aldebaran.pravda.sme

Po objavení neutrónov začali sa robiť pokusy s odstreľovaním prvkov neutrónmi. Pre overenie výsledkov boli vyvinuté metódy merania hmotnosti jadier atómov. Pomocou týchto meraní sa zmerali hmotnosti protónov a neutrónov. Upravilo sa značenie v periodickej tabuľke, kde poradové číslo v skutočnosti je počet protónov v jadre a násobok hmotnosti vodíka pre daný prvok je súčet protónov a neutrónov v jadre. Zaviedlo sa protónové číslo Z počet, súčet protónov a neutrónov v jadre je nukleónové číslo A. Prvok X sa podľa týchto hodnôt označuje ako ^A_ZX. Z toho vychádza počet neutrónov N₀=A-Z. Pre daný základný prvok sa odstreľovaním neutrónmi zvýšilo hmotnostné číslo prvku, vznikali umelé izotopy prvkov ktoré vyžarovali určité žiarenie. Žiarenie prvkov spôsobuje, že sa prvky rozpadajú na stabilnejšie. Zistilo sa, že prvky ktoré mali A>200 nemali stabilné jadrá. Podľa stability jadier vyžarovali určité žiarenie ktoré malo rôznu intenzitu. Najzaujímavejší bol pri prvkoch, ktoré vyžarovali beta žiarenie, zvyšovali svoje protónové číslo, ale nukleónové číslo bolo zachované. Znamenalo to, že sa neutrón rozpadol na elektrón a protón. Tento jav skúmal Taliansky fyzik Enrico Fermi. Dospel k názoru, že neutrón musí obsahovať obidva náboje podľa úvahy 0=(+1)+(-1)=>(+1)=0-(-1)=+1. Elektrické náboje drží nejaká sila, ktorá má aj elektrický náboj. Nazval ju elektroslabá jadrová sila. Z meraní energii častíc usúdil, že musí existovať ešte jedna oveľa menšia častica neutríno, ktorá nemá elektrický náboj. Oveľa neskôr to bolo potvrdené a vysvetlené. Pri pokusoch z odstreľovaním neutrónmi striebra zistil, že keď trochu spomalil neutróny prechodom cez parafín tak žiarenie na vzorke striebra bolo až 100x silnejšie. Na parafíne zaznamenal vyžarovanie protónov z veľkou energiou. Neutróny svojou energiou vyvrhovali vodíkové atómy, (protóny z molekúl parafínu. Tým pádom stratili časť energie, zmenšili svoju rýchlosť. Nemecký chemici Otto Hahn,  Fritz Strassmann a nemecká fyzička Lise Meitnerová, ktorá bola židovského pôvodu pokračovali v pokusoch s odstreľovaním pomalými neutrónmi izotopy uránu. Predpokladali, že pri odstreľovaní uránu vzniknú prvky s väčším protonovým číslom ako má urán 92 tzv. transurány.  Nevznikli transurány, ale našli na vzorkách uránu stopy prvku bária ktoré má protónové číslo 56. Nevedeli si to vysvetliť. Vysvetlenie poskytla Lise Meitnerová s jej synovcom Ottom Frischom. Meranie hmotnosti jadier prvkov ukázalo, že súčet hmotností protónov a neutrónov v jadre je menší ako hmotnosť jadra. Vychádzala z Einsteinovho vzorca E=mc². Energia ktorá spôsobila to že sa jadrá spojili sa nemohla stratiť, ale zvyšná energia držala jadrá pokope. Bola to väzbová energia ΔE. Výpočet väzbovej energie bol jednoduchý, pretože hmotnosti protónu m_p a neutrónu m_n sme poznali. Hmotnosť jadier bola meraná, pre daný prvok hodnoty A a Z poznáme. Z toho sa dal odvodiť vzorec ΔE={(A-Z)m_n+Z+m_p)-m_j}c². Keby sme chceli rozbiť jadro tak väzbovú energiu musíme dodať.pretože väzbová energia má záporné znamienko podľa vzorca {(A-Z)m_n+Zm_p)c²}-ΔE=m_jc². Väzbová energia pre jeden nukleón má vzorec ε_j=ΔE/A. Dodať jadru energiu môžeme tým, že pridáme neutrón do jadra tak aby ho jadro absorbovalo. To sa stalo aj pri uráne, neutrón prenikol cez elektrónový obal a jadro ho pohltilo. V prírodnom uráne sa nachádzajú 2 stabilné izotopy uránu, jeden má nukleónovú hmotnosť 235 a druhý 238. Pomalé neutróny absorboval izotop z hmotnostným číslom 235, neskôr bolo zistené, že je to preto lebo neutrón, ktorý vytvorí pár v jadre sa lepšie absorbuje. Jadro sa bude potom snažiť rozdeliť na fragmenty, ktoré budú stabilnejšie a ich nukleónová hmotnosť musí byť menšia ako 200. Uvoľnená energia sa prejaví tým, že prestane celé jadro držať pokope. Na fragmenty jadra budú pôsobiť elektrostatické sily protónov, ktoré im dodajú vysokú kinetickú energiu. Pri tom sa uvoľnia neutróny a gama žiarenie. Tak poskytla židovka Lise Meitnerová návod nemeckým vedcom, spojeným okolo Heisenberga na vytvorenie atómovej bomby. Pri pokusoch z jadrami atómov sa prišlo na to, že v atóme existujú 3 sily. Silné jadrové sily držia jadrá pokope, elektroslabé jadrové sily držia elektrický náboj v jadre a elektróny obehom okolo jadier vytvárajú elektromagnetické sily. Magnetická zložka elektromagnetických síl spôsobuje, že atómy držia hmotu pokope. Elektrostatická zložka spôsobuje to, že elektróny budú priťahované k jadru a zároveň atómy sa medzi sebou nespoja.