परमाणु संरचना के क्षेत्र में खोज भौतिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम बन गया है। रदरफोर्ड के मॉडल का बहुत महत्व था। एक प्रणाली के रूप में परमाणु और इसे बनाने वाले कणों का अधिक सटीक और विस्तार से अध्ययन किया गया है। इससे परमाणु भौतिकी जैसे विज्ञान का सफल विकास हुआ।
पदार्थ की संरचना के बारे में प्राचीन विचार
यह धारणा प्राचीन काल में बनाई गई थी कि आसपास के पिंड सबसे छोटे कणों से बने हैं। उस समय के विचारकों ने किसी भी पदार्थ के सबसे छोटे और अविभाज्य कण के रूप में परमाणु का प्रतिनिधित्व किया। उन्होंने तर्क दिया कि ब्रह्मांड में परमाणु से छोटा कुछ भी नहीं है। इस तरह के विचार महान प्राचीन यूनानी वैज्ञानिकों और दार्शनिकों - डेमोक्रिटस, ल्यूक्रेटियस, एपिकुरस द्वारा रखे गए थे। इन विचारकों की परिकल्पना आज "प्राचीन परमाणुवाद" के नाम से एकजुट है।
मध्यकालीन प्रदर्शन
प्राचीन काल बीत चुका है, और मध्य युग में ऐसे वैज्ञानिक भी थे जिन्होंने पदार्थों की संरचना के बारे में विभिन्न धारणाएँ बनाईं। हालाँकि, इतिहास के उस दौर में धार्मिक दार्शनिक विचारों की प्रधानता और चर्च की शक्ति जड़ में हैभौतिकवादी वैज्ञानिक निष्कर्षों और खोजों के लिए मानव मन के किसी भी प्रयास और आकांक्षाओं को दबा दिया। जैसा कि आप जानते हैं, मध्ययुगीन जिज्ञासु ने उस समय के वैज्ञानिक जगत के प्रतिनिधियों के साथ बहुत ही अमित्र व्यवहार किया था। यह कहा जाना बाकी है कि परमाणु की अविभाज्यता के बारे में तत्कालीन उज्ज्वल दिमागों के पास एक विचार था जो प्राचीन काल से आया था।
18-19वीं सदी की पढ़ाई
18वीं शताब्दी पदार्थ की प्राथमिक संरचना के क्षेत्र में गंभीर खोजों द्वारा चिह्नित की गई थी। एंटोनी लावोसियर, मिखाइल लोमोनोसोव और जॉन डाल्टन जैसे वैज्ञानिकों के प्रयासों के लिए धन्यवाद। एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, वे यह साबित करने में सक्षम थे कि परमाणु वास्तव में मौजूद हैं। लेकिन उनकी आंतरिक संरचना का सवाल खुला रहा। 18 वीं शताब्दी के अंत को वैज्ञानिक दुनिया में इतनी महत्वपूर्ण घटना के रूप में चिह्नित किया गया था कि डी। आई। मेंडेलीव द्वारा रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की खोज की गई थी। यह उस समय की वास्तव में एक शक्तिशाली सफलता थी और इसने इस समझ पर से पर्दा हटा दिया कि सभी परमाणुओं की एक ही प्रकृति होती है, कि वे एक-दूसरे से संबंधित होते हैं। बाद में, 19वीं शताब्दी में, परमाणु की संरचना को जानने की दिशा में एक और महत्वपूर्ण कदम इस बात का प्रमाण था कि उनमें से किसी में भी एक इलेक्ट्रॉन होता है। इस काल के वैज्ञानिकों के कार्य ने 20वीं शताब्दी की खोजों के लिए उपजाऊ जमीन तैयार की।
थॉमसन के प्रयोग
अंग्रेज़ी भौतिक विज्ञानी जॉन थॉमसन ने 1897 में सिद्ध किया कि परमाणुओं में एक ऋणात्मक आवेश वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस स्तर पर, यह गलत विचार कि परमाणु किसी भी पदार्थ की विभाज्यता की सीमा है, अंततः नष्ट हो गए। कैसेथॉमसन इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व को साबित करने में सक्षम थे? अपने प्रयोगों में, वैज्ञानिक ने अत्यधिक दुर्लभ गैसों में इलेक्ट्रोड रखे और एक विद्युत प्रवाह पारित किया। परिणाम कैथोड किरणें थीं। थॉमसन ने उनकी विशेषताओं का ध्यानपूर्वक अध्ययन किया और पाया कि वे आवेशित कणों की एक धारा हैं जो बहुत तेज गति से चलते हैं। वैज्ञानिक इन कणों के द्रव्यमान और उनके आवेश की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने यह भी पाया कि उन्हें तटस्थ कणों में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि विद्युत आवेश उनकी प्रकृति का आधार है। इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों की खोज की गई। थॉमसन परमाणु की संरचना के दुनिया के पहले मॉडल के निर्माता भी हैं। इसके अनुसार परमाणु धनावेशित पदार्थ का एक गुच्छा है, जिसमें ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन समान रूप से वितरित होते हैं। यह संरचना परमाणुओं की सामान्य तटस्थता की व्याख्या करती है, क्योंकि विपरीत आवेश एक दूसरे को संतुलित करते हैं। जॉन थॉमसन के प्रयोग परमाणु की संरचना के आगे के अध्ययन के लिए अमूल्य हो गए। हालांकि, कई सवाल अनुत्तरित रहे।
रदरफोर्ड रिसर्च
थॉमसन ने इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व की खोज की, लेकिन वह परमाणु में धनावेशित कणों को खोजने में विफल रहे। अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने 1911 में इस गलतफहमी को दूर किया। प्रयोगों के दौरान, गैसों में अल्फा कणों की गतिविधि का अध्ययन करते हुए, उन्होंने पाया कि परमाणु में धनात्मक आवेशित कण होते हैं। रदरफोर्ड ने देखा कि जब किरणें किसी गैस या धातु की पतली प्लेट से होकर गुजरती हैं, तो कुछ कण गति के प्रक्षेपवक्र से तेजी से विचलित हो जाते हैं। उन्हें सचमुच वापस फेंक दिया गया था। वैज्ञानिक ने अनुमान लगाया किइस व्यवहार को धनावेशित कणों के साथ टकराव द्वारा समझाया गया है। इस तरह के प्रयोगों ने भौतिक विज्ञानी को परमाणु की संरचना का रदरफोर्ड का मॉडल बनाने की अनुमति दी।
ग्रह मॉडल
अब वैज्ञानिक के विचार जॉन थॉमसन द्वारा की गई धारणाओं से कुछ भिन्न थे। उनके परमाणुओं के मॉडल भी भिन्न हो गए। रदरफोर्ड के अनुभव ने उन्हें इस क्षेत्र में एक पूरी तरह से नया सिद्धांत बनाने की अनुमति दी। भौतिकी के आगे विकास के लिए वैज्ञानिक की खोजों का निर्णायक महत्व था। रदरफोर्ड का मॉडल एक परमाणु को केंद्र में स्थित एक नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के रूप में वर्णित करता है। नाभिक में धनात्मक आवेश होता है, और इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश होता है। परमाणु के रदरफोर्ड के मॉडल ने कुछ प्रक्षेप पथों - कक्षाओं के साथ नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के घूर्णन को ग्रहण किया। वैज्ञानिक की खोज ने अल्फा कणों के विचलन का कारण समझाने में मदद की और परमाणु के परमाणु सिद्धांत के विकास के लिए प्रेरणा बन गई। रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल में, सूर्य के चारों ओर सौर मंडल के ग्रहों की गति के साथ समानता है। यह एक बहुत ही सटीक और ज्वलंत तुलना है। इसलिए, रदरफोर्ड मॉडल, जिसमें परमाणु एक कक्षा में नाभिक के चारों ओर घूमता है, को ग्रहीय कहा जाता था।
नील्स बोहर द्वारा काम करता है
दो साल बाद, डेनिश भौतिक विज्ञानी नील्स बोहर ने प्रकाश प्रवाह के क्वांटम गुणों के साथ परमाणु की संरचना के बारे में विचारों को संयोजित करने का प्रयास किया। रदरफोर्ड के परमाणु के परमाणु मॉडल को वैज्ञानिक ने अपने नए सिद्धांत के आधार के रूप में रखा था। बोहर के अनुसार परमाणु नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं। गति का ऐसा प्रक्षेपवक्र त्वरण की ओर ले जाता हैइलेक्ट्रॉन। इसके अलावा, परमाणु के केंद्र के साथ इन कणों की कूलम्ब बातचीत, इलेक्ट्रॉनों की गति से उत्पन्न होने वाले स्थानिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को बनाए रखने के लिए ऊर्जा के निर्माण और खपत के साथ होती है। ऐसी स्थितियों में, किसी दिन ऋणावेशित कणों को नाभिक पर गिरना चाहिए। लेकिन ऐसा नहीं होता है, जो सिस्टम के रूप में परमाणुओं की अधिक स्थिरता को इंगित करता है। नील्स बोहर ने महसूस किया कि मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा वर्णित शास्त्रीय उष्मागतिकी के नियम अंतःपरमाण्विक स्थितियों में काम नहीं करते हैं। इसलिए, वैज्ञानिक ने खुद को नए पैटर्न प्राप्त करने का कार्य निर्धारित किया जो कि प्राथमिक कणों की दुनिया में मान्य होगा।
बोहर की अभिधारणाएं
मोटे तौर पर इस तथ्य के कारण कि रदरफोर्ड का मॉडल अस्तित्व में था, परमाणु और उसके घटकों का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया था, नील्स बोहर अपने अभिधारणाओं के निर्माण तक पहुंचने में सक्षम थे। उनमें से पहला कहता है कि परमाणु में स्थिर अवस्थाएँ होती हैं, जिसमें यह अपनी ऊर्जा नहीं बदलता है, जबकि इलेक्ट्रॉन अपने प्रक्षेपवक्र को बदले बिना कक्षाओं में चलते हैं। दूसरी अभिधारणा के अनुसार, जब कोई इलेक्ट्रॉन एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है, तो ऊर्जा मुक्त या अवशोषित होती है। यह परमाणु की पिछली और बाद की अवस्थाओं की ऊर्जाओं के बीच के अंतर के बराबर है। इस मामले में, यदि इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब एक कक्षा में कूदता है, तो ऊर्जा (फोटॉन) उत्सर्जित होती है, और इसके विपरीत। इस तथ्य के बावजूद कि इलेक्ट्रॉनों की गति एक सर्कल में कड़ाई से स्थित एक कक्षीय प्रक्षेपवक्र के समान नहीं है, बोहर की खोज ने एक शासित के अस्तित्व के लिए एक उत्कृष्ट स्पष्टीकरण प्रदान किया।हाइड्रोजन परमाणु का स्पेक्ट्रम। लगभग उसी समय, जर्मनी में रहने वाले भौतिकविदों हर्ट्ज और फ्रैंक ने परमाणु की स्थिर, स्थिर अवस्थाओं के अस्तित्व और परमाणु ऊर्जा के मूल्यों को बदलने की संभावना के बारे में नील्स बोहर की शिक्षाओं की पुष्टि की।
दो वैज्ञानिकों का सहयोग
वैसे, रदरफोर्ड लंबे समय तक नाभिक के आवेश का निर्धारण नहीं कर सके। वैज्ञानिक मार्सडेन और गीगर ने अर्नेस्ट रदरफोर्ड के बयानों की फिर से जाँच करने की कोशिश की और विस्तृत और सावधानीपूर्वक प्रयोगों और गणनाओं के परिणामस्वरूप, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह नाभिक है जो परमाणु की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, और इसके सभी चार्ज उसमें केंद्रित है। बाद में यह सिद्ध हुआ कि नाभिक के आवेश का मान संख्यात्मक रूप से D. I. Mendeleev के तत्वों की आवर्त प्रणाली में तत्व की क्रम संख्या के बराबर है। दिलचस्प बात यह है कि नील्स बोहर जल्द ही रदरफोर्ड से मिले और उनके विचारों से पूरी तरह सहमत हुए। इसके बाद, वैज्ञानिकों ने एक ही प्रयोगशाला में लंबे समय तक एक साथ काम किया। रदरफोर्ड का मॉडल, प्राथमिक आवेशित कणों से युक्त एक प्रणाली के रूप में परमाणु - यह सब नील्स बोहर ने उचित माना और अपने इलेक्ट्रॉनिक मॉडल को हमेशा के लिए अलग कर दिया। वैज्ञानिकों की संयुक्त वैज्ञानिक गतिविधि बहुत सफल रही और फलदायी रही। उनमें से प्रत्येक ने प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन किया और विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण खोजें कीं। रदरफोर्ड ने बाद में परमाणु अपघटन की संभावना की खोज की और साबित किया, लेकिन यह एक अन्य लेख का विषय है।
