Меню

Как измерить заряд ядра



Как определить заряд ядра атома?

Заряд ядра равен количеству протонов в нем. Количество протонов о можно определить по периодической таблице Менделеева. Он равен порядковому номеру элемента.

По формуле: q = e*Z

где e — заряд одного протона,

Z- число протонов( порядковый номер в таблице ).

Существует три вида элементарных частиц. Протоны и нейтроны находятся в ядре атома, а электроны движутся по орбиталям, поэтому их не учитываем. Нейтроны не имеют какого-либо заряда, его имеют только протоны. Каждый протон имеет заряд +1.

И чтобы определить, какой заряд имеет ядро некого атома, нужно умножить +1 на порядковый номер вещества в таблице Менделеева.

Ряд ядра всегда положительный.

Заряд в ядре приравнивается к количеству того числа протонов которые содержатся в нем. Их количество определяется исходя из данных которые дает периодическая таблица Менделеева. И в ней что бы увидеть их число, нужно смотреть на порядковый номер элемента.

Вот формуле для расчета: q = e*Z

В которой «e» , является зарядом одного протона.

Литера «Z»- как раз таки является тем числом протонов, которое располагается порядковым номером в таблице.

Кажется, мальчика звали Эрасто. Он из какой-то африканской страны. Спросил учителя физики, а том послал ученым в Британию. Стало всем известно. Мой ответ такой: все будет зависеть от того, что в морозильнике. Если в нем много инея, горячее молоко (или вода, не важно) растопит снег под сосудом, тепловой контакт резко улучшится, и теплопередача пойдет быстро. А если снег или лед под сосудом не растают, контакт будет только в отдельных точках. А через воздух теплопередача идет слабее, чем через поверхность дна сосуда с морозильной камерой. Это можно проверить экспериментально — кто-то тут собирался.

Представьте себе молекулы воды и молекулы сахара. Молекулы сахара по размерам больше, чем молекулы воды. Теперь представьте себе полупроницаемую мембрану с отверстиями, через которые молекула воды протискивается, а молекула сахара не пролезает. Так вот, теперь соединяем два сосуда между собой этой полупроницаемой мембраной. В один наливаем слабый раствор сахара в воде (или просто воду), а в другую ёмкость наливаем крепкий раствор сахара. Уровень жидкости в обоих сосудах одинаков. Молекулам воды в сосуде с крепким раствором сахара будут мешать пройти сквозь отверстия молекулы сахара, которые не проходят через эти дырки. А со стороны сосуда с малым содержанием сахара частички воды будут проникать в другой сосуд с меньшим количеством соударений. Следовательно больше воды будет проникать в крепкий раствор и разбавлять его. А объём жидкости в этом сосуде увеличится.

Поскольку химики в своих расчетах привыкли оперировать с очень маленькими величинами им не подходит обычная масса атомов или молекул того или иного вещества — слишком уж ничтожные величины получаются. Поэтому для удобства была введена так называемая молярная масса, то есть масса одного моля вещества, а как нам известно, один моль содержит огромное количество молекул — 6*10 в 23 степени. В химических формулах используются величины кратные молю, причем показатель кратности ставится перед формулой. Пример один моль воды записывается как н2о, а пять молей — 5н2о. Так же и отдельные вещества входящие в состав сложного записываются в молях. В нашем примере это один моль водорода и один моль кислорода, или пять во втором примере. Молярная масса находится простым суммированием атомных весов и для воды она получается как 1*2+16=18, два атома водорода и один атом кислорода. Во втором примере мы можем рассчитать массу пяти молей воды. Делается это по формуле m = n*M, или в нашем случае масса равна 5 молям умноженным на 18 грамм на моль, размерность молярной массы. Получается, что 5 молей воды весят 90 грамм.

В сети настойчиво убеждают что самым лучшим проводником электричества и тепла является серебро. Если на счет тепла утверждать не стану, то на счет электричества не соглашуть. В космической и военной аппаратуре применяют золотые контакты. И выбор в сторону золота думаю сделан не ради гламура.))

Ампер — единица измерения силы тока

Вольт — единица измерения напряжения

Ом — единица измерения сопротивления

Ватт — единица измерения мощности

Белл — (чаще используют децибелл) единица измерения уровней, затуханий и усилений

Непер — логарифмическая единица измерения отношения двух величин (аналог белл)

Кюри — единица измерения радиоактивности

Беккерель — единица измерения активности радиоактивного источника

Сименс — единица измерения проводимости

Кельвин — единица измерения абсолютной температуры

Бод — единица измерения скорости передачи символов

Рентген — единица измерения дозы облучения

Грей — единица измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения

Ангстрем — единица измерения длины

Пуаз — единица измерения динамической вязкости (в честь Пуайзеля)

Стокс — единица измерения кинематической вязкости

Источник

Как определить заряд ядра атома?

Заряд ядра равен количеству протонов в нем. Количество протонов о можно определить по периодической таблице Менделеева. Он равен порядковому номеру элемента.

По формуле: q = e*Z

где e — заряд одного протона,

Z- число протонов( порядковый номер в таблице ).

Существует три вида элементарных частиц. Протоны и нейтроны находятся в ядре атома, а электроны движутся по орбиталям, поэтому их не учитываем. Нейтроны не имеют какого-либо заряда, его имеют только протоны. Каждый протон имеет заряд +1.

И чтобы определить, какой заряд имеет ядро некого атома, нужно умножить +1 на порядковый номер вещества в таблице Менделеева.

Ряд ядра всегда положительный.

Заряд в ядре приравнивается к количеству того числа протонов которые содержатся в нем. Их количество определяется исходя из данных которые дает периодическая таблица Менделеева. И в ней что бы увидеть их число, нужно смотреть на порядковый номер элемента.

Вот формуле для расчета: q = e*Z

В которой «e» , является зарядом одного протона.

Литера «Z»- как раз таки является тем числом протонов, которое располагается порядковым номером в таблице.

Кажется, мальчика звали Эрасто. Он из какой-то африканской страны. Спросил учителя физики, а том послал ученым в Британию. Стало всем известно. Мой ответ такой: все будет зависеть от того, что в морозильнике. Если в нем много инея, горячее молоко (или вода, не важно) растопит снег под сосудом, тепловой контакт резко улучшится, и теплопередача пойдет быстро. А если снег или лед под сосудом не растают, контакт будет только в отдельных точках. А через воздух теплопередача идет слабее, чем через поверхность дна сосуда с морозильной камерой. Это можно проверить экспериментально — кто-то тут собирался.

Читайте также:  Средства измерений мера стандартный образец

Представьте себе молекулы воды и молекулы сахара. Молекулы сахара по размерам больше, чем молекулы воды. Теперь представьте себе полупроницаемую мембрану с отверстиями, через которые молекула воды протискивается, а молекула сахара не пролезает. Так вот, теперь соединяем два сосуда между собой этой полупроницаемой мембраной. В один наливаем слабый раствор сахара в воде (или просто воду), а в другую ёмкость наливаем крепкий раствор сахара. Уровень жидкости в обоих сосудах одинаков. Молекулам воды в сосуде с крепким раствором сахара будут мешать пройти сквозь отверстия молекулы сахара, которые не проходят через эти дырки. А со стороны сосуда с малым содержанием сахара частички воды будут проникать в другой сосуд с меньшим количеством соударений. Следовательно больше воды будет проникать в крепкий раствор и разбавлять его. А объём жидкости в этом сосуде увеличится.

Поскольку химики в своих расчетах привыкли оперировать с очень маленькими величинами им не подходит обычная масса атомов или молекул того или иного вещества — слишком уж ничтожные величины получаются. Поэтому для удобства была введена так называемая молярная масса, то есть масса одного моля вещества, а как нам известно, один моль содержит огромное количество молекул — 6*10 в 23 степени. В химических формулах используются величины кратные молю, причем показатель кратности ставится перед формулой. Пример один моль воды записывается как н2о, а пять молей — 5н2о. Так же и отдельные вещества входящие в состав сложного записываются в молях. В нашем примере это один моль водорода и один моль кислорода, или пять во втором примере. Молярная масса находится простым суммированием атомных весов и для воды она получается как 1*2+16=18, два атома водорода и один атом кислорода. Во втором примере мы можем рассчитать массу пяти молей воды. Делается это по формуле m = n*M, или в нашем случае масса равна 5 молям умноженным на 18 грамм на моль, размерность молярной массы. Получается, что 5 молей воды весят 90 грамм.

В сети настойчиво убеждают что самым лучшим проводником электричества и тепла является серебро. Если на счет тепла утверждать не стану, то на счет электричества не соглашуть. В космической и военной аппаратуре применяют золотые контакты. И выбор в сторону золота думаю сделан не ради гламура.))

Ампер — единица измерения силы тока

Вольт — единица измерения напряжения

Ом — единица измерения сопротивления

Ватт — единица измерения мощности

Белл — (чаще используют децибелл) единица измерения уровней, затуханий и усилений

Непер — логарифмическая единица измерения отношения двух величин (аналог белл)

Кюри — единица измерения радиоактивности

Беккерель — единица измерения активности радиоактивного источника

Сименс — единица измерения проводимости

Кельвин — единица измерения абсолютной температуры

Бод — единица измерения скорости передачи символов

Рентген — единица измерения дозы облучения

Грей — единица измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения

Ангстрем — единица измерения длины

Пуаз — единица измерения динамической вязкости (в честь Пуайзеля)

Стокс — единица измерения кинематической вязкости

Источник

Заряд ядра атома

Содержание

Понятие атома иего структуры

Как определить заряд ядра атома?

Чему равен заряд ядра атома брома?

Понятие атома иего структуры

Многие могут утверждать, что химия— сложная наука, которая понятна далеко невсем. Ноесли серьезно засесть заучебники иначать ссамых азов, товсе окажется далеко нетаким мрачным. Первое, счего стоит начать— атом иего основные характеристики.

Атом— это танаименьшая частица всего, что нас окружает, которая несет всебе всю необходимую информацию,частица, определяющая характеристики изаряды. Долгое время ученые думали, что она неделима, едина, однако втечение долгих часов, дней, месяцев игодов проводились изучения, исследования иопыты, которые доказали, что атом также имеет свою структуру. Другими словами, этот микроскопический шарик состоит изеще меньших составляющих, которые влияют навеличину его ядра, свойства изаряд. Структураже этих частиц такова:

Последнее также можно разделить насовсем элементарные части, которые внауке именуют протонами инейронами, которых насчитывается четкое количество вкаждом конкретном случае.

Число протонов, которые есть вядре, указывает наструктуру оболочки, которая состоит изэлектронов. Эта оболочкаже, всвою очередь, вмещает всебя все необходимые свойства определенного материала, вещества либо предмета. Вычислить сумму протонов очень просто— достаточно знать порядковый номер наименьшей части вещества (атома) вовсем известной таблице Менделеева. Это значение еще называют атомным числом иобозначают латинской буквой «Z». Важно помнить, что протоны владеют позитивным зарядом, анаписьме это значение определяется как +1.

Нейроны— второе составляющее ядра атома. Это элементарная субатомная частица, которая ненесет никакого заряда вотличие отэлектронов или протонов. Нейроны были открыты в1932 году Дж. Чедвиком, зачтоон, спустя 3года, получил Нобелевскую премию. Вучебниках инаучных трудах ихобозначают как латинский символ «n».

Третья составляющая атома— электрон, который находится вмонотонном движении вокруг ядра, создавая таким образом облако. Именно эта частица самая легкая извсех известных современной науке, аэто значит, что изаряд еетакже наименьший.Обозначаетсяэлектрон написьме от −1.

Именно соединение положительных инегативных частиц вструктуре, делает атом незаряженной или нейтрально заряженной частицей. Ядро, всравнении собщим размеров всего атома, очень маленькое, ноименно внем сосредоточен весь вес, что говорит оего высокой плотности.

Как определить заряд ядра атома?

Чтобы определить заряд ядра атома, нужно хорошо разбираться встроении, структуре самого атома иего ядра, понимать основные законы физики ихимии, атакже иметь навооружении периодическую таблицу Менделеева для определения атомного числа химического элемента.

Для того чтобы найти ирассчитать заряд ядра атома, нужно:

  1. Знание того, что микроскопическая частица любого вещества имеет всвоей структуре ядро иэлектроны, которые создают возле него оболочку ввиде облака. Всостав ядра, всвою очередь, входят два вида элементарных неделимых частиц: протоны инейроны, каждый изкоторых имеет свои свойства ихарактеристики. Нейроны нерасполагают всвоем арсенале электронным зарядом. Это означает, что ихзаряд неравен инебольше или меньше ноля. Протоны, вотличие отсвоих собратьев, несут положительный заряд. Иными словами, ихэлектрический заряд можно обозначить как +1.
  2. Электроны, которые являются неотъемлемой частью каждого атома, также несут всебе определенный вид электрического заряда. Они являются негативно заряженными элементарными частицами, анаписьме они определяются как −1.
  3. Чтобы вычислить заряд атома, нужны знания оего структуре (мытолько что вспомнили необходимые сведения), количестве элементарных частиц всоставе. Адля того, чтобы узнать суму заряда атома, нужно математическим способом добавить количество одних частиц (протонов) кдругим (электронам). Обычно, характеристика атома говорит отом, что онэлектрон нейтрален. Другими словами значение электронов приравнивается количеству протонов. Итог таков— значение заряда такого атома равен нулю.
  4. Важный нюанс: бывают ситуации, когда число позитивно инегативно заряженных элементарных частиц вядре может небыть равным. Это говорит отом, что атом становиться ионом сположительным или отрицательным зарядом.
Читайте также:  Проверка средств измерений это экспериментальное

Это были основные советы ирекомендации для тех, кто пытается разобраться восновах естественных наук. Нуиеще немного формул.

Обозначениеядра атома внаучной сфере выглядит как Ze. Расшифровать это достаточно просто: Z— это тот номер, который присвоен элементу вовсем известной таблице Менделеева, еще его называют порядковым или зарядным числом. Иуказывает оно наколичество протонов вядре атома, аe— это всего лишь заряд протона.

Всовременной науке существуют ядра сразным значением зарядов: от1до118.

Еще одно важное понятие, которое нужно знать юным химикам— массовое число. Это понятие указывает наобщую суму заряда нуклонов (это тесамые мелкие составляющие части ядра атома химического элемента). Инайти это число можно, если воспользоваться формулой: A = Z + Nгде А— искомое массовое число, Z— количество протонов, аN— значение нейтронов вядре.

Чему равен заряд ядра атома брома?

Чтобы напрактике продемонстрировать, как найти заряд атома необходимого элемента (внашем случае, брома), стоит обратиться кпериодической таблице химических элементов инайти там бром. Его порядковыйномер 35. Это означает, что изаряд ядра его равен35, поскольку онзависит отчисла протонов вядре. Аначисло протонов указывает номер, под которым стоит химический элемент ввеликом труде Менделеева.

Приведем еще несколько примеров, чтобы вбудущем юным химикам ибыло проще рассчитать необходимые данные:

  • заряд ядра атома натрия (na)равен 11, поскольку именно под этим номером его можно найти втаблице химических элементов.
  • заряд ядра фосфора (символическое обозначение которогоP) имеет значение15, ведь именно столько вего ядре протонов;
  • сера (сграфическим обозначениемS)— соседка потаблице предыдущегоэлемента, поэтому изаряд ядра унее 16;
  • железо (анайти мыего можем вобозначенииFe) стоит под номером26, что говорит отакомже количестве протонов вего ядре, азначит изаряде атома;
  • углерод (онже C) находится под 6номером периодической таблицы, что иуказывает нанужную нам информацию;
  • магний имеет атомный номер12, авмеждународной символике его знают как Mg;
  • хлор впериодической таблице, где онпишетсякак Cl, стоит под 17номером, поэтому иего атомное число (аименно оно нам нужно) такоеже— 17;
  • кальций (Ca), который так полезен для юных организмов, находим под номером 20;
  • заряд ядра атома азота (списьменным обозначениемN) равняется7, именно втакой очереди онпредставлен втаблице Менделеева;
  • барий стоит под 56номером, что иравно его атомной массе;
  • химический элемент селен (Se) имеет всвоем ядре 34протона, аэто показывает, что именно таким будет заряд ядра его атома;
  • серебро (или вписьменном обозначенииAg) имеет порядковыйномер иатомную массу 47;
  • еслиже нужно узнать заряд ядра атома лития (Li), тонужно обратиться кначалу великого труда Менделеева, где оннаходится под номером 3;
  • аурум или всеми нами любимое золото (Au) имеет атомную массу 79;
  • уаргонаже это значение равно 18;
  • рубидий имеет атомную массу вразмере37, аустронция она равна 38.

Перечислять все составляющие периодической таблицы Менделеева можно еще очень долго, ведьих (этих составляющих) очень много. Главное, что суть этого явления понятна, аесли нужно будет вычислить атомное число калия, кислорода, кремния, цинка, алюминия, водорода, бериллия, бора, фтора, меди, фтора, мышьяка, ртути, неона, марганца, титана, тостоит только обратиться ктаблице химических элементов иузнать порядковый номер того или иного вещества.

Источник

Ядра атомов: в самом сердце материи


Рис. 1

Ядро атома получается крохотным, его радиус в 10 000–100 000 раз меньше всего атома. Каждое ядро содержит определённое количество протонов (обозначим его Z) и определённое количество нейтронов (обозначим его N), скреплённых вместе в виде шарика, по размеру не сильно превышающего сумму их размеров. Отметим, что протоны и нейтроны вместе часто называют «нуклонами», а Z+N часто называют A – общее количество нуклонов в ядре. Также Z, «атомное число» – количество электронов в атоме.

Типичное мультяшное изображение атома (рис. 1) чрезвычайно преувеличивает размер ядра, но более-менее правильно представляет ядро как небрежно соединённое скопление протонов и нейтронов.

Содержимое ядра

Откуда нам известно, что находится в ядре? Эти крохотные объекты просто охарактеризовать (и это было просто исторически) благодаря трём фактам природы.

1. Протон и нейтрон отличаются по массе всего лишь на тысячную часть, так что если нам не нужна чрезвычайная точность, можно сказать, что у всех нуклонов масса одинакова, и назвать её массой нуклона, mнуклон:

(≈ означает «примерно равно»)

2. Количество энергии, необходимой для удержания вместе протонов и нейтронов в ядре, относительно мало – порядка тысячной доли части энергии массы (E = mc 2 ) протонов и нейтронов, так что масса ядра почти равна сумме масс его нуклонов:

3. Масса электрона равняется 1/1835 массы протона – так что почти вся масса атома содержится в его ядре:

Тут подразумевается наличие четвёртого важного факта: все атомы определённого изотопа определённого элемента одинаковы, как и все их электроны, протоны и нейтроны.

Поскольку в самом распространённом изотопе водорода содержится один электрон и один протон:

масса атома Mатом определённого изотопа просто равна Z+N, помноженному на массу атома водорода

и погрешность этих уравнений примерно равна 0,1%.

Поскольку нейтроны электрически нейтральны, электрический заряд Qядро ядра просто равен количеству протонов, помноженному на электрический заряд протона («e»):

В отличие от предыдущих уравнений, это уравнение выполняется точно.

Эти уравнения проиллюстрированы на рис. 2


Рис. 2

Используя открытия последних десятилетий XIX века и первых десятилетий XX, физики знали, как измерить в эксперименте оба обозначенных красным значения: заряд ядра в e, и массу любого атома в атомах водорода. Так что эти значения были известны уже в 1910-х. Однако правильно интерпретировать их смогли только в 1932 году, когда Джеймс Чедвик определил, что нейтрон (идею которого предложил Эрнест Резерфорд в 1920-м) является отдельной частицей. Но как только стало понятно, что нейтроны существуют, и что их масса практически равна массе протона, сразу же стало ясно, как интерпретировать числа Z и N — количество протонов и нейтронов. А также сразу родилась новая загадка – почему у протонов и нейтронов почти одинаковая масса.

Честно говоря, физикам того времени с научной точки зрения страшно повезло, что всё это было так легко установить. Закономерности масс и зарядов настолько просты, что даже самые долгие загадки были раскрыты сразу после открытия нейтрона. Если бы хотя бы один из перечисленных мною фактов природы оказался неверным, тогда на то, чтобы понять, что происходит внутри атомов и их ядер, ушло бы гораздо больше времени.

Читайте также:  Мера измерения объема информации


Рис. 3

К сожалению, с других точек зрения было бы гораздо лучше, если бы всё оказалось сложнее. Вряд ли можно было подобрать худший момент для этого научного прорыва. Открытие нейтрона и понимание структуры атома совпало с мировым экономическим кризисом, известным, как Великая Депрессия, и с появлением нескольких авторитарных и экспансионистских правительств в Европе и Азии. Быстро началась гонка ведущих научных держав в области понимания и получения энергии и оружия из ядра атома. Реакторы, выдающие ядерную энергию, были получены всего за десять лет, а за тринадцать – ядерное оружие. И сегодня нам приходится жить с последствиями этого.

Откуда нам известно, что ядро атома маленькое?

Одно дело – убедить себя, что определённое ядро определённого изотопа содержит Z протонов и N нейтронов; другое – убедить себя, что ядра атомов крохотные, и что протоны с нейтронами, будучи сжатыми вместе, не размазываются в кашу и не разбалтываются в месиво, а сохраняют свою структуру, как подсказывает нам мультяшное изображение. Как это можно подтвердить?

Я уже упоминал, что атомы практически пусты. Это легко проверить. Представьте себе алюминиевую фольгу; сквозь неё ничего не видно. Поскольку она непрозрачная, вы можете решить, что атомы алюминия:
1. Настолько крупные, что между ними нет просветов,
2. Настолько плотные и твёрдые, что свет сквозь них не проходит.

Насчёт первого пункта вы будете правы; в твёрдом веществе между двумя атомами почти нет свободного пространства. Это можно наблюдать на изображениях атомов, полученных при помощи особых микроскопов; атомы похожи на маленькие сферы (краями которых служат края электронных облаков), и они довольно плотно упакованы. Но со вторым пунктом вы ошибётесь.


Рис. 4

Если бы атомы были непроницаемыми, тогда сквозь алюминиевую фольгу ничто не смогло бы пройти – ни фотоны видимого света, ни рентгеновские фотоны, ни электроны, ни протоны, ни атомные ядра. Всё, что вы направили бы в сторону фольги, либо застревало бы в ней, либо отскакивало бы – точно так же, как любой кинутый объект должен отскочить или застрять в гипсокартонной стенке (рис. 3). Но на самом деле электроны высокой энергии легко могут пройти через кусочек алюминиевой фольги, как и рентгеновские фотоны, высокоэнергетические протоны, высокоэнергетические нейтроны, высокоэнергетические ядра, и так далее. Электроны и другие частицы – почти все, если точнее – могут пройти через материал, не потеряв ни энергии, ни импульса в столкновениях с чем-либо, содержащимся внутри атомов. Лишь малая часть их ударится об атомное ядро или электрон, и в этом случае они могут потерять большую часть своей начальной энергии движения. Но большая часть электронов, протонов, нейтронов, рентгеновских лучей и всякого такого просто спокойно пройдут насквозь (рис. 4). Это не похоже на швыряние гальки в стену; это похоже на швыряние гальки в сетчатый забор (рис. 5).


Рис. 5

Чем толще фольга – к примеру, если складывать всё больше и больше листов фольги вместе – тем вероятнее частицы, запущенные в неё, столкнуться с чем-либо, потеряют энергию, отскочат, изменят направление движения или даже остановятся. То же было бы верно, если бы вы наслаивали одну за другой проволочные сетки (рис. 6). И, как вы понимаете, из того, насколько далеко средняя галька может проникнуть сквозь слои сетки и насколько велики разрывы в сетке, учёные могут подсчитать на основании пройденной электронами или атомными ядрами дистанции, насколько атом пустой.


Рис. 6

Посредством таких экспериментов физики начала XX века установили, что внутри атома ничто – ни атомное ядро, ни электроны – не может быть большим, чем одна тысячная миллионных миллионных долей метра, то есть в 100 000 раз меньше самого атома. То, что такого размера достигает ядро, а электроны по меньшей мере в 1000 раз меньше, мы устанавливаем в других экспериментах – например, в рассеянии высокоэнергетических электронов друг с друга, или с позитронов.

Чтобы быть ещё более точным, следует упомянуть, что некоторые частицы потеряют часть энергии в процессе ионизации, в котором электрические силы, действующие между летящей частицей и электроном, могут вырвать электрон из атома. Это дальнодействующий эффект, и столкновением на самом деле не является. Итоговая потеря энергии значительна для летящих электронов, но не для летящего ядра.

Вы можете задуматься над тем, похоже ли то, как частицы проходят сквозь фольгу, на то, как пуля проходить сквозь бумагу – расталкивая части бумаги в стороны. Возможно, первые несколько частиц просто расталкивают атомы в стороны, оставляя большие отверстия, через которые проходят последующие? Мы знаем, что это не так, поскольку мы можем провести эксперимент, в котором частицы проходят внутрь и наружу контейнера, сделанного из металла или стекла, внутри которого вакуум. Если бы частица, проходя через стенки контейнера, создавала отверстия по размеру превышающие атомы, тогда внутрь устремились бы молекулы воздуха, и вакуум бы исчез. Но в таких экспериментах вакуум остаётся!

Также довольно легко определить, что ядро – это не особенно структурированная кучка, внутри которой нуклоны сохраняют свою структуру. Об этом уже можно догадаться по тому факту, что масса ядра очень близка к сумме масс содержащихся в нём протонов и нейтронов. Это выполняется и для атомов, и для молекул – их массы почти равны сумме масс их содержимого, кроме небольшой коррекции на связывающую энергию – и это отражено в том факте, что молекулы довольно легко разбить на атомы (к примеру, нагрев их так, чтобы они сильнее сталкивались друг с другом), и выбить электроны из атомов (опять-таки, при помощи нагрева). Сходным образом относительно легко разбить ядра на части, и этот процесс будет называться расщеплением, или собрать ядро из более мелких ядер и нуклонов, и этот процесс будет называться синтезом. К примеру, относительно медленно двигающиеся протоны или небольшие ядра, сталкивающиеся с более крупным ядром, могут разбить его на части; нет необходимости, чтобы сталкивающиеся частицы двигались со скоростью света.


Рис. 7

Но чтобы понять, что это не является неизбежным, упомяну, что этими свойствами не обладают сами протоны и нейтроны. Масса протона не равняется примерной сумме масс содержащихся в нём объектов; протон нельзя разбить на части; а для того, чтобы протон продемонстрировал что-нибудь интересное, необходимы энергии, сравнимые с энергией массы самого протона. Молекулы, атомы и ядра относительно просты; протоны и нейтроны чрезвычайно сложны.

Источник