Ma te ngota i roto i nga tau - wahanga 3

Ko te tauira o te aorangi a Rutherford o te ngota i tata ki te mooni i te "pudding karepe" a Thomson. Heoi, e rua tau noa te roa o te oranga o tenei ariā, engari i mua i te korero mo te kai-riiwhi, kua tae ki te wa ki te wetewete i nga mea ngaro ngota e whai ake nei.

1. Nga momo hauwai: te prot me te deuterium me te tritium radioactive (whakaahua: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

horonga karihi

Ko te kitenga o te ahuatanga o te reo irirangi, i tohu i te timatanga o te wetewete i nga mea ngaro o te ngota, i whakatuma i te timatanga o te matū - te ture o te waatea. I roto i te wa poto, he maha nga matū radioactive i kitea. He rite tonu nga ahuatanga matū o etahi o ratou, ahakoa te rereke o te papatipu ngota, ko etahi, he rite te papatipu, he rereke nga ahuatanga. I tua atu, i te waahi o te teepu waahi i tika ai kia tuuhia na te taumaha, kaore i nui te waahi waatea hei whakauru i a raatau katoa. I ngaro te ripanga o ia wa na te nui o nga kitenga.

2. He tauira o te iri a J.J. Thompson i te tau 1911 (whakaahua: Jeff Dahl/Wikimedia Commons)

karihi ngota

Ko te 10-100 mano tenei. he wa iti ake i te ngota katoa. Mena ka whakanuia te karihi o te ngota hauwai ki te rahi o te poi me te 1 cm te diameter, ka tuu ki waenganui o te papa whutupaoro, katahi ka noho tetahi irahiko (he iti ake i te upoko pine) kei te takiwa o te whainga. (neke atu i te 50 m).

Tata ki te papatipu katoa o te ngota kei roto i te karihi, hei tauira, mo te koura he tata ki te 99,98%. Whakaarohia he mataono o tenei whakarewa 19,3 tana te taumaha. Katoa karihi o ngota he iti iho te rahi o te koura i te 1/1000 mm3 (he poroporo he iti iho i te 0,1 mm te diameter). No reira, he tino kau te ngota. Me tatau nga kaipanui i te kiato o te papanga turanga.

I kitea te otinga mo tenei raruraru i te tau 1910 e Frederick Soddy. I whakaurua e ia te ariā o te isotopes, i.e. nga momo o te huānga kotahi he rereke te papatipu ngota (1). No reira, ka pataia e ia tetahi atu korero a Dalton - mai i tera wa, kia kaua e uru mai he ngota matū o te papatipu kotahi. Ko te whakapae isotopic, i muri i te whakapumautanga o te whakamatautau (mass spectrograph, 1911), i taea hoki te whakamaarama i nga uara hautanga o te papatipu ngota o etahi huānga - ko te nuinga o enei he ranunga o te maha o nga momo momo, a papatipu ngota ko te toharite taumaha o nga papatipu o ratou katoa (2).

Nga Wae Kernel

Ko tetahi atu o nga akonga a Rutherford, ko Henry Moseley, i ako i nga hihi X i tukuna e nga mea rongonui i te tau 1913. Kaore i rite ki te hihinga whatu uaua, he tino ngawari te tuāwhiorangi X-ray - e rua noa nga roangaru e tukuna ana e ia huānga, ko nga roangaru he ngawari te hono ki te utu o tana karihi ngota.

3. Ko tetahi o nga miihini X-ray i whakamahia e Moseley (whakaahua: Magnus Manske/Wikimedia Commons)

Na tenei i taea ai mo te wa tuatahi te whakaatu i te maha tonu o nga huānga o naianei, me te whakatau hoki e hia o ratou kare ano e ranea ki te whakaki i nga waahi o te ripanga waahi (3).

Ko te matūriki e mau ana i te utu pai ka kiia he iraoho (Greek proton = tuatahi). Ka ara ake ano tetahi raruraru. Ko te papatipu o te proton he rite ki te 1 waeine. Ina hoki karihi ngota konutai 11 ngā waeine he 23 ngā waeine te papatipu? He rite tonu te ahua o etahi atu waahanga. Ko te tikanga me noho etahi atu matūriki kei roto i te karihi me te kore he utu. I te timatanga, i kii nga tohunga ahupūngao he tino herea enei iraoho ki nga irahiko, engari i te mutunga ka kitea he matūriki hou ka puta - ko te neutron (Latin neuter = kūpapa). I te tau 1932 i kitea e te tohunga ahupūngao Ingarihi a James Chadwick te kitenga o tenei matūriki tuatahi (ko nga "pereki" taketake e hanga ana i nga mea katoa).

Ka taea e nga protons me nga neutron te huri tetahi ki tetahi. Ko nga tohunga ahupūngao he ahua o te matūriki e kiia nei ko te nucleon (Latin nucleus = nucleus).

I te mea he iraoho te karihi o te wetewete o te hauwai, ka kitea ko William Prout i roto i tana whakapae "waiwai" hanga ngota kare ia i tino he (tirohia: "Ki te ngota i roto i nga tau - wahanga 2"; "Te Kaihanga Rangatahi" Nama 8/2015). I te timatanga, he rerekee i waenga i nga ingoa proton me te "proton".

4. Nga pūtau whakaahua i te mutunga - ko te putake o a raatau mahi ko te paanga whakaahua hiko (whakaahua: Ies / Wikimedia Commons)

Kaore nga mea katoa e whakaaetia

Ko te tauira a Rutherford i te wa i puta mai ai he "haehae whanau". E ai ki nga ture a Maxwell mo te hikohiko (kua whakamanahia e te haapurororaa reo irirangi e mahi ana i tera wa), ko te irahiko e neke ana i roto i te porowhita me whakaputa he ngaru hiko.

Na, ka ngaro te kaha, na te mea ka taka ki runga i te karihi. I raro i nga tikanga noa, karekau nga ngota e whiti (ka hangahia te hihinga ka wera ki te wera nui) karekau hoki e kitea nga aitua ngota (ko te roa o te irahiko he iti iho i te kotahi miriona o te hekona).

I whakamaramatia e te tauira a Rutherford te hua o te whakamatautau marara matūriki, engari karekau i rite ki te mooni.

I te tau 1913, kua "maamaa" nga tangata ki te meka ka tangohia te kaha o te microcosm ka tukuna kaore i te rahi, engari i roto i nga waahanga, e kiia ana ko quanta. I runga i tenei kaupapa, i whakamarama a Max Planck i te ahua o te hianga o te iraruke i tukuna e nga tinana wera (1900), a Albert Einstein (1905) i whakamarama nga mea ngaro o te paanga whakaahua, ara, te tukunga o nga irahiko i nga konganuku marama (4).

5. Ko te ahua wehewehenga o nga irahiko i runga i te karaihe waikura tantalum e whakaatu ana i tona hanganga hangarite (whakaahua: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

Ko Niels Bohr te tohunga ahupūngao Danish, 28 tau te pakeke, i whakapai ake i te tauira a Rutherford mo te ngota. I whakaarohia e ia ko nga irahiko e neke ana i roto i nga orbit e tutuki ana i etahi ahuatanga kaha. I tua atu, karekau nga irahiko e tuku i te iraruke i a ratou e neke ana, ka uru noa te kaha ka puta i te wa e mawhiti ana i waenga i nga orangi. I whakahē nga whakapae i te ahupūngao puāwaitanga, engari ko nga hua i puta mai i runga i to raatau kaupapa (te rahi o te ngota hauwai me te roa o nga raina o tana hihinga) ka rite ki te whakamatautau. whanau hou tauira atomu.

Heoi ano, ko nga hua i whai mana anake mo te ngota hauwai (engari kaore i te whakamarama i nga tirohanga matakite katoa). Mo etahi atu huānga, karekau nga hua o te tatauranga i rite ki te mooni. No reira, kaore ano nga tohunga ahupūngao i te tauira ariā o te ngota.

I timata nga mea ngaro ki te marama i muri i nga tau tekau ma tahi. Ko te tuhinga whakapae a te tohunga ahupūngao Wīwī a Ludwik de Broglie i whakahaere i ngā āhuatanga ngaru o ngā matūriki rawa. Kua whakamatauria kee te marama, i tua atu i nga ahuatanga angamaheni o te ngaru (te rerekee, te hurihanga), he rite ano te ahua o te kohinga matūriki - photons (hei tauira, tukinga rapa me nga irahiko). Engari nga taonga papatipu? Ko te whakaaro he moemoea paipa mo te rangatira e hiahia ana kia noho hei tohunga ahupūngao. Heoi ano, i te tau 1927 i mahia he whakamatautau e whakapumau ana i te whakapae a de Broglie - he rereke te kurupae irahiko i runga i te karaihe whakarewa (5).

No hea nga ngota?

Ka rite ki era atu: Big Bang. E whakapono ana nga tohunga ahupūngao i roto i te hautanga o te hekona mai i te "kore ira" iraoho, neutrons me nga irahiko, ara, nga ngota whakauru. He meneti i muri mai (i te whakamatao o te ao me te iti o te kiato o te matū), ka hanumi nga karihi, ka hanga i te karihi o nga huānga i tua atu i te hauwai. Ko te nui rawa o te helium i hanga, me nga tohu o nga mea e toru e whai ake nei. I muri noa iho i te 100 XNUMX Mo nga tau maha, ka taea e nga tikanga te here i nga irahiko ki te karihi - i hangaia nga ngota tuatahi. Me tatari ahau mo te wa e whai ake nei. Ko nga rereke ohorere o te kiato i puta ai te hanga o te kiato, i te mea ka puta mai, ka nui haere nga matū. Kaore i roa, i roto i te pouri o te ao, ka mura nga whetu tuatahi.

I muri tata ki te piriona tau, ka timata etahi o ratou ki te mate. I roto i to raatau akoranga i puta mai karihi o ngota ki raro ki te rino. Na, ka mate, ka horahia ki te rohe, ka puta mai nga whetu hou i te pungarehu. Ko te tino nui o ratou he mutunga whakamiharo. I roto i nga pahūtanga supernova, ka pupuhihia nga karihi ki te maha o nga matūriki tae noa ki nga mea taumaha rawa atu i hanga. I hangaia e ratou nga whetu hou, nga aorangi, me etahi ao - te ora.

Kua whakamatauria te noho o nga ngaru matū. I tetahi atu taha, ko te irahiko i roto i te ngota i kiia he ngaru tu, na te mea kaore e puta te kaha. Ko nga ahuatanga ngaru o nga irahiko neke i whakamahia hei hanga karu irahiko, i taea ai te kite i nga ngota mo te wa tuatahi (6). I nga tau o muri mai, na te mahi a Werner Heisenberg raua ko Erwin Schrödinger (i runga i te whakaaro o de Broglie) i taea ai te hanga tauira hou o nga anga hiko o te ngota, i runga rawa i te wheako. Engari ko enei patai kei tua atu i te waahanga o te tuhinga.

Ka tutuki te moemoea o nga kaiparapara

Ko nga panoni irirangi maaori, i hangaia ai nga huānga hou, kua mohiotia mai i te mutunga o te rau tau 1919. I te XNUMX, he mea e taea ana e te natura anake tae noa ki tenei wa. Ko Ernest Rutherford i tenei wa i uru ki te pahekoheko matūriki me te matūriki. I nga wa o nga whakamatautau, i kite ia i puta mai nga iraoho na te irarangi me te hau hauota.

Ko te whakamaarama anake mo te ahuatanga ko te tauhohenga i waenga i te karihi helium (he matūriki me te karihi o tetahi momotuhanga o tenei huānga) me te hauota (7). Ko te mutunga mai, ka puta te hāora me te hauwai (ko te iraoho te karihi o te wetewete mama rawa atu). Kua tutuki te moemoea a nga tohunga mo te whakawhiti. I roto i nga tekau tau i muri mai, ka puta nga huānga karekau e kitea i te taiao.

Ko nga whakaritenga irirangi o te taiao e tuku ana i nga matūriki-a kua kore e pai mo tenei kaupapa (he nui rawa te arai a Coulomb o nga karihi taumaha mo te matūriki marama kia tata atu ki a ratou). Ko nga kaiwhakatere, e tuku ana i te kaha nui ki te karihi o te iraiti taumaha, ka puta ko "nga oumu makuku", i whakamatau ai nga tupuna o nga tohunga kemu o enei ra ki te whiwhi i te "kingi o nga konganuku" (8).

Inaa, he aha te koura? Ko te nuinga o nga wa ka whakamahia e nga kaiparapara te mercury hei rauemi mata mo tana mahi. Me whakaae ki tenei keehi he "ihu" to ratou. Mai i te mēkuri i mahia ki te neutrons i roto i te reactor karihi i whiwhi tuatahi ai te koura horihori. I whakaatuhia te waahanga whakarewa i te tau 1955 i te Huihuinga o Geneva Atomic.

Pikitia 6. Nga ngota kei runga i te mata koura, ka kitea i te ahua i roto i te karu karu karapa.

7. Te kaupapa o te whakawhitinga tangata tuatahi o nga huānga

Ko nga korero mo te whakatutukitanga o nga tohunga ahupūngao i puta he whakaoho poto i runga i nga whakawhitinga kararehe o te ao, engari ko nga purongo purongo whakamiharo i whakahēhia e nga korero mo te utu o te keri maina i tenei huarahi - he maha nga wa nui atu i te koura taiao. Kare nga reactors e whakakapi i te maina whakarewa utu nui. Engari ko nga waahi me nga mea hanga hangai i roto i a raatau (mo nga kaupapa o te rongoa, te kaha, te rangahau pūtaiao) he nui ake te utu i te koura.

8. Ko te cyclotron o mua e whakahiato ana i nga huānga tuatahi i muri mai i te uranium i roto i te ripanga taima (Lawrence Radiation Laboratory, Whare Wananga o California, Berkeley, Akuhata 1939)

Mo nga kaipanui e pirangi ana ki te tuhura i nga take i whakaarahia i roto i te tuhinga, ka tūtohu ahau i te raupapa tuhinga na Mr. Tomasz Sowiński. I puta i roto i "Young Technics" i te tau 2006-2010 (i raro i te upoko "Pehea i kitea e ratou"). Kei te waatea ano nga tuhinga ki te paetukutuku a te kaituhi i:.

Porohita"Me te ngota mo nga rau tau» I timata ia me te whakamaumahara ko te rau tau kua hipa ka kiia ko te tau o te ngota. Ae ra, kaore e taea e tetahi te kore e kite i nga whakatutukitanga matua a nga tohunga ahupūngao me nga tohunga kemu o te rau tau XNUMX i roto i te hanganga o te matū. Heoi, i nga tau tata nei, kei te tere haere te mohiotanga mo te microcosm, kei te whakawhanakehia nga hangarau e taea ai te raweke i nga ngota me nga ngota ngota takitahi. Ma tenei ka whai mana tatou ki te kii kaore ano kia tae mai te tino tau o te ngota.