Ο πυρήνας του ατόμου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια και σε αυτόν βρίσκεται συγκεντρωμένο το μεγαλύτερο μέρος από τη μάζα του ατόμου. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκρατούνται κοντά από πολύ ισχυρές δυνάμεις που ονομάζονται πυρηνικές δυνάμεις.
To πρώτο πετυχημένο μοντέλο για να παρασταθεί το άτομο το σχεδίασε ο Rutherford.
Το μοντέλο του Rutherford αποτελεί το πρώτο πετυχημένο μοντέλο ατόμου και σχεδιάστηκε αφού πρώτα έγινε το περίφημο πείραμα του Rutherford (φαίνεται στην παραπάνω εικόνα) στο οποίο αποκαλύφτηκε ότι όλη σχεδόν η μάζα του ατόμου βρίσκεται στο κέντρο του (πυρήνας), στο μεγαλύτερο τμήμα του υπήρχε κενό ενώ στις παρυφές του υπήρχαν τα ηλεκτρόνια (που άλλωστε ευθύνονται για τις χημικές ιδιότητες του ατόμου).Νεότερα πειράματα οδήγησαν τον Bohr στο σχεδιασμό ενός νέου μοντέλου (μοντέλο του Bohr ).Ακόμη νεότερα πειράματα οδήγησαν στο μοντέλο του Schrodinger.
Αργότερα, διάφορα πειράματα έδωσαν δεδομένα που το μοντέλο του Rutherford δεν μπορούσε να εξηγήσει, έτσι ο Bohr σχεδίασε ένα νέο μοντέλο. O Bohr απέδειξε ότι το "πλανητικό μοντέλο" για το άτομο ήταν σωστό, αλλά τα ηλεκτρόνια κινούνται σε συγκεκριμένες "επιτρεπτές" τροχιές. Κάθε μία από τις τροχιές ονομάζεται με έναν ακέραιο αριθμό n ο οποίος ονομάζεται κβαντικός αριθμός.To μοντέλο του Bohr αποτελεί βελτίωση του μοντέλου του Rutherford. Ακόμη νεότερα πειράματα έδειξαν πως και το μοντέλο του Bohr παρουσίαζε αδυναμίες στην εξήγηση κάποιων φαινομένων, έτσι δημιουργήθηκε το μοντέλο του Schrodinger.
Στο μοντέλο του Schrodinger για το άτομο η ιδέα των καθορισμένων τροχιών εγκαταλείπεται. Στο καινούριο μοντέλο οι τροχιές αντικαθιστώνται από περιοχές στο χώρο μέσα στις οποίες είναι πιο πιθανό να βρίσκονται τα ηλεκτρόνια.
Μοντέλο του Schrodinger
Στο μοντέλο του Schrodinger για το άτομο η ιδέα των καθορισμένων τροχιών εγκαταλείπεται. Στο καινούριο μοντέλο οι τροχιές αντικαθιστώνται από περιοχές στο χώρο μέσα στις οποίες είναι πιο πιθανό να βρίσκονται τα ηλεκτρόνια.
To μοντέλο του Schrodinger αποτελεί βελτίωση του μοντέλου του Bohr.
Πυρηνική φυσική
Η Πυρηνική φυσική είναι ο τομέας της φυσικής που ασχολείται με τη μελέτη των φαινομένων που συσχετίζονται με τον πυρήνα του ατόμου, τα στοιχειώδη σωματίδια που τον αποτελούν καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους (δομή, χαρακτηριστικά, συμπεριφορά κλπ.). Ως επιστημονικός κλάδος αναπτύχθηκε τον 20ο αιώνα, μετά την ανακάλυψη της ραδιενέργειας από το ζεύγος Κιουρί και του πυρήνα του ατόμου από τον Ράδερφορντ. Από τη δεκαετία του 1930 κι έπειτα, δημιουργήθηκε ένας από τους κύριους κλάδους της σύγχρονης Φυσικής, καθώς διαπιστώθηκε η δυνατότητα εφαρμογής της στην παραγωγή ενέργειας αλλά και την κατασκευή όπλων.
Στην αστροφυσική
Πέρα από τη μελέτη της πυρηνικής δομής, η Πυρηνική φυσική αποτελεί κύριο αρωγό της Αστροφυσικής για τη μελέτη φαινομένων που σχετίζονται με τα αστέρια, κυρίως φαινομένων που αφορούν στην παραγωγή ενέργειας και ακτινοβολίας των άστρων, αλλά και την ύπαρξη των γνωστών ισοτόπων που απαντώνται στη φύση. Το πεδίο που προέκυψε από το συνδυασμό της Πυρηνικής Φυσικής και της Αστροφυσικής είναι σήμερα γνωστό ως Πυρηνική Αστροφυσική.
Τα στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα πέρα από το ουράνιο, έχουν ανακαλυφθεί με τεχνητό τρόπο σε πυρηνικά εργαστήρια. Το βαρύτερο γνωστό στοιχείο σήμερα έχει Ατομικό Αριθμό ίσο με 113.
Σήμερα κύριο αντικείμενο μελέτης της Πυρηνικής Φυσικής αποτελούν τα φαινόμενα όχι μόνο αυτά που εξελίσσονται στον πυρήνα των ατόμων αλλά και εκείνα που μπορούν να εξελιχθούν κάτω από ειδικές συνθήκες. Και τέτοια φαινόμενα είναι οι αλλαγές των πυρήνων που οφείλονται στις πυρηνικές αντιδράσεις.
Εφαρμογή προσομοίωσης σχετικά με την ανάπτυξη ατόμου από το PhET:
| Κλικ για εκτέλεση |
Πηγές
garyfallidou.org
Wikipedia
metal.ntua.gr
ptable.com
phet.colorado.edu