המבנה של הגרעין האטומי הוא אחדסוגיות יסוד של המדע המודרני. כל הזמן ביצע ניסויים בתחום זה מותר למדענים לא רק כדי לקבוע עם מידה גבוהה של דיוק מה האטום, אלא גם כדי להשתמש באופן פעיל את הידע שנרכש בתעשיות שונות בעת יצירת הנשק האחרון.
שאלת המבנה של כל הדברים על פני כדור הארץמדענים מעוניינים מאז ומתמיד. לדוגמא, ביוון עתיק ישנם מדענים המאמינים כי מבנה החומר שלה הוא אחד לחלוקה, לבין מתנגדיהם התעקשו שהעניין מתחלק ו מורכבים מחלקיקים זעירים - אטומים, ולכן המאפיינים של נושאים שונים, כך שונים זה מזה.
פריצת דרך בחקר מבנה המולקולות התרחשה בשנתהמאה XVIII, כאשר ביצירותיו של M.V. Lomonosov, L. Lavoisier, D. Dalton, A. Avogadro הניחו את היסודות של התיאוריה האטומית-מולקולרית, לפיה כל מה שבטבע מורכב ממולקולות, ואלו, בתורן, של חלקיקים בלתי ניתנים לחלוקה - אטומים, שהאינטראקציה שלהם עם אחד את השני קובע את המאפיינים העיקריים של חומרים מסוימים.
שלב חדש בחקר מבנה המולקולות והאטומיםהגיע בסוף המאה ה -19, כאשר א 'רתרפורד ומספר מדענים אחרים גילו, וכתוצאה מכך מבנה האטום והגרעין האטומי הופיע באור חדש לחלוטין. אז התברר שהאטום הוא בכלל לא חלקיק שאינו ניתן לחלוקה, להפך, הוא מורכב מרכיבים קטנים עוד יותר - הגרעין והאלקטרונים, הנעים סביבו במסלולים מורכבים. הנייטרליות הכללית של האטום הובילה למסקנה כי אלקטרונים עם מטען שלילי חייבים להיות מאוזנים על ידי אלמנטים עם מטען חיובי. כפי שהתברר מאוחר יותר, אלמנטים כאלה קיימים: הם נקראים חלקיקי ɑ, או פרוטונים.
ידע מדעי מודרני מאפשר לנו לקבועשמבנה גרעין האטום מורכב בהרבה ממה שנראה אפילו לפני מאה שנה. לכן, כיום ידוע כי גרעין האטום כולל לא רק פרוטונים, אלא גם חלקיקים שאין להם מטען - נויטרונים. באופן קולקטיבי, פרוטונים עם נויטרונים נקראים גרעינים. מכיוון שמסת הנויטרונים גבוהה רק ב 0.14% ממסת הפרוטון, בדרך כלל מוזנח הבדל זה בחישובים.
ממדי הגרעין הם בטווח של 10-12 ו- 10-13 ס"מ. יחד עם זאת, למרות שיותר מ- 95% ממסת האטום מרוכזת בגרעין, ממדי האטום עצמו הם אחד פי מאה אלף יותר מממדי הגרעין.
המאפיינים הכמותיים העיקריים שלאפיין את מבנה גרעין האטום, ניתן לחלץ מהטבלה המחזורית של D.I. מנדלייב. כידוע, מספר הפרוטונים בגרעין שווה לסכום האלקטרונים המסתובבים סביבו ומתאים למספר הסידורי בטבלת היסודות. על מנת לגלות את מספר הנייטרונים, יש צורך להפחית את המספר הסידורי מהמסה הכוללת של היסוד ולעגל אותו למספר שלם. חומרים בהם מספר הפרוטונים זהה, אך מספר הנויטרונים שונה, נקראים איזוטופים.
אחת השאלות החשובות ביותר שנשאלומדענים שחקרו את מבנה הגרעין, הייתה שאלה לגבי הכוחות המחזיקים את הפרוטונים, מכיוון שיש להם מטען זהה להדוף. מחקרים הראו שהמרחקים בין פרוטונים בגרעין הם כה קטנים שדחייה ביניהם פשוט לא מתרחשת. יתר על כן, הביונים, הנמצאים בין הפרוטונים, מקדמים אינטראקציה הדוקה ומשיכה מתמדת של האחרים זה לזה.
מבנה גרעין האטום עדיין כרוך בתעלומות רבות. הפיתרון שלהם לא רק יעזור לאנושות להבין טוב יותר את מבנה העולם שמסביב, אלא גם לפריצת דרך איכותית במדע ובטכנולוגיה.
