Как изменить заряд ядра атома

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Заряд ядра атома

Атомы любых веществ являются электрически нейтральными частицами. Атом состоит из ядра и совокупности электронов. Ядро несет положительный заряд, суммарный заряд которого равен сумме зарядов всех электронов атома.

Общие сведения о заряде ядра атома

Заряд ядра атома определяет местоположение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева и соответственно химические свойства вещества, состоящего их этих атомов и соединений этих веществ. Величина заряда ядра равна:

где Z – номер элемента в таблице Менделеева, e – величина заряда электрона или .

Элементы с одинаковыми числами Z, но разными атомными массами называют изотопами. Если элементы имеют одинаковые Z, то у них ядро имеет равное число протонов, а если атомные массы различны, то число нейтронов в ядрах этих атомов разное. Так, у водорода имеется два изотопа: дейтерий и тритий.

Ядра атомов имеют положительный заряд, так как состоят из протонов и нейтронов. Протоном называют стабильную частицу, принадлежащую классу адронов, являющуюся ядром атома водорода. Протон – это положительно заряженная частица. Ее заряд равен по модулю элементарному заряду, то есть величине заряда электрона. Заряд протона часто обозначают как , тогда можно записать, что:

Масса покоя протона () примерно равна:

Подробнее о протоне можно узнать, прочитав раздел «Заряд протона».

Эксперименты по измерению заряда ядра

Первым заряды ядер измерил Мозли в 1913 г. Измерения были косвенными. Ученый определил связь между частотой рентгеновского излучения () и зарядом ядра Z.

где C и B – постоянные не зависящие от элемента для рассматриваемой серии излучения.

Напрямую заряд ядра измерил Чедвик в 1920 г. Он проводил рассеивание – частиц на металлических пленках, по сути, повторяя опыты Резерфорда, которые привели Резерфорда к построению ядерной модели атома.

В этих экспериментах – частицы пропускались через тонкую металлическую фольгу. Резерфорд выяснил, что в большинстве случаев частицы проходили сквозь фольгу, отклоняясь на малые углы от первоначального направления движения. Это объясняется тем, что – частицы отклоняются под воздействием электрических сил электронов, которые имеют значительно меньшую массу, чем – частицы. Иногда, довольно редко – частицы отклонялись на углы превышающие 90^o. Этот факт Резерфорд объяснил наличием в атоме заряда, который локализован в малом объеме, и этот заряд связан с массой, которая много больше, чем у – частицы.

Для математического описания результатов своих экспериментов Резерфорд вывел формулу, которая определяет угловое распределение – частиц после их рассеяния атомами. При выводе этой формулы ученый использовал закон Кулона для точечных зарядов и при этом считал, что масса ядра атома много больше, чем масса – частицы. Формулу Резерфорда можно записать как:

где n – количество рассеивающих ядер на единицу площади фольги; N – число – частиц, которые проходят за 1 секунду через единичную площадку, перпендикулярно к направлению потока – частиц; – количество частиц, которые рассеиваются внутри телесного угла – заряд центра рассеяния; – масса – частицы; – угол отклонения – частиц; v – скорость – частицы.

Формулу Резерфорда (3) можно использовать для того, чтобы найти заряд ядра атома (Z), если провести сравнение числа падающих – частиц (N) с числом (dN) частиц рассеянных под углом , то функция будет зависеть только от заряда рассеивающего ядра. Проводя опыты и применяя формулу Резерфорда Чедвик нашел заряды ядер платины, серебра и меди.

Примеры решения задач

Так как электронное
строение элементов изменяется
периодически, то соответственно
периодически изменяются и свойства
элементов, определяемые их электронным
строением, такие, как атомный радиус,
энергия ионизации, энергия сродства к
электрону, электроотрицательность.

Атомный
радиус. Атомы
и ионы не имеют строго определенных
границ вследствие волновой природы
электронов. Поэтому введены два условных
понятия атомных радиусов:

—
эффективный;

—
орбитальный.

Эффективный
атомный радиус определяется экспериментально
(из спектрографических данных) как ½
расстояния между центрами ядер двух
соседних атомов в молекуле или кристалле.

Орбитальный
атомный радиус – это расстояние от ядра
атома до наиболее удаленного максимума
электронной плотности.

Атомные
радиусы элементов периодически изменяются
в зависимости от величины заряда ядра
(рис. 2.5):

1.
В периоде
атомные радиусы с ростом порядкового
номера уменьшаются (от щелочного металла
к инертному газу).
Атом Na
имеет радиус 1,8,Mg
– 1,6,
Сl
– 0,73.Объяснить
это можно тем, что с увеличением заряда
ядра увеличивается сила кулоновского
притяжения электронов к ядру, которая
превалирует над силами взаимного
отталкивания электронов.

Наибольшее
уменьшение радиусов наблюдается у
элементов малых периодов, у которых
происходит заполнение электронами
внешнего энергетического уровня. В
больших периодах у d
– и f
– элементов наблюдается более плавное
уменьшение радиусов при увеличении
заряда ядра атома. Это уменьшение
называется соответственно d
– и f
– сжатием.

2.
В пределах
каждой подгруппы элементов радиусы,
как правило, увеличиваются при увеличении
номера периода (или Z),
так как возрастает число энергетических
уровней.

У
элементов III
группы наблюдается исключение из этого
правила – радиус атома галлия Ga
(1,22)
меньше радиуса атома алюминияAl
(1,26).
Причина кроется в том, что в 4-м периоде
междуs
– и p
– элементами расположены десять d
– элементов, поэтому свойства галлия
не укладываются в ряд B
– Al
– Ga,
зато для триады B
– Al
– Sс
атомные радиусы возрастают в соответствии
с общим правилом, хотя B
и Al
p
– элементы, а Sc
d
– элемент. Однако увеличение радиусов
при том же возрастании заряда ядра в
подгруппах s
– и p
– элементов больше такового в подгруппах
d
– элементов, например в V
группе¹:

p
– элементы
d
— элементы

Z
r,
нм Z
r,
нм

As……….33
0,148 V…………23
0,134

Sb……….51
0,161 Nb……….41
0,145

Bi………..83
0,182 Ta……….73
0,146

Как
видно, в подгруппе мышьяка при переходе
от As
к Bi
атомный радиус увеличивается на 0,034 нм,
а в подгруппе ванадия при переходе от
V
к Ta
– всего на 0,012 нм.

Существенно
подчеркнуть еще одну особенность для
подгрупп d
– элементов. Увеличение атомных радиусов
в подгруппах d
– элементов в основном отвечает переходу
от элемента 4-го к элементу 5-го периода.
Соответствующие же радиусы d
– элементов 5-го и 6-го периодов данной
подгруппы примерно одинаковы. Это
объясняется тем, что увеличение радиусов
за счет возрастания числа электронных
слоев при переходе от 5-го к 6-му периоду
компенсируется f
– сжатием²,
вызванным заполнением 4f
– подуровня у f
– элементов 6-го периода. При аналогичных
электронных конфигурациях внешних
слоев и примерно одинаковых размерах
атомов для d
– элементов 5-го и 6-го периодов данной
подгруппы характерна особая близость
свойств.

Радиусы
ионов отличаются от радиусов атомов,
т. к. они или лишились нескольких
электронов, или присоединили последние.
Поэтому радиусы положительно заряженных
ионов меньше, а радиусы отрицательно
заряженных ионов больше радиусов
соответствующих атомов.

Энергия
ионизации.
Энергия,
необходимая для отрыва электрона от
невозбужденного атома, называется
первой энергией ионизации I₁:

.

В
результате ионизации атомы превращаются
в положительно заряженные ионы. Энергию
ионизации выражают либо в кДж/моль, либо
в эВ/атом (1эВ = 1,6∙10^-19
Дж).

Энергия
ионизации характеризует восстановительную
способность элемента или его металлические
свойства (см.
р. 9.2). Первая
энергия ионизации (рис. 2.6) определяется
электронным строением элементов и ее
изменение имеет периодический характер:

1.
В периоде
слева направо
первая энергия
ионизации возрастает и восстановительные
свойства элементов убывают.
Наименьшие значения энергии ионизации
имеют щелочные элементы, находящиеся
в начале периода, наибольшими значениями
энергии ионизации характеризуются
благородные газы, находящиеся в конце
периода, что обусловлено возрастанием
заряда ядра и уменьшением размеров
атомов.

Наряду
с резко выраженными максимумами и
минимумами на кривой энергии ионизации
наблюдаются слабо выраженные, что можно
объяснить с помощью двух взаимосвязанных
представлений: об экранировании заряда
ядра и о проникновении электронов к
ядру.

Эффект
экранирования заряда ядра обусловлен
наличием в атоме между данным электроном
и ядром других электронов, которые
экранируют, ослабляют воздействие на
этот электрон положительного заряда
ядра и тем самым ослабляют связь его с
ядром. Понятно, что экранирование
возрастает с увеличением внутренних
электронных слоев.

Эффект
проникновения электронов к ядру
обусловлен тем, что, согласно квантовой
механике, все электроны (даже внешние)
определенное время находятся в области,
близкой к ядру. Поэтому можно сказать,
что внешние электроны проникают к ядру
через слои внутренних электронов.

Концентрация
электронной плотности у ядра (степень
проникновения электронов) при одном и
том же главном квантовом числе наибольшая
для s
— электрона, меньше – для р – электрона,
еще меньше для d
– электрона и т. д. Например, при n
= 3 степень проникновения убывает в
последовательности 3s>3p>3d.

Эффект
проникновения увеличивает прочность
связи внешних электронов с ядром. Этим,
в частности, определяется порядок
заполнения в многоэлектронных атомах
s-,
p-,
d-,
f-
…орбиталей при данном n.

Можно
также сделать вывод, что вследствие
более глубокого проникновения s
– электроны в большей степени экранируют
ядро, чем р – электроны, а последние –
сильнее, чем d
– электроны, и т. д.

Влияние
на прочность связи электронов с ядром
оказывает также взаимное отталкивание
электронов одного и того же уровня и в
особенности одной и той же орбитали.

Воспользуемся
сказанным для объяснения рис. 2.6. Как
видно, внутренние максимумы на кривой
первой энергии ионизации соответствуют
элементам, у которых внешние уровни
завершены – (Be,
Mg,
Zn)
или заполнены наполовину – p³
(N,P,As),
что свидетельствует о повышенной
устойчивости подобных конфигураций:

Следующий
непосредственно затем минимум отвечает
появлению электрона в новом, более
далеком от ядра р – подуровне (B,
Al,
Ga),
экранированном от ядра конфигурацией
s²,
либо взаимным отталкиванием двух
электронов одной и той же р – орбитали
(O,
S,
Se):

В
соответствии с особенностями электронных
структур у элементов d(f)
– семейства энергии ионизации близки.

2.
В главных
подгруппах сверху вниз с увеличением
порядкового номера первая энергия
ионизации уменьшается и восстановительные
свойства элементов увеличиваются,
что обусловлено увеличением размеров
атомов и усиливающимся (по мере увеличения
числа электронных слоев) экранированием
заряда ядра электронами, предшествующими
внешним электронам.

3.
В подгруппах d
– элементов при переходе от 3d
– к 5d
– элементу энергии ионизации увеличиваются,
что видно, например, на элементах V
группы.

Повышение
энергии ионизации в подгруппах d
– элементов можно объяснить эффектом
проникновения электронов к ядру. Так,
если у d
– элементов 4-го периода 4s
– электроны попадают под экран 3d
– электронов, то у элементов 6-го периода
6s
– электроны попадают уже под двойной
экран 5d
– и 4f
– электронов. Отсюда при переходе от
4-го к 6-му периоду прочность связи внешних
s
– электронов с ядрам повышается, а
поэтому и энергия ионизации d
– элементов возрастает.

Кроме
первой энергии ионизации, элементы с
многоэлектронными атомами могут
характеризоваться второй I₂,
третьей I₃
и более высокой энергией ионизации,
поскольку можно удалить 1, 2, 3… — электрона
из атома.

Энергия
ионизации увеличивается в следующем
порядке:I₁<
I₂<
I₃<…<
I_n
, т. к. удаление электрона от
электронейтрального атома происходит
легче, чем от иона.

Энергия
сродства к электрону (сродство
к электрону).
Энергетический эффект присоединения
электрона к нейтральному атому называется
сродством к электрону E.
Сродство к
электрону выражается в кДж/моль или
эВ/атом. Сродство
к электрону характеризует окислительные
или неметаллические свойства атома
элемента.
Принимая электроны, атом превращается
в отрицательно заряженный ион по схеме:

.

Надежные
значения сродства к электрону найдены
лишь для небольшого числа элементов.
Понятно, что сродство к электрону зависит
от электронной конфигурации атома, и в
характере его изменения с увеличением
порядкового номера элемента наблюдается
отчетливо выраженная периодичность
(рис. 2.7). Сравнение с изменением энергии
ионизации показывает, что максимумы и
минимумы на кривой сродства к электрону
смещены по сравнению с кривой энергии
ионизации на один элемент влево.

В
периодах слева направо сродство к
электрону и окислительные свойства
элементов возрастают (исключение для
N
и P).
В подгруппах сверху вниз сродство к
электрону, как правило, уменьшается.

Как
следует из данных табл. 2.3 и рис. 2.7,
наибольшим сродством к электрону
обладают р – элементы VII
группы. Наименьшее и даже отрицательное
сродство к электрону имеют атомы с
конфигурацией s²
(Be,
Mg,
Zn)
и s²p⁶
(Ne,
Ar,
Kr)
или с наполовину заполненным р –
подуровнем (N,
P,
As).
Это служит дополнительным доказательством
повышенной устойчивости указанных
электронных конфигураций.

Выделением
энергии сопровождается присоединение
одного электрона к атомам кислорода,
серы, углерода и некоторым другим. Таким
образом, для указанных элементов силы
притяжения к ядру дополнительного
электрона оказываются большими, чем
силы отталкивания между дополнительным
электроном и электронной оболочкой
атома.

Таблица
2.3

Сродство
к электрону (Е) атомов некоторых элементов

Присоединение
последующих электронов, т. е. двух, трех
электронов и более к атому, согласно
квантово-механическим расчетам,
невозможно. Поэтому одноатомные (простые)
многозарядные анионы (О^2-,
S^2-,
N^3-)
в свободном состоянии существовать не
могут.

Электроотрицательность.
Электроотрицательность
(ЭО) элемента характеризует способность
его атомов притягивать к себе электроны,
участвующие в образовании химических
связей с другими атомами в молекуле,
ионе. Очевидно,
что эта способность зависит от энергии
ионизации атома и его сродства к
электрону. Согласно одному из определений
(Малликен), электроотрицательность
атома ЭО может быть выражена как полусумма
его энергии ионизации и сродства к
электрону:
.
Имеется около 20 шкал электроотрицательностей,
в основу расчета значений которых
положены разные свойства вещества.
Значения электроотрицательностей
разных шкал отличаются, но относительное
расположение элементов в ряду
электроотрицательностей примерно
одинаково. В шкале относительных
электроотрицательностей (ОЭО) по Полингу
(рис. 2.8) электроотрицательность фтора
принята равной 4,0.

Как
видно из приведенных данных, в
периодах наблюдается общая тенденция
роста величины электроотрицательности,
а в подгруппах — ее падения. Наименьшими
значениями электроотрицательности
характеризуются s
– элементы I
группы, а наибольшими – р – элементы
VII
группы.

Рис. 1

Ядро атома получается крохотным, его радиус в 10 000–100 000 раз меньше всего атома. Каждое ядро содержит определённое количество протонов (обозначим его Z) и определённое количество нейтронов (обозначим его N), скреплённых вместе в виде шарика, по размеру не сильно превышающего сумму их размеров. Отметим, что протоны и нейтроны вместе часто называют «нуклонами», а Z+N часто называют A – общее количество нуклонов в ядре. Также Z, «атомное число» – количество электронов в атоме.

Типичное мультяшное изображение атома (рис. 1) чрезвычайно преувеличивает размер ядра, но более-менее правильно представляет ядро как небрежно соединённое скопление протонов и нейтронов.

Содержимое ядра

Откуда нам известно, что находится в ядре? Эти крохотные объекты просто охарактеризовать (и это было просто исторически) благодаря трём фактам природы.

1. Протон и нейтрон отличаются по массе всего лишь на тысячную часть, так что если нам не нужна чрезвычайная точность, можно сказать, что у всех нуклонов масса одинакова, и назвать её массой нуклона, m_нуклон:

m_протон ≈ m_{нейтрон} ≈ m_нуклон

(≈ означает «примерно равно»)

2. Количество энергии, необходимой для удержания вместе протонов и нейтронов в ядре, относительно мало – порядка тысячной доли части энергии массы (E = mc²) протонов и нейтронов, так что масса ядра почти равна сумме масс его нуклонов:

M_ядро ≈ (Z+N) × m_нуклон

3. Масса электрона равняется 1/1835 массы протона – так что почти вся масса атома содержится в его ядре:

M_атом ≈ M_ядро

Тут подразумевается наличие четвёртого важного факта: все атомы определённого изотопа определённого элемента одинаковы, как и все их электроны, протоны и нейтроны.

Поскольку в самом распространённом изотопе водорода содержится один электрон и один протон:

M_{водород} ≈ m_протон ≈ m_нуклон

масса атома M_атом определённого изотопа просто равна Z+N, помноженному на массу атома водорода

M_атом ≈ M_ядро ≈ (Z+N) × m_нуклон ≈ (Z+N) × M_{водород}

и погрешность этих уравнений примерно равна 0,1%.

Поскольку нейтроны электрически нейтральны, электрический заряд Q_ядро ядра просто равен количеству протонов, помноженному на электрический заряд протона («e»):

Q_ядро = Z × Q_протон = Z × e

В отличие от предыдущих уравнений, это уравнение выполняется точно.

Подытожим:

Z = Q_ядро / e
A = Z + N ≈ M_атом / M_{водород}

Эти уравнения проиллюстрированы на рис. 2

Рис. 2

Используя открытия последних десятилетий XIX века и первых десятилетий XX, физики знали, как измерить в эксперименте оба обозначенных красным значения: заряд ядра в e, и массу любого атома в атомах водорода. Так что эти значения были известны уже в 1910-х. Однако правильно интерпретировать их смогли только в 1932 году, когда Джеймс Чедвик определил, что нейтрон (идею которого предложил Эрнест Резерфорд в 1920-м) является отдельной частицей. Но как только стало понятно, что нейтроны существуют, и что их масса практически равна массе протона, сразу же стало ясно, как интерпретировать числа Z и N — количество протонов и нейтронов. А также сразу родилась новая загадка – почему у протонов и нейтронов почти одинаковая масса.

Честно говоря, физикам того времени с научной точки зрения страшно повезло, что всё это было так легко установить. Закономерности масс и зарядов настолько просты, что даже самые долгие загадки были раскрыты сразу после открытия нейтрона. Если бы хотя бы один из перечисленных мною фактов природы оказался неверным, тогда на то, чтобы понять, что происходит внутри атомов и их ядер, ушло бы гораздо больше времени.

Рис. 3

К сожалению, с других точек зрения было бы гораздо лучше, если бы всё оказалось сложнее. Вряд ли можно было подобрать худший момент для этого научного прорыва. Открытие нейтрона и понимание структуры атома совпало с мировым экономическим кризисом, известным, как Великая Депрессия, и с появлением нескольких авторитарных и экспансионистских правительств в Европе и Азии. Быстро началась гонка ведущих научных держав в области понимания и получения энергии и оружия из ядра атома. Реакторы, выдающие ядерную энергию, были получены всего за десять лет, а за тринадцать – ядерное оружие. И сегодня нам приходится жить с последствиями этого.

Откуда нам известно, что ядро атома маленькое?

Одно дело – убедить себя, что определённое ядро определённого изотопа содержит Z протонов и N нейтронов; другое – убедить себя, что ядра атомов крохотные, и что протоны с нейтронами, будучи сжатыми вместе, не размазываются в кашу и не разбалтываются в месиво, а сохраняют свою структуру, как подсказывает нам мультяшное изображение. Как это можно подтвердить?

Я уже упоминал, что атомы практически пусты. Это легко проверить. Представьте себе алюминиевую фольгу; сквозь неё ничего не видно. Поскольку она непрозрачная, вы можете решить, что атомы алюминия:
1. Настолько крупные, что между ними нет просветов,
2. Настолько плотные и твёрдые, что свет сквозь них не проходит.

Насчёт первого пункта вы будете правы; в твёрдом веществе между двумя атомами почти нет свободного пространства. Это можно наблюдать на изображениях атомов, полученных при помощи особых микроскопов; атомы похожи на маленькие сферы (краями которых служат края электронных облаков), и они довольно плотно упакованы. Но со вторым пунктом вы ошибётесь.

Рис. 4

Если бы атомы были непроницаемыми, тогда сквозь алюминиевую фольгу ничто не смогло бы пройти – ни фотоны видимого света, ни рентгеновские фотоны, ни электроны, ни протоны, ни атомные ядра. Всё, что вы направили бы в сторону фольги, либо застревало бы в ней, либо отскакивало бы – точно так же, как любой кинутый объект должен отскочить или застрять в гипсокартонной стенке (рис. 3). Но на самом деле электроны высокой энергии легко могут пройти через кусочек алюминиевой фольги, как и рентгеновские фотоны, высокоэнергетические протоны, высокоэнергетические нейтроны, высокоэнергетические ядра, и так далее. Электроны и другие частицы – почти все, если точнее – могут пройти через материал, не потеряв ни энергии, ни импульса в столкновениях с чем-либо, содержащимся внутри атомов. Лишь малая часть их ударится об атомное ядро или электрон, и в этом случае они могут потерять большую часть своей начальной энергии движения. Но большая часть электронов, протонов, нейтронов, рентгеновских лучей и всякого такого просто спокойно пройдут насквозь (рис. 4). Это не похоже на швыряние гальки в стену; это похоже на швыряние гальки в сетчатый забор (рис. 5).

Рис. 5

Чем толще фольга – к примеру, если складывать всё больше и больше листов фольги вместе – тем вероятнее частицы, запущенные в неё, столкнуться с чем-либо, потеряют энергию, отскочат, изменят направление движения или даже остановятся. То же было бы верно, если бы вы наслаивали одну за другой проволочные сетки (рис. 6). И, как вы понимаете, из того, насколько далеко средняя галька может проникнуть сквозь слои сетки и насколько велики разрывы в сетке, учёные могут подсчитать на основании пройденной электронами или атомными ядрами дистанции, насколько атом пустой.

Рис. 6

Посредством таких экспериментов физики начала XX века установили, что внутри атома ничто – ни атомное ядро, ни электроны – не может быть большим, чем одна тысячная миллионных миллионных долей метра, то есть в 100 000 раз меньше самого атома. То, что такого размера достигает ядро, а электроны по меньшей мере в 1000 раз меньше, мы устанавливаем в других экспериментах – например, в рассеянии высокоэнергетических электронов друг с друга, или с позитронов.

Чтобы быть ещё более точным, следует упомянуть, что некоторые частицы потеряют часть энергии в процессе ионизации, в котором электрические силы, действующие между летящей частицей и электроном, могут вырвать электрон из атома. Это дальнодействующий эффект, и столкновением на самом деле не является. Итоговая потеря энергии значительна для летящих электронов, но не для летящего ядра.

Вы можете задуматься над тем, похоже ли то, как частицы проходят сквозь фольгу, на то, как пуля проходить сквозь бумагу – расталкивая части бумаги в стороны. Возможно, первые несколько частиц просто расталкивают атомы в стороны, оставляя большие отверстия, через которые проходят последующие? Мы знаем, что это не так, поскольку мы можем провести эксперимент, в котором частицы проходят внутрь и наружу контейнера, сделанного из металла или стекла, внутри которого вакуум. Если бы частица, проходя через стенки контейнера, создавала отверстия по размеру превышающие атомы, тогда внутрь устремились бы молекулы воздуха, и вакуум бы исчез. Но в таких экспериментах вакуум остаётся!

Также довольно легко определить, что ядро – это не особенно структурированная кучка, внутри которой нуклоны сохраняют свою структуру. Об этом уже можно догадаться по тому факту, что масса ядра очень близка к сумме масс содержащихся в нём протонов и нейтронов. Это выполняется и для атомов, и для молекул – их массы почти равны сумме масс их содержимого, кроме небольшой коррекции на связывающую энергию – и это отражено в том факте, что молекулы довольно легко разбить на атомы (к примеру, нагрев их так, чтобы они сильнее сталкивались друг с другом), и выбить электроны из атомов (опять-таки, при помощи нагрева). Сходным образом относительно легко разбить ядра на части, и этот процесс будет называться расщеплением, или собрать ядро из более мелких ядер и нуклонов, и этот процесс будет называться синтезом. К примеру, относительно медленно двигающиеся протоны или небольшие ядра, сталкивающиеся с более крупным ядром, могут разбить его на части; нет необходимости, чтобы сталкивающиеся частицы двигались со скоростью света.

Рис. 7

Но чтобы понять, что это не является неизбежным, упомяну, что этими свойствами не обладают сами протоны и нейтроны. Масса протона не равняется примерной сумме масс содержащихся в нём объектов; протон нельзя разбить на части; а для того, чтобы протон продемонстрировал что-нибудь интересное, необходимы энергии, сравнимые с энергией массы самого протона. Молекулы, атомы и ядра относительно просты; протоны и нейтроны чрезвычайно сложны.