Метод на дебелослойните фотографски емулсии
В България е създаден друг метод за наблюдение на различни радиоактивни частици, разпадане и реакции. Това е метод на дебелослойни фотографски емулсии. Частиците попадат в емулсии, приготвени по определен начин. Взаимодействайки с емулсионни частици, те не просто създават следи, а следи, които сами по себе си представляват снимката, която получаваме, когато снимаме следи в облачна камера или в камера с мехурчета. Много по-удобно е. Но тук има един важен недостатък. За да работи методът на фотоемулсията доста дълго време, трябва да има постоянно проникване, попадане на образуваните нови частици или излъчване, т.е. регистрирането на краткотрайни импулси по този начин е проблематично.
Други методи за откриване на частици
Можете да говорите за други методи: например, има такъв метод като искрова камера. Там в резултат на протичането на радиоактивни реакции се образуват искри по следата на движението на частицата. Освен това са ясно видими и лесни за регистриране.
Към днешна дата най-често се използват полупроводникови сензори, които са едновременно компактни и удобни и дават доста добър резултат.
Заключение
Ще говорим за това какви открития са направени с помощта на описаните по-горе методи в следващия урок.
Списък за допълнителна литература
1. Боровой А.А. Как се регистрират частиците (в следствие на неутрино). "Библиотека "Квант"". Проблем. 15. М.: Наука, 1981
2. Бронщайн M.P. Атоми и електрони. "Библиотека "Квант"". Проблем. 1. М.: Наука, 1980
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика: Учебник за 9. клас на СОУ. М.: "Просвещение"
4. Китайгородски А.И. Физика за всеки. Фотони и ядра. Книга 4. М.: Наука
5. Мякишев Г.Я., Синякова А.З. Физика. Квантова оптикафизика. 11 клас: учебник за задълбочено изучаване на физика. М.: Дропла
Тема: Строежът на атома и атомното ядро. Използване на енергията на атомните ядра
Урок 55. Откриване на протона. Откриване на неутрона
Ерюткин Евгений Сергеевич
Откриване на протона
Една невероятна история се случи в самото начало на ХХ век. Тогава са открити двете най-важни частици, които изграждат всички ядра на химичните елементи - протона и неутрона.
Протон
Да започнем по ред – с протона. Както е известно,протонът е открит през 1919 г. от Е. Ръдърфорд. Знаем, че през 1911 г. експериментът на Ръдърфорд за определяне на структурата на атома вече е проведен. А през 1913 г., т.е. 2 години след известния си експеримент Ръдърфорд излага една много важна идея. Той предложи да се счита, че съставът на всяко ядро, т.е. от всички химични елементи, в ядрото на всеки химичен елемент е водородът. На какво се основаваше разсъждението му?
Характеристиките на водородните ядра вече са определени. Масата беше известна, зарядът на водородното ядро беше известен. Оказа се, че масите на химичните елементи се делят на масата на водорода без остатък. Така Ръдърфорд прави изявлението, че по всяка вероятност във всяко ядро има един или друг брой водородни атоми.
Но всяка теория трябва да бъде потвърдена чрез експеримент. Такъв експеримент е проведен през 1919 г. и тогава е открит протонът. Ръдърфорд използва а-частици в своя експеримент. Ръдърфорд ги насочва към азотните ядра. В резултат на този експеримент са получени два от някои химични елементи. Един от тях беше идентифициран - кислород, а вторият, по всяка вероятност, беше водород. Обръщам внимание: тук нямаше никаква сигурност. Защо?
Ръдърфорд използва в свояексперимент, методът, за който вече говорихме в предишния урок, е методът на сцинтилация, когато входящата частица дава светкавица. Според резултатите от такива експерименти той прецени, че има някакъв вид частица, съответстваща на атома на водородното ядро.
Фиг. 1. Резултатът от бомбардирането на азотните ядра от a-частици: образуваха се кислород и частица, идентична на водородното ядро
Тази частица, ядрото на водорода, той нарече протон (от гръцки "protos" - "първи"). Когато този експеримент беше повторен, но вече в облачна камера, и тази камера беше в магнитно поле, вече нямаше никакво съмнение: беше открита нова частица, протонът. И така,протон е ядрото на водородния атом. Нека да разгледаме тази първа изкуствена ядрена реакция.
Поставена е буквата P, поредният номер 1 е отбелязан отдолу, като водород. И масовото число е зададено на 1, т.е. според оценката, още когато изследванията бяха проведени в облачната камера, стана ясно, че масата на протона приблизително съответства на 1 атомна маса.
Обърнете внимание на реакцията. Реакцията протече по следния начин:
Азотът, атомен номер 7 и масов номер 14, е бомбардиран с a-частици. Знаем, че а-частиците са ядрата на атома на хелия с атомен номер 2 и с масово число 4. В резултат на тази реакция се образуват две нови ядра. Два чисто нови артикула.
Първото ядро е ядрото, съответстващо на кислородния атом, със сериен номер 8 и масов номер 17. И тази частица, ядрото на водородния атом, който сега можем спокойно да наречем протон.
И така, ядрото на водородния атом и протона са едно и също, те са открити през 1919 г. по същество в експериментите на Ръдърфорд.
Откриване на неутрони
Неутрон
Следващият етап в развитието на структурата на атомното ядро бешесвързано с името на Чадуик. Това е ученикът на Ръдърфорд. Именно той успява да открие неутрона през 1932 г. Откриването на неутрона беше много по-трудно, тъй катонеутронът е електрически неутрална частица, както вече знаем.
През 1930 г. двама немски учени, Боте и Бекер, в резултат на експерименти откриват, че при облъчване с а-частици на берилий се образува някакво неизвестно лъчение.
След откриването на протона от Ръдърфорд много учени насочиха своите мисли и усилия към извършване на ядрени реакции, изкуствени ядрени реакции. С помощта на a-лъчи те започнаха да облъчват много елементи, наблюдавайки реакцията. Така немски учени през 1930 г., облъчвайки берилий, получават неизвестно лъчение. Първоначално беше решено това лъчение да се идентифицира с g-лъчи. Те се разпространяват по права линия, не се отклоняват в електрически и магнитни полета, имат висока енергия и висока проникваща способност.
По-късно, при изучаване на други реакции, стана ясно, че същите лъчи се образуват, когато бор и някои други химични елементи се бомбардират с a-лъчи. Сравнявайки химичните елементи, получени в резултат на такива реакции, разбрахме, че тези лъчи не са никакви лъчи (със сигурност не са g-лъчи, тъй като имат по-висока проникваща енергия в сравнение с g-лъчите).
Ориз. 2. Джеймс Чадуик
Неутронни свойства
През 1932 г. Чадуик предполага, че това е някаква нова частица, която няма електрически заряд. Това обяснява всичките му свойства: той прониква добре през бариери, защото не взаимодейства с ядрата. Такава нова частица беше наречена неутрон (защото е електрически неутрална).
Нека да разгледаме обозначението на тази частица и да обсъдим нейните свойства. Означението за неутрона е както следва:
Тъй катонеутронът няма заряд, тогава 0 се поставя най-отдолу, където е изписано числото на заряда, но масовото му число е 1. Масата на неутрона е почти равна, но малко повече от масата на протона. Затова беше решено да се постави число, равно на 1, в обозначението на масата.
Заключение
Сега можем спокойно да кажем, че неутронът и протонът съставляват ядрото на атома. Но ще говорим за това какъв е моделът на атомното ядро, какъв е той, в следващия урок.