Номер 8, 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 8, страница 196.

Условие.

• Как открывали нейтрон.

Решение.

Открытие нейтрона было результатом целой серии экспериментов и теоретических предположений, сделанных в начале XX века. К 1920-м годам стало ясно, что существующая протон-электронная модель ядра атома имеет серьезные недостатки. Она не могла объяснить, почему атомная масса элемента (количество нуклонов) почти всегда превышает его атомный номер (количество протонов). Например, ядро гелия имеет заряд +2 (два протона), но массу, равную примерно четырем протонным массам. Для решения этой проблемы Эрнест Резерфорд еще в 1920 году выдвинул гипотезу о существовании тяжелой нейтральной частицы, которую он назвал «нейтроном», состоящей из тесно связанных протона и электрона.

Первый важный шаг к открытию был сделан в 1930 году немецкими физиками Вальтером Боте и Гербертом Беккером. Они обнаружили, что при бомбардировке бериллия альфа-частицами, испускаемыми радиоактивным полонием, возникает новое излучение с чрезвычайно высокой проникающей способностью. Поскольку это излучение не отклонялось в электрических и магнитных полях, ученые ошибочно предположили, что это очень жесткие гамма-лучи (фотоны сверхвысоких энергий).

В начале 1932 года французские ученые Ирен и Фредерик Жолио-Кюри исследовали это загадочное излучение. Они поместили на его пути парафиновую пластину (вещество, богатое водородом) и обнаружили, что излучение выбивает из парафина протоны, обладающие значительной энергией. Этот эффект было невозможно объяснить с точки зрения взаимодействия гамма-квантов с протонами, так как для этого гамма-кванты должны были бы обладать неправдоподобно большой энергией, что противоречило бы законам сохранения энергии и импульса. Однако правильной интерпретации своим наблюдениям они не дали.

Разгадка была найдена в том же 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком, учеником Резерфорда. Он предположил, что «бериллиевое излучение» на самом деле является потоком нейтральных частиц с массой, близкой к массе протона, как и предсказывал Резерфорд. Чедвик провел серию экспериментов, в которых он направлял это излучение на мишени не только из парафина, но и из других веществ, например, азота. Измеряя энергию ядер отдачи (протонов и ядер азота), он применил к процессу столкновения законы сохранения энергии и импульса. Расчеты однозначно показали, что наблюдаемые результаты можно объяснить, только если предположить, что налетающая частица является нейтральной и имеет массу, почти равную массе протона. Эта частица и была названа нейтроном.

Таким образом, открытие нейтрона Чедвиком разрешило загадку строения атомных ядер и привело к созданию современной протон-нейтронной модели ядра, за что ученый был удостоен Нобелевской премии по физике в 1935 году.

Ответ: Нейтрон был открыт в 1932 году Джеймсом Чедвиком в результате экспериментов по бомбардировке бериллия альфа-частицами. Он доказал, что возникающее при этом сильно проникающее излучение, которое ранее принимали за гамма-лучи, на самом деле является потоком нейтральных частиц с массой, близкой к массе протона.