Năm 1911, thế giới khoa học chấn động khi Ernest Rutherford chơi lớn với thí nghiệm bắn phá lá vàng mỏng bằng tia alpha từ radium Và boom - kỷ nguyên hạt nhân nguyên tử chính thức được mở ra, trở thành nền tảng xịn xò cho các nhà khoa học sau này truy tìm nguồn gốc của mọi thứ trong vũ trụ!
Phát hiện Proton - plot twist đầu tiên
Khi Rutherford nghiên cứu nguyên tử, anh chàng này dùng tia alpha (helium) bắn vào lá vàng mỏng rồi ghi lại mọi thay đổi của các hạt alpha. Cách làm này giúp ông khám phá ra hạt nhân nguyên tử luôn.
Nhưng câu hỏi đặt ra là: liệu hạt nhân có thể chia nhỏ hơn nữa không? Rutherford quyết định "ăn theo" cách cũ - lại dùng tia alpha bắn phá tiếp, lần này target là hạt nhân Ni-tơ.
Kết quả? Ông phát hiện ra những thứ siêu nhỏ bị tách ra, và sau khi phân tích cẩn thận, oops - đó chính là hạt nhân nguyên tử hydro!
Từ đó, Rutherford đưa ra nhận định chất lừ:
• Hạt nhân hydro là đơn vị cơ bản nhất của hạt nhân nguyên tử, tức là hydro có hạt nhân đơn giản nhất
• Các hạt nhân nguyên tử khác được tạo từ một cụm hạt nhân hydro
• Điều này match với "lý thuyết nguyên tử" của Dalton, với nguyên tử khối của Hydro là 1
Rutherford đặt tên hạt nhân hydro này là Proton. Hạt này mang điện tích dương, còn electron mang điện âm, nên nguyên tử hydro cân bằng điện đẹp xinh
Nhưng khi test với hạt nhân helium, mọi thứ bắt đầu trở nên... sussy Khối lượng helium gấp 4 lần proton, lý thuyết thì nói phải có 4 điện tích dương, nhưng thực tế chỉ có 2. Bruh moment!
Để fix bug này, Rutherford dự đoán phải có một thành phần khác trong hạt nhân, và nó trung tính về điện.
Neutron xuất hiện - khi đi lạc đội vẫn thành công
Phòng thí nghiệm Cavendish của Rutherford hồi đó là "lò" đào tạo Nobel thực thụ, sinh ra hơn 10 người đoạt giải Nobel! Trong đó có Niels Bohr siêu nổi với mô hình mức năng lượng electron.
Nhưng nhân vật chính của chúng ta là James Chadwick - người sau này chịu trách nhiệm dự án bom nguyên tử trong Thế chiến II.
Plot twist: Chadwick trở thành đệ tử Rutherford hoàn toàn do... đi lạc đội! Năm 16 tuổi, cậu muốn học toán nhưng xếp nhầm vào đội vật lý. Xấu hổ quá không dám nói, thế là cắn răng học vật lý luôn. Ai ngờ đâu lại thành legend!
Trước khi Chadwick công bố phát hiện, nhiều nhà khoa học đã cố gắng tìm ra thành phần bí ẩn theo suy luận của Rutherford. Trong đó có con gái và con rể bà Curie - Irene Joliot-Curie và Frederick Joliot-Curie. Họ nghe người Đức Walter Bot và Herbert Becker tạo ra bức xạ lạ khi cho va chạm tia alpha với beri, nên làm lại thí nghiệm và công bố: bức xạ này có thể đẩy proton trong hydro bắn ra ngoài.
Nhưng họ đã miss cơ hội khám phá neutron rồi!
Khi Chadwick biết chuyện, anh nghĩ ngay đến thành phần cơ bản trong dự đoán của thầy mình. Ông thiết kế thí nghiệm: bắn phá Beri bằng tia alpha, rồi để tia này tiếp tục bắn phá parafin để proton văng ra ngoài.
Chadwick giả định hạt toả ra sau khi bắn phá beri chính là neutron, rồi tính khối lượng của nó bằng cách đo tốc độ proton bị bắn trúng. Kết quả: khối lượng tương đương proton và không mang điện!
Xác nhận bằng Buồng mây Wilson
Để chứng minh, các nhà khoa học dùng Buồng mây Wilson của Charles Wilson. Nguyên lý ez: buồng kín chứa hơi nước hoặc cồn siêu bão hòa, khi hạt đi qua sẽ để lại quỹ đạo như máy bay để lại vệt trắng vậy
Thêm từ trường vào buồng mây:
• Quỹ đạo thẳng = neutron (không mang điện)
• Quỹ đạo cong = hạt mang điện
Kết quả đo được:
• Khối lượng neutron: 1,6749 × 10^-27kg
• Khối lượng proton: 1,6726 × 10^-27kg
Đúng như Chadwick tính toán, neutron chỉ nặng hơn proton một tí xíu!
Kết quả: James Chadwick trở thành người phát hiện neutron và rinh về giải Nobel Vật lý năm 1935 xứng đáng
Kỷ nguyên hạt nhân bắt đầu
Khám phá của Rutherford và Chadwick đã mở ra kỷ nguyên hạt nhân cho nhân loại. Các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu, thí nghiệm ở cấp độ hạt nhân, đặt nền móng vững chắc cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, phân hạch hạt nhân và sử dụng năng lượng hạt nhân sau này
Nguồn: tinhte.vn
Phát hiện Proton - plot twist đầu tiên
Khi Rutherford nghiên cứu nguyên tử, anh chàng này dùng tia alpha (helium) bắn vào lá vàng mỏng rồi ghi lại mọi thay đổi của các hạt alpha. Cách làm này giúp ông khám phá ra hạt nhân nguyên tử luôn.
Nhưng câu hỏi đặt ra là: liệu hạt nhân có thể chia nhỏ hơn nữa không? Rutherford quyết định "ăn theo" cách cũ - lại dùng tia alpha bắn phá tiếp, lần này target là hạt nhân Ni-tơ.
Kết quả? Ông phát hiện ra những thứ siêu nhỏ bị tách ra, và sau khi phân tích cẩn thận, oops - đó chính là hạt nhân nguyên tử hydro!
Từ đó, Rutherford đưa ra nhận định chất lừ:
• Hạt nhân hydro là đơn vị cơ bản nhất của hạt nhân nguyên tử, tức là hydro có hạt nhân đơn giản nhất
• Các hạt nhân nguyên tử khác được tạo từ một cụm hạt nhân hydro
• Điều này match với "lý thuyết nguyên tử" của Dalton, với nguyên tử khối của Hydro là 1
Rutherford đặt tên hạt nhân hydro này là Proton. Hạt này mang điện tích dương, còn electron mang điện âm, nên nguyên tử hydro cân bằng điện đẹp xinh
Nhưng khi test với hạt nhân helium, mọi thứ bắt đầu trở nên... sussy Khối lượng helium gấp 4 lần proton, lý thuyết thì nói phải có 4 điện tích dương, nhưng thực tế chỉ có 2. Bruh moment!
Để fix bug này, Rutherford dự đoán phải có một thành phần khác trong hạt nhân, và nó trung tính về điện.
Neutron xuất hiện - khi đi lạc đội vẫn thành công
Phòng thí nghiệm Cavendish của Rutherford hồi đó là "lò" đào tạo Nobel thực thụ, sinh ra hơn 10 người đoạt giải Nobel! Trong đó có Niels Bohr siêu nổi với mô hình mức năng lượng electron.
Nhưng nhân vật chính của chúng ta là James Chadwick - người sau này chịu trách nhiệm dự án bom nguyên tử trong Thế chiến II.
Plot twist: Chadwick trở thành đệ tử Rutherford hoàn toàn do... đi lạc đội! Năm 16 tuổi, cậu muốn học toán nhưng xếp nhầm vào đội vật lý. Xấu hổ quá không dám nói, thế là cắn răng học vật lý luôn. Ai ngờ đâu lại thành legend!
Trước khi Chadwick công bố phát hiện, nhiều nhà khoa học đã cố gắng tìm ra thành phần bí ẩn theo suy luận của Rutherford. Trong đó có con gái và con rể bà Curie - Irene Joliot-Curie và Frederick Joliot-Curie. Họ nghe người Đức Walter Bot và Herbert Becker tạo ra bức xạ lạ khi cho va chạm tia alpha với beri, nên làm lại thí nghiệm và công bố: bức xạ này có thể đẩy proton trong hydro bắn ra ngoài.
Nhưng họ đã miss cơ hội khám phá neutron rồi!
Khi Chadwick biết chuyện, anh nghĩ ngay đến thành phần cơ bản trong dự đoán của thầy mình. Ông thiết kế thí nghiệm: bắn phá Beri bằng tia alpha, rồi để tia này tiếp tục bắn phá parafin để proton văng ra ngoài.
Chadwick giả định hạt toả ra sau khi bắn phá beri chính là neutron, rồi tính khối lượng của nó bằng cách đo tốc độ proton bị bắn trúng. Kết quả: khối lượng tương đương proton và không mang điện!
Xác nhận bằng Buồng mây Wilson
Để chứng minh, các nhà khoa học dùng Buồng mây Wilson của Charles Wilson. Nguyên lý ez: buồng kín chứa hơi nước hoặc cồn siêu bão hòa, khi hạt đi qua sẽ để lại quỹ đạo như máy bay để lại vệt trắng vậy
Thêm từ trường vào buồng mây:
• Quỹ đạo thẳng = neutron (không mang điện)
• Quỹ đạo cong = hạt mang điện
Kết quả đo được:
• Khối lượng neutron: 1,6749 × 10^-27kg
• Khối lượng proton: 1,6726 × 10^-27kg
Đúng như Chadwick tính toán, neutron chỉ nặng hơn proton một tí xíu!
Kết quả: James Chadwick trở thành người phát hiện neutron và rinh về giải Nobel Vật lý năm 1935 xứng đáng
Kỷ nguyên hạt nhân bắt đầu
Khám phá của Rutherford và Chadwick đã mở ra kỷ nguyên hạt nhân cho nhân loại. Các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu, thí nghiệm ở cấp độ hạt nhân, đặt nền móng vững chắc cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, phân hạch hạt nhân và sử dụng năng lượng hạt nhân sau này
Nguồn: tinhte.vn