Atom yadrosining ichiga nazar solishga imkon bergan kashfiyotlar zanjiri bitta satrga yozilganda, shunday ko’rinishiga ega bo’ladi: atom→elektron→atom yadrosi→yadro ichidagi zarralar. Oxirgi qadamlar radioaktivlik kashf qilingandan keyin, fiziklar moddaning a-zarraning yoki geliy yadrosining ichiga kirib borishi uchun ajoyib asbobga ega bo’lganlaridan so’ng qo’yildi (Alfa-yemirilish).
Mana bu qadamlar.
1911 yil. E. Rezerford a-zarralarning sochilishiga oid tajribalar asosida atom yadrosining mavjudligi to’g’risida xulosa chiqaradi. Bu kashfiyot moddalar asosan ... bo’shliqdan tashkil topganini ko’rsatdi. Atomning butun massasi musbat zaryadlangan yadroga to’plangan bo’lib, uning o’lchami (10-14 : 10-15 m) manfiy zaryadlangan yengil elektron bulutlar o’lchamiga nisbatan 10 4 : 10 5 marta (!) kichikdir.
1919 yil. Rezerford va uning xodimlarining yengil gazlarni α-zarralar bilan nurlanish bo’yicha o’tkazgan tajribalari atom yadrolarining parchalanishiga olib keldi. Protsess vodorod yadrolarining (Rezerford keyinchalik ularni protonlar deb atadi) uchib chiqib ketishi bilan kechdi. Shunda olim protonlar barcha ancha og’ir yadrolarning tuzilishini tashkil etadi, degan xulosaga keladi.
1932 yil. Ingliz olimi J. Chedvik neytronni kashf etdi, uning mavjudligini E. Rezerford 1921 yildayoq aytgan edi. Neytron massasi proton massasiga juda yaqin ekan. Bu kashfiyotda ham a-zarralar muhim rol o’ynaydi: berilliy nishonlar a-zarralar bilan bombardimon qilinganda neytronlar vujudga keladi.
Neytronlar ochilgandan keyin tezda va bir vaqtda turli mamlakat fiziklari protonlar va neytronlardan tashkil topgan yadro modelini taklif etdilar. Bunday model yadrolarning zaryadlari va massalari orasidagi kuzatilayotgan musbatlarni yaxshi tushuntirishga imkon berdi. Maslan, ikkita proton va ikkita neytrondan tashkil topgan geliy yadrolari, proton zaryadidan 2 marta katta zaryadga va uning massasidan 4 marta katta massaga ega ekan. Uglevod uchun bu munosabat 6 va 12 ga teng va h.k. Atom yadrolari tuzilishining neytron-proton modeli proton va elektronlardan tashkil topgan eski yadro modelidagi qarama-qarshiliklar va qiyinchiliklarga barham berdi.
Yadro ichidagi protonlar va neytronlarni alohida kuch-yadro kuchlari ushlab turadi (q. Kuchli o’zaro ta’sirlar). Bizga tanish elektromagnit kuchlaridan u, birinchidan, zaryadlangan protonga va zaryadga ega bo’lmagan neytronga bir xilda ta’sir qilishi bilan farq qiladi (buni ta’kidlash kerak bo’lganda ikkala zarra birgalikda nuklonlar deyiladi). Ikkinchidan, yadro kuchlari nuklonlar bir-biridan juda yaqin masofada (~10-13 m) turgandagina namoyon bo’ladi. Bunday masofalarda yadro kuchlari juda katta miqdorga ega bo’lib, ular yadro moddalarini 1 sm 3 da yuz million tonna zichlikkacha qisadi. Tabiatda hozircha modda yadro zichligigacha qisilgan faqat bir xil mikroskopik ob’ektlar ma’lum-bu neytron yulduzlardir.
Yadro kuchlarining yana bitta o’ziga xos xususiyati bor: ularning qisqa ta’sirlari tufayli nuklonlar faqat o’zining eng yaqin qo’shnilarini sezadi. Bu ma’noda yadro suv tomchisini eslatadi, suvda molekulalar faqat qo’shni molekulalar bilan o’zaro ta’sirlashadi, tomchi sirtida turgan zarralar esa sirt taranglik hosil qilib ichkariga tortilishga intiladi.
Nuklon yadrodan chiqib ketishi uchun katta energiya kerak. Davriy sistemaning o’rta qismidagi elementlar uchun u taxminan 8 MeV ni tashkil etadi. Lekin, yadro shunchaki tomchi emas, balki zaryadlangan tomchidir. Yadrodagi protonlar soni Z ning ortishi bilan elektr itarish kuchlari ortadi, yadro kuchlari esa o’zgarmay qolaveradi. Shuning uchun Z juda katta bo’lgan (Z>100) yadrolar beqaror bo’ladi, ularni elektr kuchlar ajratib tashlaydi. Bu beqarorlik tabiatda uchraydigan elementlar sonini cheklaydi, bundan tashqari, og’ir yadrolar (Z≥84) ning tabiiy radioaktivligini izohlaydi.
Z bir xil bo’lgan yadrolar izotoplar, bir xil to’liq son nuklon A li yadrolar izobaralar deyiladi.
Hozir yadrolar uchun quyidagi belgilar qabul qilingan:
(element belgisi).Masalan, 43Ne, 32 Ne-geliy izotoplari (geliy-4 va geliy-3).
Barqaror izotoplarning taxminan 350 tasi ma’lum. Beqaror, ya’ni a-yoki b-emirilishga duchor bo’ladiganlari tabiatda kam uchraydi. Ular yoki juda sekin yemiriladi, masalan, uran-238 ga o’xshab (uning atomlarining yarim taxminan 10-16 yilda yemiriladi), yoki kosmik nurlanishi ta’siri hisobiga doimo to’lib turadi (uglerod –14). Tezlatkichlar va reaktorlarda olinadigan sun’iy radioaktiv izotoplarning mingdan ortig’i ma’lum. Ko’p narsalar oddiy yadrolar nazariyasida hali tushuntirib berilmagan bo’lsa ham, tadqiqotchilar «odatdan tashqari»-sof neytronlar, o’ta og’ir, o’ta zich va shu kabi yadrolarning mavjud bo’lishi mumkinligi to’g’risida ham o’ylamoqdalar. Nazariya shunday imkoniyat borligini aytsa-da, tajribalar hali ijobiy natijalar bergani yo’q.