Zagadka budowy jądra atomowego

W spisie cząstek elementarnych materii figurują: elektron, proton, neutron, pozytron, neutrino, mezon. Na listę tę uczeni radzieccy, bracia Abraham Alichanow i Artemij Alichanian (Ormianie), wciągnęli ostatnio nowy ,,…on“ — waritron.

Fizyka ubiegłych 50 lat wykazała, iż ciągła na pozór materia jest w istocie próżną przestrzenią, zawierającą próżne atomy. Fizycy dość szybko uporali się z zewnętrzną częścią atomu — jego powłoką elektronową. Aby więc uniknąć bezrobocia, przenieśli swe zainteresowania na wewnętrzną część atomu — jądro.

Jak dziś wiemy, jądro atomowe składa się jedynie z dwóch rodzajów trwałych cząstek: protonów i neutronów (teoria podana przez fizyka rosyjskiego Iwanienkę oraz fizyka niemieckiego Heisenberga i całkowicie potwierdzona pr7P7 badania dnświadrralnp')
Proton i neutron posiadają zbhzoną masę (neutron jest nieco cięższy), różnią się jed-nad pod względem elektrycznym. Pierwsza cząstka posiada nabój elektryczny (dodatni), druga, jak wskazuje nazwa, jest elektrycznie neutralna, tj. obojętna.

Jakież to siły wiążą ze sobą neutrony i protony w jedną całość, w trwały układ zwany jądrem? Nie mogą to być siły elektrostatyczne (zwane też kulombowskimi, gdyż podlegają tzw. prawu Coulomba). Te bowiem występują tylko między cząstkami naładowanymi elektrycznie, nie mogą więc przyciągać ku sobie obojętnego neutronu i protonu, zaś działając między protonami, mającymi jednoimienny nabój, spowodowałyby ich odpychanie, a więc eksplozję jądra. Nie mogą to również być siły magnetyczne ani grawitacyjne. Musi to być jakiś zupełnie nowy rodzaj sił występujących między składnikami jądra przy niezmiernie małych odległościach między nimi. Siły te nazwano >iłami jądrowymi. Do nowego zjawiska przyczepiono nową etykietkę, nie wyjaśniono jednak jego istoty. Zagadka sił jądrowych czeka jeszcze na swoje rozwiązanie.

Teoretycy stworzyli koncepcję, przypominającą nieco teorię pewnych chemicznych wiązań, zwanych homeopolamymi, występujących w cząsteczkach wielu związków chemicznych. Istota takiego wiązania chemicznego sprowadza się do wymiany elektronów zewnętrznych między atomami cząsteczki Cóż zaś mają wymieniać między sobą neutron i proton?

Fizyk japoński, Yukawa, opracowując w 1935 r. teorię rozpadu atomów pewnych
pierwiastków promieniotwórczych (przemiana beta), próbował rozwikłać tajemnicę sił jądrowych. Aby wyjść z kłopotu, „wymyślił“ nową cząstkę elementarną, która byłaby wymieniana między neutronem a protonem, uczestnicząc w przemianie jednej z tych cząstek w drugą. Miała ona mieć masę pośrednią między masą elektronu a masą protonu (proton jest przeszło 1800 razy cięższy od elektronu), a mianowicie miała posiadać masę około 200 razy większą od masy elektronu. Nazwano ją tedy mezonem („me-zos“ — pośredni). Powinna była być bardzo nietrwała; średni jej okres życia miał wynosić zaledwie około dwóch milionowych części sekundy. Miała nieść ujemny ładunek elektryczny. Powinna była rozpadać się na elektron i neutrino, tj. inną hipotetyczną cząstkę, której teoretycy (fizyk austriacki Pauli i fizyk włoski Fermi) przypisali masę znikomą nawet w porównaniu z masą elektronu i obojętny charakter elektryczny. Gdyby cząstka ta miała istotnie egzystować, to jednak dzięki przypisanym jej własnościom, przychwycenie jej byłoby niesłychanie trudne.

Fantazja ludzka jest bogata, a papier i atrament są bardzo cierpliwe. Toteż, teoretycy mogą wypisywać najrozmaitsze nowe cząstki, podawać ich rzekome własności i nadawać im najrozmaitsze nowe nazwy. Fizykalne spekulacje teoretyczne tylko wtedy jednak stają się teorią naukową, gdy znajdują potwierdzenie doświadczalne.

Nieoczekiwany ratunek przyszedł dla teoretyków z przestrzeni pozaziemskich. Nie pierwszy to zresztą raz poza naszą planetą znajdujemy rozwiązanie zagadnień, dotyczących zjawisk odbywających się tuż obok nas. Pierwiastek hel np. wykryto najpierw na Słońcu, zaś dopiero potem na Ziemi.

Z przestrzeni kosmicznych dochodzą do nas promienie, noszące nazwę kosmicznych. W promieniach tych Anderson wykrył w 1932 roku elektron dodatni, nazwany pozytronem {kilka miesięcy przedtem w tym samym roku, niezmiernie bogatym w odkrycia fizyki jądrowej, odkryto neutron). Badania śladów promieni kosmicznych w tzw. komorze Wilsona (a później w emulsji fotograficznej) doprowadziły w 1937 r. do wykrycia przez Andersona — mezonu. (W 1941 r. badacz amerykański Allen znalazł pośredni dowód doświadczalny istnienia również drugiej hipotetycznej cząstki elementarnej — neutrino).
Badanie promieni kosmicznych dało odpowiedź na wiele niewyjaśnionych zagadnień fizyki jądrowej. Toteż nie zdziwi nas szlak kariery naukowej, wymienionych na początku artykułu fizyków radzieckich — Ali-chanowa i Alichaniana, który od badań fizyki jądrowej, czym zajmowali się do 1942 roku, (za pracę w tej dziedzinie otrzymali nagrodę im. Stalina jeszcze w 1941 r.), zaprowadził ich do badania promieni kosmicznych.

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *