Η δομή του ατομικού πυρήνα είναι μίαθεμελιώδη ζητήματα της σύγχρονης επιστήμης. Τα πειράματα που διεξήχθησαν συνεχώς σε αυτόν τον τομέα επέτρεψαν στους επιστήμονες όχι μόνο να προσδιορίσουν με υψηλό βαθμό ακρίβειας τι είναι ένα άτομο, αλλά και να χρησιμοποιήσουν ενεργά τις γνώσεις που αποκτήθηκαν σε διάφορες βιομηχανίες και να δημιουργήσουν τα πιο πρόσφατα όπλα.
Το ζήτημα της δομής όλων των πραγμάτων στον πλανήτηΕνδιαφέρεται για επιστήμονες από αμνημονεύτων χρόνων. Έτσι, ακόμη και στην αρχαία Ελλάδα, ορισμένοι επιστήμονες πίστευαν ότι η ύλη ήταν ενοποιημένη και αδιαίρετη στη δομή της, και οι αντίπαλοί τους επέμειναν ότι η ύλη ήταν διαιρετή και αποτελείται από τα μικρότερα σωματίδια - άτομα, οπότε οι ιδιότητες διαφόρων αντικειμένων είναι τόσο διαφορετικές μεταξύ τους.
Μια σημαντική ανακάλυψη στη μελέτη της δομής των μορίων πραγματοποιήθηκε τοXVIII αιώνα, όταν στα έργα του M.V. Οι Lomonosov, L. Lavoisier, D. Dalton, A. Avogadro έθεσαν τα θεμέλια της ατομικής-μοριακής θεωρίας, σύμφωνα με την οποία όλα στη φύση αποτελούνται από μόρια και αυτά, με τη σειρά τους, είναι αδιαίρετα σωματίδια - άτομα, η αλληλεπίδραση των οποίων καθορίζει η μία με την άλλη βασικές ιδιότητες ορισμένων ουσιών.
Ένα νέο στάδιο στη μελέτη της δομής των μορίων και των ατόμωνήρθε στα τέλη του ΧΙΧ αιώνα, όταν ο E. Rutherford και αρκετοί άλλοι επιστήμονες έκαναν ανακαλύψεις, ως αποτέλεσμα των οποίων η δομή του ατόμου και του ατομικού πυρήνα εμφανίστηκε σε ένα εντελώς νέο φως. Έτσι, αποδείχθηκε ότι το άτομο δεν είναι καθόλου αδιαίρετο σωματίδιο, αντίθετα, αποτελείται από ακόμη μικρότερα συστατικά - τον πυρήνα και τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω του σε περίπλοκες τροχιές. Η γενική ουδετερότητα του ατόμου οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα ηλεκτρόνια με αρνητικό φορτίο πρέπει να εξισορροπούνται από στοιχεία με θετικό φορτίο. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, τέτοια στοιχεία υπάρχουν πραγματικά: ονομάζονται σωματίδια ɑ ή πρωτόνια.
Η σύγχρονη επιστημονική γνώση προτείνειότι η δομή του ατομικού πυρήνα είναι πολύ πιο περίπλοκη από ότι φαινόταν ακόμη και πριν από εκατό χρόνια. Έτσι, σήμερα είναι γνωστό ότι ο πυρήνας ενός ατόμου περιλαμβάνει όχι μόνο πρωτόνια, αλλά και σωματίδια που δεν έχουν φορτίο - νετρόνια. Μαζί, πρωτόνια με νετρόνια ονομάζονται νουκλεόνια. Δεδομένου ότι η μάζα νετρονίων είναι μόνο 0,14% υψηλότερη από τη μάζα του πρωτονίου, αυτή η διαφορά συνήθως παραμελείται στους υπολογισμούς.
Το μέγεθος του πυρήνα κυμαίνεται μεταξύ 10-12 και 10-13 cm. Επιπλέον, παρά το γεγονός ότι περισσότερο από το 95% της μάζας του ατόμου συγκεντρώνεται στον πυρήνα, το μέγεθος του ίδιου του ατόμου είναι εκατό χιλιάδες φορές το μέγεθος του πυρήνα.
Κύρια ποσοτικά χαρακτηριστικά πουχαρακτηρίζει τη δομή του ατομικού πυρήνα, μπορεί να εξαχθεί από τον περιοδικό πίνακα Μεντελέγιεφ. Όπως γνωρίζετε, ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσος με το άθροισμα των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω του και αντιστοιχεί στον σειριακό αριθμό στον πίνακα των στοιχείων. Για να γνωρίζετε τον αριθμό των νετρονίων, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε τον σειριακό αριθμό από τη συνολική μάζα του στοιχείου και να στρογγυλοποιήσετε σε έναν ακέραιο. Ουσίες στις οποίες συμπίπτει ο αριθμός των πρωτονίων και ο αριθμός των νετρονίων είναι διαφορετικός, ονομάζονται ισότοπα.
Μία από τις πιο σημαντικές ερωτήσεις που τέθηκανΟι επιστήμονες που μελέτησαν τη δομή του πυρήνα είχαν μια ερώτηση σχετικά με τις δυνάμεις που κρατούν τα πρωτόνια, επειδή, έχοντας το ίδιο φορτίο, θα πρέπει να απωθούνται. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι αποστάσεις μεταξύ των πρωτονίων στον πυρήνα είναι τόσο μικρές που απλώς δεν αποκρούεται. Επιπλέον, τα ιόντα που βρίσκονται μεταξύ των πρωτονίων συμβάλλουν στη στενή αλληλεπίδραση και τη συνεχή έλξη του τελευταίου μεταξύ τους.
Η δομή του ατομικού πυρήνα εξακολουθεί να είναι γεμάτη με πολλά μυστήρια. Η λύση τους όχι μόνο θα βοηθήσει την ανθρωπότητα να γνωρίζει καλύτερα τη δομή του κόσμου, αλλά και να κάνει μια ποιοτική πρόοδο στην επιστήμη και την τεχνολογία.
