Zamonaviy eksperimental va amaliy fizikada neytronlar muhim rol o'ynaydi. Ularning yordami bilan energiyani chiqarish mumkin edi atom yadrosi yadroviy parchalanish jarayonida va kuchli energiya manbalarini yaratish. Neytron zaryadsiz zarra bo'lganligi sababli, Kulon to'sig'i uning yadroga kirib borishiga to'sqinlik qilmaydi. Bu yadro tuzilmalari va reaktsiyalarini o'rganish uchun neytrondan foydalanish uchun maxsus imkoniyatlar yaratadi.

Neytronning kashf etilishi tarixi rivojlanish yo'llari uchun juda xarakterlidir yadro fizikasi umuman. Rezerford 1920 yilda umumiy mulohazalarga asoslanib, massasi taxminan protonning massasiga teng bo'lgan zarracha mavjudligini bashorat qilgan va hatto uning ba'zi xususiyatlarini belgilab bergan.

1930 yilda Bote va Bekker plastinkani zarrachalar bilan nurlantirib, hisoblagichga ta'sir qiluvchi qandaydir nurlanishni kuzatdilar. Bu "bir narsa" -zarrachalar bo'lishi mumkin emas edi, chunki -zarrachalarning diapazoni ishlatilgan plastinka qalinligidan kichik edi, chunki bu nurlanish qo'rg'oshin tomonidan zaif so'riladi, uni y-nurlari deb hisoblash tabiiy edi.

1932 yilda Joliot va Kyuri noma'lum nurlanish yo'lida kerosin qo'yish bilan tajribani takrorladilar va kerosindan urilgan protonlarni kuzatdilar. Protonlarning energiyasi teng bo'lib chiqdi, bu yadroviy fotoelektrik effekt paydo bo'ladi. Kimdan umumiy qonunlar Kinematikada shuni ko'rsatish mumkinki, bunday energiyaning protonlari yadro fotoelektrik effekti tufayli yadrodan faqat birlamchi energiyaning energiyasi oshib ketgan taqdirdagina urib ketishi mumkin edi, ammo bu vaqtga kelib yadro energiya darajalari bilan tavsiflanganligi allaqachon aniq edi. faqat bir necha birliklarning tartibi va shuning uchun chiqaradigan yadrolar energiyaga teng bo'lgan qo'zg'aluvchan darajaga ega bo'lishi mumkin emas edi Shunday qilib, bunday qattiq energiyaning manbai masalasi hal etilmadi.

Chadvik Ruterfordning g'oyasini boshqargan holda, Bote va Bekker, Joliot va Kyuri tajribalari natijalarini tahlil qildi va yangi kirib boradigan nurlanish fotonlardan emas, balki og'ir neytral zarralardan iborat bo'lishini taklif qildi. Bulut kamerasida yangi nurlanishning azot bilan oʻzaro taʼsiri natijasida paydo boʻlgan azotning orqaga qaytish yadrolarini va kerosinda hosil boʻlgan orqaga qaytuvchi protonlarni kuzatish orqali Chadvik birinchi boʻlib neytronning massasini aniqladi, bu esa neytronning massasiga taxminan teng boʻlib chiqdi. proton.

Neytron massasining qiymati birinchi marta olingan energiya va impulsning saqlanish qonunlarini ko'rib chiqaylik. Agar neytronlar kerosindan qaytariladigan protonlarni chiqarib yuboradi deb faraz qilsak va neytronning proton bilan to'qnashuvini elastik sochilish deb hisoblasak, proton tomonidan olingan tezlik maksimal bo'lganda, to'qnashuv uchun yozishimiz mumkin:

neytronning massasi qayerda; to'qnashuvdan oldingi neytron tezligi; to'qnashuvdan keyingi neytron tezligi; proton massasi va tezligi.

Bu erda ikkita tenglama uchta noma'lum miqdorni o'z ichiga oladi: (protonning tezligi uning yo'li bilan belgilanadi). Shuning uchun qo'shimcha tajriba talab qilinadi. Uchinchi tenglamani olish uchun azot ustida tajriba bir xil neytronlar bilan takrorlanadi (azot yadrosining massasi va neytron bilan toʻqnashgan azot yadrosining maksimal ortga qaytish energiyasi aniqlanadi. Unga teng. ning orqaga qaytish energiyasi. proton ga teng, shuning uchun yadrolarning qaytish tezligi uchun tenglamalarni birgalikda yechish orqali proton va azot yadrolarining tezligini aniqlash mumkin.

>> Neytronning kashf etilishi

§ 103 NEYTRONNING KASHFI

Atom yadro fizikasi rivojlanishidagi eng muhim bosqich 1932 yilda neytronning ochilishi bo'ldi.

Atom yadrolarining sun'iy o'zgarishi. Insoniyat tarixida birinchi marta yadrolarning sun'iy o'zgarishi 1919 yilda Rezerford tomonidan amalga oshirildi.Bu endi tasodifiy kashfiyot emas edi.

Chunki yadro juda barqaror, ham emas yuqori haroratlar, bosim yo'q, yo'q elektromagnit maydonlar elementlarning o'zgarishiga olib kelmaydi va radioaktiv parchalanish tezligiga ta'sir qilmaydi, keyin Ruterford yadroni yo'q qilish yoki o'zgartirish uchun juda yuqori energiya kerakligini taklif qildi. O'sha paytdagi yuqori energiyaning eng mos tashuvchilari radioaktiv parchalanish paytida yadrolardan chiqadigan alfa zarralari edi.

Sun'iy transformatsiyaga uchragan birinchi yadro azot atomi edi. Azotni radiy chiqaradigan yuqori energiyali zarrachalar bilan bombardimon qilish orqali Rezerford protonlarning ko'rinishini - vodorod atomining yadrolarini kashf etdi.

Birinchi tajribalarda protonlarni ro'yxatga olish sintillyatsiya usuli yordamida amalga oshirildi, 1 va ularning natijalari etarlicha ishonchli va ishonchli emas edi. Ammo bir necha yil o'tgach, bulutli kamerada azotning o'zgarishi kuzatildi. Kamerada radioaktiv dori chiqaradigan har 50 000 zarra uchun taxminan bitta zarra azot yadrosi tomonidan tutiladi, bu esa protonni chiqarishga olib keladi. Bunday holda, azot yadrosi kislorod izotopining yadrosiga aylanadi:

13.9-rasmda ushbu jarayonning bitta fotosurati ko'rsatilgan. Chap tomonda siz xarakterli "vilka" ni ko'rishingiz mumkin - trekning shoxlanishi. Qalin iz kislorod yadrosiga, ingichka iz esa protonga tegishli. Qolgan -zarralar yadrolar bilan to'qnashmaydi va ularning izlari to'g'ri. Boshqa tadqiqotchilar ftor, natriy, alyuminiy va boshqalar yadrolarining zarralari ta'sirida protonlar emissiyasi bilan kechadigan o'zgarishlarni aniqladilar. Og'ir elementlarning yadrolari oxirida topilgan davriy jadval, o'zgarishlarni boshdan kechirmagan. Shubhasiz, katta elektr (musbat) zaryad tufayli zarracha yadroga yaqinlasha olmadi.

1 Scintillation - bu zarralar maxsus modda qatlami, masalan, rux sulfid qatlami bilan qoplangan sirtga urilganda paydo bo'ladigan chaqnashdir.

Joliot-Kyuri Frederik (1900-1958)- Fransuz olimi va ilg'or jamoat arbobi. U rafiqasi Iren bilan birgalikda 1934 yilda sun'iy radioaktivlikni kashf etdi. Kyurilarning -zarrachalar ta'sirida berilliy nurlanishini o'rganishga oid ishlari neytronlarning ochilishi uchun katta ahamiyatga ega edi. 1939 yilda u o'z hamkasblari bilan birinchi marta uran atomi yadrosining bo'linishi paytida chiqariladigan neytronlarning o'rtacha sonini aniqladi va zanjirning asosiy imkoniyatini ko'rsatdi. yadro reaktsiyasi energiya chiqishi bilan.

Neytronning kashf etilishi. 1932 yilda butun yadro fizikasi uchun eng muhim voqea yuz berdi: neytronni Rezerfordning shogirdi, ingliz fizigi D.Chedvik kashf etdi.

Beriliy zarralari bilan bombardimon qilinganda protonlar paydo bo'lmadi. Ammo 10-20 sm qalinlikdagi qo'rg'oshin plastinkasi kabi to'siqni engib o'tishga qodir bo'lgan ba'zi kuchli nurlanishlar aniqlandi.

Iren Jolio-Kyuri (Mari va Per Kyurilarning qizi) va uning turmush o‘rtog‘i Frederik Joliot-Kyuri agar berilliy zarralarini bombardimon qilish natijasida hosil bo‘ladigan nurlanish yo‘liga kerosin plastinka qo‘yilsa, bu nurlanishning ionlashtiruvchi qobiliyati keskin oshishini aniqladi. Ular radiatsiya kerosin plastinkasidan protonlarni chiqarib yuboradi, deb to'g'ri taxmin qilishdi, ular vodorod o'z ichiga olgan bunday moddada ko'p miqdorda mavjud. Bulutli kameradan foydalangan holda (eksperimental diagramma 13.10-rasmda ko'rsatilgan) Joliot-Kyuri turmush o'rtoqlari ushbu protonlarni kashf qilishdi va ularning energiyasini yo'l uzunligiga qarab hisobladilar. Ularning ma'lumotlariga ko'ra, agar protonlar -kvantlar bilan to'qnashuv natijasida tezlashgan bo'lsa, unda bu kvantlarning energiyasi juda katta bo'lishi kerak edi - taxminan 55 MeV.

Chadwick bulutli kamerada azot yadrolarining berilliy nurlanishi bilan to'qnashuv izlarini kuzatdi. Uning hisob-kitoblariga ko'ra, bu kuzatishlarda aniqlangan azot yadrolariga k tezlikni berishga qodir -kvantlarning energiyasi 90 MeV bo'lishi kerak edi. Bulut kamerasidagi argon yadrolari izlarining shunga o'xshash kuzatuvlari bu faraziy kvantlarning energiyasi 150 MeV bo'lishi kerak degan xulosaga keldi. Shunday qilib, yadrolarning massasiz zarralar bilan to'qnashuvi natijasida harakatga kelishini hisobga olsak, tadqiqotchilar aniq bir qarama-qarshilikka keldilar: bir xil kvantlar turli xil energiyaga ega edi.

Beriliy kvantlarining, ya'ni massasiz zarrachalarning emissiyasi haqidagi taxminning asossiz ekanligi ayon bo'ldi. Ba'zi ancha og'ir zarralar -zarrachalar ta'sirida berilliydan uchib chiqadi. Axir, faqat og'ir zarralar bilan to'qnashuvda protonlar yoki azot va argon yadrolari tajribada kuzatilgan yuqori energiyani olishlari mumkin edi. Bu zarralar katta penetratsion kuchga ega bo'lganligi va gazni to'g'ridan-to'g'ri ionlashtirmaganligi sababli ular elektr jihatdan neytral edi. Axir, zaryadlangan zarracha materiya bilan kuchli ta'sir qiladi va shuning uchun tezda o'z energiyasini yo'qotadi.

Yangi zarracha neytron deb ataldi. Uning mavjudligini Ruterford Chadvik tajribalaridan 10 yil oldin bashorat qilgan. Neytronlar bilan to'qnashayotgan yadrolarning energiyasi va impulsidan bu yangi zarrachalarning massasi aniqlandi. Bu protonning massasidan biroz kattaroq bo'lib chiqdi - proton uchun 1836,1 o'rniga 1838,6 elektron massasi. Oxir-oqibat, b-zarralar berilliy yadrolariga kirganda, quyidagi reaktsiya sodir bo'lishi aniqlandi:

Bu erda neytronning ramzi; uning zaryadi nolga teng va nisbiy massa- taxminan bir."

Neytron - bu beqaror zarracha: erkin neytron taxminan 15 daqiqada protonga, elektronga va neytrinoga - massasiz neytral zarraga aylanadi.

Elementar zarracha - neytron elektr zaryadiga ega emas. Neytronning massasi protonning massasidan taxminan 2,5 elektron massaga kattaroqdir.

Nima uchun proton bilan markaziy to'qnashuvda neytron barcha energiyani unga o'tkazadi, lekin azot yadrosi bilan to'qnashganda, uning faqat bir qismini tushuntiring.

Myakishev G. Ya., Fizika. 11-sinf: tarbiyaviy. umumiy ta'lim uchun muassasalar: asosiy va profil. darajalari / G. Ya. Myakishev, B. V. Buxovtsev, V. M. Charugin; tomonidan tahrirlangan V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - M.: Ta'lim, 2008. - 399 b.: kasal.

Fizika fanidan kalendar va tematik rejalashtirish, fizika bo'yicha video onlayn, maktabda fizika va astronomiya yuklab olish

Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani yangilash, darsdagi innovatsiya elementlari, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun kalendar rejasi uslubiy tavsiyalar muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslar

1920 yilda Rezerford elektron va protonning qoʻshilishi natijasida hosil boʻlgan neytral elementar zarracha mavjudligi haqida taxmin qildi. O'ttizinchi yillarda bu zarrachani aniqlash bo'yicha tajribalar o'tkazish uchun J.Chadvik Kavendish laboratoriyasiga taklif qilindi. Tajribalar ko'p yillar davomida o'tkazildi. Vodorod orqali elektr zaryadidan foydalanib, yadrolarni bombardimon qilgan erkin protonlar hosil bo'ldi turli elementlar. Hisob-kitoblarga ko'ra, kerakli zarrachani yadrodan chiqarib tashlash va uni yo'q qilish va proton va elektron parchalanish izlaridan taqillatish harakatlarini bilvosita qayd etish mumkin edi.

1930 yilda Bote va Bekker nurlanishdi a- berilliy zarralari ulkan penetratsion quvvatga ega nurlanishni aniqladi. Noma'lum nurlar qo'rg'oshin, beton, qum va boshqalardan o'tdi. Avvaliga bu qiyin bo'lishi kerak edi rentgen nurlanishi. Ammo bu taxmin tanqidga dosh bermadi. Yadrolar bilan kamdan-kam uchraydigan to'qnashuvlarni kuzatganda, ikkinchisi shu qadar katta daromad oldiki, buni tushuntirish uchun rentgen fotonlarining g'ayrioddiy yuqori energiyasini qabul qilish kerak edi.

Chadvik Bote va Bekkerning tajribalarida u aniqlashga urinayotgan neytral zarralar berilliydan uchib chiqdi, deb qaror qildi. Neytral zarrachalarning sizib chiqishini aniqlashga umid qilib, tajribalarni takrorladi, ammo hech qanday natija bermadi. Hech qanday iz topilmadi. U tajribalarini bir chetga surib qo'ydi.

Uning eksperimentlarini qayta boshlash uchun hal qiluvchi turtki Iren va Frederik Joliot-Kyuri tomonidan nashr etilgan berilliy nurlanishining kerosindan protonlarni urib tushirish qobiliyatiga bag'ishlangan maqola edi (1932 yil yanvar). Joliot-Kyuri natijalarini hisobga olgan holda, u Bothe va Becker tajribalarini o'zgartirdi. Uning yangi o'rnatish diagrammasi 30-rasmda ko'rsatilgan. Berilliy nurlanishi sochilish yo'li bilan ishlab chiqarilgan. a- berilliy plastinkasidagi zarralar. Radiatsiya yo'liga kerosin bloki qo'yildi. Radiatsiya protonlarni kerosindan chiqarib yuborishi aniqlandi.

Endi biz berilliyning nurlanishi neytronlar oqimi ekanligini bilamiz. Ularning massasi deyarli protonning massasiga teng, shuning uchun neytronlar energiyaning katta qismini oldinga uchadigan protonlarga o'tkazadilar, ular kerosindan chiqib ketgan va oldinga uchadigan protonlar taxminan energiyaga ega edi 5,3 MeV. Chadvik protonlarning ishdan chiqishini Kompton effekti bilan izohlash imkoniyatini darhol rad etdi, chunki bu holda protonlarga sochilgan fotonlar taxminan 200 ga yaqin katta energiyaga ega deb taxmin qilish kerak edi. 50 MeV(o'sha paytda bunday yuqori energiyali fotonlarning manbalari ma'lum emas edi). Shuning uchun u kuzatilgan o'zaro ta'sir sxema bo'yicha sodir bo'ladi, degan xulosaga keldi
Joliot-Kyuri reaktsiyasi (2)

Ushbu tajribada nafaqat erkin neytronlar birinchi marta kuzatildi, balki u birinchi yadroviy transformatsiya - geliy va berilliyning sintezi orqali uglerod hosil bo'ldi.

Vazifa 1. Chadvik tajribasida kerosindan chiqarilgan protonlar energiyaga ega edi 5,3 MeV. Fotonlarning tarqalishi paytida protonlar bunday energiyaga ega bo'lishi uchun fotonlar energiyaga ega bo'lishi kerakligini ko'rsating. 50 MeV.

Moddalar molekulalardan va o'z navbatida atomlardan iborat ekanligi aniqlangandan so'ng, fiziklar yangi savolga duch kelishdi. Atomlarning tuzilishini - ular nimadan iboratligini aniqlash kerak edi. Uning shogirdlari ham bu qiyin muammoni hal etishni o'z zimmalariga olishdi. Ular o'tgan asrning boshida proton va neytronni kashf etdilar

E. Rezerford allaqachon atom yadro va uning atrofida juda katta tezlikda aylanadigan elektronlardan iborat degan taxminlarga ega edi. Ammo atomning yadrosi nimadan iboratligi to'liq aniq emas edi. E. Rezerford atom yadrosi tarkibida har qanday gipotezani ilgari surdi kimyoviy element yadro bo'lishi kerak

Keyinchalik bu protonning kashf etilishiga olib kelgan bir qator tajribalar bilan isbotlangan. E.Rezerford eksperimental tajribalarining mohiyati shundan iborat ediki, azot atomlari alfa-nurlanish bilan bombardimon qilinib, uning yordamida azot atom yadrosidan ayrim zarrachalar urib tushirildi.

Bu jarayon fotosensitiv plyonkada qayd etilgan. Biroq, porlash juda zaif va filmning sezgirligi ham past edi, shuning uchun E. Ruterford o'z shogirdlariga tajribani boshlashdan oldin qorong'i xonada ketma-ket bir necha soat o'tkazishni tavsiya qildi, shunda ularning ko'zlari deyarli sezilmaydi. yorug'lik signallari.

Ushbu tajribada, xarakterli yorug'lik izlaridan, urib yuborilgan zarralar vodorod va kislorod atomlarining yadrolari ekanligi aniqlandi. E.Rezerfordning proton kashfiyotiga olib kelgan gipotezasi ajoyib tarzda tasdiqlandi.

E. Ruterford bu zarrani proton deb atashni taklif qildi (tarjimasi yunon tili"protos" birinchi degan ma'noni anglatadi). Bunday holda, biz buni shunday tushunishimiz kerakki, vodorodning atom yadrosi shunday tuzilishga egaki, unda faqat bitta proton mavjud. Shunday qilib proton kashf qilindi.

U musbat elektr zaryadiga ega. Bunda u miqdoriy jihatdan elektronning zaryadiga teng, faqat belgisi qarama-qarshidir. Ya'ni, proton va elektron bir-birini muvozanatlashtirganga o'xshaydi. Shuning uchun barcha jismlar atomlardan tashkil topganligi uchun dastlab zaryadsiz bo'lib, ularga elektr maydoni ta'sir qila boshlaganda elektr zaryadini oladi. Turli xil kimyoviy elementlarning atom yadrolarining tuzilishi o'z ichiga olishi mumkin Ko'proq protonlar vodorod atom yadrosiga qaraganda.

Proton kashf etilgandan so'ng, olimlar kimyoviy element atomining yadrosi nafaqat protonlardan iborat ekanligini tushuna boshladilar, chunki berilliy atomining yadrolari bilan fizik tajribalar o'tkazib, ular atomning yadrosida to'rtta birlik mavjudligini aniqladilar. yadro, umumiy yadro massasi esa to'qqiz birlik. Yana besh massa birligi elektr zaryadiga ega bo'lmagan ba'zi noma'lum zarralarga tegishli deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri edi, chunki aks holda elektron-proton muvozanati buziladi.

E. Rezerfordning shogirdi boʻlib, u tajribalar oʻtkazdi va berilliyning atom yadrosidan alfa nurlanishi bilan bombardimon qilinganda uchib chiqqan elementar zarralarni aniqlay oldi. Ma'lum bo'lishicha, ularda hech qanday elektr zaryadi yo'q. Zaryadning yo'qligi bu zarralar reaksiyaga kirishmaganligi sababli aniqlandi, keyin atom yadrosi tuzilishining etishmayotgan elementi topilganligi aniq bo'ldi.

D.Chedvik tomonidan kashf etilgan bu zarracha neytron deb ataldi. Ma'lum bo'lishicha, u proton bilan bir xil massaga ega, ammo yuqorida aytib o'tilganidek, elektr zaryadiga ega emas.

Bundan tashqari, proton va neytronlar soni davriy sistemadagi kimyoviy elementning seriya raqamiga teng ekanligi eksperimental tarzda tasdiqlandi.

Koinotda siz ko'pincha yulduzlar evolyutsiyasining yakuniy bosqichi bo'lgan neytron yulduzlari kabi ob'ektlarni kuzatishingiz mumkin. Bunday neytron yulduzlar juda zich.

Video darsning tavsifi

Atom yadro va elektron qobiqdan iborat. Yadroda ikki xil nuklon - proton va neytron mavjud. 1919 yilda Rezerford atom yadrosi fizikasini o'rganar ekan, insoniyat tarixida birinchi bo'lib yadrolarni sun'iy ravishda o'zgartirishni amalga oshirdi va bu yangi kashfiyotlar uchun turtki bo'ldi. U yadroni yo'q qilish yoki o'zgartirish uchun juda katta energiya kerakligini taklif qildi, chunki yadro juda barqaror va unga yuqori harorat, bosim va elektromagnit maydonlar ta'sir qilmaydi. Rezerford, shuningdek, harorat, bosim va elektromagnit maydon yadroning radioaktiv parchalanish tezligiga ta'sir qilmasligini eksperimental tekshirishga muvaffaq bo'ldi, uning tashuvchilari o'sha paytda radioaktiv parchalanish paytida yadrolardan chiqadigan alfa zarralari hisoblanadi. Ruterfordning tajribasi quyidagicha edi. Azot atomi radiy chiqaradigan yuqori energiyali a zarralari bilan bombardimon qilindi. Natijada protonlar - vodorod atomining yadrolari paydo bo'lishi aniqlandi. Protonni ro'yxatga olish sintillyatsiya usuli yordamida amalga oshirildi. Olingan natijalar tasdiqlanishi kerak edi. Bu bir necha yil o'tgach, bulutli kamerada azotning o'zgarishini kuzatish orqali amalga oshirildi. Keyin olimlar azot yadrosining o'zgarishi haqida shunday xulosaga kelishdi:
EN 14 -7 kislorod izotopining yadrosiga 17 - 8 va bir vaqtning o'zida proton chiqariladi - vodorod atomi ASH 1 1. Ushbu transformatsiyani amalga oshirish uchun radioaktiv tomonidan chiqarilgan har 50 000 a zarrachadan bitta a zarrasi. bulut kamerasidagi dori azot yadrosi tomonidan ushlanadi. Ushbu jarayonning fotosurati trekning shoxlanishini ko'rsatadi. Qalin iz kislorod yadrosiga, yupqa iz esa protonga tegishli. Qolgan a zarrachalarning izlari toʻgʻri, shuning uchun ular azot yadrolari bilan toʻqnashmaydi. Ftor, natriy, alyuminiy va boshqa elementlarning yadrolari bilan a-zarrachalar ta'sirida bir elementning yadrolarini boshqasining yadrosiga aylantirish bo'yicha shunga o'xshash tajribalar muvaffaqiyatli o'tkazildi. Barcha holatlarda protonlar ham chiqarilgan. Muammolar faqat davriy jadvalning oxirida joylashgan og'ir elementlarning yadrolari bilan yuzaga keldi. Ular o'zgarishlarni boshdan kechirmadilar, chunki alfa zarrasi yadroga yaqinlasha olmadi, chunki u katta elektr musbat zaryadga ega.
1932 yilda Rezerfordning shogirdi, ingliz fizigi Jeyms Chadvik neytronni kashf etdi. U berilliyni alfa zarralari bilan bombardimon qildi. Bunday holda, protonlar paydo bo'lmadi, lekin 10-20 sm qalinlikdagi qo'rg'oshin plitasini engib o'tishga qodir bo'lgan yuqori penetratsion nurlanish aniqlandi, bular yuqori energiyali g-nurlari edi. Frantsiyalik ilmiy juftlik Frederik va Iren Joliot-Kyuri ham xuddi shu yo'nalishda ishlagan. Ular 1934 yilda sun'iy radioaktivlikni topdilar. Beriliyning a-zarrachalar ta'sirida nurlanishini o'rganish bo'yicha o'tkazgan tajribalari natijalari katta qiymat neytronlarning kashfiyoti uchun. Atom yadrosini o'rganish shu bilan tugamadi, balki faqat katta kuch bilan avj oldi. 1939 yilda Joliot-Kyuri va uning hamkasblari energiya chiqishi bilan yadro zanjiri reaktsiyasi mumkinligini isbotladilar va uran atomi yadrosining bo'linishi paytida chiqarilgan neytronlarning o'rtacha sonini aniqladilar. Joliot-Kyuri juftligi tajribalarini davom ettirib, agar berilliyni alfa zarralari bilan bombardimon qilganda hosil bo'ladigan nurlanish yo'liga kerosin plastinka qo'yilsa, bu nurlanishning ionlashtiruvchi qobiliyati tezda oshib borishini aniqladilar, chunki nurlanish kerosindan protonlarni chiqarib yuboradi. Bu vodorod o'z ichiga olgan moddada ko'p bo'lgan plastinka. Protonlar bulutli kamera yordamida aniqlandi va ularning energiyasi ularning yo'l uzunligidan baholandi. Ularning fikricha, protonlar juda katta energiyaga ega - taxminan 55 MeV (megaelektronvolt) bo'lgan -kvantlar bilan to'qnashuv natijasida tezlashgan.
1 megaelektronvolt (MeV) 1 million elektronvoltga teng. Agar biz 1 eV haroratni taxminan 11 6040C bilan solishtiradigan bo'lsak, Chadvik bulutli kamerada berilliy nurlanishi bilan to'qnashuvni boshdan kechirgan azot yadrolarining izlarini kuzatar ekan, azot yadrolariga tezlik berishga qodir bo'lgan -kvantlarning energiyasi bo'lishi kerakligini ta'kidladi. 90 MeV, argon yadrolari uchun esa bu faraziy -kvantlarning energiyasi 150 MeV bo'lishi kerak. Bu tajribalar natijalari shuni ko'rsatdiki, yadrolar massasiz zarralar bilan to'qnashuvi natijasida harakatlana boshlaydi va bir xil kvantlar turli xil energiyaga ega bo'ladi. Bu olimlarni noto'g'ri yo'ldan ozdirdi, chunki massasiz zarralar - berilliy kvantlarining chiqarilishi haqidagi taxmin noto'g'ri ekanligi ma'lum bo'ldi, ya'ni berilliydan zarralar ta'sirida protonlar yoki protonlar bilan to'qnashganda boshqa og'ir zarralar uchib chiqadi. azot va argon yadrolari ko'proq energiya olishlari mumkin edi. Bundan tashqari, katta kirib borish qobiliyatiga ega bo'lgan bu zarralar gazni ionlashtirmadi, balki elektr neytral edi, chunki zaryadlangan zarrachalar materiya bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida tezda o'z energiyasini yo'qotadi.
Bu zarracha neytron deb ataldi. Neytronlarning massasi ular bilan to'qnashgan yadrolarning energiyasi va impulsi bilan aniqlangan. Bu protonning massasidan biroz kattaroq bo'lib chiqdi - proton uchun 1836,1 o'rniga 1838,6 elektron massasi. Neytronning massasi protonning massasidan 1,94 MeV ga oshadi, ya'ni 2,5 massadan ortiq yoki oddiyroq aytganda, elektrondan 1840 marta ko'p. Shuning uchun ular atomning deyarli butun massasi uning yadrosida to'planganligini aytishadi.-zarrachalarning berilliy yadrolariga kirishi natijasida berilliyni uglerodga aylantiruvchi va neytron chiqaradigan reaksiya yuzaga keladi.Neytron elektr zaryadiga ega bo'lmagan beqaror elementar zarrachadir. EN bitta nol - neytronning ramzi; zaryad nolga teng, nisbiy massasi esa bitta. Erkin neytron taxminan 15 daqiqada proton, elektron va neytrinoga - massasiz neytral zarrachaga parchalanadi. Neytronning massasi taxminan 2,5 elektron massasi yoki protonning massasidan 1840 marta katta. Neytron tadqiqotlari. Shapiro va Estulin 1955 yilda elektrostatik maydonda termal neytronlar nurining burilishi orqali neytron zaryadini to'g'ridan-to'g'ri o'lchashni amalga oshirib, neytron zaryadining elektron zaryadining minus 12 kuchiga 6 marta 10 dan kam ekanligini aniqladilar. O'lchov natijalarini ko'zgulardan aks ettirish orqali nurlar kolimatsiyasining eng yaxshi sharoitlarida tekshirib, ular oldilar: zaryad elektron zaryadining minus bir to'qqiz nuqta va uch ball etti marta 10 dan minus 18 gacha bo'lgan yig'indisi yoki farqiga teng, ya'ni. neytrondagi zaryad aniqlanmadi.
Neytronlarning materiyadan o'tayotganda parchalanishini kuzatish juda qiyin. Biroq, uni vakuumda kuzatish mumkin, buning uchun sekin neytronlarning intensiv nurlaridan foydalanish kerak;
Neytronning yarim yemirilish davri 1950 yilda aniqlangan. Robsonning so'zlariga ko'ra, 9-25 daqiqa bo'lib chiqdi. Robsonning keyingi ishlarida davrning aniq qiymati berilgan: 12,8 ± 2,5 daqiqa.

1967 yilda Kristensen va boshqa olimlar neytronning yarimparchalanish davrining yangi o'lchovlarini o'tkazdilar va yarimparchalanish davri 650 plyus yoki minus 10 soniyaga teng ekanligini aniqladilar. O'rtacha umr ko'rish muddati t (tau) yarim yemirilish davri bilan quyidagi nisbat bilan bog'liq: Yarim yemirilish muddati tau neytron vaqtlarining ko'paytmasiga teng. tabiiy logarifm ikkita, ikkitaning tabiiy logarifmini hisoblab, biz yarim yemirilish muddatini umrning 0,69 barobariga teng bo'lamiz. Shunday qilib, t (tau) ning o'rtacha ishlash muddati 940 plyus yoki minus 15 soniya yoki soniyaning uchinchi darajasiga taxminan 10 ni tashkil qiladi.

Endi neytronlar juda keng qo'llaniladi. IN yadro reaktorlari Og'ir uran yadrolari neytronlar ta'sirida parchalanganda juda katta energiya ajralib chiqadi. Biroq, bu jarayonni nazorat qilish kerak, chunki energiya miqdori shunchalik katta bo'lishi mumkinki, bu portlashga olib keladi. Shuning uchun atom elektr stansiyalari ushbu jarayonning moderatorlaridan foydalanadi.

Savol tug'iladi: nega neytron va radioaktiv urandan foydalanish kerak? Javob oddiy. Urandan foydalanish yerning yoqilg'i resurslarini tejashga yordam beradi, garchi u xavfsizlikni ta'minlash uchun qo'shimcha xarajatlarni talab qiladi.
IN zamonaviy dunyo Olimlar yangi foydalanish usullarini topishga harakat qilmoqdalar elementar zarralar- elektronlar, neytronlar va protonlar. Bular kollayderlar, tezkor neytron reaktorlari.