Атомыг бүрдүүлдэг тоосонцорыг янз бүрийн аргаар төсөөлж болно, тухайлбал, дугуй тоосны тоосонцор хэлбэрээр. Тэдгээр нь маш жижиг тул тоосны ширхэг бүрийг тусад нь авч үзэх боломжгүй юм. Эргэн тойрон дахь бүх бодис ийм бөөмсөөс бүрддэг. Атомыг бүрдүүлдэг бөөмсүүд юу вэ?
Тодорхойлолт
Атомын доорх бөөмс бол дэлхийг бүхэлд нь босгосон "тоосго"-ны нэг юм. Эдгээр хэсгүүдэд атомын цөмийн нэг хэсэг болох протон ба нейтронууд орно. Цөмийн эргэн тойронд эргэлддэг электронууд ч энэ ангилалд хамаарна. Өөрөөр хэлбэл, физикийн субатомын бөөмс нь протон, нейтрон, электронууд юм. Хүнд танил болсон ертөнцөд дүрмээр бол өөр төрлийн бөөмс олддоггүй - тэд ер бусын богино насалдаг. Нас нь дуусмагц тэд энгийн тоосонцор болж задардаг.
Харьцангуй богино насалдаг эдгээр субатомын тоосонцрын тоо өнөөдөр хэдэн зуугаараа байна. Тэдний тоо маш их байгаа тул эрдэмтэд ердийн нэрийг ашиглахаа больсон. Одтой адил тэдгээрт ихэвчлэн тоон болон цагаан толгойн тэмдэглэгээ өгдөг.
Гол онцлог
Спин, цахилгаан цэнэг, масс зэрэг нь атомын доорх бөөмсийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг юм. Бөөмийн жин нь ихэвчлэн масстай холбоотой байдаг тул зарим бөөмсийг уламжлал ёсоор "хүнд" гэж нэрлэдэг. Эйнштейний тэгшитгэл (E=mc2) нь атомын доорх бөөмийн масс нь түүний энерги, хурдаас шууд хамаардаг болохыг харуулж байна. Цахилгаан цэнэгийн хувьд энэ нь үргэлж үндсэн нэгжийн үржвэр юм. Жишээлбэл, протоны цэнэг +1 бол электроны цэнэг -1 байна. Гэсэн хэдий ч фотон эсвэл нейтрино зэрэг субатомын зарим бөөмс нь цахилгаан цэнэггүй байдаг.
Мөн чухал шинж чанар бол бөөмийн амьдрах хугацаа юм. Сүүлийн үед эрдэмтэд электрон, фотон, түүнчлэн нейтрино, протон зэрэг нь төгс тогтвортой бөгөөд тэдний амьдрах хугацаа бараг хязгааргүй гэдэгт итгэлтэй байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь тийм ч үнэн биш юм. Жишээлбэл, нейтрон нь атомын цөмөөс "чөлөөтлөх" хүртэл л тогтвортой байдаг. Үүний дараа түүний ашиглалтын хугацаа дунджаар 15 минут байна. Бүх тогтворгүй тоосонцор хэзээ ч бүрэн таамаглах боломжгүй квант задралд ордог.
Бөөмийн судалгаа
Атомыг бүтцийг нь нээх хүртэл хуваагдашгүй гэж үздэг байсан. Зууны өмнө Рутерфорд альфа бөөмсийн урсгалаар нимгэн хуудсыг бөмбөгдсөн алдартай туршилтуудаа хийжээ. Бодисын атомууд бараг хоосон болох нь тогтоогдсон. Мөн атомын төвд бидний атомын цөм гэж нэрлэдэг бүх зүйл байдаг - энэатомаас мянга дахин бага. Тухайн үед эрдэмтэд атомыг цөм, электрон гэсэн хоёр төрлийн бөөмсөөс бүрддэг гэж үздэг байсан.
Цаг хугацаа өнгөрөх тусам эрдэмтдэд нэг асуулт гарч ирдэг: Кулоны хүчний нөлөөгөөр протон, электрон, позитрон яагаад хоорондоо наалдаж, өөр өөр чиглэлд задрахгүй байна вэ? Мөн тухайн үеийн эрдэмтдийн хувьд энэ нь тодорхойгүй хэвээр байв: хэрвээ эдгээр бөөмс нь энгийн шинж чанартай бол тэдэнд юу ч тохиолдохгүй бөгөөд тэд үүрд амьдрах ёстой.
Квантын физик хөгжихийн хэрээр нейтрон задралд өртдөгийг судлаачид олж мэдсэн бөгөөд үүний зэрэгцээ маш хурдан байдаг. Энэ нь протон, электрон болон баригдах боломжгүй өөр зүйл болж задардаг. Сүүлийнх нь эрч хүч дутагдаж байгааг анзаарсан. Дараа нь эрдэмтэд энгийн бөөмсийн жагсаалт дууссан гэж таамаглаж байсан ч одоо энэ нь тийм ч хол байгаа нь мэдэгдэж байна. Нейтрино хэмээх шинэ бөөмс нээгдэв. Энэ нь цахилгаан цэнэггүй бөгөөд маш бага масстай.
Нейтрон
Нейтрон нь саармаг цахилгаан цэнэгтэй субатомын бөөмс юм. Түүний масс нь электроны массаас бараг 2000 дахин их юм. Нейтрон нь төвийг сахисан бөөмсийн ангилалд багтдаг тул тэдгээрийн электрон бүрхүүлтэй биш харин атомын цөмтэй шууд харьцдаг. Нейтронууд нь мөн эрдэмтэд бодисын микроскоп соронзон бүтцийг судлах боломжийг олгодог соронзон моменттэй байдаг. Нейтроны цацраг нь биологийн организмд ч хор хөнөөлгүй.
Атомын доорх бөөмс – протон
Эрдэмтэд эдгээрийг олж тогтоосон"Материйн тоосго" нь гурван кваркаас тогтдог. Протон бол эерэг цэнэгтэй бөөмс юм. Протоны масс нь электроны массаас 1836 дахин их байна. Нэг протон, нэг электрон нийлж хамгийн энгийн химийн элемент болох устөрөгчийн атомыг үүсгэдэг. Саяхныг хүртэл протонууд нь аль электронууд нь тэдний дээгүүр эргэлдэж байгаагаас хамаарч радиусаа өөрчилж чадахгүй гэж үздэг байв. Протон бол цахилгаан цэнэгтэй бөөмс юм. Электронтой холбогдвол энэ нь нейтрон болж хувирдаг.
Электрон
Электроныг анх 1897 онд Английн физикч Ж. Томсон нээсэн. Энэ бөөмс нь одоо эрдэмтдийн үзэж байгаагаар энгийн буюу цэгэн биет юм. Энэ бол өөрийн гэсэн бүтэцгүй, өөр жижиг бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэггүй атом дахь субатомын бөөмийн нэр юм. Протон ба нейтронтой нэгдэж электрон атом үүсгэдэг. Одоо эрдэмтэд энэ бөөмс юунаас бүрдэхийг хараахан олж мэдээгүй байна. Электрон бол хязгааргүй жижиг цахилгаан цэнэгтэй бөөмс юм. Эртний Грек хэлнээс орчуулсан "электрон" гэдэг үг нь "хув" гэсэн утгатай - эцэст нь Элласын эрдэмтэд хувыг цахилгаан гүйдлийн үзэгдлүүдийг судлахад ашигладаг байжээ. Энэ нэр томъёог 1894 онд Британийн физикч Ж. Стоуни санал болгосон.
Яагаад энгийн бөөмсийг судалдаг вэ?
Эрдэмтэд яагаад субатомын бөөмсийн талаар мэдэх ёстой вэ гэсэн асуултын хамгийн энгийн хариулт нь атомын дотоод бүтцийн талаарх мэдээлэлтэй байх явдал юм. Гэсэн хэдий ч, энэ мэдэгдэл нь зөвхөн үнэнийг агуулдаг. ATҮнэн хэрэгтээ эрдэмтэд зөвхөн атомын дотоод бүтцийг судалдаггүй - тэдний судалгааны гол чиглэл бол бодисын хамгийн жижиг хэсгүүдийн мөргөлдөөн юм. Эдгээр туйлын эрч хүчтэй бөөмсүүд хоорондоо өндөр хурдтайгаар мөргөлдөхөд жинхэнэ утгаараа шинэ ертөнц үүсч, мөргөлдөөний дараа үлдсэн материйн хэлтэрхий нь эрдэмтдийн хувьд үргэлж нууц хэвээр байсаар ирсэн байгалийн нууцыг тайлахад тусалдаг.
