पिछली शताब्दी के मध्य में मानव जाति के इतिहास में एक नए युग का जन्म हुआ। पाषाण युग को एक बार कांस्य युग से बदल दिया गया था, फिर उत्तराधिकार में लोहे, भाप और बिजली के शासन की अवधि का पालन किया गया। अब हम परमाणु के युग की शुरुआत में हैं। परमाणु नाभिक की संरचना के क्षेत्र में सबसे सतही ज्ञान भी मानवता के लिए अभूतपूर्व क्षितिज खोलता है।
परमाणु नाभिक के बारे में हम क्या जानते हैं? तथ्य यह है कि यह पूरे परमाणु के द्रव्यमान का 99.99% बनाता है और इसमें ऐसे कण होते हैं जिन्हें आमतौर पर न्यूक्लियॉन कहा जाता है। न्यूक्लियॉन क्या हैं, उनमें से कितने हैं, वे क्या हैं, अब हर हाई स्कूल का छात्र, जिसके पास भौतिकी में ठोस चार है, जानता है।
परमाणु की संरचना की हम कल्पना कैसे करते हैं
काश, यह जल्दी नहीं होगा कि एक ऐसी तकनीक दिखाई देगी जो आपको उन कणों को देखने की अनुमति देती है जो एक परमाणु, एक परमाणु नाभिक बनाते हैं। पदार्थ की व्यवस्था कैसे की जाती है, इसके बारे में हजारों प्रश्न हैं, और प्राथमिक कणों की संरचना के बहुत सारे सिद्धांत भी हैं। आज तक, यह सिद्धांत किअधिकांश प्रश्नों के उत्तर, परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल है।
इसके अनुसार, ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन विद्युत आकर्षण द्वारा धारण किए गए धनात्मक आवेशित नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। न्यूक्लिऑन क्या होते हैं? तथ्य यह है कि नाभिक अखंड नहीं है, इसमें धनात्मक आवेश वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं - शून्य आवेश वाले कण। ये वे कण हैं जिनसे परमाणु नाभिक बनता है, और इन्हें न्यूक्लियॉन कहने की प्रथा है।
कण इतने छोटे हैं तो यह सिद्धांत कहां से आया? वैज्ञानिकों ने सबसे पतली धातु की प्लेटों पर विभिन्न सूक्ष्म कणों के पुंजों को निर्देशित करके परमाणु की ग्रहीय संरचना के बारे में निष्कर्ष निकाला।
इसके आयाम क्या हैं
परमाणु की संरचना के बारे में ज्ञान पूर्ण नहीं होगा यदि आप पैमाने पर इसके तत्वों की कल्पना नहीं करते हैं। परमाणु की तुलना में भी नाभिक अत्यंत छोटा है। यदि आप एक परमाणु की कल्पना करते हैं, उदाहरण के लिए, सोना, 200 मीटर के व्यास के साथ एक विशाल गुब्बारे के रूप में, तो इसका मूल सिर्फ एक हेज़लनट होगा। लेकिन न्यूक्लियॉन क्या हैं और वे इतनी महत्वपूर्ण भूमिका क्यों निभाते हैं? हाँ, यदि केवल इसलिए कि उनमें परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान केंद्रित है।
क्रिस्टल जाली के घोंसलों में, सोने के परमाणु काफी सघन रूप से स्थित होते हैं, इसलिए हमारे द्वारा अपनाए गए पैमाने पर पड़ोसी "नट्स" के बीच की दूरी लगभग 250-300 मीटर होगी।
प्रोटॉन
वैज्ञानिकों ने लंबे समय से यह संदेह किया है कि परमाणु का केंद्रक किसी प्रकार का अखंड पदार्थ नहीं है। द्रव्यमान और आवेश के परिमाण, एक रासायनिक तत्व से दूसरे रासायनिक तत्व में "कदमों" में बढ़ते हुए, दर्दनाक रूप से हड़ताली थे। यह मानना तर्कसंगत थाकि कुछ निश्चित धन आवेश वाले कण होते हैं, जिनसे सभी परमाणुओं के नाभिक "एकत्रित" होते हैं। नाभिक में कितने धनावेशित नाभिक होते हैं, यह इसका आवेश होगा।
परमाणु नाभिक की जटिल संरचना के बारे में धारणाएं मेंडेलीफ के तत्वों की आवर्त सारणी के निर्माण की अवधि में वापस की गई थीं। हालांकि, प्रायोगिक तौर पर अनुमानों की पुष्टि करने की तकनीकी संभावनाएं उस समय मौजूद नहीं थीं। केवल 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने एक प्रयोग किया जिसने प्रोटॉन के अस्तित्व की पुष्टि की।
रेडियोधर्मी धातुओं के विकिरण द्वारा पदार्थ के संपर्क में आने के परिणामस्वरूप, समय-समय पर एक कण दिखाई देता है - हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक की एक प्रति। इसका भार समान था (1.67 10-27 किग्रा) और परमाणु आवेश +1।
न्यूट्रॉन
एक अन्य कण की खोज की आवश्यकता के बारे में निष्कर्ष, अनुपस्थिति में न्यूट्रॉन कहा जाता है, जल्दी से आया। चूंकि यह प्रश्न कि नाभिक में कितने न्यूक्लियॉन हैं और वे क्या हैं, तत्व की क्रमिक संख्या में परिवर्तन के साथ द्रव्यमान और आवेश की असमान वृद्धि में निहित है। रदरफोर्ड ने शून्य आवेश वाले प्रोटॉन जुड़वां के अस्तित्व के बारे में एक धारणा बनाई, लेकिन वह अपने अनुमान की पुष्टि करने में विफल रहे।
सामान्य तौर पर, परमाणु वैज्ञानिकों को पहले से ही इस बात का अच्छा अंदाजा था कि न्यूक्लियॉन क्या हैं और परमाणु नाभिक की मात्रात्मक संरचना क्या है। और मायावी कण, अभी तक प्रयोगात्मक रूप से किसी के द्वारा खोजा नहीं गया, पंखों में इंतजार कर रहा था। जेम्स चैडविक को इसका खोजकर्ता माना जाता है, जो पदार्थ से "अदृश्य" को अलग करने में कामयाब रहे,अति-उच्च गति (α-कणों) के लिए त्वरित हीलियम नाभिक के साथ बमबारी के अधीन। कण का द्रव्यमान, जैसा कि अपेक्षित था, पहले खोजे गए प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर निकला। आधुनिक शोध के अनुसार, न्यूट्रॉन थोड़ा भारी होता है।
परमाणु नाभिक की "ईंटों" के बारे में थोड़ा और
गणना करें कि किसी रासायनिक तत्व या उसके समस्थानिक के नाभिक में कितने न्यूक्लियॉन आसान होते हैं। इसके लिए दो चीजों की आवश्यकता होती है: एक आवर्त सारणी और एक कैलकुलेटर, हालांकि आप अपने दिमाग में गणना कर सकते हैं। एक उदाहरण यूरेनियम के दो सामान्य समस्थानिक हैं: 235 और 238। ये संख्याएं परमाणु द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करती हैं। यूरेनियम की क्रम संख्या 92 है, यह हमेशा नाभिक के आवेश को दर्शाता है।
जैसा कि आप जानते हैं, परमाणु के नाभिक में न्यूक्लियॉन या तो धनावेशित प्रोटॉन या समान द्रव्यमान के न्यूट्रॉन हो सकते हैं, लेकिन बिना किसी आवेश के। क्रमांक 92 प्रोटॉन के नाभिक में संख्या को दर्शाता है। न्यूट्रॉन की संख्या की गणना साधारण घटाव द्वारा की जाती है:
- - यूरेनियम 235, न्यूट्रॉन की संख्या=235 - 92=143;
- - यूरेनियम 238, न्यूट्रॉन की संख्या=238 - 92=146।
और एक बार में कितने न्यूक्लियॉन एक साथ लाए जा सकते हैं? यह माना जाता है कि पर्याप्त द्रव्यमान वाले तारों के जीवन के एक निश्चित चरण में, जब थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया गुरुत्वाकर्षण बल को नियंत्रित करने में सक्षम नहीं होती है, तो तारे की आंतों में दबाव इतना बढ़ जाता है कि यह इलेक्ट्रॉनों को "चिपक" जाता है प्रोटॉन नतीजतन, चार्ज शून्य हो जाता है, और प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन जोड़ी न्यूट्रॉन बन जाती है। परिणामी पदार्थ, जिसमें "दबाया" न्यूट्रॉन होता है, अत्यंत सघन होता है।
हमारे सूर्य में तौला एक तारा गेंद में बदल जाता हैकई दसियों किलोमीटर व्यास। ऐसे "न्यूट्रॉन दलिया" का एक चम्मच पृथ्वी पर कई सौ टन वजन कर सकता है।
