Создавая свою модель атома, Резерфорд предположил, что между отрицательно заряженными электронами и по­ложительно заряженным ядром действуют кулоновские силы. Ясно, что покоиться внутри атома электроны не могут, так как они упали бы тогда на ядро, поэтому, по предположению Резерфорда, электроны движутся вокруг ядра, -подобно тому как планеты обращаются вокруг Со­лнца. Поэтому резерфордовская модель атома была названа планетарной.

Простая и наглядная планетарная модель атома имеет прямое экспериментальное обоснование. Она совершенно необходима для объяснения опыта по рассеянию а-час­тиц. Но такая модель противоречит законам механики и электродинамики. Она не позволяет объяснить факт суще­ствования атома, его устойчивость. Ведь движение электро­нов по орбитам происходит с ускорением, причем очень большим. Ускоренно движущийся заряд по законам электродинамики Максвелла должен излучать электромаг­нитные волны с частотой, равной числу его оборотов вокруг ядра в секунду. Излучение сопровождается потерей энер­гии. Теряя энергию, электроны должны приближаться к ядру, подобно тому как спутник приближается к Земле при торможении в верхних слоях атмосферы. Как показывают совершенно строгие расчеты, основанные на механике Ньютона и электродинамике Максвелла, электрон за ни­чтожно малое время (порядка 10-8 с) должен упасть на ядро, и атом должен прекратить свое существование.

В действительности ничего подобного не происходит. Атомы устойчивы и в невозбужденном состоянии могут существовать неограниченно долго, совершенно не излучая электромагнитных волн. Отсюда следует важнейший вывод: к явлениям атомных масштабов законы классичес­кой физики неприменимы.

Выход из крайне затруднительного положения был найден в 1913 году великим датским физиком Нильсом Бором (1885-1962), который ввел свои знаменитые кванто­вые постулаты, определяющие строение атома и условия испускания и поглощения им электромагнитного излуче­ния. Вот они:

Первый постулат: атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состо-яниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Еп. В стационарном состоянии атом не излуча­ет.

Этот постулат находится в явном противоречии с клас­сической механикой, согласно которой энергия движущих­ся электронов может быть любой. Противоречит он и электродинамике Максвелла, так как допускает возмож­ность ускоренного движения без излучения электромаг­нитных волн.

Второй постулат: при переходе атома из одного стаци­онарного состояния в другое испускается или поглоща­ется квант электромагнитной энергии.

Второй постулат тоже противоречит электродинамике Максвелла, согласно которой частота излученного света равна частоте обращения электрона по орбите. По теории Бора частота связана только с изменением энергии атома.

АТОМНОЕ ЯДРО

Согласно протонно-нейтронной модели атомные ядра состоят из элементарных частиц двух видов: протонов и нейтронов (см. также Атом).

Известно, что заряд протона положительный и равен заряду электрона.

Нейтрон не имеет электрического заряда, его масса равна 1.00867 а.е.м. 1 атомная единица массы (а.е.м.) равна 1/12 массы атома углерода и связана с килограммом соот­ношением 1 а.е.м. =1.6605 • 10-27 кг; 1 а.е.м. соответствует энергии 931.5 МэВ).

Число протонов в ядре называется зарядом ядра и равняется числу электронов в атомной оболочке, так как атом'в целом нейтрален. Следовательно, число протонов в ядре равно атомному номеру элемента zb таблице Менде­леева.

Массовым числом ядра А называют сумму числа прото­нов Z и числа нейтронов N в ядре: A=Z+N.

Так как массы протона и нейтрона близки друг к другу, то массовое число А очень близко к относительной атомной массе элемента. Массовые числа могут быть определены путем грубого измерения масс ядер приборами, не облада­ющими особо большой точностью.