Кой е открил неутрон, протон и електрон и какво значение има за човечеството
От древни времена човек се интересува от структурата на материята, която всеки ден наблюдава около себе си. Една от хипотезите, издигнати в древна Гърция, предполага, че веществото се състои от елементарни частици - атоми. Но едва експериментално е установено през 20-ти век, че един атом също се състои от субатомни частици: протони, електрони и неутрони. Статията разкрива темата за това кой е открил неутроните, протона и електрона и какво влияние имат тези открития върху човешкото развитие.
Атом и субатомни частици
Въпросът за Вселената се състои от малки частици, наречени атоми. Тази концепция е представена от гръцкия математик и философ Демокрит още през V век пр. Хр. От древногръцкия език думата "атом" се превежда като "неделима". Поради техническата невъзможност да се провери какво е атом, тази хипотеза е съществувала до 19-ти век, когато напредъкът в науката и технологията направи възможно изучаването на атома по-задълбочено. Чрез изследването на атома в края на XIX век е установено, че тя не е елементарна единица на материята и се състои от по-малки частици, които се наричат субатомни. Тези частици обикновено се приписват на електрона, протона и неутрона, тъй като те образуват атомите на цялото вещество.
В момента науката е напреднала много по въпроса за изучаването на елементарни частици. Така беше установено, че дори субатомните частици също имат своя собствена вътрешна структура. Освен това има и така наречената антиматерия, образувана от атоми, състоящи се от античастици, които също са субатомни. Въпреки това откритието на електрони, протони и неутрони положи основите на ядрената физика и ядрената история на човечеството. Кой е открил тези субатомни частици е описан в тази статия.
Съвременни идеи за структурата на атома
Преди да се обърнем към отговора на въпроса кой е открил неутроните, протоните и електроните, помислете какво от съвременната гледна точка е атом.
Всяка субстанция, която виждаме всеки ден, се състои от молекули. Те са образувани от атоми. Въпреки че броят на различните молекули е достатъчно голям, всички те се образуват от ограничен брой различни атоми (от порядъка на 100). Всеки атом има ядро, състоящо се от протони и неутрони, и електрони, които се въртят около ядрото, електрическият заряд на който е отрицателен и противоположен по знак на заряда на ядрото.
Ако приложим тези идеи към водата, трябва да кажем, че във водна капка с диаметър 4 mm има около 10 15 молекули. Водната молекула се състои от 3 атома: 2 водородни атома и 1 кислороден атом. Кислородният атом се състои от ядро, образувано от 8 протони и 8 неутрона, и електронна обвивка, състояща се от 8 електрона.
Електронно откритие
До 1897 г. човечеството разглежда атома като неделим, когато британският физик Джоузеф Джон Томсън открива електрон в експериментите си с катодни лъчи. Устройството, което използва Томсън, е запечатана стъклена тръба, в която са поставени два катода и въздухът се изпомпва. Ученият открил, че емитираните катодни лъчи се отклоняват от пътя на тяхното разпространение, ако са повлияни от електрическо поле. В резултат на това ученият установи, че частиците, образуващи тези лъчи, трябва да имат отрицателен заряд. Впоследствие тези частици се наричат електрони.
Откриване на протон
Чирак Дж. Дж. Томсън, физик от Нова Зеландия Ърнест Ръдърфорд, смятан за учен, който е открил протон. В началото на 20-ти век той предлага планетарен модел на структурата на атома, в който обемът се намира в центъра. Ръдърфорд стигна до тази хипотеза, след като анализира експерименти, в които учените Ханс Гайгер и Ърнест Марсден бомбардираха алфа частици с плоча от злато.
През 1918 г. Ръдърфорд самостоятелно провежда експерименти за взаимодействието на алфа частици с азот. В тези експерименти ученият наблюдава излъчването на ядрата на водороден атом и стига до заключението, че те са "градивни елементи" за всички други ядра. Така Ръдърфорд открил протона. Впоследствие беше установено, че ядрената маса значително надвишава общата маса на всички протони на атома, затова Ръдърфорд предполага, че все още има някои тежки частици в атомното ядро, което няма такса. Тази частица е неутрона, който е открит по-късно.
Кой е открил неутрона?
Третата съставна атомна частица е открита през 1932 година. Британският физик Джеймс Чадуик станал учен, който открил съществуването на неутрони. Изучавайки поведението на атомите, когато алфа-частиците ги бомбардират, Чадуик открива съществуването на радиация, частици от която имат маса приблизително същата като протоните, но са електрически неутрални, защото не взаимодействат с електрическото поле. Освен това тези частици са могли да проникнат в веществото и да причинят разделянето на атомите на тежки елементи на по-леки. Поради физическите свойства на новата частица, Чадуик го нарече неутрон, така че с право се счита за учен, който е открил неутрона.
Енергия на атомното ядро
След като бяха открити неутроните, ядрената физика, както и химията и технологията, направиха огромна крачка напред. Нов, практически неизчерпаем и същевременно опасен източник на енергия беше открит пред човека.
Началото на ядрената ера се усеща от човечеството през 1945 г., когато Съединените щати преживяха разрушителната първа атомна бомба Тринити в действие, като я пуснаха в японските градове Хирошима и Нагасаки.
Първото използване на ядрена енергия за мирни цели трябва да се отдаде на средата на 50-те години на 20-ти век, когато през 1953 г. е построен първият ядрен реактор, който замени дизеловия двигател на американската подводница "Наутилус".