Ատոմային կառուցվածքի ոլորտում հայտնագործությունները դարձել են ֆիզիկայի զարգացման կարևոր քայլ։ Ռադերֆորդի մոդելը մեծ նշանակություն ուներ։ Ատոմը որպես համակարգ և այն կազմող մասնիկները ավելի ճշգրիտ և մանրամասն ուսումնասիրվել են։ Սա հանգեցրեց այնպիսի գիտության հաջող զարգացմանը, ինչպիսին է միջուկային ֆիզիկան:
Հնագույն գաղափարներ նյութի կառուցվածքի մասին
Ենթադրությունը, որ շրջակա մարմինները կազմված են ամենափոքր մասնիկներից, ստեղծվել է դեռ հին ժամանակներում: Այն ժամանակվա մտածողները ատոմը ներկայացնում էին որպես ցանկացած նյութի ամենափոքր և անբաժանելի մասնիկ։ Նրանք պնդում էին, որ տիեզերքում ատոմից փոքր ոչինչ չկա: Նման տեսակետներ են ունեցել հին հունական մեծ գիտնականներն ու փիլիսոփաները՝ Դեմոկրիտը, Լուկրեցիոսը, Էպիկուրը։ Այս մտածողների վարկածներն այսօր միավորված են «հին ատոմիզմ» անվան տակ։
միջնադարյան ներկայացումներ
Հնության ժամանակներն անցել են, և միջնադարում եղել են նաև գիտնականներ, ովքեր տարբեր ենթադրություններ են արել նյութերի կառուցվածքի վերաբերյալ։ Այնուամենայնիվ, պատմության այդ ժամանակաշրջանում կրոնական փիլիսոփայական հայացքների գերակշռությունը և եկեղեցու ուժը հիմքում ընկած են.ճնշեց մարդկային մտքի ցանկացած փորձ և ձգտում դեպի նյութապաշտական գիտական եզրակացություններ և հայտնագործություններ: Ինչպես գիտեք, միջնադարյան ինկվիզիցիան իրեն շատ անբարյացակամ էր պահում այն ժամանակվա գիտական աշխարհի ներկայացուցիչների հետ։ Մնում է ասել, որ այն ժամանակվա պայծառ ուղեղները ատոմի անբաժանելիության մասին գաղափար ունեին, որը եկել էր հնությունից։
18-19-րդ դարերի ուսումնասիրություններ
18-րդ դարը նշանավորվեց նյութի տարրական կառուցվածքի ոլորտում լուրջ բացահայտումներով։ Մեծապես շնորհիվ այնպիսի գիտնականների, ինչպիսիք են Անտուան Լավուազյեն, Միխայիլ Լոմոնոսովը և Ջոն Դալթոնը: Նրանք միմյանցից անկախ կարողացան ապացուցել, որ ատոմներն իսկապես գոյություն ունեն։ Բայց նրանց ներքին կառուցվածքի հարցը բաց մնաց։ 18-րդ դարի վերջը նշանավորվեց գիտական աշխարհում այնպիսի նշանակալի իրադարձությամբ, ինչպիսին Դ. Ի. Մենդելեևի կողմից քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերումն էր։ Սա այն ժամանակվա իսկապես հզոր բեկում էր և վերացրեց վարագույրը այն հասկացողության վրա, որ բոլոր ատոմներն ունեն մեկ բնույթ, որ դրանք կապված են միմյանց հետ: Ավելի ուշ՝ 19-րդ դարում, ատոմի կառուցվածքի բացահայտման ուղղությամբ մեկ այլ կարևոր քայլ էր ապացույցը, որ դրանցից որևէ մեկը պարունակում է էլեկտրոն։ Այս շրջանի գիտնականների աշխատանքը պարարտ հող պատրաստեց 20-րդ դարի հայտնագործությունների համար։
Թոմսոնի փորձերը
Անգլիացի ֆիզիկոս Ջոն Թոմսոնը 1897 թվականին ապացուցեց, որ ատոմները պարունակում են բացասական լիցք ունեցող էլեկտրոններ։ Այս փուլում վերջնականապես ոչնչացվեցին այն կեղծ գաղափարները, թե ատոմը ցանկացած նյութի բաժանելիության սահմանն է։ ԻնչպեսԹոմսոնը կարողացա՞վ ապացուցել էլեկտրոնների գոյությունը։ Իր փորձերի ժամանակ գիտնականը էլեկտրոդներ է տեղադրել խիստ հազվագյուտ գազերի մեջ և էլեկտրական հոսանք փոխանցել: Արդյունքը կաթոդային ճառագայթներն էին: Թոմսոնը ուշադիր ուսումնասիրել է նրանց առանձնահատկությունները և պարզել, որ դրանք լիցքավորված մասնիկների հոսք են, որոնք շարժվում են մեծ արագությամբ։ Գիտնականին հաջողվել է հաշվարկել այս մասնիկների զանգվածը և դրանց լիցքը։ Նա նաև պարզել է, որ դրանք չեն կարող վերածվել չեզոք մասնիկների, քանի որ էլեկտրական լիցքը նրանց էության հիմքն է։ Այսպես են հայտնաբերվել էլեկտրոնները։ Թոմսոնը նաև ատոմի կառուցվածքի աշխարհում առաջին մոդելի ստեղծողն է։ Ըստ այդմ՝ ատոմը դրական լիցքավորված նյութի մի փունջ է, որի մեջ բացասաբար լիցքավորված էլեկտրոնները հավասարաչափ բաշխված են։ Այս կառուցվածքը բացատրում է ատոմների ընդհանուր չեզոքությունը, քանի որ հակադիր լիցքերը հավասարակշռում են միմյանց։ Ջոն Թոմսոնի փորձերը անգնահատելի դարձան ատոմի կառուցվածքի հետագա ուսումնասիրության համար։ Այնուամենայնիվ, շատ հարցեր մնացին անպատասխան։
Rutherford Research
Թոմսոնը հայտնաբերեց էլեկտրոնների գոյությունը, սակայն նրան չհաջողվեց ատոմում դրական լիցքավորված մասնիկներ գտնել: Էռնեստ Ռադերֆորդը շտկեց այս թյուրիմացությունը 1911թ. Փորձերի ժամանակ, ուսումնասիրելով ալֆա մասնիկների ակտիվությունը գազերում, նա հայտնաբերել է, որ ատոմում կան դրական լիցքավորված մասնիկներ։ Ռադերֆորդը տեսավ, որ երբ ճառագայթներն անցնում են գազի միջով կամ բարակ մետաղական թիթեղով, փոքր թվով մասնիկներ կտրուկ շեղվում են շարժման հետագիծից։ Նրանք բառացիորեն հետ են շպրտվել։ Գիտնականը դա կռահեցայս պահվածքը բացատրվում է դրական լիցքավորված մասնիկների հետ բախումով։ Նման փորձերը ֆիզիկոսին թույլ տվեցին ստեղծել Ռադերֆորդի ատոմի կառուցվածքի մոդելը։
Մոլորակային մոդել
Այժմ գիտնականի գաղափարները որոշ չափով տարբերվում էին Ջոն Թոմսոնի կողմից արված ենթադրություններից: Տարբեր դարձան նաև նրանց ատոմների մոդելները։ Ռադերֆորդի փորձը թույլ տվեց նրան ստեղծել բոլորովին նոր տեսություն այս ոլորտում: Գիտնականի հայտնագործությունները որոշիչ նշանակություն ունեցան ֆիզիկայի հետագա զարգացման համար։ Ռադերֆորդի մոդելը նկարագրում է ատոմը որպես միջուկ, որը գտնվում է կենտրոնում, և էլեկտրոնները շարժվում են դրա շուրջը։ Միջուկը դրական լիցք ունի, իսկ էլեկտրոնները՝ բացասական։ Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը ենթադրում էր էլեկտրոնների պտույտ միջուկի շուրջ որոշակի հետագծերով՝ ուղեծրերով: Գիտնականի հայտնագործությունը օգնեց բացատրել ալֆա մասնիկների շեղման պատճառը և խթան դարձավ ատոմի միջուկային տեսության զարգացման համար։ Ռադերֆորդի ատոմի մոդելում նմանություն կա Արեգակնային համակարգի մոլորակների արեգակի շուրջ շարժման հետ։ Սա շատ ճշգրիտ և վառ համեմատություն է։ Հետևաբար, Ռադերֆորդի մոդելը, որի դեպքում ատոմը շարժվում է միջուկի շուրջը ուղեծրով, կոչվում է մոլորակային:
Նիլս Բորի ստեղծագործություններ
Երկու տարի անց դանիացի ֆիզիկոս Նիլս Բորը փորձեց միավորել ատոմի կառուցվածքի մասին պատկերացումները լուսային հոսքի քվանտային հատկությունների հետ։ Ռադերֆորդի ատոմի միջուկային մոդելը գիտնականը դրել է որպես իր նոր տեսության հիմք։ Ըստ Բորի՝ ատոմները պտտվում են միջուկի շուրջ՝ շրջանաձև ուղեծրերով։ Շարժման նման հետագիծը հանգեցնում է արագացմանէլեկտրոններ։ Բացի այդ, այս մասնիկների Կուլոնյան փոխազդեցությունն ատոմի կենտրոնի հետ ուղեկցվում է էներգիայի ստեղծմամբ և սպառմամբ՝ էլեկտրոնների շարժումից առաջացող տարածական էլեկտրամագնիսական դաշտը պահպանելու համար։ Նման պայմաններում բացասական լիցքավորված մասնիկները մի օր պետք է ընկնեն միջուկի վրա: Բայց դա տեղի չի ունենում, ինչը վկայում է ատոմների՝ որպես համակարգերի ավելի մեծ կայունության մասին։ Նիլս Բորը հասկացավ, որ Մաքսվելի հավասարումներով նկարագրված դասական թերմոդինամիկայի օրենքները չեն գործում ներատոմային պայմաններում։ Հետևաբար, գիտնականն իր առջեւ խնդիր է դրել դուրս բերել նոր օրինաչափություններ, որոնք վավերական կլինեն տարրական մասնիկների աշխարհում։
Բորի պոստուլատները
Հիմնականում այն պատճառով, որ գոյություն ուներ Ռադերֆորդի մոդելը, ատոմը և դրա բաղադրիչները լավ ուսումնասիրված էին, Նիլս Բորը կարողացավ մոտենալ իր պոստուլատների ստեղծմանը: Դրանցից առաջինն ասում է, որ ատոմն ունի անշարժ վիճակներ, որոնց դեպքում այն չի փոխում իր էներգիան, մինչդեռ էլեկտրոնները շարժվում են ուղեծրերով՝ չփոխելով իրենց հետագիծը։ Երկրորդ պոստուլատի համաձայն, երբ էլեկտրոնը մի ուղեծրից մյուսը շարժվում է, էներգիան ազատվում կամ կլանվում է։ Այն հավասար է ատոմի նախորդ և հաջորդ վիճակների էներգիաների տարբերությանը։ Այս դեպքում, եթե էլեկտրոնը ցատկում է միջուկին ավելի մոտ ուղեծիր, ապա էներգիա (ֆոտոն) արտանետվում է, և հակառակը։ Չնայած այն հանգամանքին, որ էլեկտրոնների շարժումը քիչ նմանություն ունի ուղեծրի հետագծին, որը գտնվում է խիստ շրջանագծի մեջ, Բորի հայտնագործությունը հիանալի բացատրություն է տվել կառավարվող գոյության համար:ջրածնի ատոմի սպեկտրը. Մոտավորապես միևնույն ժամանակ, ֆիզիկոսներ Հերցը և Ֆրանկը, ովքեր ապրում էին Գերմանիայում, հաստատեցին Նիլս Բորի ուսմունքը ատոմի անշարժ, կայուն վիճակների գոյության և ատոմային էներգիայի արժեքները փոխելու հնարավորության մասին։
:
Երկու գիտնականների համագործակցություն
Ի դեպ, Ռադերֆորդը երկար ժամանակ չէր կարողանում որոշել միջուկի լիցքը։ Գիտնականներ Մարսդենը և Գայգերը փորձեցին վերստուգել Էռնեստ Ռադերֆորդի հայտարարությունները և մանրամասն ու մանրակրկիտ փորձերի և հաշվարկների արդյունքում եկան այն եզրակացության, որ հենց միջուկն է ատոմի ամենակարևոր հատկանիշը և նրա ամբողջ լիցքը։ կենտրոնացած է դրանում։ Հետագայում ապացուցվեց, որ միջուկի լիցքի արժեքը թվայինորեն հավասար է Դ. Ի. Մենդելեևի տարրերի պարբերական համակարգի տարրի հերթական թվին։ Հետաքրքիր է, որ Նիլս Բորը շուտով հանդիպեց Ռադերֆորդին և լիովին համաձայնվեց նրա տեսակետների հետ։ Հետագայում գիտնականները երկար ժամանակ միասին աշխատեցին նույն լաբորատորիայում։ Ռադերֆորդի մոդելը՝ ատոմը՝ որպես տարրական լիցքավորված մասնիկներից բաղկացած համակարգ, այս ամենը Նիլս Բորը համարեց արդար և ընդմիշտ մի կողմ դրեց իր էլեկտրոնային մոդելը: Գիտնականների համատեղ գիտական գործունեությունը շատ հաջող էր և տվել իր պտուղները։ Նրանցից յուրաքանչյուրը խորացել է տարրական մասնիկների հատկությունների ուսումնասիրության մեջ և գիտության համար նշանակալի հայտնագործություններ արել։ Ավելի ուշ Ռադերֆորդը հայտնաբերեց և ապացուցեց միջուկային տարրալուծման հնարավորությունը, բայց սա մեկ այլ հոդվածի թեմա է:
