Номер 1, страница 188 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Как был открыт протон?

1. Как был открыт протон?

Открытие протона было результатом серии экспериментов, проведенных несколькими учеными на протяжении нескольких десятилетий, и оно неразрывно связано с изучением строения атома.

Ранние наблюдения (1886 г.): Немецкий физик Евгений Гольдштейн, проводя эксперименты с газоразрядными трубками, обнаружил новый тип излучения. Он использовал катод с отверстиями ("каналами") и заметил, что, помимо катодных лучей (потока электронов), существуют лучи, которые проходят через эти каналы и движутся в противоположном направлении. Гольдштейн назвал их "каналовыми лучами". Позже было установлено, что эти лучи состоят из положительно заряженных ионов газа, который находился в трубке.

Идентификация иона водорода (конец XIX – начало XX вв.): Ученые, в частности Вильгельм Вин и Дж. Дж. Томсон, изучали свойства каналовых лучей, отклоняя их в магнитных и электрических полях. Им удалось определить отношение заряда к массе ($q/m$) для этих частиц. Было выяснено, что самая легкая частица с наибольшим отношением $q/m$ образуется, когда трубка наполнена водородом. Эта частица была правильно идентифицирована как ион водорода ($H^+$), то есть атом водорода, лишенный своего электрона.

Решающий вклад Эрнеста Резерфорда (1919 г.): Ключевые эксперименты, которые привели к открытию протона как фундаментальной частицы, были проведены Эрнестом Резерфордом. В 1911 году на основе своих опытов по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге он уже предложил ядерную (планетарную) модель атома, согласно которой в центре атома находится маленькое, плотное и положительно заряженное ядро.

В 1919 году Резерфорд пошел дальше и осуществил первую в мире искусственную ядерную реакцию. Он бомбардировал альфа-частицами (ядрами гелия) газ азот. В результате он зафиксировал появление частиц, которые по своим характеристикам (пробегу в газе, отклонению в магнитном поле) полностью совпадали с ядрами водорода. Он пришел к выводу, что эти частицы были выбиты из ядер азота. Уравнение этой реакции выглядит так:
$ ^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ^{1}_{1}\text{H} $
Здесь $ ^{14}_{7}\text{N} $ – ядро азота, $ ^{4}_{2}\text{He} $ – альфа-частица, $ ^{17}_{8}\text{O} $ – ядро образовавшегося изотопа кислорода, а $ ^{1}_{1}\text{H} $ – ядро водорода.

Это открытие показало, что ядро водорода является составной частью более тяжелых ядер. В 1920 году Резерфорд предложил для этой фундаментальной частицы название "протон" (от греческого слова "πρῶτος", что означает "первый").

Ответ: Протон был открыт в 1919 году Эрнестом Резерфордом в экспериментах по бомбардировке ядер азота альфа-частицами. Резерфорд обнаружил, что в результате такой реакции из ядер азота вылетают частицы, являющиеся ядрами водорода. Это позволило ему заключить, что ядро водорода — это фундаментальная частица, входящая в состав всех атомных ядер. В 1920 году он дал этой частице название "протон".