Atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümleri: keşif tarihi, temel dönüşüm türleri

Atom çekirdeğinin yapısının keşfi,Modern fiziksel bilginin gelişmesindeki en önemli aşamalar. Bilim adamları, en küçük parçacıkların yapısıyla ilgili doğru sonuçlara hemen ulaşmadı. Ve çok daha sonra, diğer düzensizlikler, örneğin, mikro parçacıkların hareket kanunları ve aynı zamanda radyoaktif bozunma sırasında meydana gelen atom çekirdeğinin dönüşümünün özellikleri de keşfedilmiştir.

Rutherford'un deneyleri

Atom çekirdeğinin ilk kez radyoaktif dönüşümleriİngiliz gezgin Rutherford tarafından incelenmiştir. O zaman bile, atomun kütlesinin çekirdeğinde olduğu açıktır, çünkü elektronlar yüzlerce kez nükleonstan daha hafiftir. Çekirdek içindeki pozitif yükü araştırmak için, 1906'da Rutherford atomu alfa parçacıkları ile inceleyerek araştırmayı teklif etti. Bu parçacıklar, bazı diğer maddelerin yanı sıra, radyumun çürümesinde ortaya çıktı. Rutherford, yaptığı deneyler sırasında, bir "gezegensel model" adı verilen atomun yapısı hakkında bir fikre sahipti.

Radyoaktivitenin ilk gözlemleri

1985 yılında İngiliz explorer W. Argon gazı keşfiyle ünlü olan Ramsay, ilginç bir keşif yaptı. Kleveit adlı bir mineralde bir helyum gazı keşfetti. Daha sonra, diğer minerallerde, sadece toryum ve uranyumu içerenlerde büyük miktarda helyum bulunmuştur.

Araştırmacı çok tuhaf görünüyordu: Minerallerdeki gaz nereden gelebilir? Fakat Rutherford radyoaktivitenin doğasını incelemeye başladığında, helyumun radyoaktif bozunma ürünü olduğu ortaya çıktı. Bazı kimyasal elementler, tamamen yeni özellikler ile başkalarını "üretir". Ve bu gerçek, o zamanın önceki kimyacılarının deneyimiyle çelişiyordu.

Frederick Soddy'nin Gözlemlenmesi

Rutherford ile birlikte yapılan çalışmalardabilim adamı Frederick Soddy'nin doğrudan katılımı. O bir kimyacıydı ve bu nedenle tüm çalışmaları, kimyasal elementlerin özelliklerine göre tanımlanmasıyla ilgili olarak gerçekleştirildi. Aslında, atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümleri ilk olarak Soddy tarafından gözlemlenmiştir. Rutherford'un deneylerinde kullandığı alfa parçacıklarının neler olduğunu öğrenebildi. Ölçümler yapıldıktan sonra, bilim adamları bir alfa parçacığının kütlesinin 4 atomik kütle birimi olduğunu keşfettiler. Bu tür alfa parçacıklarının belirli bir miktarını biriktiren araştırmacılar, yeni bir maddeye dönüştüklerini buldular - helyum. Bu gazın özellikleri Soddy tarafından iyi bilinmektedir. Bu nedenle, alfa parçacıklarının dışarıdan elektronları yakalayıp nötr helyum atomlarına dönüştüğünü iddia etti.

Atom çekirdeğinin içindeki değişiklikler

Daha ileri çalışmalar amaçlandıatom çekirdeğinin özelliklerinin belirlenmesi. Bilim adamları, tüm dönüşümlerin elektronlar veya elektron kabuğu ile değil, doğrudan çekirdeklerin kendileriyle gerçekleştiğini fark ettiler. Bazı maddelerin başkalarına dönüşmesini kolaylaştıran atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümleriydi. Daha sonra bu dönüşümlerin detayları bilim adamları için bilinmiyordu. Ancak sonuçta yeni kimyasal elementlerin ortaya çıktığı açıktı.

İlk kez böyle bir metamorfoz zinciriradyumu radona dönüştürme işleminde izler. Bu tür dönüşümlere yol açan tepkiler, özel bir radyasyon eşliğinde, araştırmacılar nükleer olarak adlandırıldı. Bütün bu süreçlerin atomun çekirdeğinde gerçekleştiğine inanan bilim adamları, sadece radyum değil, diğer maddeleri de keşfetmeye başladılar.

Açık radyasyon türleri

Gereksinim duyabilecek temel disiplinBu tür soruların cevapları fiziktir (not 9). Atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümleri dersine dahil edilmiştir. Uranyum radyasyonunun penetrasyon yeteneği üzerine deneyler yapan Rutherford, iki tip radyasyon ya da radyoaktif dönüşümler keşfetti. Daha az nüfuz eden bir tür alfa radyasyon olarak adlandırıldı. Daha sonra beta radyasyon da araştırıldı. Gama radyasyonu ilk olarak 1900 yılında Paul Willard tarafından incelenmiştir. Bilim adamları, radyoaktivite fenomeninin atom çekirdeğinin çürümesi ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Böylece, atomun bölünmez bir parçacık olarak sahip olduğu fikirlere göre, yıkıcı bir darbe vuruldu.

Atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümleri: temel tipler

Şimdi radyoaktif olacağına inanılıyorçürüme, üç tür dönüşüm vardır: alfa-bozunma, beta bozunması, elektronik yakalama, aksi halde K-yakalama denir. Alfa bozunmasında, bir alfa parçacığı, helyum atomunun çekirdeği olan nükleustan yayılır. Radyoaktif çekirdeğin kendisi daha küçük bir elektrik yüküne sahip olana dönüşür. Alfa çürümesi periyodik tabloda son yerleri işgal eden maddelerin karakteristiğidir. Beta bozunma ayrıca atom çekirdeğinin radyoaktif dönüşümlerine girer. Bu türdeki atom çekirdeğinin bileşimi de değişir: nötrinos veya antineutrinosun yanı sıra elektron ve pozitronları kaybeder.

Bu çürüme kısa dalga eşlik ediyorelektromanyetik radyasyon. Elektron yakalamada, bir atomun çekirdeği en yakın elektronlardan birini emer. Bu durumda, berilyum çekirdeği bir lityum çekirdeğine dönüşebilir. Bu tip 1938'de Amerika adındaki bir fizikçi tarafından atomik çekirdeklerin radyoaktif dönüşümlerini inceleyen Alvarez adında keşfedilmiştir. Araştırmacıların bu gibi süreçleri yakalamaya çalıştığı fotoğraflar, incelenen parçacıkların küçük değerleri nedeniyle bulanık bulutlara benzer görüntüler içerir.