تعتبر بنية النواة الذرية من أهم القضايا الأساسية في العلم الحديث. سمحت التجارب المستمرة في هذا المجال للعلماء ليس فقط بتحديد ماهية الذرة بدرجة عالية من الدقة ، ولكن أيضًا للاستخدام الفعال للمعرفة المكتسبة في مختلف الصناعات وفي إنشاء أحدث الأسلحة.
لطالما كانت مسألة بنية كل شيء على هذا الكوكب محل اهتمام العلماء منذ زمن بعيد. لذلك ، حتى في اليونان القديمة ، اعتقد بعض العلماء أن المادة واحدة وغير قابلة للتجزئة في هيكلها ، بينما أصر خصومهم على أن المادة قابلة للقسمة وتتكون من أصغر الجسيمات - الذرات ، وبالتالي تختلف خصائص الكائنات المختلفة كثيرًا عن بعضها البعض.
حدث اختراق في دراسة بنية الجزيئات في القرن الثامن عشر ، عندما قام M. V. Lomonosov، L. Lavoisier، D. D alton، A. Avogadro وضع أسس النظرية الجزيئية الذرية ، والتي بموجبها يتكون كل شيء في الطبيعة من جزيئات ، وهذه بدورها تتكون منجسيمات غير قابلة للتجزئة - ذرات ، يحدد تفاعلها مع بعضها البعض الخصائص الأساسية لبعض المواد.
بدأت مرحلة جديدة في دراسة بنية الجزيئات والذرات في نهاية القرن التاسع عشر ، عندما قام إ. رذرفورد وعدد من العلماء الآخرين باكتشافات نتج عنها تكوين بنية الذرة وظهرت النواة الذرية في ضوء جديد تمامًا. لذلك ، اتضح أن الذرة ليست جسيمًا غير قابل للتجزئة على الإطلاق ، بل على العكس من ذلك ، فهي تتكون من مكونات أصغر - النواة والإلكترونات التي تتحرك حولها في مدارات معقدة. أدى الحياد العام للذرة إلى استنتاج مفاده أن الإلكترونات التي تحتوي على شحنة سالبة يجب موازنةها بعناصر ذات شحنة موجبة. كما اتضح لاحقًا ، فإن هذه العناصر موجودة بالفعل: لقد أطلقوا عليها اسم جسيمات أو البروتونات.
تشير المعرفة العلمية الحديثة إلى أن بنية النواة الذرية أكثر تعقيدًا مما كانت تبدو عليه قبل مائة عام. لذلك ، من المعروف اليوم أن نواة الذرة لا تشمل فقط البروتونات ، ولكن أيضًا الجسيمات التي ليس لها شحنة - النيوترونات. تسمى البروتونات والنيوترونات معًا نيوكليونات. بما أن كتلة النيوترون أكبر بنسبة 0.14٪ فقط من كتلة البروتون ، فإن هذا الاختلاف عادة ما يتم إهماله في الحسابات.
حجم النواة ما بين 10-12 و10-13 سم وفي نفس الوقت بالرغم من أن أكثر من 95٪ من كتلة الذرة تتركز في النواة فإن حجم الذرة نفسها أكبر بمئة ألف مرة من حجم النواة.
أساسييمكن استخراج الخصائص الكمية التي تميز بنية النواة الذرية من الجدول الدوري لـ D. I. مندليف. كما تعلم ، فإن عدد البروتونات في النواة يساوي مجموع الإلكترونات التي تدور حولها ويتوافق مع الرقم التسلسلي في جدول العناصر. لمعرفة عدد النيوترونات ، من الضروري طرح الرقم التسلسلي من الكتلة الكلية للعنصر وتقريبه إلى عدد صحيح. تسمى المواد التي يتساوى فيها عدد البروتونات مع اختلاف عدد النيوترونات بالنظائر.
كان من أهم الأسئلة التي طرحها العلماء الذين درسوا بنية النواة مسألة القوى التي تحمل البروتونات ، لأن لها نفس الشحنة يجب أن تتنافر. أظهرت الدراسات أن المسافات بين البروتونات في النواة صغيرة جدًا بحيث لا يحدث التنافر بينها ببساطة. علاوة على ذلك ، فإن البيونات ، التي تقع بين البروتونات ، تساهم في التفاعل الوثيق والجاذبية المستمرة للأخيرة لبعضها البعض.
لا تزال بنية النواة الذرية محفوفة بالعديد من الألغاز. لن يساعد حلها الإنسانية على فهم بنية العالم بشكل أفضل فحسب ، بل سيحقق أيضًا طفرة نوعية في العلوم والتكنولوجيا.
