Будова і заряд ядра атома
Те, що всі предмети складаються з елементарних частинок, припускали ще вчені Стародавньої Греції. Але ні довести цей факт, ні спростувати в ті часи не було ніякої можливості. Та й про властивості атомів в давнину могли лише здогадуватися, грунтуючись на власних спостереженнях за різними речовинами.
Довести, що всі речовини складаються з елементарних частинок, вдалося лише в 19-му столітті і то побічно. В цей же час фізики і хіміки по всьому світу намагалися створити єдину теорію елементарних частинок, що описує їх будова і пояснює різні властивості, такі, наприклад, як заряд ядра.
Вивченню молекул, атомів і їх будови були присвячені праці багатьох вчених. Фізика поступово перейшла у вивчення мікросвіту - елементарних частинок, їх взаємодії і властивостей. Вчені стали цікавитися, з чого складається атомне ядро, висувати гіпотези і намагатися їх довести, хоча б побічно.
В результаті в якості базової теорії була прийнята планетарна модель будови атома, запропонована Ернестом Резерфордом і Нільсом Бором. Відповідно до цієї теорії, заряд ядра будь-якого атома позитивний, в той час як за його орбітах обертаються негативно заряджені електрони, в результаті роблячи атом електрично нейтральним. З часом дана теорія була багаторазово підтверджена різного роду експериментами, починаючи з дослідів одного з її співавторів.
Сучасна ядерна фізика вважає теорію Резерфорда-Бора фундаментальної, всі дослідження атомів і їх елементів грунтуються на ній. З іншого боку більшість гіпотез, що з'явилися за останні 150 років, практично так і не були підтверджені. Виходить, що ядерна фізика в своїй більшості є теоретичною зважаючи надмалих розмірів досліджуваних об'єктів.
Звичайно ж, у сучасному світі визначити заряд ядра алюмінію, наприклад (або будь-якого іншого елемента) набагато простіше, ніж в 19-му столітті і тим більше - в Стародавній Греції. Але роблячи нові відкриття в даній області, вчені часом приходять до дивних висновків. Намагаючись знайти рішення одного завдання, фізика елементарних частинок стикається з новими проблемами і парадоксами.
Спочатку теорія Резерфорда говорить про те, що хімічні властивості речовини залежать від того, який заряд ядра його атома і, як наслідок, від числа електронів, що обертаються за його орбітах. Сучасна хімія і фізика в повній мірі підтверджують дану версію. Незважаючи на те, що вивчення структури молекул спочатку відштовхувалася від найпростішої моделі - атома водню, заряд ядра якого дорівнює 1, теорія повною мірою поширюється на всі елементи таблиці Менделєєва, включаючи рідкоземельні метали і радіоактивні речовини, отримані штучним шляхом наприкінці минулого тисячоліття.
Цікаво, що ще задовго до досліджень Резерфорда англійський хімік, лікар за освітою Вільям Проут зауважив, що питома вага різних речовин кратний даним показником водню. Він тоді припустив, що всі інші елементи попросту складаються з водню на якомусь простому рівні. Що, наприклад, частка азоту - це 14 таких мінімальних часток, кисню - 16 і т. Д. Якщо розглядати дану теорію глобально в сучасній інтерпретації, то в цілому вона вірна.