Адкрыццё пратона і нейтрона

Пасля таго, як было адкрыта, што рэчывы складаюцца з малекул, а тыя ў сваю чаргу - з атамаў, перад навукоўцамі-фізікамі ўстаў новае пытанне. Неабходна было ўсталяваць структуру атамаў - з чаго ж складаюцца яны. За вырашэнне гэтай няпростай задачы ўзяліся Э. Радэрфорд і яго вучні. Адкрыццё пратона і нейтрона імі адбылося ў пачатку мінулага стагоддзя

У Э. Рэзерфорда ўжо былі здагадкі адносна таго, што атам складаецца з ядра і якія звяртаюцца вакол яго на велізарнай хуткасці электронаў. Але з чаго складаецца ядро атама, было не зусім зразумела. Э. Радэрфорд прапанаваў гіпотэзу аб тым, што ў складзе атамнага ядра любога хімічнага элемента павінна быць ядро атама вадароду.

Гэтая гіпотэза пазней была даказаная серыяй эксперыментаў, у выніку якіх было здзейснена адкрыццё пратона. Сутнасць эксперыментальных досведаў Э. Рэзерфорда складалася ў тым, што атамы азоту падвяргаліся бамбардзіроўцы альфа-выпраменьваннем, з дапамогай якога некаторыя часціцы выбіваліся з атамнага ядра азоту.

Гэты працэс фіксаваўся на святлоадчувальнай плёнцы. Аднак свячэнне было такім слабым, а адчувальнасць плёнкі была таксама невялікая, таму Э. Радэрфорд прапанаваў сваім вучням, перш чым прыступаць да вопыту, некалькі гадзін запар знаходзіцца ў цёмным пакоі, каб вочы маглі разгледзець ледзь прыкметныя светлавыя сігналы.

У гэтым эксперыменце па характэрных светлавым слядах было вызначана, што часціцы, якія былі выбітыя, з'яўляліся ядрамі атамаў вадароду і кіслароду. Гіпотэза Э. Рэзерфорда, якая прывяла яго да таго, што было здзейснена адкрыццё пратона, знайшла сваё бліскучае пацверджанне.

Гэтую часціцу Э. Радэрфорд прапанаваў назваць пратонам (у перакладзе з грэцкай мовы «Протас» азначае першы). Пры гэтым трэба разумець гэта так, што атамная ядро вадароду мае такую структуру, што ў ёй прысутнічае толькі адзін пратон. Так было здзейснена адкрыццё пратона.

Электрычны зарад ён мае станоўчы. Пры гэтым колькасна ён складае зараду электрона, толькі знак мае процілеглы. Гэта значыць, атрымліваецца, што пратон і электрон як бы адзін аднаго ўраўнаважваюць. Таму ўсе прадметы, паколькі яны складаюцца з атамаў, першапачаткова не зараджаны, а электрычны зарад яны атрымліваюць тады, калі на іх пачынае дзейнічаць электрычнае поле. У структуры атамных ядраў розных хімічных элементаў можа знаходзіцца большая колькасць пратонаў, чым у атамным ядры вадароду.

Пасля таго, як было здзейснена адкрыццё пратона, навукоўцы пачалі разумець, што ядро атама хімічнага элемента складаецца не толькі з пратонаў, так як, праводзячы фізічныя эксперыменты з ядрамі атама берылію, выявілі, што маса пратонаў у ядры складала чатыры адзінкі, у той час як ў цэлым маса ядра - дзевяць адзінак. Лагічна было выказаць здагадку, што яшчэ пяць адзінак масы належыць нейкім невядомым часціцам, якія не маюць электрычнага зарада, так як у адваротным выпадку электронна-пратонны баланс быў бы парушаны.

Джэймс Чедвик, вучань Э. Рэзерфорда, правёў эксперыменты і змог выявіць элементарныя часціцы, якія выляталі з атамнага ядра берылію, калі іх бамбардзіравалі альфа-выпраменьваннем. Высветлілася, што яны не маюць ніякага электрычнага зарада. Выяўлена была адсутнасць зарада з прычыны таго, што гэтыя часціцы не рэагавалі на электрамагнітнае поле. Тады стала зразумела, што выяўлены адсутнічае элемент структуры атамнага ядра.

Гэтую адкрытую Д. Чедвиком часціцу назвалі нейтрона. Высветлілася, што ён мае такую ж масу, як у пратона, але, як ужо было сказана, не мае ніякага электрычнага зарада.

Акрамя таго, было пацверджана эксперыментальна, што колькасць пратонаў і нейтронаў роўна парадкаваму нумару хімічнага элемента ў перыядычнай сістэме.

Ў Сусвеце можна назіраць такія аб'екты, як нейтронных зорак, якія з'яўляюцца нярэдка канчатковым этапам эвалюцыі зорак. Такія нейтронных зорак адрозніваюцца вельмі высокай шчыльнасцю.