Протонно-нейтронна теорія

Виходило, що ядра гелію-4, що складалися з 4 протонів і 2 електронів, насправді складаються з 2 протонів і 2 нейтронів. Точно так само і ядра кисню-16 нместо того, щоб складатися з 16 протонів і 8 електронів, повинні були складатися з 8 протонів і 8 нейтронів.

Протонно-нейтронна теорія прекрасно відповідала масовим числам і атомним номерам. Якщо ядра складалися з х протонів і у нейтронів, атомний номер опинявся рівним х, а масове число х + у (швидше за все, можна визначити масове число ядер в сучасних термінах. Це число протонів плюс нейтрони в ядрах).

Не менш чітко протонно-нейтронна теорія ядерної структури відповідала ізотопів. Припустимо, що у нас є 3 ізотопу кисню - кисень-16, кисень-17 і кисень-18. У першого з них ядро, що складається з 8 протонів і 8 нейтронів, у другому буде 8 протонів і 9 нейтронів, третій буде складатися з 8 протонів і 10 нейтронів. У кожному слу чаї атомний вага залишиться рівним 8, але масове число буде відповідно 16, 17

і 18.

Точно так само і уран-238 складається з ядер, побудованих з 92 протонів і 146 нейтронів, тоді як ядро урану-235 буде складатися з 92 протонів і 143 нейтронів.

На основі даної теорії виникає припущення, що нейтрони, а не електрони утримують разом протони всупереч існуючій між ними відразливою силі і що в міру зростання маси ядер потрібно все більше і більше нейтронів. Спочатку потрібно приблизно рівну кількість нейтронів і протонів. Ядро гелію-4 містило 2 протона і 2 нейтрона, вуглецю-12 відповідно 6 протонів і 6 нейтронів, кисню-16 - 8 протонів і 8

нейтронів і так далі.

Для більш складних ядер потрібні були додаткові нейтрони. Ядра ванадію-51 містять 23 протона і 28 нейтронів, на 5 більше, ніж загальна сума. У ядрах вісмуту-209 знаходиться 83 протона і 126 нейтронів, тобто на 43 більше, ніж загальна сума. У ще більш масивних ядрах, що містять більше число протонів, навіть велика кількість нейтронів не могло забезпечити стабільність. Саме тому всі елементи з більш важкими ядрами радіоактивні.

Дана теорія пояснювала і явище радіоактивного розпаду. Припустимо, що

ядро віддає альфа-частинку. Альфа-частинка являє собою ядро гелію, що складається з 2 протонів і 2 нейтронів. Якщо ядра втрачають альфа-частинку, їх масове число повинно знижуватися до 4, а атомний номер на 2, як і відбувається насправді.

Припустимо, що ядро віддає бета-частинку. Це може здатися дивним. Звідки походить бета-частинка, якщо ядра містять тільки протони і нейтрони, але в них немає електронів? Явище піддається поясненню, якщо вважати, що нейтрони є протонно-електронними сполуками. Усередині безлічі ядер нейтрони абсолютно стабільні і не розділяються, як це відбувається з ними у вільному стані. Але в деяких випадках вони можуть розділятися, і тоді утворюються бета-частинки.

Таким чином, виходить, що ядро торію-234 складається з 90 протонів і 144 нейтронів. Одне з цих ядер можна розглянути як розбиваємо для того, щоб звільнити електрон і залишити незв'язаний протон. Якщо в ході позначеного дії бета-частинка виходить з ядра, кількість нейтронів змінюється на один, так само як і число протонів. Ядра торію-234 (90 протонів, 144 нейтрона) стають ядрами протактиния-234 (91 протон, 143 нейтрона).

Коротше кажучи, протонно-нейтронна теорія ядерної структури може пояснити не тільки всі явища, що спостерігаються в експериментах, але і ядерні спини, в той час як протонно-електронна теорія не в змозі зробити цього. Більш того, в ході досліджень вдалося виявити ізольований нейтрон.

Тому протонно-нейтронна теорія була прийнята.

Інформація, релевантна " Протонно-нейтронна теорія "

1. Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. С. Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004
   
   
2. Видимість нейтрона
   протонно-електронний поєднання не було ні хвилею, ні зарядженою часткою, а отже, не могло іонізувати атоми. Нейтрони повинні були проходити серед атомів, що не відштовхуючи і не притягаючи електрони і, отже, залишаючи їх неушкодженими. Їхній шлях не можна було простежити. Коротше кажучи, нейтрон залишався невидимим і його пошуки здавалися марною тратою часу. І поки його не знайшли,
   
3. Нові елементи
   протона він перетворювався на протон плюс нейтрон, з водню-1 - у водень-2. Утворене в процесі нове ядро набувало велику енергію, які випускають у формі гамма-променя. Іноді більш масивний ізотоп, який формувався в ході поглинання нейтрона, залишався стабільним, як, наприклад, водень-2. Іноді він не був стабільним, а був, навпаки, радіоактивним. Оскільки до нього
   
4. Прискорювачі частинок
   протони. Правда, протони були вчетверо легше альфа-частинок і відповідно зіткнення виявлялося менш ефективним. Водночас протони володіли тільки половиною позитивного заряду альфа-частинок і не повинні були настільки ж сильно відштовхуватися ядрами. Крім того, протони виявилися більш доступними, ніж альфа-частинки. Щоб отримати достатню кількість протонів, потрібно було всього лише
   
5. Нейтронна бомбардування
   протон не міг цього зробити. Основна трудність, яку випробовували фізики, полягала в тому, що у нейтрона відсутня електричний заряд. Його не можна було розігнати в звичайному прискорювачі, оскільки його дія заснована на електромагнітній взаємодії, до якого нейтрон виявився несприйнятливий. У 1935 році американський фізик Роберт Оппенгеймер (1904 - 1967) і його студентка Мельба
   
6. Ядерний спін
   протонно-електронної теорії будови атома існує прогалина. Приводом для сумнівів стало явище, що отримало назву «ядерний спін». У 1924 році австрійський фізик Вольфганг Паулі висунув гіпотезу, що вільні протони й електрони поводяться так, буд то вони обертаються навколо своєї осі. Це обертання (назване спіном) могло відбуватися в будь-якому напрямку (зі сходу на захід або з заходу на
   
7. НЕЙТРОН
   НЕЙТРОН
   
8. Відкриття антисвіту
   протон. При випущенні позитивної бета-частинки відбувається протилежний процес - протон перетворюється в нейтрон. Але позитрон не стійкий і існує недовго, всього мільйонні частки секунди. Майже відразу ж він стикається з атомом, що містить електрони , і притягається до нього, оскільки має протилежний електричний заряд. Взаємодіючи, вони утворюють поєднання, електронно-позитронну
   
9. Ядерне взаємодія
   протонів-нейтронів здавалася дещо слабше, ніж теорія протонів-електронів. Вважали, що електрони в ядрах діють на зразок клею, який утримує разом протони. Але електрони випускають атомами, при цьому вони зовсім не несли з собою негативний заряд, залишаючи в ядрах тільки позитивно заряджені протони і незаряджені нейтрони. Наприклад, в ядрі атома вісмуту-209 знаходяться 83
   
10. Термоядерні бомби
    протону. Невелика кількість складають ядра водню-2 (дейтерію), що складаються з 1 протона і нейтрона, причому такі атоми виявлялися абсолютно стабільними. У 1934 році Резерфорд, що працював разом з австралійським фізиком Марком Оліфант (1901-2000) і австрійським хіміком Паулем Хартек, змусили ядра водню-2 зіткнутися з мішенями також з водо роду-2, в результаті чого був отриманий
    
11. Протони в ядрах
    протонно-електронної теорії, яка тоді була прийнята. Оскільки ядра елементів завжди складалися з цілого числа протонів, їх маса повинна була складати ціле число, оскільки за одиницю приймалася маса одного протона (звичайно, присутність електронів додавало деяку масу, але для простоти міркування ми будемо нехтувати нею). Коли вперше виявили ізотопи, схоже, саме
    
12. Невідоме
    протони, нейтрони і електрони, в той час як антипротони, антинейтрони і позитрони виключно рідкісні. Можливо, коли вперше утворився Всесвіт, в ній насправді існували рівні кількості частинок і античастинок, але потім вони якимось чином розділилися, можливо на галактики і антігалактікі? Якщо це так, так іноді мали відбуватися зіткнення галактик і антігалактік з
    
13. Протон
    протоном від грецького слова «перший», тому що вони були ядрами першого елемента. Чому протон настільки значно перевершує за масою електрон, і сьогодні залишається однією з загадок
    
14. Ядерна бомбардування
    протони всередині ядер, значно складніше. Вони набагато більш масивні, ніж електрони, і відповідно важче приходять в рух. Більше того, вони знаходяться в самій глибині атома. Фізики 20-х років не мали засобами для такого підвищення температури, яке могло б змусити атоми зіткнутися один з одним і збити ядра з їх звичайних місць. Проникнути в глибини атома могли тільки