Будова атамнага ядра: гісторыя вывучэння і сучасныя характарыстыкі

Будова атамнага ядра складае адзін з прынцыповых пытанняў сучаснай навукі. Пастаянна вырабляюцца ў гэтай галіне эксперыменты дазволілі навукоўцам не толькі з высокай ступенню дакладнасці вызначыць, што з сябе ўяўляе атам, але і актыўна выкарыстоўваць атрыманыя веды ў розных галінах прамысловасці і пры стварэнні найноўшых узораў ўзбраення.

Пытанне аб будынку ўсяго існага на планеце цікавіў навукоўцаў з спрадвечных часоў. Так, яшчэ ў Старажытнай Грэцыі частка вучоных лічыла, што па сваім будынку матэрыя адзіная і непадзельная, а іх апаненты настойвалі, што матэрыя дзелім і складаецца з драбнюткіх часціц - атамаў, таму ўласцівасці розных прадметаў так адрозніваюцца адзін ад аднаго.

Прарыў у вывучэнні будовы малекул адбыўся ў XVIII стагоддзі, калі ў працах М.В. Ламаносава, Л. Лавуазье, Д. Дальтона, А. Авагадра былі закладзеныя асновы атамна-малекулярнай тэорыі, згодна з якой усе ў прыродзе складаецца з малекул, а тыя, у сваю чаргу, з непадзельных часціц - атамаў, узаемадзеянне якіх адзін з адным і вызначае асноўныя ўласцівасці тых ці іншых рэчываў.

Новы этап у вывучэнні будовы малекул і атамаў наступіў у канцы XIX стагоддзя, калі Э. Резерфордом і шэрагам іншых навукоўцаў былі зробленыя адкрыцця, у выніку якіх будова атама і атамнага ядра паўстала ў зусім новым святле. Так, аказалася, што атам зусім не з'яўляецца непадзельнай часціцай, насупраць, ён складаецца з яшчэ больш дробных кампанентаў - ядра і электронаў, якія рухаюцца вакол яго па мудрагелістым арбітах. Агульная нейтральнасць атама прывяла да высновы аб тым, што электроны, якія маюць адмоўны зарад, павінны ўраўнаважвацца элементамі са станоўчым зарадам. Як аказалася пасля, такія элементы сапраўды існуюць: яны атрымалі назву ɑ-часціц, або пратонаў.

Сучасныя навуковыя веды дазваляюць сцвярджаць, што будынак атамнага ядра нашмат складаней, чым гэта ўяўлялася нават сто гадоў таму. Так, на сённяшні дзень вядома, што ядро атама ўключае ў сябе не толькі пратоны, але і часціцы, якія не валодаюць зарадам - нейтроны. У сукупнасці пратоны з нейтронах называюцца нуклонов. Так як маса нейтрона за ўсё на 0,14% перавышае масу пратона, то звычайна пры разліках гэтай розніцай грэбуюць.

Памеры ядра знаходзяцца ў межах 10-12 і 10-13 см. Пры гэтым, нягледзячы на тое, што менавіта ў ядры засяроджана больш за 95% масы атама, памеры самога атама ў сто тысяч разоў перавышаюць памеры ядра.

Асноўныя колькасныя характарыстыкі, якія характарызуюць будынак атамнага ядра, можна атрымаць з перыядычным табліцы Д.І. Мендзялеева. Як вядома, колькасць пратонаў у ядры роўна суме верцяцца вакол яго электронаў і адпавядае парадкаваму нумару ў табліцы элементаў. Для таго каб даведацца колькасць нейтронаў, неабходна з агульнай масы элемента адняць парадкавы нумар і акругліць да цэлага ліку. Рэчывы, у якіх лік пратонаў супадае, а колькасць нейтронаў розна, называюцца ізатопамі.

Адным з найважнейшых пытанняў, якім задаваліся навукоўцы, якія вывучалі будынак ядра, было пытанне пра сілы, якія ўтрымліваюць пратоны, бо, валодаючы аднолькавым зарадам, яны павінны адштурхоўвацца. Як паказалі даследаванні, адлегласці паміж пратонамі ў ядры настолькі малыя, што адштурхванне паміж імі папросту не ўзнікае. Больш за тое, бионы, якія размяшчаюцца паміж пратонамі, спрыяюць цеснага ўзаемадзеяння і пастаяннага прыцягненню апошніх адзін да аднаго.

Будова атамнага ядра яшчэ тоіць у сабе мноства загадак. Іх разгадка не толькі дапаможа чалавецтву лепш даведацца прылада навакольнага свету, але і зрабіць якасны прарыў у навуцы і тэхніцы.