Совет 1: Кто и когда открыл протон и нейтрон

Согласно общепринятой модели, ядра атомов любого химического элемента состоят из протонов и нейтронов. Эти мельчайшие частицы были открыты в разное время. Каждое из открытий на шаг приближало ученых к использованию ядерной энергетики.

Открытие протона



Протон - это ядро атома водорода, элемента, который имеет наиболее простое строение. Оно имеет положительный заряд и практически неограниченное время жизни. Это самая стабильная частица во Вселенной. Протоны, образовавшиеся в результате Большого Взрыва, до сих пор не распались. Масса протона составляет 1,627*10-27 кг или 938,272 эВ. Чаще эту величину выражают в электронвольтах.

Протон был открыт «отцом» ядерной физики Эрнестом Резерфордом. Он выдвинул гипотезу о том, что ядра атомов всех химических элементов состоят из протонов, так как по массе они превышают ядро атома водорода в целое число раз. Резерфорд поставил интересный опыт. В те времена уже была открыта естественная радиоактивность некоторых элементов. С помощью альфа-излучения (альфа-частицы представляют собой ядра гелия с высокими энергиями) ученый облучал атомы азота. В результате такого взаимодействия вылетала частица. Резерфорд предположил, что это протон. Дальнейшие опыты в пузырьковой камере Вильсона подтвердили его предположение. Так в 1913 году была открыта новая частица, но гипотеза Резерфорда о составе ядра оказалась несостоятельной.

Открытие нейтрона



Великий ученый нашел ошибку в своих расчетах и выдвинул гипотезу о существовании еще одной частицы, входящей в состав ядра и обладающей практически той же массой, что и протон. Экспериментально он не смог ее обнаружить.

Это сделал в 1932 году сделал английский ученый Джеймс Чедвик. Он поставил опыт, в ходе которого бомбардировал атомы бериллия высокоэнергетическими альфа-частицами. В результате ядерной реакции из ядра бериллия вылетала частица, впоследствии названная нейтроном. За свое открытие Чедвик уже через три года получил Нобелевскую премию.

Масса нейтрона действительно мало отличается от массы протона (1,622*10-27 кг), но эта частица не обладает зарядом. В этом смысле она нейтральна и в то же время способна вызывать деление тяжелых ядер. Из-за отсутствия заряда нейтрон может легко пройти через высокий кулоновский потенциальный барьер и внедриться в структуру ядра.

Протон и нейтрон обладают квантовыми свойствами (могут проявлять свойства частиц и волн). Нейтронное излучение используют в медицинских целях. Высокая проникающая способность позволяет этому излучению ионизировать глубинные опухоли и другие злокачественные образования и обнаруживать их. При этом энергия частиц относительно маленькая.

Нейтрон, в отличие от протона, нестабильная частица. Ее время жизни составляет около 900 секунд. Она распадается на протон, электрон и электронное нейтрино.

Совет 2: Как были открыты протоны

Очень часто в разных ситуациях люди слышат слово протон, а также ядро, нейтрон, электрон. Не всегда ученики и даже взрослые люди знают, откуда пошло это название и когда мир узнал про такие элементы.
Прошло большое количество времени прежде, чем ученые согласились, что все вещества состоят из молекул. Со временем даже смогли установить, что молекулы имеют в своем составе атомы. После чего возник вопрос, из чего состоит атом. Атом включает в себя ядро и некоторое количество электронов, которые вращаются вокруг ядра.

Ядро атома водорода


Резерфорд, который был одним из первооткрывателем данного раздела физики и всю свою жизнь работал над развитием данного направления, предполагал, что в составе ядра любого химического элемента находится ядро водорода, что и сумел подтвердить с помощью опытов.

Эти опыты требовали значительной подготовки, и, проводя эксперименты, ученный и его ученики, часто приносили в жертву свое здоровье. Опыт проводился таким образом: с помощью альфа-излучений происходила бомбардировка атомов азота. В итоге из ядер атомов азота выбивались разные частицы, которые фиксировались на светочувствительной пленке. Из-за слабого свечения Резерфорду приходилось по восемь часов сидеть в комнате без освещения, чтобы глаза лучше фиксировали световые следы.

Благодаря этим экспериментам Резерфорд смог по следам выбивания определить, что в атоме любого вещества есть именно атомы водорода и кислорода.

Протон


Частицу протон открыл Резерфорд в 1919 году при проведении опыта, который доказал наличие в любом химическом элементе ядра атома водорода. Протон по сути является электроном, но с положительным знаком, он уравновешивает количество электронов, в такой ситуации атом называется нейтральным или незаряженным.

Название протон происходит от слова «протос», которое переводится с греческого как первый. Изначально, данную частицу хотели назвать барон от греческого слова «барос», которое означает тяжесть. Но в итоге было принято решение, что «протон» лучше описывает все качества данного элемента. Важно помнить, что масса протона приблизительно в 1840 раз больше, чем масса электрона.

Нейтрон


Нейтрон также является одним из элементов атома. Данный элемент открыл Чедвик, после того как провел серию бомбардировок над ядром атома бериллия. При такой бомбардировке вылетали элементы, которые никак не реагировали на электрическое поле, поэтому их в итоге и назвали нейтронами.

Совет 3: Как и когда образовалась Вселенная

Вселенная, которую порой называют космосом, состоит из галактик, то есть звездных систем. Сегодня есть различные гипотезы о возникновении Вселенной, но нет ни одного научно доказанного факта. Все эти теории строятся на основании предположений и расчетов различных ученых.
Инструкция
1
Основоположником изучения Вселенной стал польский астроном Николай Коперник, написавший труд о гелиоцентрической системе, в котором говорилось, что Земля является частью большой вселенной. В последующие времена труды Н. Коперника совершенствовали и дополняли другие ученые, но именно поляк сумел дать человечеству базовые знания о космическом мироустройстве.
2
Наиболее всестороннее и полное изучение Вселенной началось лишь в 20 веке. Это было связано с развитием технологий в науке. На данный момент известно, что основной химический элемент, который входит в состав Вселенной, - это водород. Его объем составляет 75% от общего условного объема, на втором месте стоит гелий, объем которого составляет 23%. Остальное занимают незначительные химические примеси. Долгие годы человечество наблюдает за развитием Вселенной для того, чтобы понять причины ее возникновения.
3
Основной теорией образования Вселенной считается теория большого взрыва. Когда вся материя Вселенной находилась в расплавленном состоянии, ее масса достигла критической точки, вследствие чего произошел большой взрыв, образовавший многочисленные галактики. На основании этой теории, которая считается основоположной, возраст Вселенной оценивается более чем в 13 миллиардов лет.
4
На настоящий момент Вселенная расширяется, и этот факт данная теория объяснить не может. Кроме этого, считается, что при большом взрыве не было бы равномерного распределения веществ, которые входят в состав галактик. С другой точки зрения, теория большого взрыва объясняет реликтовое излучение, которое происходит во Вселенной.
Точная форма Вселенной, сегодня тоже не определена.
5
Есть еще одна теория, будто Вселенная образовалась из-за постоянного расширения протовещества. Это современная версия, призванная объяснить современное расширение космического пространства. Теория гласит, что сейчас происходит разлет галактик, а возраст Вселенной составляет 20 миллиардов лет.
6
Физики утверждают, что за счет гравитационных полей и электромагнитных излучений Вселенная пульсирует и тем самым расширяется от центра к краям своей границы. Эти теоретические воззрения не вступают в противоречие с вышеназванными, но при получении подтверждения вполне могут стать новой теорией рождения космического пространства.
7
В древнем мире, как и в средневековье, считалось, что появление Вселенной имеет божественное происхождение. Хотя еще в античной Греции происхождение ее пытались объяснить с помощью минимальных научных знаний, которые были на тот период времени.
Видео по теме
Источники:
  • Открытие протона и нейтрона
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500