ከዘመናት ከአቶም ጋር - ክፍል 3

የራዘርፎርድ ፕላኔታዊ የአተም ሞዴል ከቶምሰን "ዘቢብ ፑዲንግ" ይልቅ ወደ እውነታው የቀረበ ነበር። ይሁን እንጂ የዚህ ጽንሰ-ሐሳብ ሕይወት ለሁለት ዓመታት ብቻ ቆይቷል, ነገር ግን ስለ ተተኪ ከመናገሩ በፊት, የሚቀጥለውን የአቶሚክ ሚስጥሮችን ለመፍታት ጊዜው አሁን ነው.

1. የሃይድሮጅን አይዞቶፖች፡ የተረጋጋ ፕሮት እና ዲዩተሪየም እና ራዲዮአክቲቭ ትሪቲየም (ፎቶ፡ BruceBlaus/ዊኪሚዲያ ኮመንስ)።

የኒውክሌር መጨናነቅ

የአቶም እንቆቅልሾችን መፈተሽ የጀመረው የሬዲዮአክቲቭ ክስተት ግኝት በመጀመሪያ የኬሚስትሪን መሠረት አስፈራርቷል - የፔሮዲክቲክ ህግ. በአጭር ጊዜ ውስጥ በርካታ ደርዘን ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች ተለይተዋል. አንዳንዶቹ የተለያዩ የአቶሚክ ብዛት ቢኖራቸውም ተመሳሳይ ኬሚካላዊ ባህሪያት ነበራቸው, ሌሎች ደግሞ, ተመሳሳይ ብዛት ያላቸው, የተለያዩ ባህሪያት ነበራቸው. ከዚህም በላይ በክብደታቸው ምክንያት መቀመጥ የነበረባቸው በየወቅቱ ጠረጴዛው አካባቢ, ሁሉንም ለማስተናገድ የሚያስችል በቂ ነፃ ቦታ አልነበረም. በግኝቶች መብዛት ምክንያት ወቅታዊው ጠረጴዛ ጠፍቷል።

2. የጄጄ ቶምፕሰን እ.ኤ.አ.

አቶሚክ ኒውክሊየስ

ይህ 10-100 ሺህ ነው. ከጠቅላላው አቶም ያነሰ ጊዜ. የሃይድሮጂን አቶም አስኳል 1 ሴንቲ ሜትር የሆነ ዲያሜትር ባለው ኳስ መጠን ቢሰፋ እና በእግር ኳስ ሜዳ መሃል ላይ ቢቀመጥ ኤሌክትሮን (ከፒንሄድ ያነሰ) በጎል አካባቢ ይሆናል። (ከ 50 ሜትር በላይ).

አጠቃላይ የአቶም ብዛት በኒውክሊየስ ውስጥ የተከማቸ ነው ፣ ለምሳሌ ፣ ለወርቅ 99,98% ያህል ነው ። እስቲ አስቡት 19,3 ቶን የሚመዝን የዚህ ብረት ኪዩብ። ሁሉም የአተሞች አስኳል ወርቅ በጠቅላላው ከ 1/1000 ሚሜ 3 ያነሰ (ከ 0,1 ሚሜ ያነሰ ዲያሜትር ያለው ኳስ) አለው. ስለዚህ, አቶም በጣም ባዶ ነው. አንባቢዎች የመሠረት ቁሳቁሶችን ጥግግት ማስላት አለባቸው።

የዚህ ችግር መፍትሄ በ 1910 በፍሬድሪክ ሶዲ ተገኝቷል. እሱ የኢሶቶፕስ ጽንሰ-ሐሳብ አስተዋወቀ, ማለትም. በአቶሚክ ብዛት (1) የሚለያዩ ተመሳሳይ ንጥረ ነገሮች ዓይነቶች። ስለዚህም የዳልተንን ሌላ ፖስት ጠየቀ - ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር አንድ አይነት ክብደት ያላቸውን አቶሞች ማካተት የለበትም። የኢሶቶፒክ መላምት ፣ ከሙከራ ማረጋገጫ በኋላ (የጅምላ ስፔክትሮግራፍ ፣ 1911) ፣ እንዲሁም የአንዳንድ ንጥረ ነገሮችን የአቶሚክ ስብስቦች ክፍልፋይ እሴቶችን ለማስረዳት አስችሏል - አብዛኛዎቹ የብዙ isotopes ድብልቅ ናቸው ፣ እና አቶሚክ ክብደት የሁሉም የጅምላ አማካኝ ነው (2)።

የከርነል ክፍሎች

ሌላው የራዘርፎርድ ተማሪዎች ሄንሪ ሞሴሊ በ1913 በሚታወቁ አካላት የሚለቀቁትን ኤክስሬይ አጥንተዋል። ከተወሳሰበ የጨረር እይታ በተለየ የኤክስሬይ ስፔክትረም በጣም ቀላል ነው - እያንዳንዱ ንጥረ ነገር ሁለት የሞገድ ርዝመቶችን ብቻ ያወጣል ፣ የሞገድ ርዝመታቸው ከአቶሚክ አስኳል ክፍያ ጋር በቀላሉ ይዛመዳል።

3. በሞሴሌይ ጥቅም ላይ ከዋሉት የኤክስሬይ ማሽኖች አንዱ (ፎቶ፡ ማግኑስ ማንስኬ/ዊኪሚዲያ ኮመንስ)

ይህም ለመጀመሪያ ጊዜ የነባር አካላትን ትክክለኛ ቁጥር ለማቅረብ አስችሏል, እንዲሁም ምን ያህሉ አሁንም በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ (3) ላይ ያለውን ክፍተት ለመሙላት በቂ እንዳልሆኑ ለመወሰን አስችሏል.

አዎንታዊ ክፍያ የሚሸከም ቅንጣት ፕሮቶን (የግሪክ ፕሮቶን = መጀመሪያ) ይባላል። ወዲያው ሌላ ችግር ተፈጠረ። የፕሮቶን ብዛት በግምት ከ 1 አሃድ ጋር እኩል ነው። ቢሆንም አቶሚክ ኒውክሊየስ ሶዲየም ከ 11 ዩኒት ክፍያ ጋር 23 ክፍሎች አሉት? እርግጥ ነው, ከሌሎች አካላት ጋር ተመሳሳይ ነው. ይህ ማለት በኒውክሊየስ ውስጥ የሚገኙ እና ክፍያ የሌላቸው ሌሎች ቅንጣቶች ሊኖሩ ይገባል. መጀመሪያ ላይ የፊዚክስ ሊቃውንት እነዚህ ፕሮቶኖች ከኤሌክትሮኖች ጋር በጥብቅ የተሳሰሩ ናቸው ብለው ገምተው ነበር ነገርግን በመጨረሻ አዲስ ቅንጣት - ኒውትሮን (ላቲን ኒዩተር = ገለልተኛ) መገኘቱ ተረጋግጧል። የዚህ ኤለመንታሪ ቅንጣት (ሁሉንም ነገር የሚያካትት መሰረታዊ "ጡቦች" እየተባለ የሚጠራው) በ1932 በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጄምስ ቻድዊክ ተገኝቷል።

ፕሮቶን እና ኒውትሮን እርስ በእርሳቸው ሊለወጡ ይችላሉ. የፊዚክስ ሊቃውንት ኑክሊዮን (ላቲን ኒዩክሊየስ = ኒውክሊየስ) የሚባል ቅንጣቢ ቅርጾች እንደሆኑ ይገምታሉ።

በጣም ቀላሉ የሃይድሮጅን ኢሶቶፕ አስኳል ፕሮቶን ስለሆነ ዊልያም ፕሮውት በ "ሃይድሮጂን" መላምት ውስጥ ማየት ይቻላል ። የአቶሚክ ግንባታ እሱ በጣም አልተሳሳተም (ይመልከቱ፡- “ከዘመናት ከአቶሙ ጋር - ክፍል 2”፣ “ወጣት ቴክኒሻን” ቁጥር 8/2015)። መጀመሪያ ላይ ፕሮቶን እና "ፕሮቶን" በሚሉት ስሞች መካከል እንኳን መለዋወጥ ነበር።

4. ፎቶሴሎች በማጠናቀቅ ላይ - የሥራቸው መሠረት የፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት ነው (ፎቶ: Ies / Wikimedia Commons)

ሁሉም ነገር አይፈቀድም

በሚታይበት ጊዜ የራዘርፎርድ ሞዴል "የተወለደ ጉድለት" ነበረበት. እንደ ማክስዌል የኤሌክትሮዳይናሚክስ ህጎች (በራዲዮ ስርጭቱ የተረጋገጠው በዛን ጊዜ ነው) በክበብ ውስጥ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን ኤሌክትሮ ማግኔቲክ ሞገድን ማመንጨት አለበት።

ስለዚህ, ኃይልን ያጣል, በዚህም ምክንያት በኒውክሊየስ ላይ ይወርዳል. በተለመደው ሁኔታ ውስጥ, አተሞች አይፈነዱም (ስፔክተሮች ወደ ከፍተኛ ሙቀት ሲሞቁ) እና የአቶሚክ አደጋዎች አይታዩም (የኤሌክትሮኖች የህይወት ዘመን ከሰከንድ አንድ ሚሊዮን ኛ ያነሰ ነው).

የራዘርፎርድ ሞዴል የቅንጣት መበታተን ሙከራን ውጤት አብራርቷል ፣ ግን አሁንም ከእውነታው ጋር አልተዛመደም።

እ.ኤ.አ. በ 1913 ሰዎች በማይክሮ ኮስም ውስጥ ኃይል ተወስዶ በምንም ዓይነት መጠን ሳይሆን በክፍል ውስጥ ኳንታ ተብሎ ስለሚጠራው ሰዎች “ተላምደዋል” ። በዚህ መሠረት ማክስ ፕላንክ በሞቃት አካላት የሚወጣውን የጨረር ጨረር ምንነት (1900) አብራርቷል ፣ እና አልበርት አንስታይን (1905) የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ሚስጥሮችን ያብራራል ፣ ማለትም ፣ ኤሌክትሮኖች በብርሃን ብረቶች (4) ልቀት።

5. በታንታለም ኦክሳይድ ክሪስታል ላይ ያለው የኤሌክትሮኖች ዲፍራክሽን ምስል ሲሜትሪክ አወቃቀሩን ያሳያል (ፎቶ፡ Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

የ28 ዓመቱ ዴንማርካዊ የፊዚክስ ሊቅ ኒልስ ቦህር የራዘርፎርድን የአተም ሞዴል አሻሽሏል። ኤሌክትሮኖች አንዳንድ የኃይል ሁኔታዎችን በሚያሟሉ ምህዋሮች ውስጥ ብቻ እንዲንቀሳቀሱ ሐሳብ አቅርቧል. በተጨማሪም ኤሌክትሮኖች በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ጨረሮችን አያመነጩም, እና ሃይል የሚመነጨው እና የሚመነጨው በመዞሪያው መካከል በሚፈነዳበት ጊዜ ብቻ ነው. ግምቶቹ ክላሲካል ፊዚክስን ይቃረናሉ, ነገር ግን በእነሱ መሰረት የተገኙ ውጤቶች (የሃይድሮጂን አቶም መጠን እና የጨረሩ መስመሮች ርዝመት) ከሙከራው ጋር ወጥነት ያለው ሆኖ ተገኝቷል. አዲስ የተወለደ ሞዴል አቶሙ.

እንደ አለመታደል ሆኖ ውጤቱ ለሃይድሮጂን አቶም ብቻ ነው የሚሰራው (ነገር ግን ሁሉንም የእይታ ምልከታዎች አላብራራም)። ለሌሎች አካላት, የስሌቱ ውጤቶች ከእውነታው ጋር አይዛመዱም. ስለዚህም የፊዚክስ ሊቃውንት የአተም ቲዎሬቲካል ሞዴል ገና አልነበራቸውም።

ምስጢራት ከአስራ አንድ አመት በኋላ መጥራት ጀመሩ። የፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ሉድዊክ ደ ብሮግሊ የዶክትሬት ዲግሪ ጥናታዊ ጽሑፍ የቁሳቁስ ቅንጣቶችን ሞገድ ባህሪያት ይመለከታል። ቀድሞውንም ተረጋግጧል, ብርሃን, ሞገድ (diffraction, refraction) መካከል ዓይነተኛ ባህሪያት በተጨማሪ, እንዲሁም ቅንጣቶች ስብስብ - photons (ለምሳሌ, የመለጠጥ ከኤሌክትሮን ጋር መጋጨት). ግን የጅምላ እቃዎች? ጥቆማው የፊዚክስ ሊቅ ለመሆን ለሚፈልግ ልዑል ህልም ያለው ይመስላል። ይሁን እንጂ በ 1927 የዲ ብሮግሊ መላምት የተረጋገጠ ሙከራ ተካሂዷል - የኤሌክትሮን ጨረር በብረት ክሪስታል (5) ላይ ተሰራጭቷል.

አተሞች ከየት መጡ?

እንደማንኛውም ሰው፡ Big Bang የፊዚክስ ሊቃውንት ቃል በቃል ከ "ዜሮ ነጥብ" ፕሮቶኖች፣ ኒውትሮኖች እና ኤሌክትሮኖች ማለትም የተዋሃዱ አቶሞች በአንድ ሰከንድ ክፍልፋይ እንደተፈጠሩ ያምናሉ። ከጥቂት ደቂቃዎች በኋላ (ዩኒቨርስ ሲቀዘቅዝ እና የቁስ መጠኑ ሲቀንስ) ኒውክሊዮኖች አንድ ላይ ተዋህደው ከሃይድሮጂን ውጪ ያሉ ንጥረ ነገሮች ኒውክሊየስ ፈጠሩ። ትልቁ የሂሊየም መጠን ተፈጠረ, እንዲሁም የሚከተሉትን ሶስት ንጥረ ነገሮች ዱካዎች. ከ 100 XNUMX በኋላ ብቻ ለብዙ አመታት ኤሌክትሮኖች ከኒውክሊየስ ጋር እንዲተሳሰሩ ሁኔታዎች ፈቅደዋል - የመጀመሪያዎቹ አተሞች ተፈጥረዋል. ለቀጣዩ ብዙ ጊዜ መጠበቅ ነበረብኝ. በመጠጋት ውስጥ ያለው የዘፈቀደ መዋዠቅ እፍጋቶች እንዲፈጠሩ ምክንያት ሆኗል ፣ እነሱም እንደታዩ ፣ የበለጠ እና የበለጠ ጉዳዮችን ይስባሉ። ብዙም ሳይቆይ፣ በጽንፈ ዓለም ጨለማ ውስጥ፣ የመጀመሪያዎቹ ከዋክብት ተቃጠሉ።

ከአንድ ቢሊዮን ዓመታት በኋላ አንዳንዶቹ መሞት ጀመሩ። በትምህርታቸው አምርተዋል። የአተሞች አስኳል እስከ ብረት ድረስ. አሁን፣ ሲሞቱ፣ በየአካባቢው ዘረጋቸው፣ ከአመድም አዲስ ከዋክብት ተወለዱ። ከመካከላቸው በጣም ግዙፍ የሆኑት አስደናቂ መጨረሻ ነበራቸው። በሱፐርኖቫ ፍንዳታ ወቅት ኒዩክሊየሎቹ እጅግ በጣም ከባድ የሆኑ ንጥረ ነገሮች እንኳን እስኪፈጠሩ ድረስ በጣም ብዙ ቅንጣቶች ተጨፍጭፈዋል። አዳዲስ ኮከቦችን ፣ ፕላኔቶችን እና በአንዳንድ ግሎቦች ላይ - ሕይወት ፈጠሩ።

የቁስ ሞገዶች መኖር ተረጋግጧል. በሌላ በኩል፣ በአቶም ውስጥ ያለ ኤሌክትሮን እንደ ቋሚ ሞገድ ይቆጠር ነበር፣ በዚህ ምክንያት ሃይል አያበራም። የኤሌክትሮኖች ሞገድ ባህሪያት ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፖችን ለመፍጠር ጥቅም ላይ ውለው ነበር, ይህም አተሞችን ለመጀመሪያ ጊዜ ለማየት አስችሏል (6). በቀጣዮቹ ዓመታት የቨርነር ሃይሰንበርግ እና የኤርዊን ሽሮዲገር ሥራ (በዲ ብሮግሊ መላምት መሠረት) ሙሉ በሙሉ በተሞክሮ ላይ የተመሠረተ የአቶም ኤሌክትሮን ዛጎሎች አዲስ ሞዴል እንዲፈጠር አድርጓል። ነገር ግን እነዚህ ከጽሑፉ ወሰን በላይ የሆኑ ጥያቄዎች ናቸው.

የአልኬሚስቶቹ ህልም እውን ሆነ

ከ 1919 ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ጀምሮ አዳዲስ ንጥረ ነገሮች የተፈጠሩበት የተፈጥሮ ራዲዮአክቲቭ ለውጦች ይታወቃሉ። በ XNUMX ውስጥ, ተፈጥሮ ብቻ እስከ አሁን ድረስ ሊሰራው የሚችል ነገር. በዚህ ወቅት ኧርነስት ራዘርፎርድ ከቁስ አካል ጋር ቅንጣቢዎችን በማገናኘት ላይ ተሰማርቷል። በፈተናዎቹ ወቅት ፕሮቶኖች በናይትሮጅን ጋዝ በጨረር ምክንያት እንደታዩ አስተዋለ።

ለክስተቱ ብቸኛው ማብራሪያ በሄሊየም ኒውክሊየስ (የዚህ ንጥረ ነገር ቅንጣት እና አስኳል) እና ናይትሮጅን (7) መካከል ያለው ምላሽ ነው። በውጤቱም, ኦክሲጅን እና ሃይድሮጂን ይፈጠራሉ (ፕሮቶን የቀላል isotope ኒውክሊየስ ነው). የአልኬሚስቶቹ የመለወጥ ህልም እውን ሆኗል። በቀጣዮቹ አሥርተ ዓመታት ውስጥ በተፈጥሮ ውስጥ የማይገኙ ንጥረ ነገሮች ተፈጥረዋል.

ኤ-ቅንጣዎችን የሚያመነጩ የተፈጥሮ ራዲዮአክቲቭ ዝግጅቶች ለዚህ ዓላማ ተስማሚ አልነበሩም (የከባድ ኒዩክሊየስ የኩሎምብ ማገጃ በጣም ትልቅ ስለሆነ የብርሃን ቅንጣት ወደ እነርሱ ሊቀርብ አይችልም)። ለከባድ isotopes ኒውክሊየስ ከፍተኛ ኃይል በማዳረስ የዛሬዎቹ ኬሚስቶች ቅድመ አያቶች “የብረታትን ንጉሥ” (8) ለማግኘት የሞከሩበት “አልኬሚካል እቶን” ሆነው ተገኙ።

እንደ እውነቱ ከሆነ ስለ ወርቅስ? አልኬሚስቶች ብዙውን ጊዜ ሜርኩሪን ለማምረት እንደ ጥሬ ዕቃ ይጠቀማሉ። በዚህ ሁኔታ ውስጥ እውነተኛ "አፍንጫ" እንደነበራቸው መቀበል አለበት. ሰው ሰራሽ ወርቅ ለመጀመሪያ ጊዜ የተገኘው በኒውትሮን በኒውትሮን ከታከመ ከሜርኩሪ ነው። የብረት ቁራጭ በ 1955 በጄኔቫ አቶሚክ ኮንፈረንስ ላይ ታይቷል.

ምስል 6. በወርቅ ላይ ያሉ አተሞች, በምስሉ ላይ በምስሉ ላይ በሥካኒንግ ዋሻ ማይክሮስኮፕ ውስጥ ይታያሉ.

7. የንጥረ ነገሮች የመጀመሪያው የሰው ልጅ ሽግግር እቅድ

የፊዚክስ ሊቃውንት ስኬት ዜና በዓለም የአክሲዮን ልውውጦች ላይ አጭር መነቃቃትን ፈጥሮ ነበር ፣ነገር ግን ስሜት ቀስቃሽ የፕሬስ ዘገባዎች በዚህ መንገድ ስለተመረተው ማዕድን ዋጋ መረጃ ውድቅ ተደርጓል - ከተፈጥሮ ወርቅ በብዙ እጥፍ የበለጠ ውድ ነው። ሪአክተሮች የከበረውን የብረት ማዕድን አይተኩም። ነገር ግን በውስጣቸው የሚመረቱ አይሶቶፖች እና አርቲፊሻል ንጥረ ነገሮች (ለመድኃኒት ዓላማዎች ፣ ለኃይል ፣ ለሳይንሳዊ ምርምር) ከወርቅ የበለጠ ዋጋ አላቸው።

8. ታሪካዊ ሳይክሎትሮን ከዩራኒየም በኋላ የመጀመሪያዎቹን ንጥረ ነገሮች በፔሪዲክቲክ ሠንጠረዥ ውስጥ በማዋሃድ (Lawrence Radiation Laboratory, University of California, Berkeley, August 1939)

በጽሁፉ ውስጥ የተነሱትን ጉዳዮች ለመመርመር ለሚፈልጉ አንባቢዎች በአቶ ቶማስ ሶዊንስኪ ተከታታይ መጣጥፎችን እመክራለሁ። በ 2006-2010 ("እንዴት እንዳገኙ" በሚለው ርዕስ ስር) በ "ወጣት ቴክኒኮች" ውስጥ ታይቷል. ጽሑፎቹ በጸሐፊው ድህረ ገጽ ላይም ይገኛሉ፡.

ዑደት"ለዘመናት ከአቶም ጋር» በማስታወስ የጀመረው ያለፈው ክፍለ ዘመን ብዙ ጊዜ የአተም ዘመን ተብሎ ይጠራ ነበር። እርግጥ ነው, አንድ ሰው በቁስ አወቃቀሩ ውስጥ የ XNUMX ኛው ክፍለ ዘመን የፊዚክስ ሊቃውንት እና ኬሚስቶች መሠረታዊ ግኝቶችን ልብ ሊባል አይችልም. ይሁን እንጂ ከቅርብ ዓመታት ወዲህ ስለ ማይክሮኮስም ያለው እውቀት በፍጥነት እና በፍጥነት እየሰፋ ነው, የግለሰብ አተሞችን እና ሞለኪውሎችን ለመቆጣጠር የሚያስችሉ ቴክኖሎጂዎች እየተዘጋጁ ናቸው. ይህ የአተም ትክክለኛው ዕድሜ ገና አልደረሰም የማለት መብት ይሰጠናል።