Будынак і зарад ядра атама

Тое, што ўсе прадметы складаюцца з элементарных часціц, меркавалі яшчэ навукоўцы Старажытнай Грэцыі. Але ні даказаць гэты факт, ні абвергнуць ў тыя часы не было ніякай магчымасці. Ды і пра ўласцівасці атамаў ў старажытнасці маглі толькі здагадвацца, грунтуючыся на ўласных назіраннях за рознымі рэчывамі.

Даказаць, што ўсе рэчывы складаюцца з элементарных часціц, атрымалася толькі ў 19-м стагоддзі і то ўскосна. У гэты ж час фізікі і хімікі па ўсім свеце спрабавалі стварыць адзіную тэорыю элементарных часціц, якая апісвае іх будова і якая тлумачыць розныя ўласцівасці, такія, напрыклад, як зарад ядра.

Вывучэнню малекул, атамаў і іх будынка былі прысвечаны працы многіх навукоўцаў. Фізіка паступова перайшла ў вывучэнне мікрасвету - элементарных часціц, іх узаемадзеяння і уласцівасцяў. Навукоўцы сталі цікавіцца, з чаго складаецца атамная ядро, вылучаць гіпотэзы і спрабаваць іх даказаць, хоць бы ўскосна.

У выніку ў якасці базавай тэорыі была прынятая планетарная мадэль будовы атама, прапанаваная Эрнэстам Резерфордом і Нільсэн Борам. Згодна з гэтай тэорыі, зарад ядра любога атама станоўчы, у той час як па яго арбітах круцяцца адмоўна зараджаныя электроны, у выніку робячы атам электрічным нейтральным. З часам дадзеная тэорыя была шматкроць пацверджана рознага роду эксперыментамі, пачынаючы з досведаў аднаго з яе суаўтараў.

Сучасная ядзерная фізіка лічыць тэорыю Рэзерфорда-Бора фундаментальнай, ўсе даследаванні атамаў і іх элементаў грунтуюцца на ёй. З іншага боку большасць гіпотэз, якія з'явіліся за апошнія 150 гадоў, практычна так і не былі пацверджаныя. Атрымліваецца, што ядзерная фізіка ў сваёй большасці з'яўляецца тэарэтычнай прычыны звышмалых памераў вывучаюцца аб'ектаў.

Вядома ж, у сучасным свеце вызначыць зарад ядра алюмінія, напрыклад (ці любога іншага элемента) нашмат прасцей, чым у 19-м стагоддзі і тым больш - у Старажытнай Грэцыі. Але робячы новыя адкрыцці ў дадзенай галіне, навукоўцы часам прыходзяць да дзіўным высноў. Спрабуючы знайсці рашэнне адной задачы, фізіка элементарных часціц сутыкаецца з новымі праблемамі і парадоксамі.

Першапачаткова тэорыя Рэзерфорда кажа пра тое, што хімічныя ўласцівасці рэчывы залежаць ад таго, які зарад ядра яго атама і, як следства, ад колькасці электронаў, якія верцяцца па яго арбітах. Сучасная хімія і фізіка ў поўнай меры пацвярджаюць дадзеную версію. Нягледзячы на тое, што вывучэнне структуры малекул першапачаткова адштурхоўвацца ад найпростай мадэлі - атама вадароду, зарад ядра якога роўны 1, тэорыя ў поўнай меры распаўсюджваецца на ўсе элементы табліцы Мендзялеева, уключаючы рэдказямельныя металы і радыёактыўныя рэчывы, атрыманыя штучным шляхам у канцы мінулага тысячагоддзя.

Цікава, што яшчэ задоўга да даследаванняў Рэзерфорда англійская хімік, лекар па адукацыі Вільям Проут заўважыў, што ўдзельная вага розных рэчываў кратны дадзеным паказчыку вадароду. Ён тады выказаў здагадку, што ўсе іншыя элементы папросту складаюцца з вадароду на нейкім найпростым узроўні. Што, напрыклад, часціца азоту - гэта 14 такіх мінімальных часціц, кіслароду - 16 і т. Д. Калі разглядаць дадзеную тэорыю глабальна ў сучаснай інтэрпрэтацыі, то ў цэлым яна дакладная.