В результате исследования атомного ядра Э. Резерфорд в 1911 г. был открыт протон, частица с положительным электрическим зарядом, равным модулю заряда электрона.
В 1932 г. Д. Чедвик делает открытие новой частицы близкой по массе протону, но не имеющей электрического заряда. Частицу назвали нейтроном.
В этом же году советский физик Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную (нуклонную) модель атомного ядра. В соответствие с этой моделью ядро состоит из протонов (Z) и нейтронов (N). В атоме число протонов равно числу электронов. Атом электрически нейтрален.
Протоны и нейтроны (нуклоны) в ядре взаимодействуют между собой силами особой природы – ядерными силами. Ядерные силы превышают действие кулоновских сил почти в 100 раз и проявляют себя на очень малых расстояниях.
Для полного расщепления ядра на нуклоны нужно затратить очень большую энергию, равную энергии связи ядра. Мерой энергии связи атомного ядра является дефект масс – разность суммарной массы всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра.
При взаимодействии атомных ядер с элементарными частицами, обладающими большой кинетической энергией, возникают ядерные реакции. В результате таких реакций происходят изменения атомных ядер.
Особый интерес представляют ядерные реакции с нейтронами. В 1938 г. немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрассман открыли деление ядер урана при захвате ими нейтронов. Рождаемая в ходе деления лавина новых нейтронов ведет к развитию цепной ядерной реакции с выделением огромной энергии. Первое применение такая реакция нашла в атомной бомбе.
Также реакции с выделением колоссальной энергии идут при слиянии (синтезе) легких ядер. Реакции синтеза протекают при очень высоких температурах. Поэтому их еще называют термоядерными реакциями. Самоподдерживающие термоядерные реакции протекают в недрах звезд.
Опорный конспект:
