Номер 7, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 7, страница 196.

Условие.

• Как открывали протон.

Решение.

Открытие протона было результатом серии экспериментов и теоретических разработок, проведенных несколькими учеными в конце XIX - начале XX века. Процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

1. Открытие "каналовых лучей" (1886 г.)
Первые шаги к открытию протона были сделаны немецким физиком Ойгеном Гольдштейном. В 1886 году, экспериментируя с газоразрядными трубками с перфорированным катодом (катодом с отверстиями-каналами), он заметил, что, помимо катодных лучей (электронов), движущихся от катода к аноду, существуют и другие лучи. Они проходили через каналы в катоде и двигались в противоположном направлении. Гольдштейн назвал их "каналовыми лучами". Было установлено, что эти лучи представляют собой поток положительно заряженных ионов, которые образовывались при ионизации атомов остаточного газа в трубке.

2. Исследование природы каналовых лучей (1898-1910-е гг.)
Дальнейшие исследования природы этих лучей провели Вильгельм Вин (1898 г.) и Джозеф Джон Томсон. Изучая отклонение каналовых лучей в электрических и магнитных полях, они смогли измерить отношение их заряда к массе ($q/m$). В отличие от электронов, у которых это отношение постоянно, для каналовых лучей оно зависело от типа газа в трубке. Наибольшее значение отношения $q/m$ (и, следовательно, наименьшая масса при единичном заряде) наблюдалось, когда трубка была заполнена самым легким газом — водородом. Это позволило сделать вывод, что положительный ион водорода является самой легкой из всех известных положительно заряженных частиц.

3. Решающие эксперименты и открытие Эрнеста Резерфорда (1919 г.)
Окончательное открытие протона как фундаментальной частицы и компонента атомных ядер принадлежит Эрнесту Резерфорду. После создания им в 1911 году планетарной модели атома, согласно которой в центре атома находится малое, но массивное положительно заряженное ядро, оставался открытым вопрос о его строении.
В 1919 году Резерфорд проводил знаменитые опыты по бомбардировке альфа-частицами (ядрами гелия) атомов азота. Он обнаружил, что в результате такого соударения из ядер азота вылетают новые частицы, которые обладали значительно большим пробегом, чем исходные альфа-частицы. Проанализировав отклонение этих частиц в магнитном поле, Резерфорд смог идентифицировать их как ядра атомов водорода.
Так была открыта первая в истории искусственная ядерная реакция, схема которой выглядит следующим образом:
${}_{7}^{14}\text{N} + {}_{2}^{4}\text{He} \rightarrow {}_{8}^{17}\text{O} + {}_{1}^{1}\text{H}$
Резерфорд сделал фундаментальный вывод: ядро атома водорода является элементарной частицей, входящей в состав ядер всех других химических элементов. В 1920 году он предложил для этой частицы название "протон" (от греческого πρῶτον — "первый").

Ответ: Протон был открыт в результате поэтапных исследований. В 1886 году О. Гольдштейн обнаружил "каналовые лучи" — потоки положительных ионов. В. Вин и Дж. Дж. Томсон, изучая эти лучи, установили, что ион водорода является самой легкой положительной частицей. Окончательную точку поставил Э. Резерфорд в 1919 году: бомбардируя ядра азота альфа-частицами, он экспериментально доказал, что из них вылетают ядра водорода. Это подтвердило, что ядро водорода является фундаментальной частицей, входящей в состав других ядер. В 1920 году Резерфорд дал этой частице название "протон".