Фізика (Чоплан П.П

та остиглого стану, який піддається теоретичному розумінню на мові сучасного фізичного знання.

Через деякий час після «великого вибуху* космічна матерія ста­ новила високогусту і високотемпературну плазму — суміш певного набору елементарних частинок, які перебували в термодинамічній рівновазі, причому в цій суміші кількість речовини ледве-ледве пе­ ревищувала кількість антиречовини. Оскільки плазма швидко роз­ ширювалась, а її температура відповідно знижувалась, процеси ані­ гіляції пар протонів і антипротонів переважали над протилежними процесами утворення їх. Унаслідок цього зникли (за винятком над­ лишкових протонів) усі протони і антипротони. Анігілювали (за ви­ нятком надлишкових електронів) також усі електрони і позитрони. Коли процес анігіляції частинок і античастинок закінчився, зали­ шились, отже, лише надлишкові протони і електрони, а також вип­ ромінювання, яке виникло внаслідок анігіляції. Приблизно на цій стадії розвитку Всесвіту, коли він був ще досить нагрітим, утвори­ лись ядра таких легких елементів, як гелій та водень*.

Наступна фаза космічної еволюції — з’єднання народжених рані­ ше ядер з електронами і утворення атомів — настала приблизно че­ рез мільйон років (після початку космологічного розширення), тоді температура зменшилась до 3000...4000 К, а густина — до значення приблизно в мільярд разів більшого від сучасного. За цих умов по­ чав утворюватися нейтральний газ, який збирався у величезні хма­ ри. Пізніше, приблизно через 200 мільйонів років після початку роз­ ширення, хмари космічного газу згрупувались, а потім, припинив­ ши розширення, почали стискатись і, нарешті, утворили сучасні га­ лактики.

Така своєрідна контурна схема Всесвіту, що еволюціонує, яку ще належить заповнити конкретними астрофізичними деталями.

Для описання моделі гарячого Всесвіту, що розширюється, за початкові умови взято надзвичайно важливі фізичні характеристи­ ки астрономічного Всесвіту, а саме: початковий гарячий стан і нас­ тупне його ізотропне розширення, кількісна перевага в ньому речо­ вини над антиречовиною і випромінюванням тощо.

У суто теоретичному плані сингулярність у тій формі, в якій вона з’являється у фрідманівських розв’язках, рівняння Ейнштейна віддзеркалює «особливий» вироджений фізичний стан, в якому гус­ тина речовини, кривизна простору-часу і, за теорією гарячого Все­ світу, температура нескінченні: вся надгаряча космічна матерія бук­ вально «стягнулася в точку*. Між тим найголовніше — процес пере­ ходу космічної матерії з цього «точкового* стану до стадії катастро­ фічного розширення — залишається поза увагою теорії, оскільки

*Вайнберг С. Первьіе три минутьі (современньїй взгляд на происхождение Все ленной). — М.: Знергоиздат, 1981.

358

вона поки що не в змозі підняти завісу над таємницею початкової сингулярності. Невідомо, що передувало «великому вибуху* — чи космічна матерія завжди перебувала в цьому особливому надгустому і надгарячому стані, чи стану розширення передувало однократне стиснення.

На сучасному етапі завдання космологічних досліджень полягає в тому, щоб теоретично вивчити «оточення* особливої точки, щоб спробувати зазирнути все далі й далі «в глиб часу* і, отже, просуну­ тися все ближче до вихідного надгустого і надгарячого стану Все­ світу.

За допомогою реліктового випромінювання пощастило досягти стадії, яку від початку Всесвіту віддаляє «всього лише* мільйон років. У той час астрономічний Всесвіт був у тисячу разів теплішим (на­ грітим до 3000...4000 К), а його радіус у стільки само разів менший за теперішній. Астрофізики вважають, що астрономічну інформацію про ще більш ранні стадії еволюції Всесвіту можна дістати за допо­ могою нейтринного каналу інформації. Нейтрино (найбільш проник­ на з усіх відомих елементарних частинок) може перенести нас у дуже віддалену епоху, яка віддалена від моменту «великого вибуху» всьо­ го на кілька часток секунди. В цю мить історії космосу густина пер­ вісної матерії перевищувала густину води у 10 мільйонів разів, а температура досягала ЗОЮ 9 К. Тому недарма відомий радянський фізик Я. Б. Зельдович назвав астрофізичний пошук реліктового ней­ трино «експериментом століття*.

Ще більші надії вчені покладають на гравітаційно-хвильову астро­ номію, що формується сьогодні і яка б могла роздобути фізичну інфор­ мацію про найперші (аж до сингулярного) стани Всесвіту. Йдеться про реєстрацію гравітаційних хвиль, що приходять (ймовірно) з кос­ мосу і які здатні пройти крізь багатомільярдну товщу часу (і прос­ тору) і досягти Землі в повній цілості без помітного розсіяння і втра­ ти енергії.

Зазначимо, що вчені добре усвідомили певну умовність понять, які застосовують у космології, особливо таких, як «початок і вік Всесвіту*. Так, Я. Б. Зельдович пропонує розуміти під «віком Все­ світу* тривалість сучасного етапу існування Всесвіту. В іноземній літературі замість терміну «вік Всесвіту* частіше використовують поняття «хабблівського часу*.

Запроваджується термін «фрідманівський час*, який є теоретич­ ним корелятором «хабблівського часу* і передає «справжній вік Все­ світу*, тобто реальну тривалість космологічного розширення, що спостерігається сьогодні (перше трохи менше за друге: фрідманів­ ський час становить 85 % хабблівського, який дорівнює приблизно 15 млрд років).

Водночас, хоча вибір початкових умов не зовсім вдалий (вони передбачаються, виходячи з даних сучасних астрономічних спосте­

359

режень), все-таки залишається без відповіді головне запитання: чому початкові умови еволюції Всесвіту були саме ті, що привели до кос­ мологічної ситуації, яка спостерігається тепер, а не інші? Сама по­ становка цього питання виходить за межі сучасної фізики.

Відомі експериментальні факти не дають змоги нині зробити одно­ значний вибір між різними космологічними моделями. Всі вони більш-менш задовільно пояснюють ці факти. Одні моделі (моделі зі скінченним часом) безпосередньо випливають з існуючих рівнянь гравітаційного поля, інші, що припускають перехід через сингуляр­ ну точку, а особливо осцилюючі моделі, на сьогодні ще не мають точного математичного обґрунтування. Проте, виходячи із загальних філософських міркувань, перевагу слід віддати осцилюючій моделі зі сталою в середньому по осциляціях ентропією. В осцилюючій мо­ делі сучасний рівноважний стан Всесвіту не є винятковим, а повто­ рюється з часом необмежену кількість разів.

Лише така модель дає змогу в принципі узгодити оборотність за­ конів мікросвіту з необоротністю макроскопічних процесів у Всесвіті, яка спостерігається тепер*.

Контрольні запитання і завдання

1.Які ви знаєте методи визначення швидкості світла? Назвіть їхніх авторів.

2.Що таке фазова і групова швидкості світла?

3.Чому прийнято вважати, що дослід Майкельсона завершився негативним ре­ зультатом?

4.Сформулюйте основні положення спеціальної теорії відносності (СТВ).

5.СТВ суперечить механіці Ньютона, чи передбачає її як окремий випадок?

6.У чому принципова відмінність зв’язку простору і часу в механіці Ньютона і в СТВ?

7.Як ви розумієте відносність одночасовості подій, сповільнення часу в СТВ?

8. Як правильно тлумачити закон Ейнштейна — зв’язку маси і енергії ^Е = т с 2|?

9.Чи можна всередині системи відліку відрізнити дію прискорення системи від дії сил гравітації? Сформулюйте принцип еквівалентності.

10.Про що свідчить червоне заміщення в спектрах галактик? Сформулюйте за­ кон Хаббла.

11.У чому суть теорії «гарячого Всесвіту* Дж. Гамова?

12.Щ о таке «фрідманівський час* і як він зв’язаний з «хабблівським часом*?

*Климиіиин И. Релятивистская астрономия. — М.: Наука, 1973. — 207 с.

Частина 5

АТОМНА ФІЗИКА

Розвиток вчення про будову речовини. Дослід Резерфорда. Постулати Бора. Принцип Паулі. Періодична система елементівД. І. Менделєєва. Рент­ генівське випромінювання. Ефекти Зеємана і Штарка. Лазери. Хвильові властивості речовини. Хвилі де Бройля. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Принцип доповнення. Причинність у мікросвіті. Динамічні і статистичні закони.

Розділ 15 БУДОВА АТОМА

15.1. Розвиток вчення про будову речовини

Здавна людську думку з нездоланною силою привертали до себе два світи: макросвіт — світ величезних скупчень речовини, світ ве­ ликих і віддалених небесних тіл, який вивчали переважно астроно­ ми, і світ дуже малих частинок речовини — мікросвіт, що є предме­ том вивчення переважно фізиків і хіміків.

У питанні про структуру речовини здавна існувало дві діамет­ рально протилежні думки: одна зводилась до того, що речовина має суцільну, неперервну структуру, друга пов’язана з твердженням, що речовина має первинну зернисту будову. Дискретність (перервність) — істотна риса другого вчення про будову речовини.

Греко-римська антична культура створила уявлення про первин­ ну дискретну будову речовини. Вже у вченні грецького філософа Левкіппа і його талановитого учня Демокріта знайшла відображен­ ня ідея, що речовина складається з величезної кількості найдрібніших частинок. Ці частинки Левкіпп назвав першотілами, згодом Демокріт назвав їх атомами, оскільки вони вважались неподільними.

Продовжували і поглиблювали думки Демокріта про будову речо­ вини грецькі філософи Емпедокл і особливо Епікур, який створив у Афінах свою школу, відому під назвою «Сад Епікура». Пізніше антич­ ний мислитель Тіт Лукрецій Кар у своєму геніальному творі «Про

361

природу речей* у поетичній формі виклав основу атомістичного вчен­ ня Левкіппа — Демокріта — Епікура.

Вчення про атоми протягом усього розвитку з давніх-давен і до теперішніх часів є найкращою ілюстрацією боротьби двох філософ­ ських напрямів: ідеалістичного, який намагався заперечувати ато­ містику, і матеріалістичного, який захищав наукову атомістику як об’єктивне вчення про навколишній світ.

Вивчення історії розвитку ідей про будову речовини показує, що серед прихильників атомістичної теорії були вчені, які вважали, що атом не є елементарною частинкою, що він має складну будову, що він не вічний, що він руйнівний. Такими вченими є, наприклад, англійський фізик і хімік Р. Бойль, російський фізик Μ. М. Пирогов. У 1816 р. лондонський лікар і хімік В. Праут висловив гіпотезу про те, що атоми всіх елементів є складними системами, побудова­ ними з тих самих елементарних частинок, які є атомами найлегшо­ го елемента — гідрогену. Підтвердженням цієї гіпотези було відкриття радіоактивності (1896 р.) французьким фізиком А. Беккерелем (1852—1908). Виходячи з дослідження розсіяння α-частинок різни­ ми речовинами, англійський фізик Е. Резерфорд (1871—1937) дійшов висновку (1911 p.), що атом має позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються електрони.

Створення й розвиток сучасної моделі атома й дослідження про­ цесів, що відбуваються в атомах, проходили в нерозривному зв’язку із вченням про випромінювання й поглинання світла атомами. Це привело на початку XX ст. до відкриття квантової природи випро­ мінювання світла.

У 1900 p. М. Планк сформулював гіпотезу, що світло випромі­ нюється не неперервно, як це випливало із хвильової теорії світла, а у вигляді порцій — квантів енергії. А. Ейнштейн переніс дискретні уявлення з процесу випромінювання на саме світло, після чого атом­ не вчення охопило ще одну сферу — вчення про світло. З того часу квантова (фотонна) теорія світла почала інтенсивно розвиватись і привела до відкриття багатьох явищ. Потім вчення про кванти по­ ширилось на всю атомну і молекулярну фізику.

Особливо велике значення квантові уявлення мали для теорії ато­ ма, яку 1913 р. розвинув датський фізик Н. Бор. Він створив кванто­ ву теорію будови атома і розвинув квантову теорію поглинання й випромінювання світла атомами. Для цього Н. Бору довелося зроби­ ти чимало нових припущень, які відрізнялися від тих, що виплива­ ли з механіки Ньютона і електронної теорії.

Сучасна атомна фізика вивчає будову електронної оболонки атомів, взаємодію їх, основи теорії валентності, а також найважливіші ви­ падки хімічного зв’язку, для яких немає чіткої межі між фізикою атома і фізикою молекул.

362

15.2. Досліди Резерфорда. Ядерна будова атомів

Кінетична теорія газів пов’язала коефіцієнти перенесення (дифузії, теплопровідності, внутрішнього тертя) із довжиною вільного пробігу і діаметром молекул. Дослідне вимірювання цих коефіцієнтів дало можливість оцінити газокінетичні діаметри молекул (атомів). Вони дорівнюють ІО-10 м.

На той час уже було відкрито і досліджено катодне випроміню­ вання, яке становило собою потік негативно заряджених частинок — електронів. Було встановлено, що електрони відриваються від атомів, які при цьому перетворюються у позитивно заряджені йони. Вимірю­ вання питомого заряду q/т електронів та йонів показали, що маса електрона набагато менша від маси атома. Отже, було доведено, що нейтральні атоми — складні системи негативно і позитивно зарядже­ них частинок. Позитивний заряд пов’язаний із основною масою ато­ ма, але про розподіл його всередині атома відомостей не було. На­ явність всередині атома заряджених частинок підтверджувалась і здатністю атомів випромінювати і поглинати електромагнітні хвилі окремих, характерних для кожного елемента довжин хвиль (частот). Установлено також, що ізольовані атоми випромінюють лінійчасті спектри, при цьому різні випромінювані атомами частоти пов’язані між собою певними співвідношеннями.

Спираючись на згадані вище відомості про властивості атомів, Дж. Томсон зробив першу спробу 1902 р. побудувати модель атомної структури, яку часто називають «пудингом з ізюмом». За гіпотезою Томсона, атом — це сфера з діаметром близько ІО"10 м, усередині якої зі сталою об’ємною густиною розподілений позитивний заряд. Сумарний позитивний заряд сфери дорівнює сумарному заряду елек­ тронів, які у вигляді окремих частинок містяться всередині сфери і взаємодіють з окремими елементарними об’ємами її відповідно до закону Кулона. Електрони, здійснюючи гармонічні коливання нав­ коло рівноважних положень, випромінюють світло.

Модель Томсона мала дещо штучний характер, оскільки в ній позитивним і негативним зарядам приписувалась різна природа: одні з них — негативні — існували у вигляді окремих частинок — елек­ тронів, інші — розподілялись у межах набагато більших об’ємів зі сталою густиною. Залишався незрозумілим і той факт, що позитивні заряди не розлітаються під дією кулонівських сил відштовхування. Модель Томсона виявилась неспроможною пояснити лінійчастий характер спектра атомів гідрогену. Виходячи з неї, в спектрі гідро­ гену має спостерігатися лише одна лінія, тоді як насправді їх досить багато. Користуючись моделлю Томсона, не можна пояснити і періо­ дичності у властивостях атомів. Проте, незважаючи на ці недоліки, протягом 10 років модель атома Томсона мала загальне визнання. На її основі було розроблено вчення про внутрішньоатомні вібрато­

363

ри, що пояснювало складний характер явищ дисперсії і поглинання світла, виникло вчення про поляризацію атомів, з’ясовано зміст ді­ електричної сталої і передбачено існування нуклідів.

Досліди Резерфорда 1911 р. довели помилковість припущення про те, що позитивний електричний заряд розміщений рівномірно в об’ємі атома. У дослідах, розпочатих Е. Резерфордом і продовжених Г. Гейгером, Е. Марсденом та іншими вченими, досліджувалось розсіяння α-частинок тонкими шарами речовини. Е. Резерфорд і його співробіт­ ники бомбардували мішені з різних хімічних елементів, спрямовую­ чи на них вузький пучок α-частинок. Ці частинки виникають при радіоактивному розпаді атомів деяких важких елементів. Вони не­ суть позитивний заряд, удвічі більший за елементарний. Швидкість, з якою α-частинка вилітає із радіоактивної речовини, може досягати 107м/с. Маса α-частинки в 7300 разів більша за масу електрона, тому зіткнення α-частинки з електроном не може помітно загальму­ вати її рух або значно відхилити від початкового прямолінійного напряму руху. Проте зіткнення з масивним атомом спричинює значні зміни швидкості α-частинки і за значенням, і за напрямом. Щоб зробити висновок про характер зіткнень α-частинок з атомами, по­ трібно спостерігати траєкторії. Для цього існують два методи: мож­ на спостерігати розсіяні α-частинки і можна фотографувати траєкто­ рію окремої а-частинки.

Перший метод використали Е. Резерфорд, Г. Гейгер і Е. Марсден, а другий — Ч. Вільсон. α-частинки можна реєструвати за слабкими спалахами світла, що виникають при зіткненні їх з атомами деяких речовин — фосфорів. Найпростішим приладом, за допомогою якого можна спостерігати спалахи світла при зіткненні α-частинки з фос­ фором, є спінтарископ, винайдений У. Круксом. Здатність а-части- нок йонізувати газ, в якому вони рухаються, використав Г. Гейгер для створення приладу, який давав змогу підраховувати їх. Цей при­ лад було названо лічильником Гейгера. Схему дослідів Резерфорда із розсіяння α-частинок зображено на рис. 15.1, де Q — крупинка радіоактивної речовини, що є джерелом α-частинок; Р — щілина, крізь яку проходить вузький пучок α-частинок; F — фольга з розсіювальної речовини; S — спінтарископ для спостереження сцинтиляцій

під різними кутами Θ. Головна мета цих дослідів полягала у з’ясу­ ванні питання, чи розподіляється позитивна електрика в усьому об’ємі атома, як вважав Дж. Том­ сон, чи вона зосереджена в певній ділянці атома (в його ядрі). У пер­ шому випадку α-частинка при зіткненні з атомом не могла б різко змінити напряму свого руху, в

364

другому випадку (ядерна будова атома) прості розрахунки передба­ чали, що при зіткненні α-частинок з атомами мають спостерігатися найрізноманітніші кути відхилення α-частинки (навіть назад).

За моделлю Томсона, атом є сферою з рівномірно розподіленим по її об’єму позитивним зарядом, в який вкраплені окремі негативні заряди. У цілому він нейтральний. Таку сферу α-частинки, що леті­ ли з величезною швидкістю, мали б пробивати, за висловом Резер­ форда, «як куля папір». Проте деякі позитивно заряджені частинки різко змінюють свій напрям руху і навіть відскакують назад при зіткненні з металевими зразками. Це означало, що вони натикаються на якусь позитивно заряджену перешкоду, адже однойменні заряди, відповідно до закону Кулона, відштовхуються. Такою перешкодою міг бути лише атом. Проте атом загалом нейтральний. Тоді напро­ шується лише один висновок: модель атома Томсона неправильна. Весь позитивний заряд атома зосереджений у його центрі, окремо від негативно заряджених електронів. Тільки в такому випадку атом може бути перешкодою для α-частинок. Якщо при зіткненні а-час- тинки з ядром будь-якого атома центр ядра розміщений на прямій, по якій рухається α-частинка, то кінетична енергія її до моменту зупинення і зміни напряму швидкості на протилежний витрачається на подолання сил відштовхування між нею і ядром, тобто перетво­ рюється в потенціальну енергію взаємодії заряду α-частинки 2е і заряду ядра Ze. Як відомо, потенціальна енергія взаємодії двох елек­ тричних зарядів залежить від відстані між ними і пропорційна до­ бутку взаємодіючих зарядів, поділеному на відстань між ними. Якщо маса ядра значно більша від маси α-частинки (тя » та ), то саме

ядро можна розглядати як нерухоме. На таке нерухоме ядро налітає 9

α-частинка зі швидкістю і>0 і кінетичною енергією таv0 /2. Зрозу­ міло, що α-частинка підлетить до ядра на таку відстань Ь, при якій її кінетична енергія повністю витрачається на подолання електричних сил відштовхування, тобто перетвориться в потенціальну енергію си­ стеми. Для цього моменту можна записати

Із співвідношення (15.1), поданого в системі СГСЕ, можна визна­ чити відстань Ь, на яку підлітає α-частинка до ядра при центрально­ му зіткненні їх:

mav0

Розглянемобільш загальний випадок, випадокнецентрального зіткнення, коли ядро атома розміщується навідстані ρ (АА') від напряму руху α-частинки. Відстань р — це найменша відстань, на

365

якій пролетіла б частинка, якби не було взаємодії між нею і ядром. Цю відстань називають параметром зіткнення, при­ цільною відстанню. Схему нецентрального зіткнення зображено на рис. 15.2.

Задача про рух α-частинки поблизу ядра атома, де взаємодія характеризується си­

лою Кулона ( ~ l / r 2j, подібна до задачі Кеплера для руху планет і комет навколо Сонця, де гравітаційна сила також оберне­ но пропорційна квадрату відстані між

взаємодіючими тілами. Щоправда, в задачі Кеплера діє сила притя­ гання, тому планети рухаються по еліпсах, комети по параболах, а центральне тіло — Сонце — розміщується в одному з внутрішніх фокусів їх. У цьому разі маємо справу із силами відштовхування, тому α-частинка рухатиметься по гіперболі, а центральне тіло — ядро атома — буде в зовнішньому її фокусі.

Розв’язуючи задачу про рух α-частинки поблизу ядра, застосовую­ чи закони класичної механіки, а саме закони збереження енергії, імпульсу і моменту імпульсу, можна дістати зв’язок між кутом роз­ сіяння Θ (кут між початковим і кінцевим напрямами руху а-частин- ки) і прицільною відстанню р:

Із співвідношення (15.3) випливає, що кут розсіяння а-частинки буде тимбільший, чим ближче вона підлітає доядра (менша при­ цільнавідстань) і чим менша її кінетичнаенергія. Ця обставина пояснює, чому випадки великого відхилення α-частинок частіше спостерігаються в кінці пробігу, коли енергія їхнього руху стає по­ рівняно малою.

Ураховуючи (15.2), співвідношення (15.3) можна переписати у вигляді

Отже, теоретичні розрахунки показують, що залежно від при­ цільної відстані р кути розсіяння Θ мають бути різними і можуть змінюватись у межах від 0° для α-частинок, що пролітають між ато­ мами далеко від атомних ядер, до 180° для частинок, що зустрічають ядра атомів на своєму шляху. Це є переконливим доказом справег ливості формули (15.4). Порівнюючи результати розрахунків із рь зультатами експериментальних спостережень розсіяння а-частинок, Е. Резерфорд, Г. Гейгер і Е. Марсден довели, що закон Кулона для

366

взаємодії між ядром і α-частинкою залишається справедливим при зближенні їх до відстаней, дещо менших ніж 10"13 м. Проте закон Кулона справедливий лише для точкових електричних зарядів, тоб­ то коли розміри заряджених частинок значно менші за відстань між ними. Це означає, що позитивний заряд атома зосереджений у неве­ личкій частині об’єму атома — ядрі, розміри якого мають бути значно меншими від 10”13 м. Дослідами Резерфорда було встановлено, що

радіус атомних ядер аргентуму і ауруму не перевищує 3,2-Ю "14 м, тобто радіус ядра приблизно в 10 000 разів менший від радіуса ато­ ма. Тепер установлено, що діаметр ядра атома-становить 10-15 м. Отже, до 1913 р. було з’ясовано, що атоми мають ядерну будову, причому в ядрі зосереджена майже вся маса атома; ядра мають роз­ міри порядку 10“15 м; число електронів у атомі, що обертаються навколо ядра і зв’язані з ним силами кулонівського притягання, дорівнює атомному номеру Z елемента в періодичній системі еле­ ментів Д. І. Менделєєва, а заряд ядра дорівнює Ze. Розміри атома і електронних орбіт настільки великі порівняно з розмірами ядра, що внутрішня структура ядра майже не впливає на взаємодію електронів з ядром, тому сили, що зв’язують електрони з ядром, підлягають закону Кулона.

Будова атома, за Резерфордом, на перший погляд, подібна до бу­ дови Сонячної системи, в якій сили взаємного притягання планет замінені кулонівською взаємодією електронів і ядра. У зв’язку з цією аналогією модель Резерфорда навіть дістала назву планетарної. Проте ця подібність умовна. На противагу планетам електрони відштовху­ ються один від одного, внутрішні електрони послаблюють вплив ядра на зовнішні електрони, вони, як кажуть, екранують ядро. На проти­ вагу планетам маси електронів, а також електричні заряди їх то­ тожні. І головне: атомам, на відміну від планетарних систем, влас­ тива виняткова стабільність. Незмінність властивостей будь-якого елемента вказує на те, що в ізольованому атомі електрони прагнуть зайняти певне положення, яке повністю визначається зарядом ядра і його масою. Довжини хвиль спектральних ліній не залежать від попередніх маніпуляцій, проведених над речовиною.

Проте модель Резерфорда не могла пояснити характерної стабіль­ ності атома. Згідно із законами класичної електродинаміки обертання електронів навколо ядра має спричинювати граничну нестійкість: воно супроводжуватиметься електромагнітним випромінюванням, унаслідок чого енергія електрона, а разом з нею і швидкість його руху навколо ядра поступово зменшуватиметься і, зрештою, електрон неодмінно впаде на ядро, і, отже, атом припинить своє існування. Відповідні розрахун­ ки засвідчують, що час життя атома не може перевищувати мільйон­ ної частки секунди. З погляду класичної електродинаміки виняткова стабільність атомів суперечить факту ядерної будови їх.

367