nguyên tử có thể phân chia được

Einstein không phải là nhà vật lí duy nhất thực hiện những khám phá quan trọng trong thập niên đầu tiên của thế kỉ 20. Dựa trên khám phá ra electron năm 1897, J.J Thomson và những người khác đang bận rộn khảo sát thế giới hạ nguyên tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
nguyên tử có thể phân chia được nguyên tử có thể phân chia được Einstein không phải là nhà vật lí duy nhất thực hiện những khám pháquan trọng trong thập niên đầu tiên của thế kỉ 20. Dựa trên khám phá raelectron năm 1897, J.J Thomson và những người khác đang bận rộn khảo sátthế giới hạ nguyên tử. Thomson tiếp tục sử dụng thuật ngữ tiểu thể để mô tả electron trong nhiềunăm. Nhưng cho dù ông gọi nó là gì, ông biết rằng việc khám phá ra nó đã mở ranhiều lộ trình nghiên cứu mới trong vật lí học đối với thế kỉ mới. Một số nhànghiên cứu đã nghiên cứu bản thân electron, trong khi những người khác quantâm đến vai trò của electron trong vật chất. Chẳng hạn, nếu các electron, tích điệnâm, là bộ phận của nguyên tử trung hòa điện, thì nguyên tử cũng phải chứa cácđiện tích dương. Vì các electron quá nhẹ, cho nên vật chất tích điện dương còn lạiphải mang phần lớn khối lượng của nguyên tử.Vấn đề sớm trở nên rõ ràng là số nguyên tử của một nguyên tố, đại lượng đặctrưng cho vị trí của nó trong bảng tuần hoàn, tương ứng với số electron trongnguyên tử của nó – hay tương đương, tương ứng với điện tích dương trong phầnmang điện dương của nguyên tử (mặc dù cho đến lúc ấy họ không biết bộ phậntích điện dương đó trông như thế nào). Khối lượng nguyên tử của các nguyên tốkhác nhau cũng liên hệ với số nguyên tử, nhưng không theo một sự tỉ lệ đơn giản.Hydrogen là nguyên tử nhẹ nhất và có số nguy ên tử bằng một, nhưng một nguyêntử helium, với số nguyên tử bằng hai, có khối lượng gấp bốn lần hydrogen. Cácnguyên tử nặng, ví dụ như chì với số nguyên tử 82 và khối lượng nguyên tửkhoảng 207 lần hydrogen, còn vượt ra khỏi sự tỉ lệ đó. Không ai biết tại sao lại nhưthế.Các nhà khoa học còn nhận ra rằng các electron là nguyên do cho hành trạng hóahọc của nguyên tử. Hóa trị của một nguyên tử là một tính chất mô tả cách nó phảnứng với các nguyên tử khác. Hóa trị liên hệ với số electron mà nó đóng góp chophản ứng hóa học và chi phối những kết hợp nhất định của các nguyên tử để hìnhthành nên phân tử. Các nguyên tố trong cùng một cột của bảng tuần hoàn có hóatrị bằng nhau. Mặc dù cho đến khi ấy họ không hiểu được tại sao, nhưng các nhàvật lí và hóa học công nhận rằng đa số các nguyên tố không chỉ có electron hóa trịmà còn có những electron khác không tham gia vào các phản ứng hóa học. Ngườita cũng sớm biết rõ là dòng điện chạy trong dây kim loại là dòng các electron. Tạisao một số chất, thí dụ như kim loại, dẫn điện trong khi những chất khác khôngdẫn điện thì chưa được hiểu rõ, nhưng rõ ràng là một số electron không liên kếtchặt chẽ với nguyên tử hay phân tử của chúng so với những electron khác.Trong số những nhà vật lí vào buổi chuyển giao của thế kỉ 20, Ernest Rutherfordnhanh chóng nổi lên là một nhân vật hàng đầu trong việc tìm hiểu sự phóng xạ lẫncấu trúc bên trong của các nguyên tử. Năm 1898, ông trở thành giáo sư tại trườngĐại học McGill ở Montreal, Canada, nơi ông tiếp tục nghiên cứu ông đã bắt đầu vớiThomson ở Anh. Ông sớm tìm ra một dạng phóng xạ thứ ba, còn đâm xuyên hơn cảtia beta, mà ông gọi một cách tự nhiên là tia gamma, với những tính chất tương tựnhư các tính chất của tia X.Cuối năm 1900, ông hợp tác với nhà hóa học McGill, Frederick Soddy (1877 –1956), và họ đã bắt đầu thế kỉ mới thử tìm hiểu một số cơ sở hóa học rất kì lạ đicùng với sự phóng xạ. Chẳng hạn, Rutherford và Soddy đã chiết tách hóa học cácnguyên tử phóng xạ thuộc một nguyên tố khác ra khỏi một mẫu chủ yếu là thorium.Chất liệu còn lại ban đầu kém phóng xạ hơn nhiều, nhưng sau đó cùng loại nguyêntử phóng xạ mà họ đã loại ra xuất hiện trở lại, cứ như thể chẳng có chuyện gì xảy ra.Những thí nghiệm khác với những chất phóng xạ khác mang lại những kết quả gâythách đố tương tự.Khi họ phân tích các mẫu phóng xạ của mình, họ thường tìm thấy những nguyên tốhóa học như nhau trong những chất khác nhau, nhưng với khối lượng nguyên tửkhác nhau. Phải mất vài năm nghiên cứu thận trọng, người ta mới hiểu đượcchuyện gì đang xảy ra. Sự phóng xạ đã mang lại cho các nhà khoa học những gợi ývề cấu trúc bên trong của các nguyên tử. Rutherford và Soddy nhận ra rằng sựphóng xạ xảy ra khi phần tích điện dương của nguyên tử - cho dù nó là cái gì – phátra thứ gì đó. Các kết quả của họ xác nhận rằng khi một nguyên tử “bố mẹ” phát ramột hạt alpha, thì số nguyên tử của nó giảm đi hai; nghĩa là, nó biến đổi, hay biếntố, thành một nguyên tố “con” nằm dưới nó hai số nguyên tử trong bảng tuần hoàn.Ngoài ra, khối lượng nguyên tử của nó giảm đi bốn, đưa họ đến chỗ nghi ngờ rằngmột hạt alpha là một nguyên tử helium không có electron của nó.Nghiên cứu ban đầu của Rutherford cho thấy tia beta là các electron. Khi phần tíchđiện dương của một nguyên tử phóng xạ phát ra một hạt beta, thì nguyên tử conthu được có nhiều điện tích dương hơn nguyên tử bố mẹ. Cho nên sự biến tố dophát xạ beta mang lại một nguyên tố cao hơn một số nguyên tử trên bảng tuầnhoàn. Khố ...