Η δομή του ατομικού πυρήνα είναι ένα από τα πιο θεμελιώδη ζητήματα της σύγχρονης επιστήμης. Τα συνεχή πειράματα σε αυτόν τον τομέα επέτρεψαν στους επιστήμονες όχι μόνο να προσδιορίσουν με υψηλό βαθμό ακρίβειας τι είναι ένα άτομο, αλλά και να χρησιμοποιήσουν ενεργά τη γνώση που αποκτήθηκε σε διάφορες βιομηχανίες και στη δημιουργία των πιο πρόσφατων όπλων.
Το ζήτημα της δομής των πάντων στον πλανήτη ενδιαφέρει τους επιστήμονες από αμνημονεύτων χρόνων. Έτσι, ακόμα και στην Αρχαία Ελλάδα, ορισμένοι επιστήμονες πίστευαν ότι η ύλη είναι μία και αδιαίρετη στη δομή της, ενώ οι αντίπαλοί τους επέμεναν ότι η ύλη είναι διαιρετή και αποτελείται από τα μικρότερα σωματίδια - άτομα, επομένως οι ιδιότητες των διαφόρων αντικειμένων διαφέρουν τόσο πολύ μεταξύ τους.
Μια σημαντική ανακάλυψη στη μελέτη της δομής των μορίων συνέβη τον 18ο αιώνα, όταν ο M. V. Οι Lomonosov, L. Lavoisier, D. D alton, A. Avogadro έθεσαν τα θεμέλια της ατομικής-μοριακής θεωρίας, σύμφωνα με την οποία τα πάντα στη φύση αποτελούνται από μόρια και αυτά, με τη σειρά τους, αποτελούνται απόαδιαίρετα σωματίδια - άτομα, των οποίων η αλληλεπίδραση μεταξύ τους καθορίζει τις βασικές ιδιότητες ορισμένων ουσιών.
Ένα νέο στάδιο στη μελέτη της δομής των μορίων και των ατόμων ξεκίνησε στα τέλη του 19ου αιώνα, όταν ο E. Rutherford και αρκετοί άλλοι επιστήμονες έκαναν ανακαλύψεις, με αποτέλεσμα η δομή του ατόμου και ο ατομικός πυρήνας εμφανίστηκε με εντελώς νέο φως. Έτσι, αποδείχθηκε ότι το άτομο δεν είναι καθόλου αδιαίρετο σωματίδιο, αντίθετα, αποτελείται από ακόμη μικρότερα συστατικά - τον πυρήνα και τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω του σε περίπλοκες τροχιές. Η γενική ουδετερότητα του ατόμου οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα ηλεκτρόνια που έχουν αρνητικό φορτίο πρέπει να εξισορροπούνται από στοιχεία με θετικό φορτίο. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, τέτοια στοιχεία υπάρχουν πραγματικά: ονομάζονταν ɑ-σωματίδια ή πρωτόνια.
Η σύγχρονη επιστημονική γνώση υποδηλώνει ότι η δομή του ατομικού πυρήνα είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό,τι φαινόταν ακόμη και πριν από εκατό χρόνια. Έτσι, σήμερα είναι γνωστό ότι ο πυρήνας ενός ατόμου περιλαμβάνει όχι μόνο πρωτόνια, αλλά και σωματίδια που δεν έχουν φορτίο - νετρόνια. Μαζί, τα πρωτόνια και τα νετρόνια ονομάζονται νουκλεόνια. Δεδομένου ότι η μάζα ενός νετρονίου είναι μόνο 0,14% μεγαλύτερη από τη μάζα ενός πρωτονίου, αυτή η διαφορά συνήθως αγνοείται στους υπολογισμούς.
Το μέγεθος του πυρήνα είναι μεταξύ 10-12 και 10-13 εκ. Ταυτόχρονα, παρά το γεγονός ότι περισσότερο από το 95% της μάζας του ατόμου είναι συγκεντρωμένο στον πυρήνα, το μέγεθος του ίδιου του ατόμου είναι εκατό χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από το μέγεθος του πυρήνα.
ΒασικόΤα ποσοτικά χαρακτηριστικά που χαρακτηρίζουν τη δομή του ατομικού πυρήνα μπορούν να εξαχθούν από τον περιοδικό πίνακα του D. I. Μεντελέεφ. Όπως γνωρίζετε, ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσος με το άθροισμα των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω του και αντιστοιχεί στον αύξοντα αριθμό στον πίνακα των στοιχείων. Για να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε τον αύξοντα αριθμό από τη συνολική μάζα του στοιχείου και να στρογγυλοποιήσετε προς τα πάνω σε έναν ακέραιο αριθμό. Οι ουσίες στις οποίες ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίδιος, αλλά ο αριθμός των νετρονίων είναι διαφορετικός, ονομάζονται ισότοπα.
Ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα που έθεσαν οι επιστήμονες που μελέτησαν τη δομή του πυρήνα ήταν το ζήτημα των δυνάμεων που συγκρατούν τα πρωτόνια, επειδή, έχοντας το ίδιο φορτίο, πρέπει να απωθούν. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι αποστάσεις μεταξύ των πρωτονίων στον πυρήνα είναι τόσο μικρές που απλά δεν υπάρχει απώθηση μεταξύ τους. Επιπλέον, τα βιόνια, που βρίσκονται μεταξύ των πρωτονίων, συμβάλλουν στη στενή αλληλεπίδραση και τη συνεχή έλξη των τελευταίων μεταξύ τους.
Η δομή του ατομικού πυρήνα εξακολουθεί να είναι γεμάτη με πολλά μυστήρια. Η επίλυσή τους όχι μόνο θα βοηθήσει την ανθρωπότητα να κατανοήσει καλύτερα τη δομή του κόσμου, αλλά θα κάνει και μια ποιοτική ανακάλυψη στην επιστήμη και την τεχνολογία.
