Антониус Йоханнес ван ден Брук: Предтеча атомного номера
Antonius van den Broek
Антониус ван ден Брук: голландский физик, открывший связь между атомным номером элемента и зарядом ядра. Вдохновил работы Мозли. История жизни и вклад в науку.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Голландский физик (1870–1926)
Dutch physicist (1870–1926)
Антониус Йоханнес ван ден Брук (4 мая 1870, Зотермеер – 25 октября 1926, Бильтовен) был голландским физиком-любителем, получившим известность как первый, кто понял, что порядковый номер элемента в периодической таблице (ныне называемый атомным номером) соответствует заряду его атомного ядра. Эта гипотеза была опубликована в 1911 году и послужила вдохновением для экспериментальных работ Генри Мозли, который к 1913 году обнаружил веские экспериментальные подтверждения этой гипотезы.
Antonius Johannes van den Broek (4 May 1870, Zoetermeer – 25 October 1926, Bilthoven) was a Dutch amateur physicist notable for being the first who realized that the number of an element in the periodic table (now called atomic number) corresponds to the charge of its atomic nucleus. This hypothesis was published in 1911 and inspired the experimental work of Henry Moseley, who found good experimental evidence for it by 1913.
Жизнь
Ван ден Брук был сыном гражданского нотариуса и сам получил юридическое образование. Он учился в Лейденском университете и в Сорбонне в Париже, получив степень в 1895 году в Лейдене. С 1895 по 1900 год он работал в адвокатской конторе в Гааге, после чего изучал математическую экономику в Вене и Берлине. Однако с 1903 года его основным интересом стала физика. Значительную часть времени с 1903 по 1911 год он прожил во Франции и Германии. Большинство своих работ он написал между 1913 и 1916 годами, живя в Горсселе. В 1906 году он женился на Элизабет Маргарете Маув, у них было пятеро детей.
Van den Broek was the son of a civil law notary and trained to be a lawyer himself. He studied at Leiden University and at the Sorbonne in Paris, obtaining a degree in 1895 in Leiden. From 1895 to 1900 he held a lawyers office in The Hague until 1900, after which he studied mathematical economy in Vienna and Berlin. However, from 1903 on, his main interest was physics. Much of the time between 1903 and 1911 he lived in France and Germany. Most of his papers he wrote between 1913 and 1916 while living in Gorssel. He married Elisabeth Margaretha Mauve in 1906, with whom he had five children.
Большой вклад в науку
Идея прямой корреляции заряда атомного ядра и периодической таблицы была изложена в его статье, опубликованной в журнале Nature 20 июля 1911 года, всего через месяц после публикации Резерфордом результатов экспериментов, показавших существование небольшого заряженного ядра в атоме (см. модель Резерфорда). Однако в оригинальной статье Резерфорда отмечалось лишь то, что заряд ядра был велик, порядка половины атомного веса атома, выраженного в целых единицах массы водорода. На основании этого Резерфорд выдвинул предположение, что атомные ядра состоят из нескольких ядер гелия, каждое из которых имеет заряд, соответствующий половине его атомного веса. Это привело бы к тому, что ядерный заряд был бы почти равен атомному номеру для более легких атомов, с некоторыми отклонениями для более тяжелых, таких как золото. Например, Резерфорд определил заряд золота примерно в 100 единиц и предположил, что он может быть равен 98 (что близко к половине его атомного веса). Однако место золота в периодической таблице (и, следовательно, его атомный номер) было известно как 79. Таким образом, Резерфорд не предложил, что число зарядов в ядре атома может быть точно равно его порядковому номеру в периодической таблице (атомному номеру). Эту идею выдвинул Ван ден Брук. В то время большинство физиков не рассматривали порядковый номер элемента в периодической таблице (или атомный номер) как физическое свойство. Лишь в работах Генри Мозли, который использовал модель атома Бора с целью проверки теории Ван ден Брук, стало ясно, что атомный номер действительно является чисто физическим свойством (зарядом ядра), которое можно измерить, и что первоначальное предположение Ван ден Брук было верным или очень близким к истине. Работы Мозли показали (см. закон Мозли), что ядерный заряд лучше всего описывается уравнением Бора и зарядом Z+1, где Z – атомный номер. Генри Мозли в своей работе об атомном номере и рентгеновском излучении упоминает только модели Резерфорда и Ван ден Брук.
The idea of the direct correlation of the charge of the atom nucleus and the periodic table was contained in his paper published in Nature on 20 July 1911, just one month after Rutherford published the results of his experiments that showed the existence of a small charged nucleus in an atom (see Rutherford model). However, Rutherford's original paper noted only that the charge on the nucleus was large, on the order of about half of the atomic weight of the atom, in whole number units of hydrogen mass. Rutherford on this basis made the tentative suggestion that atomic nuclei are composed of numbers of helium nuclei, each with a charge corresponding to half of its atomic weight. This would make the nuclear charge nearly equal to atomic number in smaller atoms, with some deviation from this rule for the largest atoms, such as gold. For example, Rutherford found the charge on gold to be about 100 units and thought perhaps that it might be exactly 98 (which would be close to half its atomic weight). But gold's place in the periodic table (and thus its atomic number) was known to be 79. Thus Rutherford did not make the proposal that the number of charges in the nucleus of an atom might be exactly equal to its place on the periodic table (atomic number). This is the idea put forward by Van den Broek. The number of the place of an element in the periodic table (or atomic number) at that time was not thought by most physicists to be a physical property. It was not until the work of Henry Moseley working with the Bohr model of the atom with the explicit idea of testing Van den Broek's theory, that it was realized that atomic number was indeed a purely physical property (the charge of the nucleus) which could be measured, and that Van den Broek's original guess had been correct, or very close to being correct. Moseley's work actually found (see Moseley's law) the nuclear charge best described by the Bohr equation and a charge of Z 1, where Z is the atomic number. Henry Moseley, in his paper on atomic number and X ray emission, mentions only the models of Rutherford and Van den Broek.