Атом и атомное ядро в физике: что это такое, формула и строение

Упоминание атома встречается как минимум в работах учёных античности. Официально это понятие введено Резерфордом в 1911 году, хотя о неделимом кирпичике материи знали ещё в XIX веке. Рассмотрим, что такое атом в физике: определение элементарной частицы, её строение. Кратко проследим историю его открытия и изучения.

Атом в физике: что это такое (определение термина)

Определение термина появляется ещё в античных рукописях. В переводе он означает «неделимый», ведь до середины XIX века считалось, что атом не имеет внутренней структуры, это мельчайшие частицы, из которых состоит вся материя и полевые образования. После открытия атомного ядра всё изменилось, плюс появилось новое направление – ядерная физика. Впервые наличие в атоме вращающихся элементарных частиц предсказал Бекетов в 1865 г. Только они объясняли выбросы энергии при протекании химических реакций.

Атом — это в физике микроскопическая структурная часть материи и мельчайший компонент химических веществ, которым присуще большинство его свойств. Из-за крохотных размеров его невозможно увидеть в оптический микроскоп – атом меньше длины световой волны. Ещё атомом называют связанную систему, состоящую из протонов и нейтронов.

Предполагается, что атом состоит из массивного ядра, в котором сконцентрировано минимум 99,9% массы «неделимого». Вокруг него вращается электронное облако как планеты вокруг Солнца.

Само ядро представлено положительно заряженными протонами и нейтронами с нейтральным зарядом. Количество электронов на электронных оболочках равняется числу позитронов. На орбитах носители зарядов удерживаются за счёт кулоновских сил. Если число электронов и протонов будет разным, образуется заряженный атом – ион. Системы нейтронов с протонами называются нуклонами, они связаны посредством сильного взаимодействия.

Количество протонов в ядрах колеблется от ноля (водород) до более чем сотни, соответствует номеру элемента в таблице Менделеева. Размер атома определяется радиусом крайней электронной орбиты, равняется приблизительно 10^-10 м, ядро меньше него минимум на 4 порядка: 10^-14. Отсюда следует, что атом практически на 99,9% состоит из пустоты или пока не обнаруженных наукой элементов.

Атомы обозначаются названием химического элемента, рядом с которым указывается число нуклонов и протонов, входящих в состав его ядра, например, 2858Ni. Иногда обходятся без уточнения протонов: Ni-58.

Модели атома в физике

Спустя более века пристального изучения атома появилось до десятка моделей элементарной частицы, причём единственной верной нет до сих пор. Среди них модель:

• Томпсона – развалилась после открытий Резерфорда.
• Бора-Резерфорда (планетарная) – структура схожа с солнечной системой, где светило – ядро, а электроны – планеты.
• Нагаоки – предполагал, что «неделимый» схож на Сатурн, кольца которого являются оболочками электронов.

Ныне физики придерживаются планетарной модели, которая не избавлена ряда недостатков. Они компенсируются за счёт постулатов – бездоказательных утверждений.