Открытие протона и нейтрона

1.

Открытие протона и нейтрона
9 класс

2.

Открытие
протона
Когда выяснилось, что ядра
атомов имеют сложное
строение, встал вопрос о том, из
каких именно частей он состоит.
В 1913 г. Э. Резерфорд выдвинул
гипотезу, что одной из частиц,
входящих в ядро атома любого
химического элемента должно
быть ядро атома водорода, т.к.
было известно, что массы
атомов химических элементов
превышают массу атома
водорода в целое число раз. и
Эрнест Резерфорд состоят из отдельных частиц.

3.

В 1919 г. Резерфорд поставил опыт по исследованию взаимодействия αчастиц с ядрами атомов азота. В этом опыте α -частица, летящая с
огромной скоростью, при попадании в ядро атома азота выбивала из него
какую-то частицу. По предположению Резерфорда, этой частицей было
ядро атома водорода, которое он назвал протоном. Но поскольку
наблюдение этих частиц велось методом сцинтилляций (т.е. вспышек на
экране, в который попадали частицы), то нельзя было точно определить,
какая именно частица вылетела из ядра атома азота.
Схема опытов Резерфорда по обнаружению протонов в продуктах
расщепления ядер. К – свинцовый контейнер с радиоактивным
источником α-частиц, Ф – металлическая фольга, Э – экран,
покрытый сульфидом цинка, М – микроскоп

4.

Удостовериться в том, что из ядра
атома вылетал протон, удалось в
камере Вильсона. Через прозрачное
круглое окошко камеры Вильсона даже
невооружённым глазом можно
увидеть траектории частиц, быстро
движущихся в ней. На рисунке видны
расходящиеся веером прямые линии следы α-частиц, не ударившихся об
ядро атома азота. Но след одной αчастицы раздваивался, образуя
«вилку». Это значит, что в точке
раздвоения траектории произошло
взаимодействие α-частиц с ядром
атома азота, в результате чего
образовались ядра атомов кислорода и
водорода.

5.

При дальнейшем исследовании взаимодействия α -частиц
с ядрами других элементов, было выяснено, что из всех
этих ядер α -частицы выбивали протоны. Значит, протоны
входят в состав ядер атомов всех химических элементов.
Возможные треки α-частиц в
камере Вильсона

6.

Открытие
нейтрона
Джеймс Чедвик
При бомбардировке бериллия αчастицами, испускаемыми
радиоактивным полонием, возникает
сильное проникающее излучение,
способное преодолеть такую преграду,
как слой свинца толщиной в 10–20 см.
Дж.Чедвик в 1932 г. выполнил серию
экспериментов по всестороннему
изучению свойств этого излучения,
возникающего при облучении
бериллия α-частицами. В своих опытах
Чедвик использовал различные методы
исследования ионизирующих
излучений.

7.

Дж. Чедвик в своих опытах наблюдал в камере Вильсона треки ядер азота,
испытавших столкновение с бериллиевым излучением. На основании этих
опытов он сделал оценку энергии γ-кванта, способного сообщить ядрам
азота наблюдаемую в эксперименте скорость. Она оказалась равной 100–
150 МэВ. Такой огромной энергией не могли обладать γ-кванты,
испущенные бериллием. На этом основании Чедвик заключил, что из
бериллия под действием α-частиц вылетают не безмассовые γ-кванты, а
достаточно тяжелые частицы. Эти частицы обладали большой
проникающей способностью и непосредственно не ионизировали газ в
счетчике Гейгера, следовательно, они были электронейтральны. Так было
доказано существование нейтрона – частицы, предсказанной
Резерфордом более чем за 10 лет до опытов Чедвика.
Схема установки для обнаружения нейтронов

8.

Открытие нейтрона.
• При бомбардировке бериллия α-частицами
обнаруживалось какое-то сильно проникающее
излучение, способное преодолеть такую
преграду, как свинцовая пластина в 10-20 см
толщиной.
• Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио-Кюри
предложили, что излучение бериллия выбивает
из парафиновой пластины протоны.
Ирен
Жолио-Кюри
(1897-1956)
Фредерик
Жолио-Кюри
(1900-1958)
• Они с помощью камеры Вильсона
обнаружили эти протоны и по
длине пробега оценили их
энергию.
• Если протоны ускорялись в
результате столкновения с γквантами, то их энергия должна
быть около 55 МэВ.

9.

Строение атомного
ядра.
Дмитрий Дмитриевич
Иваненко
(1904-1994)
Советский физик Д. Д. Иваненко и
В. Гейзенберг предложили
протонно-нейтронную
модель ядра: ядра состоят
из элементарных частиц
двух сортов: протонов и
нейтронов.
• Число протонов в ядре равняется
числу электронов в атомной
оболочке, так как атом в целом
нейтрален.
• Протон и нейтрон – два зарядовых
состояния ядерной частицы,
называемых нуклоном.
Вернер Карл
Гейзенберг
(1901-1976)