Keçən əsrin ortaları bəşəriyyət tarixində yeni eranın doğulması ilə əlamətdar oldu. Daş dövrü bir dəfə Tunc dövrü ilə əvəz olundu, daha sonra dəmir, buxar və elektrikin hökmranlığı dövrləri ardıcıl olaraq izlədi. Biz indi atom dövrünün ən başlanğıcındayıq. Atom nüvəsinin quruluşu sahəsində ən səthi biliklər belə bəşəriyyət üçün görünməmiş üfüqlər açır.
Atom nüvəsi haqqında nə bilirik? Bütün atomun kütləsinin 99,99%-ni təşkil etməsi və ümumi olaraq nuklon adlanan hissəciklərdən ibarət olması faktı. Nuklonlar nədir, onların neçəsi, nələrdir, indi fizikadan möhkəm dördü olan hər bir orta məktəb şagirdi bilir.
Atomun quruluşunu necə təsəvvür edirik
Təəssüf ki, atomu, atom nüvəsini təşkil edən hissəcikləri görməyə imkan verən texnikanın ortaya çıxması tezliklə olmayacaq. Maddənin necə düzüldüyünə dair minlərlə sual var və elementar hissəciklərin quruluşuna dair çoxlu nəzəriyyələr də var. Bu günə qədər nəzəriyyəsualların çoxuna cavab verir, atomun quruluşunun planetar modelidir.
Ona görə, mənfi yüklü elektronlar elektrik cazibəsinin saxladığı müsbət yüklü nüvənin ətrafında fırlanır. Nuklonlar nədir? Fakt budur ki, nüvə monolit deyil, müsbət yüklü proton və neytronlardan - sıfır yüklü hissəciklərdən ibarətdir. Bunlar atom nüvəsinin qurulduğu hissəciklərdir və onları nuklon adlandırmaq adətdir.
Zərrəciklər bu qədər kiçikdirsə, bu nəzəriyyə haradan gəldi? Alimlər müxtəlif mikrohissəciklərin şüalarını ən nazik metal lövhələrə yönəltməklə atomun planetar quruluşu ilə bağlı nəticəyə gəliblər.
Ölçüləri nədir
Atomun quruluşu haqqında bilik, onun elementlərini miqyasda təsəvvür etməsəniz, tam olmayacaq. Nüvə hətta atomun özü ilə müqayisədə olduqca kiçikdir. Bir atomu, məsələn, qızılı, diametri 200 metr olan nəhəng bir şar şəklində təsəvvür edirsinizsə, onda onun nüvəsi sadəcə … bir fındıq olacaq. Bəs nuklonlar nədir və niyə belə mühüm rol oynayırlar? Bəli, əgər atomun bütün kütləsi onlarda cəmləşdiyi üçün.
Kristal qəfəsin yuvalarında qızıl atomları kifayət qədər sıx yerləşdiyindən bizim qəbul etdiyimiz miqyasda qonşu "qoz"lar arasındakı məsafə təxminən 250-300 metr olacaq.
Proton
Alimlər uzun müddətdir ki, atomun nüvəsinin bir növ monolit maddə olmadığından şübhələnirlər. Bir kimyəvi elementdən digərinə "addımlarla" artan kütlə və yükün böyüklüyü ağrılı şəkildə təəccüblü idi. Güman etmək məntiqli idisabit müsbət yüklü müəyyən hissəciklər var ki, bütün atomların nüvələri onlardan “toplanır”. Nüvədə nə qədər müsbət yüklü nuklon varsa, bu onun yükü olacaq.
Atom nüvəsinin mürəkkəb quruluşu haqqında fərziyyələr Mendeleyevin elementlərin dövri cədvəlini qurduğu dövrdə irəli sürülüb. Lakin o zaman fərziyyələri eksperimental olaraq təsdiqləmək üçün texniki imkanlar mövcud deyildi. Yalnız 20-ci əsrin əvvəllərində Ernest Ruterford protonun varlığını təsdiqləyən bir təcrübə etdi.
Radioaktiv metalların şüalanması ilə maddəyə məruz qalma nəticəsində zaman-zaman bir hissəcik meydana çıxdı - hidrogen atomunun nüvəsinin surəti. Onun çəkisi eyni idi (1,67 ∙ 10-27 kq) və atom yükü +1 idi.
Neytron
Qiyabi olaraq neytron adlanan başqa bir hissəciyin axtarışının zəruriliyi ilə bağlı nəticə tez gəldi. Nüvədə neçə nuklonun olması və onların nə olması sualı elementin sıra sayının dəyişməsi ilə kütlə və yükün qeyri-bərabər artmasına səbəb olur. Ruterford sıfır yüklü bir proton əkizinin mövcudluğu haqqında fərziyyə irəli sürdü, lakin o, öz ehtimalını təsdiq edə bilmədi.
Ümumiyyətlə, nüvə alimləri artıq nuklonların nə olduğu və atom nüvələrinin kəmiyyət tərkibi haqqında yaxşı təsəvvürə malik idilər. Və heç kim tərəfindən eksperimental olaraq kəşf oluna bilməyən hissəcik qanadlarda gözləyirdi. “Görünməzi” maddədən təcrid etməyi bacaran Ceyms Çadvik onun kəşfçisi hesab olunur.onu ultra yüksək sürətlərə (α-hissəciklər) sürətləndirən helium nüvələri ilə bombardmana məruz qoyur. Hissəciyin kütləsi, gözlənildiyi kimi, əvvəllər kəşf edilmiş protonun kütləsinə bərabər oldu. Müasir araşdırmalara görə, neytron bir qədər ağırdır.
Atom nüvəsinin "kərpicləri" haqqında bir az daha ətraflı
Bir kimyəvi elementin və ya onun izotopunun nüvəsində neçə nuklon olduğunu hesablayın. Bunun üçün iki şey lazımdır: dövri cədvəl və kalkulyator, baxmayaraq ki, ağlınızda hesablaya bilərsiniz. Məsələn, uranın iki ümumi izotopunu göstərmək olar: 235 və 238. Bu ədədlər atom kütləsini əks etdirir. Uranın seriya nömrəsi 92-dir, həmişə nüvənin yükünü bildirir.
Bildiyiniz kimi, atomun nüvəsindəki nuklonlar həm müsbət yüklü protonlar, həm də eyni kütləli neytronlar ola bilər, lakin yüksüzdür. Seriya nömrəsi 92 protonların nüvəsindəki nömrəni bildirir. Neytronların sayı sadə çıxma ilə hesablanır:
- - uran 235, neytronların sayı=235 – 92=143;
- - uran 238, neytronların sayı=238 – 92=146.
Və eyni anda neçə nuklon birləşdirilə bilər? Güman edilir ki, kifayət qədər kütləsi olan ulduzların həyatının müəyyən mərhələsində termonüvə reaksiyası artıq cazibə qüvvəsini saxlaya bilmədiyi zaman ulduzun bağırsaqlarında təzyiq o qədər artır ki, elektronları “yapışdırır”. protonlar. Nəticədə yük sıfır olur və proton-elektron cütü neytron olur. "Basılmış" neytronlardan ibarət nəticədə maddə son dərəcə sıxdır.
Günəşimizdə çəkisi olan ulduz topa çevrilirdiametri bir neçə on kilometrdir. Bir çay qaşığı belə "neytron sıyığı" Yer üzündə bir neçə yüz ton ağırlığında ola bilər.
