Bütün maddələr elementlərdən ibarətdir. Bəs niyə ətrafımızdakı hər şey bu qədər fərqlidir? Cavab kiçik hissəciklərlə bağlıdır. Onlara protonlar deyilir. Mənfi yüklü elektronlardan fərqli olaraq, bu elementar hissəciklər müsbət yükə malikdir. Bu hissəciklər nədir və onlar necə işləyir?
Hər yerdə protonlar
Hansı elementar hissəcik müsbət yükə malikdir? Toxunmaq, görmək və hiss etmək mümkün olan hər şey bərk cisimləri, mayeləri və qazları təşkil edən ən kiçik tikinti blokları olan atomlardan ibarətdir. Onlar daha yaxından baxmaq üçün çox kiçikdirlər, lakin kompüteriniz, içdiyiniz su və hətta nəfəs aldığınız hava kimi şeyləri təşkil edirlər. Oksigen, azot və dəmir də daxil olmaqla bir çox atom növü var. Bu növlərin hər biri element adlanır.
Onlardan bəziləri qazlardır (oksigen). Nikel elementi gümüşü rəngdədir. Başqaları da varbu kiçik hissəcikləri bir-birindən fərqləndirən xüsusiyyətlər. Əslində bu elementləri fərqli edən nədir? Cavab sadədir: onların atomlarında müxtəlif sayda proton var. Bu elementar hissəcik müsbət yükə malikdir və atomun mərkəzində yerləşir.
Bütün atomlar unikaldır
Atomlar çox oxşardır, lakin protonların müxtəlif sayı onları unikal element növü edir. Məsələn, oksigen atomunda 8 proton, hidrogen atomunda cəmi 1, qızıl atomunda isə 79 proton var. Sadəcə protonlarını saymaqla bir atom haqqında çox şey deyə bilərsiniz. Bu elementar hissəciklər nüvənin özündə yerləşir. Əvvəlcə əsas hissəcik olduğu düşünülürdü, lakin son tədqiqatlar protonların kvark adlanan daha kiçik inqrediyentlərdən ibarət olduğunu göstərdi.
Proton nədir?
Hansı elementar hissəcik müsbət yükə malikdir? Bu protondur. Bu, hər bir atomun nüvəsində olan atom altı hissəciyin adıdır. Əslində, hər bir atomdakı protonların sayı atom nömrəsidir. Yaxın vaxtlara qədər o, əsas hissəcik hesab olunurdu. Lakin yeni texnologiyalar protonun kvark adlanan daha kiçik hissəciklərdən ibarət olduğunu kəşf etməyə gətirib çıxardı. Kvark maddənin bu yaxınlarda kəşf edilmiş əsas hissəciyidir.
Protonlar haradan gəlir?
Müsbət yüklü elementar hissəcik,proton adlanır. Bu elementlər qeyri-sabit neytronların meydana çıxması nəticəsində əmələ gələ bilər. Təxminən 900 saniyədən sonra nüvədən sıçrayan neytron atomun digər elementar hissəciklərinə parçalanacaq: proton, elektron və antineytrino.
Neytrondan fərqli olaraq, sərbəst proton sabitdir. Sərbəst protonlar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda hidrogen molekullarını əmələ gətirirlər. Günəşimiz, kainatdakı əksər ulduzlar kimi, əsasən hidrogendən ibarətdir. Proton yükü +1 olan ən kiçik elementar hissəcikdir. Elektronun -1 yükü var, neytronun isə ümumiyyətlə yükü yoxdur.
Atom altı hissəciklər: yer və yük
Elementlər atom altı elementar hissəciklərdən ibarət olan atom quruluşu ilə xarakterizə olunur: protonlar, neytronlar və elektronlar. İlk iki qrup atomun nüvəsində (mərkəzində) yerləşir və bir atom kütləsi kütləsinə malikdir. Elektronlar nüvədən kənarda, "qabıqlar" adlanan zonalarda yerləşir. Onların çəkisi demək olar ki, heç bir şey deyil. Atom kütləsi hesablanarkən yalnız proton və neytronlara diqqət yetirilir. Atomun kütləsi onların cəmidir.
Molekuldakı bütün atomların atom kütləsini ümumiləşdirməklə atom kütləsi vahidləri ilə (d alton adlanır) ifadə olunan molekulyar kütləni təxmin etmək olar. Ağır hissəciklərin hər birinin (neytron, proton) bir atom kütləsi var, ona görə də helium atomu (He)iki proton, iki neytron və iki elektron var, təxminən dörd atom kütlə vahidi (iki proton plus iki neytron) ağırlığında. Yeri və kütləsi ilə yanaşı, hər bir atom altı hissəcik "yük" adlı bir xüsusiyyətə malikdir. Bu, "müsbət" və ya "mənfi" ola bilər.
Eyni yüklü elementlər bir-birini əks etdirməyə, əks yüklü cisimlər isə bir-birini cəlb etməyə meyllidir. Hansı elementar hissəcik müsbət yükə malikdir? Bu protondur. Neytronların heç bir yükü yoxdur, bu da nüvəyə ümumi müsbət yük verir. Hər bir elektronun mənfi yükü var, bu da güc baxımından protonun müsbət yükünə bərabərdir. Nüvənin elektronları və protonları bir-birinə cəlb olunur və bu, Ayı Yer ətrafında orbitdə saxlayan cazibə qüvvəsinə bənzər atomu bir yerdə saxlayan qüvvədir.
Sabit atom altı hissəcik
Hansı elementar hissəcik müsbət yükə malikdir? Cavab məlumdur: proton. Bundan əlavə, elektronun vahid yükünə bərabərdir. Bununla belə, onun sükunət halındakı kütləsi 1,67262 × 10-27 kq-dır ki, bu da elektronun kütləsindən 1836 dəfə çoxdur. Protonlar, neytron adlanan elektrik cəhətdən neytral hissəciklərlə birlikdə hidrogen istisna olmaqla, bütün atom nüvələrini təşkil edir. Müəyyən bir kimyəvi elementin hər bir nüvəsi eyni sayda protona malikdir. Bu elementin atom nömrəsi onun dövri cədvəldəki yerini müəyyənləşdirir.
Protonun kəşfi
Müsbət yüklü elementar hissəcik protondur ki, onun kəşfi atom quruluşunun ən erkən tədqiqatlarına gedib çıxır. Elektronların çıxarıldığı ionlaşmış qaz atomlarının və molekullarının axınlarını öyrənərkən, kütləsi bir hidrogen atomuna bərabər olan müsbət bir hissəcik təyin edildi. Ernest Rutherford (1919) azotun alfa hissəcikləri ilə bombardman edildikdə, hidrogen kimi görünən bir şey buraxdığını göstərdi. 1920-ci ilə qədər o, hidrogen nüvələrindən elementar hissəciyi təcrid edərək onu proton adlandırdı.
20-ci əsrin sonunda yüksək enerjili hissəciklər fizikası tədqiqatı atom altı hissəciklər qrupu daxilində protonun təbiətinin struktur anlayışını təkmilləşdirdi. Protonların və neytronların daha kiçik hissəciklərdən ibarət olduğu və barionlar kimi təsnif edildiyi göstərilmişdir - kvarklar kimi tanınan üç elementar maddə vahidindən ibarət hissəciklər.
Atom altı hissəcik: böyük vahid nəzəriyyəyə doğru
Atom müəyyən bir element olan kiçik bir maddə parçasıdır. Bir müddət onun mövcud ola biləcək ən kiçik maddə parçası olduğuna inanılırdı. Lakin 19-cu əsrin sonu və 20-ci əsrin əvvəllərində elm adamları atomların müəyyən atom altı hissəciklərdən ibarət olduğunu və hansı elementdən asılı olmayaraq eyni atom altı hissəciklərin bir atomu təşkil etdiyini kəşf etdilər. Fərqli atom altı hissəciklərin sayı dəyişən yeganə şeydir.
Alimlər indi çoxlu atom altı hissəciklərin olduğunu etiraf edirlər. Ancaq kimyada uğur qazanmaq üçün, həqiqətən, yalnız üç əsas ilə məşğul olmaq lazımdır: protonlar, neytronlar və elektronlar. Materiya iki üsuldan biri ilə elektriklə doldurula bilər: müsbət və ya mənfi.
Müsbət yüklü elementar hissəcik nə adlanır? Cavab sadədir: proton, bir vahid müsbət yük daşıyan odur. Və mənfi yüklü elektronların olması səbəbindən atomun özü neytraldır. Bəzən bəzi atomlar elektron qazana və ya itirə və yük qazana bilər. Bu halda onlara ionlar deyilir.
Atomun elementar hissəcikləri: nizamlı sistem
Atom sabitliyi təmin edən və maddənin hər cür xüsusiyyətlərindən məsul olan sistemli və nizamlı bir quruluşa malikdir. Bu atom altı hissəciklərin tədqiqi yüz ildən çox əvvəl başlamışdır və indiyə qədər biz onlar haqqında çox şey bilirik. alimlər atomun çox hissəsinin boş olduğunu və “elektronların” az məskunlaşdığını aşkar ediblər. Onlar atomun ümumi kütləsinin 99,99%-ni təşkil edən mərkəzi ağır hissənin ətrafında fırlanan mənfi yüklü yüngül hissəciklərdir. Elektronların təbiətini öyrənmək daha asan idi, lakin çoxsaylı dahiyanə araşdırmalardan sonra məlum oldu ki, nüvənin tərkibində müsbət protonlar və neytral neytronlar var.
Kainatdakı hər bir vahid atomlardan ibarətdir
Materiyanın əksər xüsusiyyətlərini başa düşməyin açarı kainatımızdakı hər bir vahidin atomlardan ibarət olmasıdır. Təbiətdə mövcud olan 92 növ atom var və onlar ətrafımızdakı mürəkkəb dünyanı yaratmaq üçün molekullar, birləşmələr və digər növ maddələr əmələ gətirir. "Atom" adı yunanca "bölünməz" mənasını verən átomos sözündən götürülsə də, müasir fizika göstərmişdir ki, o, maddənin son tikinti bloku deyil və həqiqətən də atom altı hissəciklərə "bölünür". Onlar bütün dünyanı təşkil edən əsl fundamental varlıqlardır.
