Doświadczenie Rutherforda i rewolucyjny model atomowy

Idea atomu jako najmniejszej cząstki, która wszystko wymyśla, zrodziła się w myślach starożytnej Grecji. Jednak dopiero pod koniec XVIII wieku fizycy udowodnili, że takie cząstki istnieją naprawdę. Całe XIX wieku było erą rozwoju idei dotyczących atomu, jego właściwości i struktury. A więc, w latach trzydziestych XIX wieku, Michael Faraday odkrył fakt, że najmniejsze cząsteczki mają ładunki, tak że ogłoszono właściwości ludzkości prąd elektryczny. W latach osiemdziesiątych XIX wieku Johann Balmer ustanowił matematyczne połączenie między widzialną częścią widma i długość fali promieniowanie. W latach 90. XIX wieku Antoine Becquerel odkrył zjawisko promieniowania radioaktywnego. Jednak wewnętrzny struktura atomowa przez długi czas pozostawała tajemnicą dla najlepszych umysłów świata. Ale właściwości tych cząstek znanych w tamtym czasie świadczyły o dość skomplikowanym urządzeniu mikroświata. Odpowiedź na to pytanie miała być doświadczeniem Rutherforda. Pierwszy eksperyment tego brytyjskiego fizyka został wykonany w regionie 1909-1911.

Rutherford Experience

Naukowiec wpadł na pomysł sondowania atomu za pomocą cząstek alfa powstających w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Doświadczenie Rutherforda polegało na tym, że atomy badanych ciężkich pierwiastków (srebro, złoto itp.) Dosłownie bombardowano cząsteczkami alfa identycznymi z jądrem atomu helu. W wyniku zderzeń cząsteczki alfa odleciały od siebie, a obserwacja ich zachowania wiele mówiła o strukturze atomów ciężkich pierwiastków. Cząstki alfa zostały uwolnione ze źródła umieszczonego we wnęce ołowianej i wysłane do atomu Rutherforda. Wszystkie te cząstki zostały pochłonięte przez ołowianą ścianę statku, z wyjątkiem tych, które poruszały się po specjalnie wyznaczonym kanale i spadły na złotą folię (która w swojej strukturze zawiera oczywiście atomy). Doświadczenie Rutherforda wykazało, że kiedy cząsteczki alfa uderzają w taką folię, pojawiają się krótkotrwałe błyski światła (scyntylacja). Po długiej obserwacji zachowania cząsteczek alfa naukowcy doszli do wniosku, że cały dodatni ładunek atomowy koncentruje się w rdzeniu, które jest zwarte, ale wciąż masywne. Elektrony (ujemnie naładowane najmniejsze cząstki) krążą wokół jądra atomu. Należy zauważyć, że model Rutherforda znacznie zmienił poglądy ówczesnych fizyków na temat świata kwantowego. Wszakże wszystkie poprzednie poglądy opierały się na doświadczeniach Johna Thomsona, który argumentował, że atom jest pewną, naładowaną dodatnio substancją ("zupa", w jego własnym wyrażeniu), w której plamy ujemnie naładowanych ciał - elektrony "pływają".

Co ciekawe, projekt Rutherford wkrótce stał się znany jako planetarny model atomu z powodu podobieństwa do rotacji ciał w Układzie Słonecznym. Ruch planet wokół Słońca silnie przypomina obrót elektronów wokół jądra, chociaż później, wraz z pojawieniem się mechaniki kwantowej, odkryto, że w mikrokosmosie działają zupełnie inne prawa i to nie grawitacja jest odpowiedzialna za ten obrót.