Строение ядра

Модель представляет собой анимированную демонстрацию строения ядра атома. Вводятся основные обозначения и понятия, относящиеся к учебной теме «Состав ядра атома».

Атомные ядра различных элементов состоят из частиц двух видов – протонов и нейтронов.

Первая из этих частиц представляет собой атом водорода, из которого удален единственный электрон. В 1919 году Э. Резерфорд обнаружил ядра атома водорода в продуктах расщепления ядер атомов многих элементов. Резерфорд назвал эту частицу протоном.

По современным измерениям, положительный заряд протона в точности равен элементарному заряду e = 1,60217733∙10–19 Кл, то есть равен по модулю отрицательному заряду электрона.

Масса протона, по современным измерениям, равна mp = 1,67262∙10–27 кг.

В ядерной физике массу частицы часто выражают в атомных единицах массы (а. е. м.), равной 1/12 массы атома углерода с массовым числом 12:

1 а. е. м. = 1,66057∙10–27 кг.

Следовательно, mp = 1,007276 а. е. м. Во многих случаях массу частицы удобно выражать в эквивалентных значениях энергии в соответствии с формулой E = mc2.

Так как 1 эВ = 1,60218∙10–19 Дж, в энергетических единицах масса протона равна 938,272331 МэВ.

В 1932 г. Чедвик экспериментально открыл вторую ядерную частицу – нейтрон, исследовав излучение, возникающее при облучении бериллия α-частицами, и обнаружив, что это излучение представляет собой поток нейтральных частиц с массой, примерно равной массе протона. По современным измерениям масса нейтрона mn = 1,67493∙10–27 кг = 1,008665 а. е. м. В энергетических единицах масса нейтрона равна 939,56563 МэВ. Масса нейтрона приблизительно на две электронные массы превосходит массу протона. Сразу же после открытия нейтрона российский ученый Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении атомных ядер, которая полностью подтвердилась последующими исследованиями. Протоны и нейтроны принято называть нуклонами.

Для характеристики атомных ядер вводится ряд обозначений. Число протонов, входящих в состав атомного ядра, обозначают символом Z и называют зарядовым числом или атомным номером (это порядковый номер в периодической таблице Менделеева). Заряд ядра равен Ze, где e – элементарный заряд. Число нейтронов обозначают символом N.

Общее число нуклонов (т. е. протонов и нейтронов) называют массовым числом A:

A = Z + N.

Ядра одного и того же химического элемента могут отличаться числом нейтронов. Такие ядра называются изотопами.

Модель может быть использована в режиме ручного переключения кадров и в режиме автоматической демонстрации (Фильм).