З давніх часів людину цікавила структура речовини, яку вона спостерігає навколо себе щодня. Одна з гіпотез, висунута ще в Античній Греції, постулювала, що речовина складається з елементарних частинок - атомів. Однак тільки в XX столітті було експериментально встановлено, що атом також складається з субатомних частинок: протонів, електронів і нейтронів. У статті розкривається тема, хто відкрив нейтрон, протон і електрон, і який вплив зробили ці відкриття на розвиток людства.
Атом і субатомні частинки
Матерія Всесвіту складається з маленьких частинок, які називаються атомами. Ця концепція була висунута грецьким математиком і філософом Демокритом ще в V столітті до нашої ери. З давньогрецької мови слово "" атом "" перекладається як "" неподільний "". Через технічну неможливість перевірити, що являє собою атом, ця гіпотеза існувала аж до XIX століття, коли досягнення науки і технологій дозволили вивчити атом більш ретельно. Завдяки вивченню атома наприкінці XIX століття було встановлено, що він не є елементарною одиницею матерії і складається з більш дрібних частинок, які були названі субатомними. До цих частинок прийнято відносити електрон, протон і нейтрон, оскільки вони утворюють атоми всієї речовини.
В даний час в питанні вивчення елементарних частинок наука просунулася далеко вперед. Так, було встановлено, що навіть субатомні частинки теж мають свою внутрішню структуру. Крім того, існує так звана антиматерія, утворена атомами, що складаються з античастинок, які теж є субатомними. Проте початок ядерної фізики та ядерної історії людства поклав саме відкриття електронів, протонів і нейтронів. Хто відкрив ці субатомні частинки, розглядається в цій статті.
Сучасні уявлення про будову атома
Перш ніж переходити до відповіді на питання, хто відкрив нейтрони, протони і електрони, розглянемо, що з сучасної точки зору являє собою атом.
Кожна речовина, яку ми бачимо щодня, складається з молекул. Вони ж утворені атомами. Хоча кількість різних молекул досить велика, всі вони утворені обмеженою кількістю різних атомів (близько 100). Кожен атом має ядро, що складається з протонів і нейтронів, і обертаються навколо ядра електрони, електричний заряд яких є негативним і протилежний за знаком заряду ядра.
Якщо застосовувати ці уявлення до води, то слід сказати, що в краплі води діаметром 4 мм знаходиться приблизно 1015 молекул. Молекула води складається з 3 атомів: 2 атоми водню та 1 атом кисню. Атом кисню складається з ядра, утвореного 8 протонами і 8 нейтронами, і електронної оболонки, що складається з 8 електронів.
Відкриття електрону
До 1897 року людство вважало атом неподільним, коли британський фізик Джозеф Джон Томсон відкрив електрон у своїх експериментах з катодними променями. Прилад, який використовував Томсон, являв собою герметичну трубку зі скла, в яку були поміщені два катоди, і було викачане повітря. Вчений виявив, що катодні промені відхиляються від шляху свого поширення, якщо на них впливати електричним полем. У підсумку вчений встановив, що утворюючі ці промені частинки повинні мати негативний заряд. Згодом ці частинки отримали назву електрони.
Відкриття протона
Учень Дж.Дж.Томсона, новозеландський фізик Ернест Резерфорд, вважається вченим, який відкрив протон. Він на початку XX століття запропонував планетарну модель будови атома, в якій основна маса знаходиться в центрі. До такої гіпотези Резерфорд прийшов після аналізу експериментів, в яких вчені Ганс Гейгер і Ернест Марсден бомбардували альфа-частинками платівку з золота.
У 1918 році Резерфорд провів самостійно експерименти по взаємодії альфа-частинок з азотом. У цих експериментах вчений спостерігав випускання ядер атома водню і прийшов до висновку, що вони є "цеглинками" "для всіх інших ядер. Так Резерфорд відкрив протон. Згодом було встановлено, що ядерна маса значно перевершувала сумарну масу всіх протонів атома, тому Резерфорд припустив, що в ядрі атома існує ще деяка важка частинка, яка не володіє зарядом. Цією часткою став нейтрон, який був відкритий пізніше.
Хто відкрив нейтрон?
Третя складова атом частинка була відкрита в 1932 році. Вченим, які відкрили існування нейтронів, став англійський фізик Джеймс Чедвік. Вивчаючи поведінку атомів, коли їх бомбардують альфа-частинки, Чедвік виявив існування радіаційного випромінювання, частинки якого мали масу приблизно таку ж, як протони, але були електрично нейтральними, оскільки не взаємодіяли з електричним полем. Крім того, ці частинки були здатні пронизувати речовину і змушувати атоми важких елементів ділитися на більш легкі. Через фізичні властивості нової частинки Чедвік назвав її нейтроном, тому він по праву вважається вченим, який відкрив нейтрон.
Енергія атомного ядра
Після того, як нейтрони були відкриті, ядерна фізика, а також хімія і технології зробили величезний крок вперед. Перед людиною відкрився новий, практично невичерпний і в той же час небезпечне джерело енергії.
Початок ядерної ери людство відчуло на собі в 1945 році, коли США випробувало в дії руйнівну першу ядерну бомбу "Трініті" ", скинувши її на японські міста Хіросіма і Нагасакі.
Перше використання ядерної енергії в мирних цілях слід віднести до середини 50-х років XX століття, коли в 1953 році був побудований перший ядерний реактор, який замінив дизельний двигун на американському підводному човні "Наутілус" ".