Cấu trúc của hạt nhân nguyên tử là một trong những vấn đề cơ bản nhất của khoa học hiện đại. Các thí nghiệm liên tục trong lĩnh vực này đã cho phép các nhà khoa học không chỉ xác định với mức độ chính xác cao về nguyên tử mà còn tích cực sử dụng kiến thức thu được trong các ngành công nghiệp khác nhau và trong việc tạo ra vũ khí mới nhất.
Câu hỏi về cấu trúc của mọi thứ trên hành tinh đã được các nhà khoa học quan tâm từ thời xa xưa. Vì vậy, ngay cả ở Hy Lạp cổ đại, một số nhà khoa học tin rằng vật chất là một và không thể phân chia trong cấu trúc của nó, trong khi những người chống đối họ khẳng định rằng vật chất có thể phân chia được và bao gồm các hạt nhỏ nhất - nguyên tử, do đó tính chất của các vật thể khác nhau rất nhiều.
Một bước đột phá trong nghiên cứu cấu trúc của phân tử xảy ra vào thế kỷ 18, khi M. V. Lomonosov, L. Lavoisier, D. D alton, A. Avogadro đã đặt nền móng cho lý thuyết nguyên tử-phân tử, theo đó mọi thứ trong tự nhiên đều bao gồm các phân tử, và những thứ đó, đến lượt nó, được tạo ra từhạt không thể phân chia - nguyên tử, sự tương tác của chúng với nhau quyết định các tính chất cơ bản của một số chất.
Một giai đoạn mới trong nghiên cứu cấu trúc của phân tử và nguyên tử bắt đầu vào cuối thế kỷ 19, khi E. Rutherford và một số nhà khoa học khác đã có những khám phá, kết quả là cấu trúc của nguyên tử và hạt nhân nguyên tử xuất hiện trong một ánh sáng hoàn toàn mới. Vì vậy, hóa ra nguyên tử hoàn toàn không phải là một hạt không thể phân chia, trái lại, nó bao gồm các thành phần thậm chí còn nhỏ hơn - hạt nhân và các electron chuyển động xung quanh nó theo những quỹ đạo phức tạp. Tính trung lập chung của nguyên tử đã dẫn đến kết luận rằng các electron mang điện tích âm phải được cân bằng bởi các nguyên tố mang điện tích dương. Hóa ra sau này, những nguyên tố như vậy thực sự tồn tại: chúng được gọi là hạt ɑ, hay proton.
Kiến thức khoa học hiện đại cho thấy cấu trúc của hạt nhân nguyên tử phức tạp hơn nhiều so với cách đây cả trăm năm. Vì vậy, ngày nay người ta biết rằng hạt nhân của một nguyên tử không chỉ bao gồm các proton, mà còn cả các hạt không mang điện tích - neutron. Cùng với nhau, proton và neutron được gọi là nucleon. Vì khối lượng của một neutron chỉ lớn hơn 0,14% so với khối lượng của một proton, nên sự khác biệt này thường bị bỏ qua trong các tính toán.
Kích thước của hạt nhân là từ 10-12 đến 10-13 cm. Đồng thời, mặc dù thực tế là hơn 95% khối lượng của nguyên tử tập trung trong hạt nhân, nhưng kích thước của chính nguyên tử lớn hơn một trăm nghìn lần so với kích thước của hạt nhân.
Cơ bảncác đặc điểm định lượng đặc trưng cho cấu tạo của hạt nhân nguyên tử có thể rút ra trong bảng tuần hoàn của D. I. Mendeleev. Như đã biết, số proton trong hạt nhân bằng tổng số electron quay xung quanh nó và tương ứng với số thứ tự trong bảng các nguyên tố. Để biết số nơtron, cần phải lấy tổng khối lượng của nguyên tố trừ đi số thứ tự và làm tròn đến một số nguyên. Những chất có số proton giống nhau, nhưng số nơtron khác nhau, được gọi là đồng vị.
Một trong những câu hỏi quan trọng nhất được đặt ra bởi các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc của hạt nhân là câu hỏi về lực giữ proton, bởi vì, có cùng điện tích, chúng phải đẩy nhau. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng cách giữa các proton trong hạt nhân rất nhỏ nên lực đẩy giữa chúng đơn giản là không xảy ra. Hơn nữa, các bion, nằm giữa các proton, góp phần tạo ra sự tương tác chặt chẽ và lực hút liên tục của các proton này với nhau.
Cấu trúc của hạt nhân nguyên tử vẫn còn nhiều bí ẩn. Giải quyết được chúng sẽ không chỉ giúp nhân loại hiểu rõ hơn về cấu trúc của thế giới mà còn tạo ra bước đột phá về chất trong khoa học và công nghệ.
