Mesi i shekullit të kaluar shënoi lindjen e një epoke të re në historinë e njerëzimit. Epoka e gurit dikur u zëvendësua nga epoka e bronzit, pastaj periudhat e mbretërimit të hekurit, avullit dhe elektricitetit pasuan me radhë. Tani jemi në fillimin e epokës së atomit. Edhe njohuritë më sipërfaqësore në fushën e strukturës së bërthamës atomike i hapin njerëzimit horizonte të paprecedentë.
Çfarë dimë për bërthamën atomike? Fakti që ai përbën 99,99% të masës së të gjithë atomit dhe përbëhet nga grimca që zakonisht quhen nukleone. Çfarë janë nukleonet, sa prej tyre, çfarë janë, tani çdo gjimnazist që ka një katër të fortë në fizikë e di.
Si e imagjinojmë strukturën e atomit
Mjerisht, nuk do të jetë shpejt që të shfaqet një teknikë që ju lejon të shihni grimcat që përbëjnë një atom, një bërthamë atomike. Ka mijëra pyetje se si është rregulluar materia, dhe ka gjithashtu shumë teori për strukturën e grimcave elementare. Deri më sot, teoria sei përgjigjet shumicës së pyetjeve, është modeli planetar i strukturës së atomit.
Sipas tij, elektronet e ngarkuara negativisht rrotullohen rreth një bërthame të ngarkuar pozitivisht, të mbajtur nga tërheqja elektrike. Çfarë janë nukleonet? Fakti është se bërthama nuk është monolit, ajo përbëhet nga protone dhe neutrone të ngarkuar pozitivisht - grimca me ngarkesë zero. Këto janë grimcat nga të cilat është ndërtuar bërthama atomike dhe është zakon që ato të quhen nukleone.
Nga lindi kjo teori, nëse grimcat janë kaq të vogla? Shkencëtarët arritën në përfundimin rreth strukturës planetare të atomit duke drejtuar rreze të mikrogrimcave të ndryshme në pllakat metalike më të holla.
Cilat janë dimensionet e tij
Njohuritë për strukturën e atomit nuk do të jenë të plota nëse nuk i imagjinoni elementet e tij në një shkallë. Bërthama është jashtëzakonisht e vogël, edhe në krahasim me vetë atomin. Nëse imagjinoni një atom, për shembull, ari, në formën e një balone të madhe me një diametër prej 200 metrash, atëherë thelbi i tij do të jetë vetëm … një lajthi. Por çfarë janë nukleonet dhe pse luajnë një rol kaq të rëndësishëm? Po, nëse vetëm sepse në to është e përqendruar e gjithë masa e atomit.
Në foletë e rrjetës kristalore, atomet e arit ndodhen mjaft dendur, kështu që distanca midis "arrave" fqinje në shkallën e miratuar nga ne do të jetë rreth 250-300 metra.
Proton
Shkencëtarët kanë dyshuar prej kohësh se bërthama e një atomi nuk është një lloj lënde monolit. Madhësitë e masës dhe ngarkesës, duke u rritur me "hapa" nga një element kimik në tjetrin, ishin me dhimbje. Ishte logjike të supozohejse ka grimca të caktuara me ngarkesë pozitive fikse, prej të cilave “mblidhen” bërthamat e të gjitha atomeve. Sa nukleone të ngarkuar pozitivisht janë në bërthamë, kjo do të jetë ngarkesa e saj.
Supozimet rreth strukturës komplekse të bërthamës atomike u bënë në periudhën e ndërtimit të tabelës periodike të elementeve nga Mendeleev. Sidoqoftë, mundësitë teknike për të konfirmuar eksperimentalisht hamendjet nuk ekzistonin në atë kohë. Vetëm në fillim të shekullit të 20-të, Ernest Rutherford bëri një eksperiment që konfirmoi ekzistencën e protonit.
Si rezultat i ekspozimit ndaj substancës nga rrezatimi i metaleve radioaktive, herë pas here shfaqej një grimcë - një kopje e bërthamës së një atomi hidrogjeni. Kishte të njëjtën peshë (1,67 ∙ 10-27 kg) dhe ngarkesë atomike +1.
Neutron
Përfundimi për nevojën për të kërkuar një grimcë tjetër, në mungesë të quajtur neutron, erdhi shpejt. Meqenëse pyetja se sa nukleone janë në bërthamë dhe çfarë janë ato, qëndronte në rritjen e pabarabartë të masës dhe ngarkesës me një ndryshim në numrin rendor të elementit. Rutherford bëri një supozim për ekzistencën e një binjaku proton me ngarkesë zero, por ai nuk arriti të konfirmonte hamendjen e tij.
Në përgjithësi, shkencëtarët bërthamorë kishin tashmë një ide të mirë se çfarë janë nukleonet dhe përbërjen sasiore të bërthamave atomike. Dhe grimca e pakapshme, megjithatë e zbuluar eksperimentalisht nga askush, po priste në krahë. James Chadwick konsiderohet të jetë zbuluesi i saj, i cili arriti të izolojë "të padukshmen" nga substanca.duke e nënshtruar atë ndaj bombardimeve me bërthama të heliumit të përshpejtuara në shpejtësi ultra të larta (grimca α). Masa e grimcës, siç pritej, doli të jetë e barabartë me masën e protonit të zbuluar më parë. Sipas hulumtimeve moderne, neutroni është pak më i rëndë.
Pak më shumë rreth "tullave" të bërthamës atomike
Llogaritni sa nukleone në bërthamën e një elementi kimik ose izotopit të tij është i lehtë. Kjo kërkon dy gjëra: një tabelë periodike dhe një kalkulator, edhe pse ju mund të llogaritni në mendjen tuaj. Një shembull janë dy izotopet e zakonshme të uraniumit: 235 dhe 238. Këta numra përfaqësojnë masën atomike. Numri serial i uraniumit është 92, ai gjithmonë tregon ngarkesën e bërthamës.
Siç e dini, nukleonet në bërthamën e një atomi mund të jenë ose protone të ngarkuar pozitivisht ose neutrone me të njëjtën masë, por pa ngarkesë. Numri serial 92 tregon numrin në bërthamën e protoneve. Numri i neutroneve llogaritet me zbritje të thjeshtë:
- - uranium 235, numri i neutroneve=235 – 92=143;
- - uranium 238, numri i neutroneve=238 – 92=146.
Dhe sa nukleone mund të bashkohen në një kohë? Besohet se në një fazë të caktuar të jetës së yjeve me masë të mjaftueshme, kur reaksioni termonuklear nuk është më në gjendje të frenojë forcën e gravitetit, presioni në zorrët e yllit rritet aq shumë sa që "ngjit" elektronet në protonet. Si rezultat, ngarkesa bëhet zero, dhe çifti proton-elektron bëhet një neutron. Lënda që rezulton, e përbërë nga neutrone "të shtypura", është jashtëzakonisht e dendur.
Një yll që peshon në Diellin tonë kthehet në një topme diametër disa dhjetëra kilometra. Një lugë çaji me një "qull neutron" të tillë mund të peshojë disa qindra tonë në Tokë.
