Нейтрон и новая модель атома
В распоряжении физиков того времени был протон — положительно заряженная
частица и электрон — частица с таким же отрицательным зарядом. Ученые давно
пытались установить, не существует ли частица с зарядом, равным нулю. Еще
в 1902 г. английский физик В. Сезерленд робко предположил существование
«нуль-частицы». Через 18 лет Резерфорд вполне определенно предсказал нейтрон,
частицу без заряда, и предугадал ее свойства. Он представлял ее себе как
тесно слипшиеся между собой протон и электрон. Но в то время опыты не подтвердили
идею Резерфорда. Существование нейтрона было доказано на опыте только в
1932 г.
За два года до этого события родился новый термин - "бериллиевые лучи".
Они возникали, когда а-частицами бомбардировали бериллий. Бериллий при
этом не превращался в другой элемент, но испускались какие-то лучи. Сначала
думали, что это гамма-излучение. Но у-лучи не могли обладать такой большой
энергией и такой проникающей способностью. Значит, бериллиевые лучи нечто
новое.
Их природу установил ученик Резерфорда Джемс Чэдвик. Он доказал, что
бериллиевые лучи - это поток частиц с массой протона, не обладающих зарядом.
Отсутствие заряда и было причиной их проникающей способности. Их назвали
нейтронами.
В 1932 г. почти одновременно советский ученый Д. Д. Иваненко и немецкий
ученый Вернер Гейзенберг предложили новую модель ядра. Электроны начисто
изгонялись из его структуры. Их место заняли нейтроны. Число протонов в
ядре принималось равным порядковому номеру данного элемента. Одному и тому
же числу протонов могло соответствовать разное число нейтронов. Так очень
просто объяснилось явление изотопии: изотопы какого-либо элемента отличались
числом нейтронов в ядрах их атомов. Например, у изотопов азота с массовыми
числами 14 и 15 число протонов постоянно (равно 7), а число нейтронов равно
либо 7, либо 8. Но какие силы удерживают протоны и нейтроны в ядре, не
дают ядру рассыпаться? Ведь в ядре между положительно заряженными протонами
должны существовать гигантские силы отталкивания.
Это объяснил японский физик Хидэки Юкава. Он предположил, что протоны
и нейтроны удерживаются в ядре с помощью особого "ядерного клея" - частиц
с массой, примерно в 200 раз большей массы электрона. Позднее эти частицы
назвали мезонами, и теперь наука знает несколько их видов. В ядрах
протоны и нейтроны с чудовищной быстротой как бы обмениваются мезонами,
и благодаря этому обменному взаимодействию между составными элементами
ядра оно становится способным существовать.
|