Fizika-texnika

2-rasm. α, β va γ nurlarning magnit maydondagi harakati
Rezerford sochilgan α -zarralar sonini aniqlashda atom yadrosi zaryadi Z_e ni va α-zarraning zaryadi Z_ae ni nuqtaviy deb, ular orasidagi o‘zaro ta’sirlashuvni Kulon qonuni:
=
ga bo‘ysunadi deb hisobladi, bunda r-zaryadlar orasidagi masofa. Energiya va harakat miqdori momentining saqlanish qonuniga ko‘ra sochilish uchun quyidagi formulani yaratdi

Bu yerda: dN - sochilish nuqtasidan r-masofadagi dΩ -fazoviy burchakka to‘g‘ri kelgan va θ burchak ostida sochilgan α-zarralar soni; θ-α-zarraning sochilishdan oldingi va keyingi yo‘nalishi o‘rtasidagi burchak; N₀ - sochuvchi yaproqchaga tushayotgan dastadagi α -zarralar soni; t - sochuvchi yaproqcha qalinligi; n₀ - sochuvchi moddaning 1 sm³ dagi yadrolari soni; m_a, θ-mos ravishda zarraning massasi va boshlang‘ich tezligi. (1.1.2) formuladan:

Tajribalar (1.1.3) formulaning to‘g‘ri ekanligini tasdiqladi, ya’ni α-zarralar moddadan o‘tayotganda og‘ir zaryadli zarralardan kulon kuchi ta’sirida sochilishligini hamda α-zarralar bilan sochuvchi yadro orasidagi masofa 10^-12 sm bo‘lganga qadar to‘g‘ri ekanligini tasdiqlaydi.
Rezerford taklif etgan atomning sayyoraviy modeli atomning barqarorligini, spektrning diskretligini tushuntira olmaydi (3-rasm). Chunki atom qobig‘ida elektron yadro atrofida aylanib turar ekan zaryadli zarra elektrodinamika qonunlariga ko‘ra, o‘z energiyasini nurlab borishi lozim va nihoyat elektron yadroga kelib tushishi kerak.

3-rasm. Rezerfordning atom modeli
Bu qarama-qarshilikni 1913-yilda daniyalik olim N. Bor o ‘z postulatlari bilan bartaraf etdi. N. Bor postulatalariga ko‘ra, atomda elektronlar aniq barqaror orbitalarda (K, L, M ,...) harakatlanadi. Har bir orbita bir-biridan muayyan masofada joylashgan aniq energiyaga egadir, bunda atom energiya yutmaydi ham, chiqarmaydi ham. Energiya yutish va chiqarish faqatgina elektronning bir orbitadan ikkinchisiga o‘tishida ro‘y beradi.
N. Bor o‘z postulatlari bilan atom yadrosidagi jarayonlarni klassik tasavvurlashdan kvant tasavvurlashga asos soldi. Shunday qilib, klassik fizika qonunlaridan kvant fizikasiga o‘tish davri boshlandi.
1926-yili Geyzenberg va Shredinger mikrodunyo jarayonlarini kvant mexanikasi qonunlariga ko‘ra tushuntira boshladilar.
Kvant mexanikasiga ko‘ra, zarralar harakatini o‘rganishda ulaming harakat trayektoriyasini, bir vaqtda turgan joyi va tezliklarini aniq bilish mumkin emas.
Geyzenberg noaniqlik prinsipini, Shredinger kvant fizikasining to‘lqin nazariyasini ishlab chiqdi. 1919-yilda Aston mass-spektograf yaratdi va atomning massalarini aniq o‘lchash imkoniyatini berdi. Element massalari harxil bo‘lgan izotoplar aniqlandi. Rezerford birinchi marotaba alfa-zarralar bilan azot ₇N¹⁴ yadrosini bombardimon qilib ₂α⁴+₇N¹⁴→₈O¹⁷+₁H¹ yadro reaksiyasini amalga oshirdi. Bu hodisa insoniyatning tabiat kuchlari ustidan erishgan dastlabki g‘alabasi edi.
Reaksiyada vujudga kelgan vodorod atomining yadrosi barcha yadrolar tarkibiga kiruvchi elementar zarra ekanligi aniqlandi va proton (p) deb nom berildi. «Proton» so‘zi «birinchi» degan (yadro tarkibiga kiruvchi birinchi zarra) ma’noni anglatadi. Protonning massasi m_p=1836.1m_e ga, zaryadi q_p=1,6∙10^-19 Kl miqdor jihatdan electron zaryadiga teng, ishorasi esa unga qarama-qarshi.
Proton kashf etilgandan so‘ng yadroning proton-elektron modeli yaratildi, lekin bu model yadro momentlarini tushuntira olmadi.