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.

перейти к началу страницы