Massa del protone.

DEFINIZIONE

Protone chiamata particella stabile appartenente alla classe degli adroni, che è il nucleo di un atomo di idrogeno.

Gli scienziati non sono d'accordo su quale evento scientifico debba essere considerato la scoperta del protone. Un ruolo importante nella scoperta del protone fu giocato da:

1. creazione di un modello planetario dell'atomo da parte di E. Rutherford;
2. scoperta degli isotopi da parte di F. Soddy, J. Thomson, F. Aston;
3. osservazioni del comportamento dei nuclei degli atomi di idrogeno quando vengono eliminati dalle particelle alfa dei nuclei di azoto di E. Rutherford.

Le prime fotografie delle tracce dei protoni furono ottenute da P. Blackett in una camera a nebbia mentre studiava i processi di trasformazione artificiale degli elementi. Blackett ha studiato il processo di cattura delle particelle alfa da parte dei nuclei di azoto. In questo processo veniva emesso un protone e il nucleo di azoto veniva convertito in un isotopo di ossigeno.

I protoni, insieme ai neutroni, fanno parte dei nuclei di tutti gli elementi chimici. Il numero di protoni nel nucleo determina il numero atomico dell'elemento nella tavola periodica D.I. Mendeleev.

Un protone è una particella caricata positivamente. La sua carica è uguale in grandezza alla carica elementare, cioè al valore della carica dell'elettrone. La carica di un protone viene spesso indicata con , quindi possiamo scrivere che:

Attualmente si ritiene che il protone non sia una particella elementare. Ha una struttura complessa e consiste di due quark u e un quark d. La carica elettrica di un quark u () è positiva ed è uguale a

La carica elettrica di un quark d () è negativa e pari a:

I quark collegano lo scambio di gluoni, che sono quanti di campo; sopportano forti interazioni. Il fatto che i protoni abbiano diversi centri di diffusione puntiforme nella loro struttura è confermato da esperimenti sulla diffusione degli elettroni da parte dei protoni.

Il protone ha una dimensione finita, su cui gli scienziati stanno ancora discutendo. Attualmente il protone è rappresentato come una nuvola dai confini sfumati. Tale confine è costituito da particelle virtuali che emergono e annichilano costantemente. Ma nella maggior parte dei problemi semplici, un protone può, ovviamente, essere considerato una carica puntiforme. La massa a riposo di un protone () è approssimativamente uguale a:

La massa di un protone è 1836 volte maggiore della massa di un elettrone.

I protoni prendono parte a tutte le interazioni fondamentali: le interazioni forti uniscono protoni e neutroni nei nuclei, elettroni e protoni si uniscono negli atomi utilizzando le interazioni elettromagnetiche. Come interazione debole possiamo citare, ad esempio, il decadimento beta di un neutrone (n):

dove p è un protone; — elettrone; - antineutrino.

Il decadimento del protone non è stato ancora ottenuto. Questo è uno degli importanti problemi moderni della fisica, poiché questa scoperta rappresenterebbe un passo significativo nella comprensione dell'unità delle forze della natura.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Esercizio	I nuclei dell'atomo di sodio sono bombardati da protoni. Qual è la forza di repulsione elettrostatica di un protone dal nucleo di un atomo se il protone è a distanza m) Consideriamo che la carica del nucleo di un atomo di sodio è 11 volte maggiore della carica di un protone. L'influenza del guscio elettronico dell'atomo di sodio può essere ignorata.
Soluzione	Come base per risolvere il problema, prenderemo la legge di Coulomb, che può essere scritta per il nostro problema (assumendo che le particelle siano puntiformi) come segue: dove F è la forza dell'interazione elettrostatica delle particelle cariche; Cl è la carica del protone; - carica del nucleo dell'atomo di sodio; - costante dielettrica del vuoto; - costante elettrica. Utilizzando i dati a nostra disposizione, possiamo calcolare la forza repulsiva richiesta:
Risposta	N

ESEMPIO 2

Una volta si credeva che la più piccola unità strutturale di qualsiasi sostanza fosse una molecola. Quindi, con l'invenzione di microscopi più potenti, l'umanità è stata sorpresa di scoprire il concetto di atomo: una particella composita di molecole. Sembrerebbe molto meno? Nel frattempo, anche più tardi si è scoperto che l'atomo, a sua volta, è costituito da elementi più piccoli.

All'inizio del XX secolo, un fisico britannico scoprì la presenza dei nuclei nell'atomo - strutture centrali; fu questo momento che segnò l'inizio di una serie infinita di scoperte riguardanti la struttura del più piccolo elemento strutturale della materia.

Oggi, sulla base del modello nucleare e grazie a numerosi studi, è noto che l'atomo è costituito da un nucleo circondato da nuvola di elettroni. Tale “nuvola” contiene elettroni o particelle elementari con carica negativa. Il nucleo, al contrario, comprende particelle con carica elettricamente positiva, chiamate protoni. Il fisico britannico già citato poté osservare e successivamente descrivere questo fenomeno. Nel 1919 condusse un esperimento in cui le particelle alfa espellevano i nuclei di idrogeno dai nuclei di altri elementi. Pertanto, è stato in grado di scoprire e dimostrare che i protoni non sono altro che un nucleo senza un singolo elettrone. Nella fisica moderna, i protoni sono simboleggiati dal simbolo p o p+ (che indica una carica positiva).

Protone tradotto dal greco significa "primo, principale" - una particella elementare appartenente alla classe barioni, quelli. relativamente pesante È una struttura stabile, la sua durata è superiore a 2,9 x 10 (29) anni.

A rigor di termini, oltre al protone, contiene anche neutroni che, come dice il nome, hanno carica neutra. Entrambi questi elementi sono chiamati nucleoni.

La massa del protone, a causa di circostanze abbastanza ovvie, non può essere misurata per molto tempo. Ora si sa che è così

mp=1,67262∙10-27 kg.

Questo è esattamente l'aspetto della massa a riposo di un protone.

Passiamo ora a considerare le interpretazioni della massa del protone specifiche di diverse aree della fisica.

La massa di una particella nell'ambito della fisica nucleare assume spesso una forma diversa; la sua unità di misura è amu.

A.e.m. - unità di massa atomica. Un amu equivale a 1/12 della massa di un atomo di carbonio, il cui numero di massa è 12. Pertanto, 1 unità di massa atomica è pari a 1,66057 10-27 kg.

La massa di un protone quindi appare così:

mp = 1,007276 a. mangiare.

Esiste un altro modo per esprimere la massa di questa particella carica positivamente, utilizzando diverse unità di misura. Per fare questo bisogna prima accettare come assioma l’equivalenza tra massa ed energia E=mc2. Dove c - e m sono la massa corporea.

La massa del protone in questo caso sarà misurata in megaelettronvolt o MeV. Questa unità di misura è utilizzata esclusivamente nella fisica nucleare e atomica e serve a misurare l'energia necessaria per trasferire una particella tra due punti in C a condizione che la differenza di potenziale tra questi punti sia di 1 Volt.

Quindi, tenendo conto che l'1 a.m. = 931,494829533852 MeV, la massa del protone è approssimativamente

Questa conclusione è stata ottenuta sulla base di misurazioni spettroscopiche di massa, ed è la massa nella forma in cui è data sopra che viene comunemente chiamata anche e energia di riposo del protone.

Pertanto, in base alle esigenze dell'esperimento, la massa della particella più piccola può essere espressa in tre valori diversi, in tre diverse unità di misura.

Inoltre, la massa di un protone può essere espressa rispetto alla massa di un elettrone, che, come è noto, è molto più “pesante” di una particella carica positivamente. La massa, con un calcolo approssimativo ed errori significativi in ​​questo caso, sarà 1836,152672 rispetto alla massa dell'elettrone.

I protoni prendono parte alle reazioni termonucleari, che sono la principale fonte di energia generata dalle stelle. In particolare, le reazioni pag Il ciclo, da cui proviene quasi tutta l'energia emessa dal Sole, si riduce alla combinazione di quattro protoni in un nucleo di elio-4 con la trasformazione di due protoni in neutroni.

In fisica si indica il protone P(O P+). La designazione chimica del protone (considerato come uno ione idrogeno positivo) è H+, la designazione astrofisica è HII.

Apertura [ | ]

Proprietà dei protoni[ | ]

Il rapporto tra le masse del protone e dell’elettrone, pari a 1836.152 673 89(17), con una precisione dello 0,002% è pari al valore 6π 5 = 1836.118…

La struttura interna del protone fu studiata per la prima volta sperimentalmente da R. Hofstadter studiando le collisioni di un fascio di elettroni ad alta energia (2 GeV) con protoni (Premio Nobel per la fisica 1961). Il protone è costituito da un nucleo pesante (nucleo) del raggio di cm, con un'elevata densità di massa e carica, trasportante ≈ 35% (\displaystyle \circa 35\%) carica elettrica del protone e del guscio relativamente rarefatto che lo circonda. A distanza da ≈ 0, 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 0,25\cdot 10^(-13)) Prima ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 1,4\cdot 10^(-13)) cm questo guscio è costituito principalmente da mesoni virtuali ρ - e π ≈ 50% (\displaystyle \circa 50\%) carica elettrica del protone, quindi alla distanza ≈ 2, 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 2,5\cdot 10^(-13)) cm si estende un guscio di mesoni virtuali ω - e π -, che trasportano circa il 15% della carica elettrica del protone.

La pressione al centro del protone creato dai quark è di circa 10 35 Pa (10 30 atmosfere), cioè superiore alla pressione all'interno delle stelle di neutroni.

Il momento magnetico di un protone viene misurato misurando il rapporto tra la frequenza di risonanza di precessione del momento magnetico del protone in un dato campo magnetico uniforme e la frequenza del ciclotrone dell'orbita circolare del protone nello stesso campo.

Ci sono tre quantità fisiche associate ad un protone che hanno la dimensione della lunghezza:

Le misurazioni del raggio del protone utilizzando normali atomi di idrogeno, effettuate con vari metodi a partire dagli anni '60, hanno portato (CODATA -2014) al risultato 0,8751 ± 0,0061 femtometro(1 fm = 10 −15 m). I primi esperimenti con atomi di idrogeno muonico (dove l'elettrone è sostituito da un muone) hanno dato un risultato più piccolo del 4% per questo raggio: 0,84184 ± 0,00067 fm. Le ragioni di questa differenza non sono ancora chiare.

Il cosiddetto protone Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, che determina la sua partecipazione alle interazioni deboli attraverso lo scambio Z 0 (simile a come la carica elettrica di una particella determina la sua partecipazione alle interazioni elettromagnetiche scambiando un fotone) è 0,0719 ± 0,0045, secondo misurazioni sperimentali della violazione della parità durante la diffusione di elettroni polarizzati sui protoni. Il valore misurato è coerente, entro l'errore sperimentale, con le previsioni teoriche del Modello Standard (0,0708 ± 0,0003).

Stabilità [ | ]

Il protone libero è stabile, studi sperimentali non hanno rivelato alcun segno del suo decadimento (limite inferiore della vita media è 2,9⋅10 29 anni indipendentemente dal canale di decadimento, 8,2⋅10 33 anni per il decadimento in positrone e pione neutro, 6,6⋅ 10 33 anni per il decadimento in un muone positivo e un pione neutro). Poiché il protone è il più leggero dei barioni, la stabilità del protone è una conseguenza della legge di conservazione del numero barionico: un protone non può decadere in particelle più leggere (ad esempio in un positrone e un neutrino) senza violare questa legge. Tuttavia, molte estensioni teoriche del Modello Standard prevedono processi (non ancora osservati) che comporterebbero la non conservazione del numero barionico e quindi il decadimento del protone.

Un protone legato in un nucleo atomico è in grado di catturare un elettrone dal guscio elettronico K, L o M dell'atomo (la cosiddetta “cattura elettronica”). Un protone del nucleo atomico, dopo aver assorbito un elettrone, si trasforma in un neutrone e contemporaneamente emette un neutrino: p+e − →+ν e . Un “buco” nello strato K, L o M formato dalla cattura elettronica viene riempito con un elettrone proveniente da uno degli strati elettronici sovrastanti dell’atomo, emettendo raggi X caratteristici corrispondenti al numero atomico Z− 1, e/o elettroni Auger. Sono noti oltre 1000 isotopi da 7
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105, decadendo per cattura elettronica. A energie di decadimento disponibili sufficientemente elevate (sopra 2me e c 2 ≈ 1.022 MeV) si apre un canale di decadimento concorrente: il decadimento dei positroni p → +e ++ν e . Va sottolineato che questi processi sono possibili solo per un protone in alcuni nuclei, dove l'energia mancante viene reintegrata dalla transizione del neutrone risultante a un guscio nucleare inferiore; per un protone libero sono vietati dalla legge di conservazione dell'energia.

La fonte di protoni in chimica sono gli acidi minerali (nitrico, solforico, fosforico e altri) e organici (formico, acetico, ossalico e altri). In una soluzione acquosa, gli acidi sono capaci di dissociarsi con l'eliminazione di un protone, formando un catione idronio.

Nella fase gassosa, i protoni si ottengono mediante ionizzazione, ovvero la rimozione di un elettrone da un atomo di idrogeno. Il potenziale di ionizzazione di un atomo di idrogeno non eccitato è 13.595 eV. Quando l'idrogeno molecolare viene ionizzato da elettroni veloci a pressione atmosferica e temperatura ambiente, si forma inizialmente lo ione idrogeno molecolare (H 2 +), un sistema fisico costituito da due protoni tenuti insieme a una distanza di 1,06 da un elettrone. La stabilità di un tale sistema, secondo Pauling, è causata dalla risonanza di un elettrone tra due protoni con una “frequenza di risonanza” pari a 7·10 14 s −1. Quando la temperatura sale a diverse migliaia di gradi, la composizione dei prodotti della ionizzazione dell'idrogeno cambia a favore dei protoni - H +.

Applicazione [ | ]

Fasci di protoni accelerati vengono utilizzati nella fisica sperimentale delle particelle elementari (studio dei processi di diffusione e produzione di fasci di altre particelle), in medicina (terapia protonica contro il cancro).

Guarda anche [ | ]

Appunti [ | ]

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Costanti fisiche fondamentali --- Elenco completo
2. CODATA Valore: massa del protone
3. CODATA Valore: massa del protone in u
4. Ahmed S.; et al. (2004). "Vincoli sul decadimento del nucleone tramite modalità invisibili dall'Osservatorio dei neutrini di Sudbury." Lettere di revisione fisica. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Codice Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Valore CODATA: energia di massa del protone equivalente in MeV
6. CODATA Valore: rapporto di massa protone-elettrone
7. , Con. 67.
8. Hofstadter P. Struttura dei nuclei e dei nucleoni // Phys. - 1963. - T. 81, n. 1. - P. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Processi virtuali e struttura del nucleone // Fisica del micromondo - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Scattering elastico, interazioni periferiche e risonanze // Particelle ad alta energia. Alte energie nello spazio e nei laboratori - M.: Nauka, 1965. - P. 132.

, elettromagnetico e gravitazionale

I protoni prendono parte alle reazioni termonucleari, che sono la principale fonte di energia generata dalle stelle. In particolare, le reazioni pag Il ciclo, da cui proviene quasi tutta l'energia emessa dal Sole, si riduce alla combinazione di quattro protoni in un nucleo di elio-4 con la trasformazione di due protoni in neutroni.

In fisica si indica il protone P(O P+). La designazione chimica del protone (considerato come uno ione idrogeno positivo) è H+, la designazione astrofisica è HII.

Apertura

Proprietà dei protoni

Il rapporto tra le masse del protone e dell’elettrone, pari a 1836.152 673 89(17), con una precisione dello 0,002% è pari al valore 6π 5 = 1836.118…

La struttura interna del protone fu studiata per la prima volta sperimentalmente da R. Hofstadter studiando le collisioni di un fascio di elettroni ad alta energia (2 GeV) con protoni (Premio Nobel per la fisica 1961). Il protone è costituito da un nucleo pesante (nucleo) del raggio di cm, con un'elevata densità di massa e carica, trasportante ≈ 35% (\displaystyle \circa 35\,\%) carica elettrica del protone e del guscio relativamente rarefatto che lo circonda. A distanza da ≈ 0 , 25 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 0(,)25\cdot 10^(-13)) Prima ≈ 1 , 4 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 1(,)4\cdot 10^(-13)) cm questo guscio è costituito principalmente da mesoni virtuali ρ - e π ≈ 50% (\displaystyle \circa 50\,\%) carica elettrica del protone, quindi alla distanza ≈ 2 , 5 ⋅ 10 − 13 (\displaystyle \circa 2(,)5\cdot 10^(-13)) cm si estende un guscio di mesoni virtuali ω - e π -, che trasportano circa il 15% della carica elettrica del protone.

La pressione al centro del protone creato dai quark è di circa 10 35 Pa (10 30 atmosfere), cioè superiore alla pressione all'interno delle stelle di neutroni.

Il momento magnetico di un protone viene misurato misurando il rapporto tra la frequenza di risonanza di precessione del momento magnetico del protone in un dato campo magnetico uniforme e la frequenza del ciclotrone dell'orbita circolare del protone nello stesso campo.

Ci sono tre quantità fisiche associate ad un protone che hanno la dimensione della lunghezza:

Le misurazioni del raggio del protone utilizzando normali atomi di idrogeno, effettuate con vari metodi a partire dagli anni '60, hanno portato (CODATA -2014) al risultato 0,8751 ± 0,0061 femtometro(1 fm = 10 −15 m). I primi esperimenti con atomi di idrogeno muonico (dove l'elettrone è sostituito da un muone) hanno dato un risultato più piccolo del 4% per questo raggio: 0,84184 ± 0,00067 fm. Le ragioni di questa differenza non sono ancora chiare.

La cosiddetta carica debole del protone Q w ≈ 1 − 4 sin 2 θ W, che determina la sua partecipazione alle interazioni deboli attraverso lo scambio Z 0 (simile a come la carica elettrica di una particella determina la sua partecipazione alle interazioni elettromagnetiche scambiando un fotone) è 0,0719 ± 0,0045, secondo misurazioni sperimentali della violazione della parità durante la diffusione di elettroni polarizzati sui protoni. Il valore misurato è coerente, entro l'errore sperimentale, con le previsioni teoriche del Modello Standard (0,0708 ± 0,0003).

Stabilità

Il protone libero è stabile, studi sperimentali non hanno rivelato alcun segno del suo decadimento (limite inferiore della vita media è 2,9⋅10 29 anni indipendentemente dal canale di decadimento, 8,2⋅10 33 anni per il decadimento in positrone e pione neutro, 6,6⋅ 10 33 anni per il decadimento in un muone positivo e un pione neutro). Poiché il protone è il più leggero dei barioni, la stabilità del protone è una conseguenza della legge di conservazione del numero barionico: un protone non può decadere in particelle più leggere (ad esempio in un positrone e un neutrino) senza violare questa legge. Tuttavia, molte estensioni teoriche del Modello Standard prevedono processi (non ancora osservati) che comporterebbero la non conservazione del numero barionico e quindi il decadimento del protone.

Un protone legato in un nucleo atomico è in grado di catturare un elettrone dal guscio elettronico K, L o M dell'atomo (la cosiddetta “cattura elettronica”). Un protone del nucleo atomico, dopo aver assorbito un elettrone, si trasforma in un neutrone e contemporaneamente emette un neutrino: p+e − →+ν e . Un “buco” nello strato K, L o M formato dalla cattura elettronica viene riempito con un elettrone proveniente da uno degli strati elettronici sovrastanti dell’atomo, emettendo raggi X caratteristici corrispondenti al numero atomico Z− 1, e/o elettroni Auger. Sono noti oltre 1000 isotopi da 7
4-262
105, decadendo per cattura elettronica. A energie di decadimento disponibili sufficientemente elevate (sopra 2me e c 2 ≈ 1.022 MeV) si apre un canale di decadimento concorrente: il decadimento dei positroni p → +e ++ν e . Va sottolineato che questi processi sono possibili solo per un protone in alcuni nuclei, dove l'energia mancante viene reintegrata dalla transizione del neutrone risultante a un guscio nucleare inferiore; per un protone libero sono vietati dalla legge di conservazione dell'energia.

La fonte di protoni in chimica sono gli acidi minerali (nitrico, solforico, fosforico e altri) e organici (formico, acetico, ossalico e altri). In una soluzione acquosa, gli acidi sono capaci di dissociarsi con l'eliminazione di un protone, formando un catione idronio.

Nella fase gassosa, i protoni si ottengono mediante ionizzazione, ovvero la rimozione di un elettrone da un atomo di idrogeno. Il potenziale di ionizzazione di un atomo di idrogeno non eccitato è 13.595 eV. Quando l'idrogeno molecolare viene ionizzato da elettroni veloci a pressione atmosferica e temperatura ambiente, si forma inizialmente lo ione idrogeno molecolare (H 2 +), un sistema fisico costituito da due protoni tenuti insieme a una distanza di 1,06 da un elettrone. La stabilità di un tale sistema, secondo Pauling, è causata dalla risonanza di un elettrone tra due protoni con una “frequenza di risonanza” pari a 7·10 14 s −1. Quando la temperatura sale a diverse migliaia di gradi, la composizione dei prodotti della ionizzazione dell'idrogeno cambia a favore dei protoni - H +.

Applicazione

Guarda anche

Appunti

1. http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Costanti fisiche fondamentali --- Elenco completo
2. CODATA Valore: massa del protone
3. CODATA Valore: massa del protone in u
4. Ahmed S.; et al. (2004). "Vincoli sul decadimento del nucleone tramite modalità invisibili dall'Osservatorio dei neutrini di Sudbury." Lettere di revisione fisica. 92 (10): 102004. arXiv: hep-ex/0310030. Codice Bib:2004PhRvL..92j2004A. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.102004. PMID.
5. Valore CODATA: energia di massa del protone equivalente in MeV
6. CODATA Valore: rapporto di massa protone-elettrone
7. , Con. 67.
8. Hofstadter P. Struttura dei nuclei e dei nucleoni // Phys. - 1963. - T. 81, n. 1. - P. 185-200. -ISSN. - URL: http://ufn.ru/ru/articles/1963/9/e/
9. Shchelkin K.I. Processi virtuali e struttura del nucleone // Fisica del micromondo - M.: Atomizdat, 1965. - P. 75.
10. Zhdanov G.B. Scattering elastico, interazioni periferiche e risonanze // Particelle ad alta energia. Alte energie nello spazio e nei laboratori - M.: Nauka, 1965. - P. 132.
11. Burkert V. D., Elouadrhiri L., Girod F. X. La distribuzione della pressione all'interno del protone // Natura. - 2018. - Maggio (vol. 557, n. 7705). - P. 396-399. -DOI:10.1038/s41586-018-0060-z.
12. Bethe, G., Morrison F. Teoria elementare del nucleo. - M: IL, 1956. - P. 48.

Idrogeno, un elemento che ha la struttura più semplice. Ha una carica positiva e una durata quasi illimitata. È la particella più stabile dell'Universo. I protoni prodotti dal Big Bang non sono ancora decaduti. La massa del protone è 1.627*10-27 kg o 938.272 eV. Più spesso questo valore è espresso in elettronvolt.

Il protone è stato scoperto dal “padre” della fisica nucleare, Ernest Rutherford. Ha avanzato l'ipotesi che i nuclei degli atomi di tutti gli elementi chimici siano costituiti da protoni, poiché la loro massa supera il nucleo di un atomo di idrogeno di un numero intero di volte. Rutherford fece un esperimento interessante. A quel tempo era già stata scoperta la radioattività naturale di alcuni elementi. Utilizzando la radiazione alfa (le particelle alfa sono nuclei di elio ad alta energia), lo scienziato ha irradiato atomi di azoto. Come risultato di questa interazione, una particella volò via. Rutherford suggerì che si trattasse di un protone. Ulteriori esperimenti in una camera a bolle di Wilson confermarono la sua ipotesi. Così nel 1913 fu scoperta una nuova particella, ma l'ipotesi di Rutherford sulla composizione del nucleo si rivelò insostenibile.

Scoperta del neutrone

Il grande scienziato trovò un errore nei suoi calcoli e avanzò un'ipotesi sull'esistenza di un'altra particella che fa parte del nucleo e ha quasi la stessa massa di un protone. Sperimentalmente, non è riuscito a rilevarlo.

Ciò fu fatto nel 1932 dallo scienziato inglese James Chadwick. Ha condotto un esperimento in cui ha bombardato atomi di berillio con particelle alfa ad alta energia. Come risultato della reazione nucleare, dal nucleo del berillio fu emessa una particella, in seguito chiamata neutrone. Per la sua scoperta, Chadwick ricevette il Premio Nobel tre anni dopo.

La massa di un neutrone differisce davvero poco dalla massa di un protone (1.622 * 10-27 kg), ma questa particella non ha carica. In questo senso è neutro e allo stesso tempo capace di provocare la fissione dei nuclei pesanti. A causa della mancanza di carica, un neutrone può facilmente passare attraverso la barriera ad alto potenziale di Coulomb e penetrare nella struttura del nucleo.

Il protone e il neutrone hanno proprietà quantistiche (possono mostrare le proprietà delle particelle e delle onde). La radiazione neutronica viene utilizzata per scopi medici. L'elevata capacità di penetrazione consente a questa radiazione di ionizzare tumori profondi e altre formazioni maligne e di rilevarli. In questo caso, l'energia delle particelle è relativamente bassa.

Il neutrone, a differenza del protone, è una particella instabile. La sua durata è di circa 900 secondi. Decade in un protone, un elettrone e un neutrino elettronico.