З яких елементарних частинок складається атом

Відкрийте підручник з фізики якогось класу. У будь-якому з них ви неодмінно зіткнетеся з темою обговорення подільності частинок. Вченим давно відомо, що атом не є неподільною часткою, він складається з інших частинок, розміри яких набагато менше розміру самого атома. Ці частинки - це електрони, протони і нейтрони. Причому протони і нейтрони складають атомне ядро, зосереджене в центрі атома і має позитивний заряд.

Для того щоб зрозуміти, як виглядає атом і його складові, ви можете намалювати на листку паперу коло маленького діаметру, який зображає ядро. Далі покажіть окружності великого діаметру з центром, які на ядрі. Кожна окружність має діаметр, близький за розміром діаметру інший окружності, але набагато більший, ніж діаметр кола, що зображує атомне ядро. На кожній з великих кіл поставте жирну крапку в будь-якому місці. Дані окружності великого діаметра демонструють електронні орбіталі, а жирні точки - електрони. Саме так і прийнято зображати атом. У центрі знаходиться ядро, що складається з протонів і нейтронів, а навколо обертаються електрони.

Зверніть увагу на те, що електрони мають негативний заряд, а ядро - позитивний. Причому позитивний заряд в ядрі утворюють протони, бо нейтрони електрично нейтральні. Подільність атома і наявність позитивно зараженого ядра була доведена ще фізиком Резерфордом. Він провів експеримент по бомбардуванню листа фольги альфа-частинками, які є продуктами розпаду урану. Зразок урану був поміщений в свинцевий будиночок, для того щоб напрямок руху альфа-частинок було більш прямолінійним. В результаті експерименту спостерігалося те, що переважна кількість альфа-частинок, які є, насправді, ядрами атома гелію, відхиляються на кут більший 90 градусів. Таке можливо тільки в тому випадку, якщо основну масу в атомі складається якесь позитивно заряджене ядро. Таким чином, зокрема, була і обчислена маса ядра, що є основною складовою в загальній масі атома.

Варто зауважити також, що, незважаючи на те, що електрони і протони, що знаходяться в ядрі, мають заряди протилежного знака, електрони не подають на ядро, ліквідуючи таким чином сам атом. Це, звичайно, можна було б пояснити тим, що електрони рухаються і тому не падають на ядро. Однак, відповідно до класичної теорії, що рухаються таким чином заряджені частинки повинні втрачати енергію, а значить і падати на ядро. Пояснення даного ефекту криється в квантовій механіці, де пояснюється, що електрони рухаються лише по «дозволеним» орбітам, перебуваючи на яких, електрони не втрачають енергію.