Jautājumi "Kas ir jautājums?"," Kāda ir materiāla būtība? "Vienmēr ir aizņemta cilvēce. Kopš seniem laikiem filozofi un zinātnieki meklēja atbildes uz šiem jautājumiem, radot gan reālas, gan absolūti pārsteidzošas un fantastiskas teorijas un hipotēzes. Tomēr burtiski pirms gadsimta cilvēce pēc iespējas tuvojās šī noslēpuma risinājumam, atklājot materiāla atomu struktūru. Bet kas ir atoma kodola sastāvs? Kas tas viss ir?
К началу двадцатого века атомарная структура vairs nav tikai hipotēze, bet kļuva par absolūtu faktu. Izrādījās, ka atomu kodola sastāvs ir ļoti sarežģīts jēdziens. Tas sastāv no elektrības lādiņiem. Bet radās jautājums: vai atoma un atomu kodola sastāvā ir dažādas šo maksu summas vai nē?
Sākotnēji tika uzskatīts, ka atoms tiek būvēts ļotilīdzīga mūsu Saules sistēmai. Tomēr ātri izrādījās, ka šī ideja nebija pilnīgi pareiza. Attēla astronomiskā mēroga tīri mehāniskas pārvietošanas problēma uz apgabalu, kas aizņem milimetru miljonās daļas, izraisīja ievērojamas un dramatiskas izmaiņas parādību īpašībās un kvalitātēs. Galvenā atšķirība bija daudz stingrākos likumos un noteikumos, pēc kuriem tika būvēts atoms.
Pirmkārt, kopš tā paša veida un elementu atomiparametru un īpašību ziņā jābūt tieši vienādām, tad arī šo atomu elektronu orbītām jābūt vienādām. Tomēr astronomisko ķermeņu kustības likumi nevarēja sniegt atbildes uz šiem jautājumiem. Otra pretruna slēpjas faktā, ka elektrona kustībai tās orbītā, ja tam piemērojam labi izpētītus fiziskos likumus, obligāti jāpapildina ar pastāvīgu enerģijas atbrīvošanu. Rezultātā šis process novestu pie elektrona noplicināšanās, kas galu galā sabruktu un pat nokristu uz kodolu.
1924. gadā jauns aristokrāts Luijs de Brolijsizvirzīja ideju, kas pavērsa zinātnieku aprindas par tādiem jautājumiem kā atoma struktūra, atomu kodolu sastāvs. Ideja bija tāda, ka elektrons nav tikai kustīga bumba, kas riņķo ap kodolu. Tā ir neskaidra viela, kas pārvietojas saskaņā ar likumiem, kas līdzinās viļņu izplatībai telpā. Diezgan ātri šī ideja tika attiecināta uz jebkura ķermeņa kustību kopumā, paskaidrojot, ka mēs pamanām tikai vienu šīs kustības pusi, bet otrā faktiski neparādās. Mēs varam redzēt viļņu izplatīšanos un nepamanīt daļiņas kustību vai otrādi. Faktiski abas šīs kustības puses vienmēr pastāv, un elektrona rotācija tās orbītā ir ne tikai paša lādiņa kustība, bet arī viļņu izplatīšanās. Šī pieeja būtiski atšķiras no iepriekš pieņemtā planētas modeļa.
Atoma kodols ir centrs. Elektroni griežas ap to. Visu pārējo nosaka kodola īpašības. Jārunā par tādu jēdzienu kā atoma kodola sastāvs no vissvarīgākā brīža - no lādiņa. Atoma sastāvā tiek novērots noteikts skaits elektronu, kuriem ir negatīvs lādiņš. Pašam kodolam ir pozitīvs lādiņš. No tā var izdarīt dažus secinājumus:
Vara, stikla, dzelzs, koka ir tas patselektroni. Atoms var zaudēt pāris elektronus vai pat visu. Ja kodols paliek pozitīvi uzlādēts, tad tas spēj piesaistīt nepieciešamo daudzumu negatīvi lādētu daļiņu no citiem ķermeņiem, kas ļaus tam palikt. Ja atoms zaudē noteiktu elektronu skaitu, tad kodola pozitīvais lādiņš būs lielāks par atlikušo negatīvo lādiņu daļu. Šajā gadījumā viss atoms iegūs lieko lādiņu, un to var saukt par pozitīvo jonu. Dažos gadījumos atoms var piesaistīt vairāk elektronu, un tad tas kļūs negatīvi uzlādēts. Tāpēc to var saukt par negatīvo jonu.
Atoma masu galvenokārt nosaka kodols. Elektroni, kas veido atomu un atoma kodolu sver mazāk nekā vienu tūkstošdaļu no kopējās masas. Tā kā masa tiek uzskatīta par vielas enerģijas mēru, šo faktu uzskata par neticami svarīgu, pētot tādu jautājumu kā atoma kodola sastāvs.
Visgrūtākie jautājumi parādījās pēc atklāšanasrentgens. Radioaktīvie elementi izstaro alfa, beta un gamma viļņus. Bet šādam starojumam ir jābūt avotam. Rezerfords 1902. gadā parādīja, ka šāds avots ir pats atoms vai drīzāk kodols. No otras puses, radioaktivitāte ir ne tikai staru emisija, bet arī viena elementa pārnese citā ar pilnīgi jaunām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām. Tas ir, radioaktivitāte ir izmaiņas kodolā.
Gandrīz pirms simts gadiem fiziķis Proth izvirzīja idejufakts, ka periodiskās tabulas elementi nav nesakarīgas formas, bet ir ūdeņraža atomu kombinācijas. Tāpēc varētu sagaidīt, ka gan lādiņi, gan kodolu masas tiks izteiktas vesela skaitļa un vairāku paša ūdeņraža lādiņu izteiksmē. Tomēr tas nav gluži taisnība. Pētot atomu kodolu īpašības ar elektromagnētisko lauku palīdzību, fiziķis Astons atklāja, ka elementi, kuru atomu svars nebija vesels un daudzkārtīgs, faktiski ir dažādu atomu kombinācija, nevis viena viela. Visos gadījumos, kad atoma svars nav vesels skaitlis, mēs novērojam dažādu izotopu maisījumu. Kas tas ir? Ja mēs runājam par atoma kodola sastāvu, izotopi ir atomi ar vienādiem lādiņiem, bet ar dažādu masu.
Relativitātes teorija saka, ka masa irnevis mērs, ar kuru nosaka vielas daudzumu, bet gan enerģijas daudzums, kas piemīt matērijai. Attiecīgi matēriju var izmērīt nevis pēc masas, bet gan ar lādiņu, kas veido šo vielu, un lādiņa enerģiju. Kad tas pats lādiņš tuvojas citam līdzīgam, enerģija palielināsies, pretējā gadījumā tā samazināsies. Tas noteikti nenozīmē izmaiņas matērijā. Attiecīgi no šīs pozīcijas atoma kodols nav enerģijas avots, bet drīzāk atlikums pēc tā atbrīvošanas. Tas nozīmē, ka pastāv kāda veida pretruna.
Kuriji alfa daļiņu bombardēšanāberiliju atklāja daži nesaprotami stari, kas, saduroties ar atoma kodolu, to ar lielu spēku atvaira. Tomēr viņi spēj iziet cauri lielam matērijas biezumam. Šo pretrunu atrisināja fakts, ka šai daļiņai tika konstatēts neitrāls elektriskais lādiņš. Attiecīgi to sauca par neitronu. Pateicoties turpmākajiem pētījumiem, izrādījās, ka neitrona masa ir gandrīz tāda pati kā protonam. Vispārīgi runājot, neitroni un protoni ir neticami līdzīgi. Ņemot vērā šo atklājumu, noteikti varēja noteikt, ka atoma kodola sastāvs satur gan protonus, gan neitronus un vienādos daudzumos. Viss pamazām nostājās savās vietās. Protonu skaits ir atomu skaitlis. Atomu svars ir neitronu un protonu masu summa. Izotopu var saukt arī par elementu, kurā neitronu un protonu skaits nebūs vienāds ar otru. Kā minēts iepriekš, šajā gadījumā, lai arī elements faktiski nemainās, tā īpašības var būtiski mainīties.
