67. Открытие нейтрона. Открытие протона. Протонно - нейтронная модель ядра. Нуклоны.

Открытие нейтрона. В начале 30-х гг. были обнаружены неизвестные ранее лучи. Они были названы бериллиевым излучением. так как возникали при бомбардировке альфа - частицами бериллия. В 1932 г английский учёный Джеймс Чедвик (ученик Резерфорда) с помощью опытов, проведённых в камере Вильсона, доказал, что бериллиевое излучение представляет собой поток электрически нейтральных частиц, масса которых приблизительно равна массе протона. Отсутствие у исследуемых частиц электрического заряда следовало, в частности, из того, что они не отклонялись ни в электрическом, ни в магнитном поле. А массу частиц удалось оценить по их взаимодействию с другими частицами. Эти частицы были названы нейтронами (ни тот, ни другой).

Открытие протона. В 1913 г. Э. Резерфорд выдвинул гипотезу о том, что одной из частиц, входящих в состав атомных ядер всех химических элементов, является ядро атома водорода.

Основание: массы атомов химических элементов превышают массу атома водорода в целое число раз (т.е. кратны ей).

В 1919 г. Резерфорд поставил опыт по исследованию взаимодействия альфа - частиц с ядрами атомов азота.

В этом опыте альфа - частица, летящая с огромной скоростью, при попадании в ядро атома азота выбивала из него какую- то частицу. По предположению Резерфорда, этой частицей было ядро атома водорода, которое Резерфорд назвал протоном (первый).

Нуклон. Так как протон и нейтрон по взаимодействию ядерными силами не отличаются друг от друга, их часто рассматривают как одну частицу нуклон в двух различных состояниях (ядро). Нуклон в состоянии без электрического заряда называется нейтроном, нуклон в состоянии с положительным электрическим зарядом называется протоном.

Одно из замечательных свойств ядерных сил — свойство насыщения — заключается в том, что нуклон оказывается способным к ядерному взаимодействию одновременно лишь с небольшим числом нуклонов-соседей. Свойство насыщения ядерных сил делает их в некоторой мере сходными с силами связи атомов в молекулах.

68. Фундаментальные взаимодействия в природе. Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер.

Фундаментальными называются такие взаимодействия, которые не могут быть сведены к другим, более простым видам взаимодействия. Их в настоящее время известно четыре: ядерное, электромагнитное, слабое, гравитационное.

Ядерные силы. Между одноименно заряженными протонами в атомном ядре действуют электростатические силы отталкивания. В тяжелых ядрах, состоящих из нескольких десятков протонов, силы кулоновского отталкивания достигают нескольких тысяч ньютон.

Факт существования устойчивых атомных ядер свидетельствует о действии внутри атомных ядер могучих сил притяжения неизвестного ранее вида. Их называют ядерными силами.

Свойства ядерных сил: • На расстоянии 10 м от центра протона ядерные силы примерно в 35 раз больше кулоновских и в 1038 раз больше гравитационных.

• С увеличением расстояния ядерные силы очень быстро убывают

• Ядерные СИЛЫ не зависят от наличия или отсутствия электрического заряда у частицы.

Энергия связи. Ядра представляют собой устойчивые образования, хотя между протонами существует кулоновское отталкивание.

О прочности того или иного образования судят по тому, насколько легко или трудно его разрушить: чем труднее его разрушить, тем оно прочнее. Но разрушить ядро значит разорвать связи между нуклонами или, иными словами, совершить работу против сил связи между ними. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра из составляющих его нуклонов должна выделяться та же энергия, которую необходимо затратить при расщеплении ядра на составляющие его частицы. Измерение масс ядер показывает, что масса ядра меньше суммы масс составляющих его нуклонов, т.е. при образовании ядра из нуклонов происходит уменьшение их массы, потеря некоторой её части. Разность между суммой масс покоя свободных протонов и нейтронов, из которых образовано ядро, и массой ядра называется дефектом массы ядра.