Kto odkrył neutron, proton i elektron, i jakie znaczenie miał dla ludzkości

Od najdawniejszych czasów człowiek interesował się strukturą materii, którą każdego dnia obserwuje wokół siebie. Jedna z hipotez zaawansowanych w starożytnej Grecji postulowała, że ​​substancja składa się z elementarnych cząstek - atomów. Jednak dopiero w XX wieku eksperymentalnie ustalono, że atom składa się również z cząstek subatomowych: protonów, elektronów i neutronów. Artykuł ujawnia temat tego, kto odkrył neutron, proton i elektron i jaki wpływ miały te odkrycia na rozwój człowieka.

Atom i cząstki subatomowe

Materia wszechświata składa się z małych cząstek zwanych atomami. Koncepcja ta została zaproponowana przez greckiego matematyka i filozofa Demokryta już w V wieku p.n.e. Od starożytnego języka greckiego słowo "atom" jest tłumaczone jako "niepodzielne". Ze względu na techniczną niemożliwość sprawdzenia, czym jest atom, hipoteza ta istniała aż do XIX wieku, kiedy postępy w nauce i technologii umożliwiły dokładniejsze przestudiowanie atomu. Poprzez badanie atomu pod koniec XIX wieku ustalono, że nie jest on elementarną jednostką materii i składa się z mniejszych cząstek, które nazwano subatomowymi. Cząstki te są zwykle przypisywane elektronowi, protonowi i neutronowi, ponieważ tworzą one atomy całej substancji.

Obecnie nauka znacznie się rozwinęła w zakresie badania cząstek elementarnych. Stwierdzono zatem, że nawet cząstki subatomowe mają swoją własną strukturę wewnętrzną. Ponadto istnieje tak zwana antymateria, utworzona przez atomy składające się z antycząstek, które również są subatomowe. Niemniej odkrycie elektronów, protonów i neutronów stworzyło podstawy fizyki jądrowej i nuklearnej historii ludzkości. Kto odkrył te subatomowe cząstki jest omówiony w tym artykule.

Współczesne pomysły na temat budowy atomu

Zanim przejdziemy do odpowiedzi na pytanie, kto odkrył neutrony, protony i elektrony, rozważmy, co z nowoczesnego punktu widzenia jest atomem.

Każda substancja, którą widzimy na co dzień, składa się z cząsteczek. Tworzą je atomy. Chociaż liczba różnych cząsteczek jest wystarczająco duża, wszystkie one są utworzone przez ograniczoną liczbę różnych atomów (rzędu 100). Każdy atom ma jądro składające się z protonów i neutronów, a elektrony obracają się wokół jądra, którego ładunek elektryczny jest ujemny i przeciwny w znaku do ładunku jądra.

Jeśli zastosujemy te pomysły do ​​wody, to należy powiedzieć, że w kropli wody o średnicy 4 mm jest około 10 ¹⁵ cząsteczek. Cząsteczka wody składa się z 3 atomów: 2 atomów wodoru i 1 atomu tlenu. Atom tlenu składa się z jądra utworzonego przez 8 protonów i 8 neutronów oraz powłoki elektronowej składającej się z 8 elektronów.

Odkrywanie elektronów

Do roku 1897 ludzkość uważała atom za niepodzielny, kiedy brytyjski fizyk Joseph John Thomson odkrył elektron w swoich eksperymentach z promieniami katodowymi. Urządzeniem, którego używał Thomson była zamknięta szklana rurka, w której umieszczono dwie katody, a powietrze wypompowano. Naukowiec odkrył, że emitowane promienie katodowe odbiegają od ścieżki ich propagacji, jeśli są pod wpływem pola elektrycznego. W rezultacie naukowiec stwierdził, że cząstki tworzące te promienie muszą mieć ładunek ujemny. Następnie cząstki te nazywane są elektronami.

Odkrycie protonu

Apprentice JJ Thomson, New Zealand Physicist Ernest Rutherford, uważany za naukowca, który odkrył proton. Na początku XX wieku zaproponował planetarny model struktury atomu, w której większość znajduje się w centrum. Rutherford doszedł do tej hipotezy po przeanalizowaniu eksperymentów, w których naukowcy Hans Geiger i Ernest Marsden zbombardowali cząstki alfa płytką ze złota.

W 1918 r. Rutherford niezależnie przeprowadził doświadczenia dotyczące oddziaływania cząstek alfa z azotem. W tych eksperymentach naukowiec obserwował emisję jądra atomu wodoru i doszedł do wniosku, że są one "cegiełkami" dla wszystkich innych jąder. Więc Rutherford odkrył proton. Następnie ustalono, że masa jądrowa znacznie przekroczyła całkowitą masę wszystkich protonów atomu, dlatego Rutherford zasugerował, że w jądrze atomowym wciąż znajduje się trochę ciężkich cząstek, które nie mają ładunku. Ta cząstka była neutronem, który odkryto później.

Kto odkrył neutron?

Trzecia cząsteczka atomu została odkryta w 1932 roku. Brytyjski fizyk James Chadwick został naukowcem, który odkrył istnienie neutronów. Studiując zachowanie atomów podczas bombardowania ich cząstkami alfa, Chadwick odkrył istnienie promieniowania, którego cząsteczki miały masę w przybliżeniu taką samą jak protony, ale były neutralne elektrycznie, ponieważ nie oddziaływały z polem elektrycznym. Ponadto cząstki te mogły przeniknąć do substancji i spowodować, że atomy ciężkich pierwiastków podzieliły się na lżejsze. Z powodu fizycznych właściwości nowej cząsteczki Chadwick nazwał ją neutronem, więc słusznie uważa się, że jest naukowcem, który odkrył neutron.

Energia jądra atomowego

Po odkryciu neutronów, fizyka jądrowa, a także chemia i technologia, zrobiły ogromny krok naprzód. Nowe, praktycznie niewyczerpalne i jednocześnie niebezpieczne źródło energii zostało otwarte przed osobą.

Początek ery nuklearnej był odczuwany przez ludzkość w 1945 roku, kiedy Stany Zjednoczone doświadczyły niszczycielskiej pierwszej bomby atomowej Trinity, zrzucając ją do japońskich miast Hiroszima i Nagasaki.

Pierwsze użycie energii jądrowej do celów pokojowych należy przypisać połowie lat 50. XX wieku, kiedy w 1953 r. Zbudowano pierwszy reaktor jądrowy, który zastąpił silnik wysokoprężny amerykańskiej łodzi podwodnej "Nautilus".