Faatasi ai ma se atom i le tele o tausaga - vaega 3

O le faʻataʻitaʻiga a le paneta a Rutherford o le atomu na latalata i le mea moni nai lo le "pudding vine" a Thomson. Ae ui i lea, o le olaga o lenei manatu e na o le lua tausaga, ae aʻo leʻi talanoa e uiga i se sui, ua oʻo i le taimi e faʻamatalaina ai le isi mealilo atomic.

1. Isotopes ole hydrogen: stable prot ma deuterium ma radioactive tritium (ata: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

Atomic avalanche

O le mauaina o le mea ofoofogia o le leitio, lea na faailogaina ai le amataga o le tatalaina o mealilo o le atom, na muamua faamataʻuina le faavae o le kemisi - o le tulafono o taimi. I se taimi pu'upu'u, na fa'ailoa mai ai le tele o vaila'au fa'asao. O nisi oi latou sa tutusa mea tau kemikolo, e ui ina eseese masini atomika, ae o isi, faatasi ai ma masini tutusa, sa eseese meatotino. E le gata i lea, i le vaega o le laulau faʻavaitaimi e tatau ona tuʻuina ona o lo latou mamafa, e le lava le avanoa avanoa e faʻaoga uma ai. Na leiloa le laulau fa'avaitaimi ona o le tele o mea na maua.

2. Fa'atusa o le 1911 J. J. Thompson mass spectrometer (ata: Jeff Dahl / Wikimedia Commons)

Atomic nucleus

Ole 10-100 afe lea. taimi laʻititi nai lo le atoma atoa. Afai e faʻateleina le nucleus o le hydrogen atom i le lapoʻa o se polo e 1 cm le lautele ma tuʻu i le ogatotonu o se malae soka, ona iʻu ai lea o le eletise (laʻititi nai lo le ulu o se pine) o le a faʻaiʻu i tafatafa o le. le sini (sili atu i le 50 m).

Toeitiiti lava o le mamafa atoa o se atoma o loʻo faʻatumauina i totonu o le nucleus; mo se faʻataʻitaʻiga, mo auro e toetoe lava 99,98%. Vaai faalemafaufau i se pusa o lenei uamea e 19,3 tone lona mamafa. O mea uma nuclei atomika auro o loʻo i ai le aofaʻi atoa e itiiti ifo i le 1/1000 mm3 (se polo e itiiti ifo i le 0,1 mm le lautele). O le mea lea, ua matua'i gaogao le atoma. E tatau i le aufaitau ona fuafua le mafiafia o le mea o lo'o i lalo.

O le fofo i lenei faafitauli na maua i le 1910 e Frederick Soddy. Na ia faʻalauiloaina le manatu o isotopes, i.e. ituaiga o elemene lava e tasi e eseese i lo latou mamafa atomika (1). O lea, na ia fesiligia ai se isi faʻamatalaga a Dalton - mai le taimi nei, o se elemene kemisi e le tatau ona toe aofia ai ni atoms o le mamafa tutusa. O le manatu o le isotope, ina ua maeʻa faʻamaoniga faʻataʻitaʻiga (mass spectrograph, 1911), na mafai ai foi ona faʻamatalaina le tau faʻavae o le atomic mass o nisi elemene - o le tele oi latou o faʻafefiloi o le tele o isotopes, ma masini atomika o le averesi mamafa o le mamafa o latou uma (2).

Vaega o fatu

O le isi tagata aʻoga a Rutherford, o Henry Moseley, na suʻesuʻeina le X-ray na faia e elemene lauiloa i le 1913. E le pei o alaleo mata'utia lavelave, ole fusi ole X-ray e matua faigofie lava - e na'o le lua galu e fa'aosoina e elemene ta'itasi, o lona umi e faigofie ona feso'ota'i ma le tau o lona atomic nucleus.

3. O se tasi o masini X-ray na fa'aogaina e Moseley (ata: Magnus Manske/Wikimedia Commons)

O lenei mea na mafai ai mo le taimi muamua ona tuʻuina atu le numera moni o elemene o loʻo i ai, faʻapea foʻi ma le fuafuaina pe toafia o latou o loʻo misi pea e faʻatumu avanoa i le laulau faʻavaitaimi (3).

O le vaega o lo'o tauaveina se tau lelei e ta'ua o le proton (Eleni: proton = muamua). Sa vave ona tulai mai se isi faafitauli. O le mamafa o le proton e tusa ma le 1 iunite. A o nucleus atomika sodium ma le tau e 11 iunite e 23 iunite? E tutusa lava, ioe, o le tulaga i isi elemene. O lona uiga e tatau ona i ai isi vaega o lo'o iai i totonu o le nucleus e leai se totogi. I le taimi muamua, na manatu le physicists o nei mea o loʻo fusia mau faʻatasi ma electrons, ae i le faaiuga na faʻamaonia ai o se mea fou na aliali mai - o le neutron (Latin neuter = neutral). O le mauaina o lenei vaega faavae (o le mea e taʻua o "poloka fau fale" lea e aofia ai mea uma) na faia i le 1932 e le fomaʻi Peretania o James Chadwick.

Protons ma neutrons e mafai ona liua i le tasi ma le isi. Fai mai le talitonuga o le physicist o ni ituaiga o se vaega e ta'ua o le nucleon (Latin nucleus = nucleus).

Talu ai o le autu o le isotope sili ona faigofie o le hydrogen o se proton, e manino lava o William Prout i lana "hydrogen" hypothesis. fausaga o le atoma sa le'i sese tele o ia (tagai: "Faatasi ai ma le atom i le tele o seneturi - vaega 2"; "Tekinisia Talavou" Nu. 8/2015). I le taimi muamua sa i ai foi le masalosalo i le va o igoa proton ma le "prouton".

4. Photocells i le fa'ai'uga - o la latou galuega e fa'avae i luga o le fa'aogaina o le photoelectric (ata: Ies/Wikimedia Commons)

E le faatagaina mea uma

O le faʻataʻitaʻiga a Rutherford sa i ai se "faʻaletonu fanau" i le taimi na faʻaalia ai. E tusa ai ma tulafono a Maxwell o le electrodynamics (faʻamaonia e ala i leitio faʻasalalau ua uma ona faʻaogaina i lena taimi), o se eletise eletise i totonu o se liʻo e tatau ona faʻaalia se galu eletise.

O le mea lea, e leiloa le malosi, ma mafua ai ona paʻu i luga o le fatu. I lalo o tulaga masani, e le faʻaosoina ia atom (e faʻatupu le spectra pe a vevela i le maualuga o le vevela) ma e le o matauina faʻalavelave atomic (o le fua faatatau o le ola o se eletise e itiiti ifo i le tasi miliona o le sekone).

O le faʻataʻitaʻiga a Rutherford na faʻamatalaina le iʻuga o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻapeʻapeina, ae e leʻi fetaui ma le mea moni.

I le 1913, o tagata "ua masani" i le mea moni e faapea o le malosi i le microcosm e ave ma e le auina atu i soo se aofaiga, ae i vaega e taʻua o quanta. I luga o lenei faʻavae, na faʻamatalaina ai e Max Planck le natura o le alaleo o le faʻavevelaina e tuʻuina atu e tino vevela (1900), ma Albert Einstein (1905) na faʻamatalaina mea lilo o le photoelectric effect, o lona uiga o le faʻauluina o electrons e uʻamea faʻamalamalamaina (4).

5. O se ata fa'aeletonika 'ese'ese o se tioata tantalum oxide o lo'o fa'aalia ai lona fausaga fa'atusa (ata: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

28 tausaga le matua Tenimaka physicist Niels Bohr faaleleia le faataitaiga a Rutherford o le atom. Na ia fa'ailoa mai e na'o na'o ta'amilosaga e fealua'i ai eletonika e fetaui ma tulaga o le malosi. E le gata i lea, e le faʻaosoina e le eletise pe a feʻaveaʻi, ma e faʻafefe ma faʻaosoina le malosi pe a faʻafefe i le va o taamilosaga. O manatu na feteenai ma le fisiki masani, ae o taunuuga na maua i luga o latou faavae (le tele o le hydrogen atom ma le umi o laina o lona fusilaʻau) na foliga mai e ogatasi ma le suʻega. Ua fanau mai se tasi fou model atomu.

O le mea e leaga ai, o fa'ai'uga na na'o le aoga o le hydrogen atom (ae le'i fa'amatalaina uma fa'amatalaga mata'utia). Mo elemene o loʻo totoe, o le faʻatusatusaga o taunuuga e leʻi fetaui ma le mea moni. O le mea lea, e leʻi i ai i le physicists se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le atom.

Na amata ona manino mea lilo ina ua mavae le sefulutasi tausaga. O le fa'ailoga fa'ailoga a le foma'i Falani o Ludwick de Broglie na fa'atatau i uiga o galu o meafaitino. Ua uma ona faʻamaonia o le malamalama, faʻaopoopo i uiga masani o se galu (diffraction, refraction), e amio foʻi e pei o se aofaʻi o vaega - photons (mo se faʻataʻitaʻiga, feteʻenaʻi elastic ma electrons). Ae o mea tetele? O le manatu na foliga mai o se miti paipa mo le perenise, o le na manao e avea ma se fomaʻi. Ae ui i lea, i le 1927, na faia ai se faʻataʻitaʻiga na faʻamaonia ai le manatu o de Broglie - o se vaitafe o electrons faʻasalalau i luga o se tioata uʻamea (5).

O fea e sau ai atom?

E pei o isi tagata uma: The Big Bang. E talitonu fomaʻi o le mea moni i se vaega o le sekone mai le "zero point" protons, neutrons ma electrons na fausia, o lona uiga, o atoms faʻavae. A mae'a ni nai minute (a'o mālūlū le Atulaulau ma fa'aitiitia le mafiafia o mea), fa'atasi fa'atasi le nucleons e fausia ai le nuclei o elemene e ese mai le hydrogen. O le aofaʻi tele o le helium na gaosia, faʻapea foʻi ma faʻailoga o isi elemene e tolu. E na'o le 100 tausaga na mafai ai ona fusifusia electrons i nuclei—na fausia muamua atoms. Sa tatau ona matou faatali mo se taimi umi mo isi. O fesuiaiga faʻafuaseʻi i le mamafa na mafua ai le faʻavaeina o densities, lea, e pei ona foliga mai, na tosina mai ai le tele o mea. E lei umi ae aliali mai fetu muamua i le pogisa o le Atulaulau.

Ina ua mavae le tusa ma le piliona tausaga, na amata ona feoti nisi o i latou. I la latou kosi sa latou gaosia nuclei atomika e oo lava i le uamea. O lenei, a o latou feoti, sa latou salalau atu i latou i le itulagi atoa, ma sa fananau mai fetu fou mai le lefulefu. O le pito sili ona tetele o latou sa i ai se pito mata'ina. I le taimi na pa ai le supernova, na osofaʻia ai le nuclei i le tele o vaega e oʻo lava i elemene sili ona mamafa na fausia. Mai ia i latou fetu fou, paneta, ma luga o nisi o kelope - na fausia ai le ola.

Ua faamaonia le iai o galu o mea. I le isi itu, o se electron i totonu o se atoma na manatu o se galu tumau, ona o lea e le faʻaalia ai le malosi. O uiga o galu o eletise eletise na faʻaaogaina e fatu ai microscopes eletise, e mafai ai ona vaʻaia atoms mo le taimi muamua (6). I tausaga mulimuli ane, o le galuega a Werner Heisenberg ma Erwin Schrödinger (faʻavae i luga o le manatu o de Broglie) na faʻatagaina ai le atinaʻeina o se faʻataʻitaʻiga fou, faʻataʻitaʻiga atoatoa o atigi eletise o le atom. Ae o fesili ia e sili atu i le lautele o lenei tusiga.

Ua taunuu le miti a le au alchemist

O suiga faanatura o le leitio, lea e fausia ai elemene fou, ua iloa talu mai le faaiuga o le 1919th seneturi. I le XNUMX, o se mea e naʻo le natura na mafai ona oʻo mai i le taimi nei. I lea vaitau, na su'esu'e ai e Ernest Rutherford le fegalegaleai o vaega ma mea. I le taimi o suʻega, na ia matauina ai o protons na aliali mai o se taunuuga o le faʻavevelaina ma le kasa nitrogen.

Na pau le faʻamatalaga mo le faʻalavelave o se tali i le va o le helium nuclei (se vaega ma le nucleus o se isotope o lenei elemene) ma le nitrogen (7). O se taunuuga, o le okesene ma le hydrogen ua fausia (o le proton o le nucleus o le isotope sili ona mama). Ua taunu'u le miti a le au alchemists o le suiga. I le sefulu tausaga mulimuli ane, na gaosia ai elemene e le tupu i le natura.

O sauniuniga fa'alenatura fa'alenatura e fa'aosoina ai vaega o le alpha ua le'o toe talafeagai mo lea fa'amoemoe (o le Coulomb pa puipui o nuclei mamafa e lapo'a tele mo se vaega mama e latalata atu ia i latou). O mea faʻavave e tuʻuina atu le malosi tele i le nuclei o isotopes mamafa na avea ma "ogāumu faʻamaʻi" lea na taumafai ai tuaa o tagata suʻesuʻe i aso nei e maua le "tupu o uʻamea" (8).

O le mea moni, ae faapefea auro? Alchemists e masani ona faʻaaogaina le mercury e fai ma mea mata mo lona gaosiga. E tatau ona ioe i lenei tulaga sa i ai se latou "isu" moni. Na maua mai i le mercury na togafitia i neutrons i totonu o se masini faaniukilia na maua muamua ai le auro. O le fasi uamea na faʻaalia i le 1955 i le Geneva Atomic Conference.

6. Atom i luga o le auro, e mafai ona iloa i se ata su'esu'e tunneling microscope.

7. Fuafuaga o le uluai suiga faaletagata o elemene

O talafou o le ausiaina e le physicists na mafua ai se vevesi puupuu i fefaʻatauaiga o le lalolagi, ae o lipoti faʻasalalau mataʻina na faʻafitia e faʻamatalaga e uiga i le tau o le oa eliina i lenei auala - e tele taimi e sili atu le taugata nai lo le auro masani. O le a le suitulaga e le reactors se maina uamea taua. Ae o le isotopes ma elemene faafoliga na gaosia i totonu ia i latou (mo le faʻamoemoega o vailaʻau, malosi, suʻesuʻega faasaienisi) e sili atu le taua nai lo le auro.

8. O le cyclotron fa'asolopito o lo'o fa'apipi'iina nai elemene muamua pe a uma le uranium i le laulau fa'avaitaimi (Lawrence Radiation Laboratory, Iunivesite o Kalefonia, Berkeley, Aokuso 1939)

Mo le aufaitau e fia suʻesuʻeina mataupu o loʻo laga i totonu o tusitusiga, ou te fautuaina le faasologa o tala a Mr. Tomasz Sowiński. Faʻaalia i le "Young Technique" i le 2006-2010 (i le vaega "Na faapefea ona maua"). O lo'o maua fo'i tusitusiga ile upegatafa'ilagi a le tusitala ile:.

Ta'amilosaga"Faatasi ai ma se atom e faavavau“Sa ou amata i se faamanatu o le seneturi ua mavae sa masani ona ta'ua o le matua o le atom. O le mea moni, e le mafai e se tasi ona le mafai ona matauina mea taua na ausia e fomaʻi ma kemisi o le XNUMXth seneturi i le fausaga o mea. Ae ui i lea, i tausaga talu ai nei, o le malamalama e uiga i le microworld o loʻo faʻalauteleina vave ma vave, ma o loʻo atinaʻe tekinolosi e mafai ai ona faʻaogaina ia atoms ma mole taʻitasi. O lenei mea e maua ai le aia tatau e fai atu ai e leʻi oʻo mai le matua moni o le atom.