48
Сонымен қатар, кӛптеген ауыр химиялық элементтердің (уран, радий, радон,
торий және т.б.) кӛзге кӛрінбей ұдайы альфа, бета және гамма сәулелерін
шығарып тұратындығын анықтады. Альфа, бета және гамма сәулелерінің
ашылуы, атомды зерттеуші ғалымдарға күшті құрал болды. Резерфорд әртүрлі
химиялық элементтердің атомдарын жылдам альфа бӛлшектерімен атқылау
нәтижесінде мынадай қорытындыларға келді: біріншіден, атомдардың барлық
оң зарядтарын иемделетін бӛлігі кішкене кӛлемге
шоғырланады, оның диаметрі
10
13
см
. Екіншіден, оң зарядталған атом бӛлігінің массасы, сол атом массасына
шамалас болатындығын дәлелдеді. Атомның осы бӛлігі, атом ӛлшемінен
жүздеген мың есе аз болады. Резерфорд атомның осы оң зарядты бӛлігін – атом
ядросы деп атады. Осының негізінде 1911 жылы атомның ядролық моделін
Э.Резерфорд ұсынған болатын, яғни ядролық модель – альфа бӛлшектердің
металл
қабыршақтарында
шашырайтындықтарын
жақсы
түсіндіреді.
Сондықтан да ядролық физика осы Резерфорд моделінен басталады деп
есептеуге болады. Ядролық модель Күн жүйесіне ұқсас. Күн жүйесінде
планеталарға күннің тарту күші әсер етеді, ал ядро нуклондарының арасында,
кулондық немесе гравитациялық күштерден басқа ерекше белгілі қашықтықта
(
2
10
15
м
) дейін әсер ететін ядролық күш болатынын түсіндіреді.
Резерфорд альфа бӛлшектермен жасаған тәжірибелерін жалғастыра
отырып, азот ядросынан және басқа да заттардан ыдырау кезінде, одан оң
зарядты, массасы сутек атом ядросына тең бӛлшек ұшып шығатынын анықтап,
бұл сутек атомы ядросына тең «протон» деп атады. Осы протонның ашылуы
атом ядросының протон-электрондық моделін ұсынуға мүмкіндік берді.
Боте мен Беккер кейбір жеңіл элементтерді (
) алфа бӛлшектермен
атқылағанда протонның орнына заттарда нашар жұтылатын бӛлшектер ұшып
шығатынын байқады. Ерлі-зайыпты Кюрилер бұл бӛлшектің жеңіл ядромен
әсерлесу кезінде ядролардан тебілетінін анықтады. Импульс пен энергияның
сақталу заңдарына сүйеніп зерттеу нәтижесінде Чедвик осы бӛлшектің массасы
протон массасына жуық екенін анықтады. Бұл бӛлшек затта нашар жұтылу
үшін электр бейтарап болу керек. Осы массасы протон массасына жуық электр
бейтарап бӛлшек «нейтрон» (оның ӛмір сүру уақыты
16
мин
) деп аталды.
Олай болса ядро ұсақ бӛлшектерге (протон мен нейтронға) жіктеледі. Осыдан
кейін ядроның протон-нейтрондық моделі Томсон моделін алмастырды.
Э.Резерфорд 1919 жылы альфа бӛлшегімен азот атомын атқылау
нәтижесінде, азот атомынан сутек атом ядросы – протон бӛлініп шығатынын
байқады. Бұл атом ядросын зерттеудегі үлкен жетістік болып саналады.
Осындай түрлену ядролық реакция деп аталады.
1919 жылы ағылшын физигі Астон изотопты ашты. Изотоп дегеніміз – бір
химиялық элементтің массалық саны (
А
) әртүрлі, ал реттік саны (
Z
) бірдей
болып келетін атом.
Француз физиктері И.Кюри, Жолио-Кюри және ағылшын физигі Чедвик
жаңа қарапайым бӛлшек – нейтронды ашты.
Бұл бӛлшектің массасы протон массасымен шамалас, бірақ заряды жоқ
(нейтраль) бӛлшек.
49
Жолио-Кюри (1934 ж.) жеңіл ядроларды альфа бӛлшектермен атқылау
кезінде жасанды радиоактивтілік (позитрон) пайда болатынын ашық зертхана
жағдайында бақылады.
Жоғарғы оқу орнында атомдық және ядролық физика курсын оқығанда
кванттық механиканың орны ӛте зор.
Екі жақтылық (дуализм) тек жарыққа ғана емес, барлық бӛлшектерге тән
қасиет екенін 1924 жылы Луи де Бройль пайымдаған еді.
Толқындық механиканың негізгі екі шартының бірі электронның
толқындық қасиетінде жатса, екіншісі Гейзенбергтің анықталмағандық
шартымен қарастырылады. Бұл екінші шарт – бір мезгілде электронның
импульсмен p = h/λ, оның орнын дәл анықтауға болмайтынын кӛрсетеді.
Электронның дәл орнын табуда кететін ӛлшем қателігі (∆х) қолданылған
жарықтың толқын ұзындығымен (λ) байланысты.
∆х~λ/sinα
Сондықтан қолданылатын жарықтың толқын ұзындығынан денелердің
ӛлшемі кем болса, онда олар байқалмайды. Демек, электрон тәріздес кішкене
бӛлшектерді табу үшін толқын ұзындығы ӛте аз жарық қолдануы қажет.
Басқаша
айтқанда, ең кӛп энергиялы жарық қоланылуы тиіс. Себебі, энергия (Е)
толқын ұзындығына кері шама: E = h/λ. Алайда, электрон аса кішкене
болғандықтан үлкен энергиясы бар фотонмен соқтығысқанда, ол электронның
моменті ӛзгереді. Сонда, электронның х ӛзегі (осъ) бойынша анықталатын
момент шамасы былайша беріледі: ∆рх≈ h/λ ·sinα
Енді электронның моменті мен орнын табарда кететін ӛлшем қателіктерін
бірге
қарастырсақ, мынадай жуық байланысты табамыз:
∆х∆р ≈( λ/sinα)•((h/λ)sinα) ~h
(1)
Бұл
теңсіздікті
1927
жылы
Гейзенберг
анықтаған.
Сонымен
анықталмағандық шарты (1) – белгілі жылдамдығы бар электронның кеңістікте
дәл орнын табуға болмайтынын кӛрсетеді. Егер белгілі мезгілде кеңістікте
электронның дәл орны анық болса, онда оның моментінің жуық мӛлшері
жайында ғана мағлұмат аламыз. Ал егер электронның моментін анық білсек,
ондай электронның дәл орнын табуға ешқандай мүмкіншілік жоқ [73].
Дирак (1928ж.) электрон үшін релятивистік кванттық механикалық
теңдеуді зерттеу кезінде зарядтан басқа қасиеттері бірдей, электр заряды оң
бӛлшек «позитрон» болу керек деген тұжырым жасады. Паули бета ыдыраудың
тұтас спектрін түсіндіру кезінде, тағы бір қарапайым бӛлшектің болуы жайлы
болжам жасады. Бұл бӛлшек электроннан кӛп жеңіл және
электр бейтарап
«нейтрино» болу керек деп атады.
Альварец (1938ж.) радиоактивтіліктің ерекше түрі электронды қармауды
бақылады. Осы қармау кезінде ядро ӛзінің электрондық
қабатынан бір
