Юрий Корякин - Биография атома

Так ученик опроверг своего учителя.

Продолжая исследования, Резерфорд постепенно создал свою знаменитую планетарную модель атома.

Согласно этой модели, весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре—ядре. А отрицательно заряженные электроны вращаются по своим орбитам вокруг этого

Слева — модель атома, созданная Томсоном. Положительные и отрицательные заряды распределены равномерно. Справа — модель атома, созданная Резерфордом. Положительные заряды атома сосредоточены в центре ядра атома.

ядра. Примерно так же, как планеты вокруг Солнца. Отсюда и произошло название — планетарная модель.

При этом, как установил Резерфорд, ядро в 10 000 раз меньше всего атома. Заряд ядра уравновешивается зарядами вращающихся вокруг ядра электронов, которые находятся в так называемой электронной оболочке. Поэтому в целом атом нейтрален. Сколько электронов, столько и положительных зарядов в ядре.

Действительно, что это за таинственные положительные заряды в ядре? Об этом и спросил себя Резерфорд после

создания своей планетарной модели атома. И он решил разгадать эту загадку. Бомбардируя электронами атомы водорода, ученый обнаружил, что нейтральные атомы водорода превратились в положительно заряженные. Но было известно, что атомы водорода имеют один электрон и один положительный заряд в центре. Значит, решил Резерфорд, этот один положительный заряд и является ядром атома водорода. Он назвал частицу, несущую положительный заряд, протоном.

Это произошло в 1914 г., через три года после создания планетарной модели и спустя 17 лет после открытия Томсоном первой элементарной частицы, входящей в состав атома. Теперь их стало две — электрон и протон.

Учитель и ученик: Томсон (слева) и Резерфорд,

Когда Резерфорд определил массу протона, то оказалось, что он неимоверно «тяжел». Разумеется, по отношению к другой элементарной частице — электрону. Масса протона примерно в 1840 раз больше массы электрона. В то же время заряды у них равны. Отрицательный заряд маленького электрона полностью нейтрализует положительный заряд протона.

В 1919 г. Резерфорд сделал еще одно открытие, которое смело может считаться триумфом его научной деятельности. Он осуществил, казалось бы, фантастическую мечту средневековых алхимиков о превращении одних элементов в другие: из азота получил кислород.

Открытие протона во многом прояснило картину строения атома и расположение элементов в таблице Менделеева. Через год после открытия протона, т. е. в 1915 г., один из учеников Резерфорда, Генри Мозли, установил, что числом положительных зарядов в ядре, т. е. числом протонов, определяется порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Водород имеет один протон в ядре. Он и стоит на первом месте в таблице. Уран стоит в таблице на последнем, 92-м месте. Значит, он имеет 92 протона. Числом протонов в ядре определяется, какой это элемент.

Значит, рассуждал Резерфорд, если каким-либо способом изменить число протонов в ядре, то один элемент превратится в другой! Но как изменить число протонов в ядре атома? Нужен какой-то снаряд, который ударился бы в ядро и отколол от него протон. В то время такими снарядами могли быть только альфа-частицы, т. е. ядра атомов гелия. Скорость этих частиц, испускаемых радием, составляет 19 200 километров в секунду. Эта скорость очень велика, и можно было надеяться, что некоторые из альфа-частиц, испускаемых в огромном количестве радием, проникнут внутрь атомов азота и столкнутся с его ядром. В результате изменится число протонов в ядре и, следовательно, один элемент превратится в другой.

Резерфорд так и сделал. После тщательных опытов он установил, что при обстреле альфа-частицами атомов азота число протонов в их ядрах изменяется на единицу. Новый получившийся элемент был кислородом, а это элемент, стоящий в таблице Менделеева в соседней клетке с азотом. Предположение Резерфорда блестяще подтвердилось.