt nem akarta, és nem is nagyon volt erre alkalmas – a 42 éves német professzor, Max Karl Ernst Ludwig Planck. Jogprofesszor családjában nőtt fel, ill
A szerző könyvéből2. A felfedezés szélén Szóval mindenkit érdekel a Hold! A támadás 1959-ben kezdődött, amikor az egész világ hallott egy TASS-üzenetet, amely szerint „január 2-án sikeresen fellőtték a Szovjetunióban az első Luna-1 (Álom) űrrakétát, amelyet a Hold felé irányítottak, és ez lett az első mesterséges bolygó.
A szerző könyvébőlJ. Vervier délutáni megjegyzései a neutron természetéről Az 1965-ös antwerpeni konferencia zárásán tartott beszéde különböző országok. Nekünk azonban
A szerző könyvébőlXII. NAGY FÖLDRAJZI FELFEDEZÉSEK ÉS CSILLAGÁSZAT A kereskedelem érdekei szülték a keresztes hadjáratokat, amelyek lényegében hódító-kereskedelmi hadjáratok voltak. A kereskedelem fejlődésével, a városok növekedésével és a kézművesség térhódításával összefüggésben a feltörekvő polgári osztályban
A szerző könyvébőlXIX. MECHANIKAI ÉS TELESZKÓPOS FELFEDEZÉSEK Kopernikusz után jóval az "ortodox" ptolemaioszi rendszert oktatták az egyetemeken, és az egyház is támogatta. Például Mestlin (1550–1631) csillagász, Kepler tanára Kopernikusz tanításának támogatója volt.
A szerző könyvébőlA felfedezések nem halnak meg A kozmosz és az atom korában élve természetes, hogy felnézünk a kor tudományára. De nem szabad túlzásokba esni - gúnyosan utasítson el mindent, amit az elődök találtak. Igen, "az összes tudós kilencven százaléka él, mellettünk dolgozik." De ha
A szerző könyvéből1. Emberek és felfedezések Beszélni kezdtek különböző nyelvek. Ismerték a bánatot és szerették a bánatot, kínra vágytak, és azt mondták, hogy az igazságot csak kínnal lehet elérni. Aztán megkapták a tudományt. F. M. Dosztojevszkij. Egy vicces férfi álma Szinte felfedezésekről hallunk és olvasunk
A szerző könyvébőlELSŐ FELFEDEZÉSEK Bár Davy felbérelte Faradayt, hogy egyszerűen mosson kémcsöveket és végezzen hasonló feladatokat, Michael beleegyezett ezekbe a feltételekbe, és minden lehetőséget megragadt, hogy közelebb kerüljön a valódi tudományhoz. Valamivel később, októberben
A 20. század elején, amikor már megállapították, hogy a molekulák atomokból állnak, új kérdés. Miből állnak az atomok? Rutherford angol tudós és tanítványai egy csoportja ennek a nehéz problémának a megoldására vállalkozott.
A hidrogénatom magja bármely anyag magjában
Azt már korábban is tudták, hogy maga az atom egy magból és egy körülötte nagy sebességgel forgó elektronból áll. De miből van a mag? Rutherford feltételezte, hogy bármely kémiai elem atomjának magja szükségszerűen magában foglalja a hidrogénatom magját.
Később ezt kísérletsorozattal igazolták. A kísérletek lényege a következő volt: nitrogénatomokat bombáztak alfa-sugárzással. Ez oda vezetett, hogy az alfa-sugárzás időszakosan kiütött néhány részecskét a nitrogénatom magjából.
Az egész folyamatot fényérzékeny filmre rögzítették. A ragyogás azonban még mindig olyan gyenge volt, hogy a kísérlet megkezdése előtt Rutherford és tanítványai körülbelül 8 órán át egy teljesen sötét szobában ültek, hogy a szem a legkisebb fényjeleket is lássa.
A fénynyomok természetéből adódóan azt találták, hogy a kiütött részecskék oxigén- és hidrogénatomok magjai. Így beigazolódott Rutherford azon feltételezése, hogy a hidrogénatom magja bármely kémiai elem atommagjának része.
A proton felfedezése
Rutherford ezt a részecskét protonnak nevezte. A görög "protos" -ból az első. Meg kell érteni, hogy nem a proton a hidrogénatom magja, hanem éppen ellenkezőleg, a hidrogénatom magja olyan szerkezetű, hogy csak egy proton lép be.
Mások atommagjainak összetétele kémiai elemek sokat tartalmazhat több protonok. A proton pozitív elektromos töltéssel rendelkezik. Ebben az esetben a proton töltése megegyezik az elektron töltésével, de ennek más előjele van.
Így úgy tűnik, hogy a proton és az elektron kiegyensúlyozzák egymást. Ezért kezdetben semmilyen tárgy nem töltődik fel, és csak akkor vesz fel töltést, amikor elektromos mezőbe kerül.
A neutron felfedezése
A proton felfedezése után a tudósok megértették, hogy az atommag nem csak protonokból áll, mivel a berillium atom magjának példájával kiderült, hogy az atommagban lévő protonok össztömege 4 tömegegység, míg a az atommag egészének tömege 9 tömegegység.
Vagyis további 5 tömegegység tartozik néhány egyéb részecskéhez, amelyek ráadásul nem rendelkeznek elektromos töltéssel, mert különben a proton-elektron egyensúly felborulna.
Rutherford tanítványa, Chadwick kísérletsorozatot végzett, és olyan részecskéket fedezett fel, amelyek alfa-sugárzással bombázva egy berillium atom magjából bocsátottak ki, de töltés nélkül.
A töltés hiányát az a tény jelentette ki, hogy a részecskék semmilyen módon nem reagáltak az elektromágneses térre. Nyilvánvalóvá vált, hogy az atommag szerkezetének hiányzó elemét fedezték fel.
Ezeket a részecskéket neutronoknak nevezték. A neutron tömege megközelítőleg megegyezik a proton tömegével, ugyanakkor, mint már említettük, nincs töltése.
Az embert ősidők óta érdekli az anyag szerkezete, amelyet nap mint nap megfigyel maga körül. Az egyik hipotézis, amelyet az ókori Görögországban terjesztettek elő, ...
Ki fedezte fel a neutront, a protont és az elektront, és milyen jelentősége volt ennek az emberiség számára
A Masterweb által
01.08.2018 14:00Az embert ősidők óta érdekli az anyag szerkezete, amelyet nap mint nap megfigyel maga körül. Az egyik hipotézis, amelyet az ókori Görögországban terjesztettek elő, azt feltételezte, hogy az anyag elemi részecskékből – atomokból – áll. Azt azonban csak a 20. században sikerült kísérletileg megállapítani, hogy az atom szubatomi részecskékből is áll: protonokból, elektronokból és neutronokból. A cikk feltárja azt a témát, hogy ki fedezte fel a neutront, a protont és az elektront, és milyen hatással voltak ezek a felfedezések az emberiség fejlődésére.
Atom és szubatomi részecskék
A világegyetem anyaga apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll. Ezt a koncepciót Démokritosz görög matematikus és filozófus terjesztette elő már az ie 5. században. Az ókori görög nyelvből az "atom" szót "oszthatatlannak" fordítják. Mivel technikailag lehetetlen volt ellenőrizni, hogy mi az atom, ez a hipotézis egészen a 19. századig létezett, amikor is a tudomány és a technika fejlődése lehetővé tette az atom alaposabb tanulmányozását. Az atom 19. század végi tanulmányozásának köszönhetően kiderült, hogy az nem elemi anyagegység, hanem kisebb részecskékből áll, amelyeket szubatominak neveztek. Szokásos ezeket a részecskéket elektronnak, protonnak és neutronnak nevezni, mivel ezek alkotják minden anyag atomját.
Jelenleg a tudomány messze előrehaladt az elemi részecskék tanulmányozásában. Tehát kiderült, hogy még a szubatomi részecskéknek is megvan a saját belső szerkezetük. Ezen kívül van még az atomok által alkotott antianyag, amely szintén szubatomi antirészecskékből áll. Ennek ellenére az elektronok, protonok és neutronok felfedezése a magfizika és az emberiség nukleáris történetének kezdetét jelentette. Ebben a cikkben arról lesz szó, hogy ki fedezte fel ezeket a szubatomi részecskéket.
Modern elképzelések az atom szerkezetéről
Mielőtt rátérnénk arra a kérdésre, hogy ki fedezte fel a neutronokat, protonokat és elektronokat, nézzük meg, mi is az atom modern szemszögből.
Minden anyag, amit nap mint nap látunk, molekulákból áll. Ezek is atomokból állnak. Bár a különböző molekulák száma meglehetősen nagy, mindegyiket korlátozott számú (100 nagyságrendű) különböző atom alkotja. Minden atomnak van egy magja, amely protonokból és neutronokból, valamint az atommag körül keringő elektronokból áll, amelyek elektromos töltése negatív és ellentétes előjelű az atommag töltésével.
Ha ezeket az elképzeléseket a vízre alkalmazzuk, akkor azt kell mondanunk, hogy egy 4 mm átmérőjű vízcseppben körülbelül 1015 molekula található. A vízmolekula 3 atomból áll: 2 hidrogénatomból és 1 oxigénatomból. Az oxigénatom egy 8 protonból és 8 neutronból álló atommagból és egy 8 elektronból álló elektronhéjból áll.
Az elektron felfedezése
1897-ig az emberiség az atomot oszthatatlannak tekintette, amikor is Joseph John Thomson brit fizikus katódsugarakkal végzett kísérletei során felfedezte az elektront. A Thomson által használt eszköz egy lezárt üvegcső volt, amelybe két katódot helyeztek, és a levegőt elszívták. A tudós felfedezte, hogy a kibocsátott katódsugarak eltérnek a terjedési útjuktól, ha elektromos tér hat rájuk. Ennek eredményeként a tudós megállapította, hogy az ezeket a sugarakat alkotó részecskéknek negatív töltéssel kell rendelkezniük. Később ezeket a részecskéket elektronoknak nevezték.
A proton felfedezése
JJ Thomson tanítványa, Ernest Rutherford új-zélandi fizikus nevéhez fűződik a proton felfedezése. A 20. század elején javasolta az atom szerkezetének bolygómodelljét, amelyben a fő tömeg van a középpontban. Rutherford azután jutott erre a hipotézisre, hogy elemezte azokat a kísérleteket, amelyek során Hans Geiger és Ernest Marsden tudósok alfa-részecskékkel bombáztak egy aranylemezt.
1918-ban Rutherford egyedül végzett kísérleteket az alfa-részecskék nitrogénnel való kölcsönhatására vonatkozóan. Ezekben a kísérletekben a tudós megfigyelte a hidrogénatom atommagjainak kibocsátását, és arra a következtetésre jutott, hogy ezek "téglák" az összes többi atommag számára. Így Rutherford felfedezte a protont. Ezt követően kiderült, hogy a nukleáris tömeg jelentősen meghaladta az atom összes protonjának össztömegét, ezért Rutherford azt javasolta, hogy az atommagban még mindig van olyan nehéz részecske, amelynek nincs töltése. Ez a részecske volt a neutron, amelyet később fedeztek fel.
Ki fedezte fel a neutront?
Az atomot alkotó harmadik részecskét 1932-ben fedezték fel. A tudós, aki felfedezte a neutronok létezését, James Chadwick angol fizikus volt. Chadwick az atomok alfa-részecskékkel bombázott viselkedésének tanulmányozásával felfedezte a sugárzás létezését, amelynek részecskéinek tömege megközelítőleg megegyezik a protonok tömegével, de elektromosan semlegesek, mivel nem léptek kölcsönhatásba elektromos térrel. Ezenkívül ezek a részecskék képesek voltak áthatolni az anyagon, és arra kényszerítették a nehéz elemek atomjait, hogy könnyebbekre osztódjanak. Az új részecske fizikai tulajdonságai miatt Chadwick neutronnak nevezte, így joggal tekinthető a neutront felfedező tudósnak.
Az atommag energiája
A neutronok felfedezése óta a magfizika, valamint a kémia és a technológia hatalmas lépést tett előre. Egy új, gyakorlatilag kimeríthetetlen és egyben veszélyes energiaforrás nyílt meg az ember előtt.
A nukleáris korszak kezdetét az emberiség 1945-ben érezte, amikor az Egyesült Államok kipróbálta a pusztító első atombombát, a Trinity-t, és ledobta a japán városokra, Hirosimára és Nagaszakira.
Az atomenergia első békés célú felhasználása az 1950-es évek közepére tehető, amikor is 1953-ban megépült az első atomreaktor, amely a Nautilus amerikai tengeralattjáró dízelmotorját váltotta fel.
Kievyan utca, 16 0016 Örményország, Jereván +374 11 233 255
