Номер 2, страница 188 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Каковы цели экспериментов Чедвика?

2. Эксперименты, проведенные английским физиком Джеймсом Чедвиком в 1932 году, были предприняты для разрешения научной загадки, возникшей после работ других ученых. Цели его исследований можно сформулировать следующим образом:

1. Основная цель: Определить природу таинственного, электрически нейтрального и сильно проникающего излучения, которое обнаружили Вальтер Боте и Герберт Беккер при бомбардировке бериллия альфа-частицами. Поначалу это излучение считали жестким гамма-излучением.

2. Разрешение противоречий: Эксперименты Ирен и Фредерика Жолио-Кюри показали, что это излучение способно выбивать протоны из веществ, богатых водородом (например, из парафина). Однако, если бы это были гамма-кванты, то, согласно законам сохранения энергии и импульса, для выбивания протонов с такой энергией гамма-кванты должны были бы обладать неправдоподобно высокой энергией, что противоречило другим экспериментальным данным. Целью Чедвика было найти объяснение этому парадоксу.

3. Проверка гипотезы о существовании нейтрона: Еще в 1920 году Эрнест Резерфорд теоретически предсказал существование тяжелой нейтральной частицы в ядре атома, которую он назвал "нейтроном". Чедвик, будучи учеником Резерфорда, поставил своей целью проверить, не является ли загадочное "бериллиевое излучение" потоком именно этих частиц. Гипотеза о нейтральной частице с массой, близкой к массе протона, могла бы элегантно объяснить и высокую проникающую способность (из-за отсутствия заряда), и способность эффективно передавать энергию протонам при столкновениях.

Для достижения этих целей Чедвик провел серию экспериментов, в которых он бомбардировал "бериллиевым излучением" различные мишени (не только водород, но и азот, аргон) и анализировал энергии ядер отдачи. Применив законы сохранения, он смог вычислить массу частиц в излучении. Расчеты однозначно показали, что излучение состоит из незаряженных частиц с массой, очень близкой к массе протона. Это и было открытием нейтрона.

Ответ: Главной целью экспериментов Чедвика было установление природы проникающего излучения, возникающего при бомбардировке бериллия альфа-частицами. Конкретные задачи включали в себя проверку несостоятельности гипотезы о гамма-квантах и экспериментальное подтверждение гипотезы о существовании новой нейтральной частицы — нейтрона, — что в итоге и было успешно осуществлено.