Pertengahan abad terakhir menandai lahirnya era baru dalam sejarah umat manusia. Zaman Batu pernah digantikan oleh Zaman Perunggu, kemudian periode pemerintahan besi, uap dan listrik menyusul berturut-turut. Kita sekarang berada di awal era atom. Bahkan pengetahuan paling dangkal di bidang struktur inti atom membuka cakrawala yang belum pernah ada sebelumnya bagi umat manusia.
Apa yang kita ketahui tentang inti atom? Fakta bahwa itu membuat 99,99% dari massa seluruh atom dan terdiri dari partikel yang biasa disebut nukleon. Apa itu nukleon, berapa banyak, apa itu, sekarang setiap siswa sekolah menengah yang memiliki empat padat dalam fisika tahu.
Bagaimana kita membayangkan struktur atom
Aduh, tidak lama lagi akan muncul teknik yang memungkinkan Anda melihat partikel yang membentuk atom, inti atom. Ada ribuan pertanyaan tentang bagaimana materi tersusun, dan ada juga banyak teori tentang struktur partikel elementer. Sampai saat ini, teori yangmenjawab sebagian besar pertanyaan, adalah model planet dari struktur atom.
Menurutnya, elektron bermuatan negatif berputar di sekitar inti bermuatan positif, ditahan oleh gaya tarik listrik. Apa itu nukleon? Faktanya adalah bahwa nukleus tidak monolitik, ia terdiri dari proton dan neutron bermuatan positif - partikel dengan muatan nol. Ini adalah partikel dari mana inti atom dibangun, dan biasanya disebut nukleon.
Dari mana teori ini berasal, jika partikelnya sangat kecil? Para ilmuwan sampai pada kesimpulan tentang struktur planet atom dengan mengarahkan berkas berbagai mikropartikel ke pelat logam tertipis.
Berapa dimensinya
Pengetahuan tentang struktur atom tidak akan lengkap jika Anda tidak membayangkan unsur-unsurnya dalam skala. Inti sangat kecil, bahkan dibandingkan dengan atom itu sendiri. Jika Anda membayangkan sebuah atom, misalnya, emas, dalam bentuk balon besar dengan diameter 200 meter, maka intinya hanyalah … kemiri. Tapi apa itu nukleon dan mengapa mereka memainkan peran penting? Ya, jika hanya karena di dalamnya seluruh massa atom terkonsentrasi.
Di sarang kisi kristal, atom emas terletak cukup rapat, sehingga jarak antara "kacang" tetangga pada skala yang kami adopsi adalah sekitar 250-300 meter.
Proton
Para ilmuwan telah lama menduga bahwa inti atom bukanlah sejenis zat monolitik. Besaran massa dan muatan, yang tumbuh dalam “langkah-langkah” dari satu unsur kimia ke unsur lainnya, sangat mencolok. Itu logis untuk berasumsibahwa ada partikel tertentu dengan muatan positif tetap, dari mana inti semua atom "dikumpulkan". Berapa banyak nukleon bermuatan positif di dalam inti, ini akan menjadi muatannya.
Asumsi tentang struktur kompleks inti atom dibuat kembali pada periode konstruksi Tabel periodik unsur Mendeleev. Namun, kemungkinan teknis untuk mengkonfirmasi dugaan secara eksperimental tidak ada pada saat itu. Baru pada awal abad ke-20, Ernest Rutherford melakukan eksperimen yang mengkonfirmasi keberadaan proton.
Sebagai akibat paparan zat oleh radiasi logam radioaktif, dari waktu ke waktu sebuah partikel muncul - salinan inti atom hidrogen. Beratnya sama (1,67 10-27 kg) dan muatan atom +1.
Neutron
Kesimpulan tentang perlunya mencari partikel lain, in absentia yang disebut neutron, datang dengan cepat. Karena pertanyaan tentang berapa banyak nukleon dalam nukleus dan apa itu, terletak pada pertumbuhan massa dan muatan yang tidak merata dengan perubahan nomor urut elemen. Rutherford membuat asumsi tentang keberadaan kembaran proton dengan muatan nol, tetapi dia gagal mengkonfirmasi dugaannya.
Secara umum, para ilmuwan nuklir sudah memiliki gagasan yang bagus tentang apa itu nukleon dan komposisi kuantitatif inti atom. Dan partikel yang sulit dipahami, namun secara eksperimental tidak ditemukan oleh siapa pun, sedang menunggu di sayap. James Chadwick dianggap sebagai penemunya, yang berhasil mengisolasi yang "tak terlihat" dari substansinya,membuatnya dibombardir dengan inti helium yang dipercepat hingga kecepatan sangat tinggi (partikel-α). Massa partikel, seperti yang diharapkan, ternyata sama dengan massa proton yang ditemukan sebelumnya. Menurut penelitian modern, neutron sedikit lebih berat.
Sedikit lagi tentang "batu bata" inti atom
Menghitung jumlah nukleon dalam inti suatu unsur kimia atau isotopnya sangatlah mudah. Ini membutuhkan dua hal: tabel periodik dan kalkulator, meskipun Anda dapat menghitung dalam pikiran Anda. Contohnya adalah dua isotop umum uranium: 235 dan 238. Angka-angka ini mewakili massa atom. Nomor seri uranium adalah 92, selalu menunjukkan muatan inti.
Seperti yang Anda ketahui, nukleon dalam inti atom dapat berupa proton atau neutron bermuatan positif dengan massa yang sama, tetapi tanpa muatan. Nomor seri 92 menunjukkan nomor dalam inti proton. Jumlah neutron dihitung dengan pengurangan sederhana:
- - uranium 235, jumlah neutron=235 – 92=143;
- - uranium 238, jumlah neutron=238 – 92=146.
Dan berapa banyak nukleon yang dapat disatukan dalam satu waktu? Dipercaya bahwa pada tahap tertentu dalam kehidupan bintang-bintang dengan massa yang cukup, ketika reaksi termonuklir tidak lagi mampu menahan gaya gravitasi, tekanan di perut bintang meningkat sedemikian rupa sehingga "menempel" elektron ke proton. Akibatnya, muatan menjadi nol, dan pasangan proton-elektron menjadi neutron. Materi yang dihasilkan, terdiri dari neutron yang "ditekan", sangat padat.
Bintang yang menimbang di Matahari kita berubah menjadi bolaberdiameter beberapa puluh kilometer. Satu sendok teh "bubur neutron" semacam itu bisa memiliki berat beberapa ratus ton di Bumi.
