Roger Orrit - У атомов тоже есть сердце. Резерфорд. Атомное ядро.

• Название: У атомов тоже есть сердце. Резерфорд. Атомное ядро.
• Автор: Roger Orrit
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2015
• ISBN: 2409-0069

Эрнесту Резерфорду наука обязана доказательством существования атомного ядра, которое ученый определил как «муху» внутри «собора» атома. Несмотря на ничтожный размер, в ядре сконцентрирована большая часть массы атома, а значит, и энергии. Резерфорд считается лучшим экспериментатором своей эпохи: он оценил возраст Земли на основе радиоактивного распада, и за раскрытие этой тайны в 1908 году ему присудили Нобелевскую премию в области химии. Он первым добился искусственного превращения одного элемента в другой, воплотив в жизнь тысячелетнюю мечту химиков. После смерти Крокодил, как за сильный характер прозвали его коллеги и ученики, был похоронен в Вестминстерском аббатстве. Новозеландец покоится рядом с великими деятелями английской науки.

---

Синхротроны похожи на циклотроны, так как частицы в них также движутся по кривой при использовании электромагнитов, однако траектория частиц закрытая. Принципиальное различие устройств связано с конфигурацией электромагнитных полей, которые в случае синхротронов составные и включают в себя простые биполярные электромагниты, а также сложные конфигурации квадриполярных, октуполь- ных и так далее магнитов. Сложность компенсируется прекрасными экспериментальными условиями с наиболее высокой энергией. Так как ускоряемые частицы, например электроны, являются заряженными, они испускают электромагнитное излучение, известное как "свет синхротрона". Ускорение, необходимое для поддержания траектории, предполагает мгновенное изменение скорости частицы, так что возникает излучение. Это излучение используется в разных областях, в том числе и в медицине.

РИС . 2

Электроны попадают в циклотрон в центральной части, где на них действует магнитное поле, в результате электроны движутся по траектории полукруга в полуцилиндре.

В зазоре между полуцилиндрами электрическое поле начинает действовать на электроны и ускорять их линейно, чтобы они попали наследующий уровень с противоположным магнитным полем. Получая в каждом цикле приращение энергии, электроны продолжают движение по полуокружностям большего радиуса. Наконец, пучок выводится наружу на очень высокой скорости.

Начиная с 1960-х годов синхротроны стали применяться в качестве коллайдеров: ускоренные частицы циркулируют в противоположных направлениях и в конце концов сталкиваются. При взаимодействии возникает большое количество энергии (двойное, если ускоряется одна из частиц). Между сталкивающимися частицами находятся один электрон и один позитрон или два протона. Одним из первых был запущен SPEAR в Стэнфорде (США), он действует по сей день.

Благодаря коллайдерам были достигнуты значительные успехи в физике частиц. Одним из важнейших коллайдеров является Тэватрон, расположенный в национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Fermilab) в Иллинойсе (США). Он позволяет ускорить протоны и антипротоны в кольце длиной шесть километров до энергии 0,9 ТэВ. Запуск этого коллайдера состоялся в 1987 году. В 1995 году с его помощью был открыт топ-кварк.

Самый мощный коллайдер, являющийся самым крупным и дорогим научным инструментом всех времен, — большой адронный коллайдер (сокращение БАК, или LHC от английского Large Hadron Collider). Коллайдер построен в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований), находящемся недалеко от Женевы, на границе Швейцарии и Франции. БАК может сталкивать протоны с энергией, которая в ближайшее время достигнет 7 ТэВ на каждый протон. В апреле 2012 года был зафиксирован рекорд в 8 ТэВ (два пучка протонов по 4 ТэВ циркулировали в противоположных направлениях). Речь идет о необыкновенном инструменте для исследований, в котором протоны ускоряются практически до скорости света и при столкновениях воспроизводят некоторые условия Большого взрыва. Первый неудачный запуск коллайдера был совершен в 2008-м, а регулярное использование началось с 2009 года, хотя первые столкновения частиц стали выполняться только через год. Коллайдер позволил подтвердить существование частицы, "соответствующей по характеристикам бозону Хиггса", что является фундаментальным открытием в понимании причины, по которой у частиц есть масса согласно стандартной модели физики частиц. Открытие было сделано 4 июля 2012 года.

Список рекомендуемой литературы

Aczel, A., Las guerras del uranio, Barcelona, RBA, 2012.

Bryson, B., Una breve historia de cast todo, Barcelona, RBA, 2003.

Gamow, G., Biografia de la ftsica, Madrid, Alianza, 2011.

Gribbin, J., Historia de la ciencia, 1543-2001, Barcelona, Critica, 2003.

Hooft, G., Parttculas elementales, Barcelona, Drakontos, 2008.

Krach, H., Generaciones cudnticas: una historia de la ftsica en el siglo xx, Madrid, Akal, 2007.

Pullman, B., El àtomo en la historia de la humanidad, Barcelona, Ediciones de Intervention Cultural, 2010.

Sanchez Ron, J.M., Historia de la ftsica cudntica, Barcelona, Critica, 2001.

Teresi D. y Lederman L, La parttcula divina, Barcelona, Drakontos, 2007.

Указатель

азот 13, 28, 78, 105, 108-111, 147

актиний 73, 74, 86, 87, 149

алхимия 10, 84

Альварес, Луис 151

алюминий 51, 64, 128

Андерсон, Карл 127

анод 32

аргон 77, 78, 84

атом 7-10, 13, 15, 18-36, 38, 40, 42, 45, 52, 56, 72, 80-83, 85-89, 94, 95, 102, 103, 105, 108-112, 115, 117, 122, 124, 125, 129-131, 133, 135-142, 144-147, 150, 151

атомное ядро 5, 7,15, 18, 20, 23, 25, 36, 38,

40, 42, 66, 104, 105, 107, 110, 111, 115. 121, 124, 129, 136, 138, 140, 141, 143, 146

БАК (Большой адронный коллайдер, LHC) 39, 154

Бальмер, Якоб 41, 42

Бейкерианская лекция 100, 123

Беккерель, Антуан Анри 47, 51, 53-60, 63, 67

Бертло, Марселей 30

бозон 133, 154

Болтвуд, Бертрам 92

Больцман, Людвиг 31, 32

Большой взрыв (Big Bang) 8, 154

Бор. Нильс 10, 38-43, 107, 109, 143

Брайсон, Билл 109

броуновское движение 9, 34

Брукс, Харриет 101

Брэгг, Уильям 123

вакуум 7, 9, 10, 19, 20, 22, 150

Велтман, Марти нус 8

вероятность 23, 67, 89, 148

Виллард, Поль 66, 67

водород 8, 10, 27, 29, 30, 42, 78, 85, 108-110, 124, 125, 141

возраст Земли 11, 13, 69, 89-93, 97, 100

волна электромагнитная 45, 148

выставка 1851

года 49, 135

Габер, Фриц 112

газ

благородный 78

горчичный 113, 116

Галилей, Галилео 27

Гамов, Георгий 131, 132

Ган, Отто 10, 43, 97, 101, 103, 115, 116, 129, 130

Гейгер. Ханс 13, 18, 19, 21, 22, 24, 37, 97, 101, 102, 114-116

Гейзенберг, Вернер 39, 121

гелий 8, 13, 19, 67, 78, 86, 91, 102, 103, 111. 125, 135, 146

Гелл-Ман, Мюррей 132

генератор Кокрофта — Уолтона 139

Герц, Генрих 45

гидрофон 119

Дальтон, Джон 28-29

Дарвин, Чарльз 10, 65, 90

дейтерий 8, 125, 140

Демокрит 26, 36

Дирак, Поль 128

Дюма, Жан-Батист 30

Жолио, Фредерик 115, 124, 126-128, 137

заряд электрический 23, 33, 47, 52, 60, 82, 125, 126, 132

излучение (радиация) 9, 11, 13, 20, 23, 36, 39, 40, 47, 52, 56, 58-64, 66, 67, 72-74, 79, 81-83, 86, 87, 99, 100, 102, 103, 108, 116, 126-128, 132, 146-148, 150, 153

альфа 66, 81, 85, 87, 103, 108, 126-128, 147

бета 66, 72, 82, 86, 147

гамма 47, 66, 67, 68, 126, 127, 147, 148

изотоп 77, 81, 87, 89, 92, 125, 140, 145-148

ионизация 56, 62, 146, 147

Кавендишская лаборатория 13, 37, 49, 57, 63, 78, 98, 103, 114, 115, 120, 122, 123, 127, 131, 134, 137, 143

Капица, Петр Леонидович 17, 128, 130, 134-135, 133-136

катод 32, 33, 152

квантовая физика 38-40, 51, 107, 122, 123, 135

квантовый скачок 42

кваркв, 132, 133, 150, 154

Кельвин, лорд 90, 91, 93, 97, 100

Кирхгофф, Густав 41

кислород 8, 10, 13, 27, 28, 108, 109, 111, 135

Клапрот, Мартин Генрих 61

клинамен 26

Кокрофт. Джон 13, 128, 131, 133-141, 150

коллайдер 153, 154

Комптона эффект 125

Копенгаген 38, 39

Королевское общество 13, 22, 38, 51, 98, 100, 116, 124, 130, 134

Крик, Фрэнсис 52

Крукс, Уильям 33, 52, 65, 75, 78

Кюри. Ирен 59, 113, 115, 124, 126-128, 137

Кюри, Мария 40, 47, 58-60, 62, 68, 94, 96, 98-101, 113, 119, 126

Кюри. Пьер 58-61, 78, 94, 96, 99

Лавуазье, Антуан Лоран 27, 29, 79

Ланжевен, Поль 98, 119

Лауз, Макс фон 56

Ленард, Филипп 54, 143

литий 136, 139, 140, 151

Лоуренс, Эрнест 136, 152

лучи

альфа 13, 18, 20, 22-25, 64, 66, 67, 72, 73, 78, 81, 82, 85, 102-104, 148, 151

Беккереля 55, 63 бета 64, 82, 83, 86

гамма 52, 67, 68

икс 13, 51-56, 59, 63, 65, 67, 82, 96, 113. 117, 123

катодные 32, 37, 51, 53, 56, 65

рентгеновские 51

магнитное поле 33, 65, 67, 68, 82, 128, 136, 152, 153

Макгилл, университет 13, 63, 75, 83-84, 89, 96, 101-103

Максвелл, Джеймс Клерк 30, 31, 122

Маркони, Гульельмо 50, 51

Марсден, Эрнст 19, 21, 22, 24, 101, 107, 108

материя 7-9, 11, 13, 19, 24, 27-29, 36, 38, 40. 47, 51, 56, 68, 74, 81, 82, 84, 85, 94-96, 100, 109, 123, 125, 131, 132, 135, 147, 150

Мейтнер, Лиза 11, 97, 128

Менделеев, Дмитрий Иванович 78, 79

модель атомная 13, 15, 20, 21, 25, 34, 36, 38, 40, 56, 107

Мозли, Генри 116-117

молекула 7, 30, 31, 35, 123

нейтрино 133, 147

нейтрон 8, 13, 32, 86, 111, 115, 122, 125-127, 140-142, 141, 145-148

Новая Зеландия 13, 44, 45, 49, 50, 63, 75, 98, 107, 117

Ньютон, Исаак 144 Ньютон, Мэри 13, 45, 49, 63, 75

Олифант, Марк 142

отбор естественный 65, 90

Оуэнс, Роберт Боуи 72

Паттерсон, Клэр Кэмерон 92

Первая мировая война 59, 107, 112, 115, 117, 118

Перрен, Жан-Батист 34, 35, 98

Планк, Макс 39, 40, 114

позитрон 128, 147, 154

полоний 59, 61, 62, 73, 81, 83, 126, 128

Праут, Уильям 30

протактиний 77, 146

протон 8, 15, 18, 23, 25, 31, 87, 91, 105, 109, 111, 117, 125-127, 132, 136, 140, 145- 147, 150-152, 154

Пуанкаре, Анри 32, 38

пудинг с изюмом (модель атома) 21, 35

пьезоэлектрический эффект 59

радий (элемент) 20, 22, 59-62, 66, 67, 73, 74, 81-83, 86, 91, 94, 95, 99, 100, 153

радиоактивность 11, 18, 19, 47, 49, 51, 55, 59, 61, 63, 65, 66, 69, 71-77, 79-90, 92-96, 98-100, 116, 128, 145

индуцированная 74

радиоволна 13, 45, 50-52

"Радитор" 99

радон 20, 77, 101

рак 52, 99

Рамзай, Уильям 77, 78, 83, 97, 102, 103

распад (дезинтеграция) радиоактивный 5, 13, 69, 83, 84, 87-89, 91, 100, 145

расщепление 10, 150

ядерное 101, 128-130, 141

реакция химическая 28, 78, 112

резерфордий 144

Резерфорд, Эйлин 7, 9-11, 13, 15, 17-19, 21-25, 29-31, 35-40, 42-45, 47, 49-51, 56-60, 62-64, 66, 67, 69, 71-78, 80-103, 105, 107-110, 112, 113, 115-125, 127, 130-144, 146

Рентген, Вильгельм Конрад 51

Рэлей, лорд 78, 118, 122

ряды радиоактивные 148, 149

сверхтекучесть 135

семейство радиоактивное 91

синхротрон 52

Склодовская, Мария 58 (см. также Кюри, Мария)

Содди, Фредерик 13, 43, 75-78, 80, 81, 83-85, 87, 93-96, 101

Сольвеевский конгресс 39 спектр