Geiger-Marsden deneyleri - Geiger–Marsden experiments

Geiger ve Marsden'in aparatlarından birinin bir kopyası

Geiger-Marsden deneyleri (ayrıca deney folyo Rutherford altın ) içindeki bir merkezi nokta dizisi olan deneyler hangi bilim her öğrendik atomu , bir sahiptir çekirdeği onun tüm pozitif yüklü kütlesinin en konsantre edilir. Bunu, bir alfa parçacık ışınının ince bir metal folyoya çarptığında nasıl dağıldığını ölçtükten sonra çıkardılar . Deneyler 1908 ve 1913 yılları arasında Hans Geiger ve Ernest Marsden tarafından Ernest Rutherford başkanlığında Manchester Üniversitesi Fizik Laboratuvarlarında yapıldı .

Özet

Atomik yapının çağdaş teorileri

Thomson tarafından tasavvur edildiği gibi atomun erik pudingi modeli.

Rutherford'un deneyi sırasında popüler atom yapısı teorisi " erikli puding modeli " idi. Bu model Lord Kelvin tarafından tasarlandı ve JJ Thomson tarafından daha da geliştirildi . Thomson, elektronu ve onun her atomun bir bileşeni olduğunu keşfeden bilim adamıydı . Thomson, atomun, bir Noel pudingindeki kuru üzüm gibi, elektronların dağıtıldığı bir pozitif yük küresi olduğuna inanıyordu . Protonların ve nötronların varlığı o zamanlar bilinmiyordu. Atomların çok küçük olduğunu biliyorlardı (Rutherford, bunların 10 -8 m yarıçapında olduklarını varsayıyordu ). Bu model tamamen klasik (Newton) fiziğine dayanıyordu; geçerli kabul edilen model kuantum mekaniğini kullanır .

Thomson'ın modeli, Rutherford'un deneylerinden önce bile evrensel olarak kabul edilmedi. Thomson, konseptinin tam ve istikrarlı bir modelini asla geliştiremedi. Japon bilim adamı Hantaro Nagaoka , karşıt suçlamaların birbirine nüfuz edemeyeceği gerekçesiyle Thomson'ın modelini reddetti. Bunun yerine elektronların, Satürn'ün etrafındaki halkalar gibi pozitif yükün yörüngesinde dönmesini önerdi.

Erik pudingi modelinin etkileri

Bir alfa parçacığı bir alt mikroskobik maddenin pozitif yüklü parçacık olduğunu. Thomson'ın Erik pudingi modeline göre , eğer bir alfa parçacığı bir atomla çarpışacak olsaydı, yolu en fazla bir derecenin çok küçük bir kısmı kadar saptırılarak dümdüz uçardı. Atom ölçeğinde "katı madde" kavramı anlamsızdır. Thomson atomu, kütlesi tarafından yerine sabitlenmiş bir pozitif elektrik yükü küresidir. Böylece alfa parçacığı atomdan bir top gibi sekmeyecek, ancak atomun elektrik alanları buna izin verecek kadar zayıfsa doğrudan geçebilir. Thomson'ın modeli, bir atomdaki elektrik alanlarının geçen bir alfa parçacığını çok fazla etkilemek için çok zayıf olduğunu öngördü (alfa parçacıkları çok hızlı hareket etme eğilimindedir). Thomson atomundaki hem negatif hem de pozitif yükler, atomun tüm hacmine yayılır. Göre Coulomb Kanunu'na az ise, kendi yüzeyinde zayıf elektrik alanı olacak elektrik yükünün bir küre konsantre.

Thomson modeli alfa parçacığı saçılması.svg

Çalışılmış bir örnek olarak, bir altın atomunun kenarı boyunca geçen bir alfa parçacığını düşünün, burada en güçlü elektrik alanını deneyimleyecek ve böylece maksimum sapmayı θ deneyimleyecektir . Elektronlar alfa parçacığına kıyasla çok hafif olduklarından etkileri ihmal edilebilir, bu nedenle atom ağır bir pozitif yüklü küre olarak görülebilir.

Q n = altın atomunun pozitif yükü =79  e =1.266 × 10 −17  C
Q α = alfa parçacığının yükü =2  e =3.204 × 10 −19  C
r = bir altın atomunun yarıçapı =1.44 × 10 −10  m
v α = alfa parçacığının hızı =1.53 × 10 7  m/s
m α = alfa parçacığının kütlesi =6.645 × 10 −27  kg
k = Coulomb sabiti =8.998 × 10 9  N·m 2 /C 2

Klasik fizik kullanılarak, alfa parçacığının momentumdaki yanal değişimi Δp , kuvvet ilişkisinin itici gücü ve Coulomb kuvvet ifadesi kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir :

Yukarıdaki hesaplama, bir alfa parçacığı bir Thomson atomuna yaklaştığında ne olduğunun yaklaşık bir tahminidir, ancak sapmanın en fazla bir derecenin küçük bir kesri mertebesinde olacağı açıktır. Alfa parçacığı, yaklaşık 4 mikrometre kalınlığındaki (2.410 atom) bir altın folyodan geçse ve aynı yönde maksimum sapmaya maruz kalsa (muhtemel değil), yine de küçük bir sapma olacaktır.

Deneylerin sonucu

Sol: Thomson'ın modeli doğru olsaydı, tüm alfa parçacıkları folyodan minimum saçılma ile geçmiş olmalıydı.
Sağda: Geiger ve Marsden'in gözlemlediği şey, alfa parçacıklarının küçük bir bölümünün güçlü bir sapma yaşadığıydı.

Rutherford'un emriyle Geiger ve Marsden, bir alfa parçacıkları demetini ince bir metal folyoya yönelttikleri bir dizi deney gerçekleştirdiler ve Crookes, Elster ve Geitel tarafından geliştirilen sintilasyon yöntemini kullanarak bir floresan kullanarak saçılma modelini ölçtüler. ekran . Metal folyodan her yöne sıçrayan alfa parçacıklarını gördüler, bazıları hemen kaynağına geri döndü. Thomson'ın modeline göre bu imkansız olmalıydı; alfa parçacıklarının hepsi doğrudan geçmiş olmalıydı. Açıkçası, bu parçacıklar Thomson'ın modelinin önerdiğinden çok daha büyük bir elektrostatik kuvvetle karşılaşmıştı. Ayrıca, alfa parçacıklarının sadece küçük bir kısmı 90°'den fazla sapmıştır. Çoğu, ihmal edilebilir sapma ile doğrudan folyodan uçtu.

Bu tuhaf sonucu açıklamak için Rutherford, atomun pozitif yükünün merkezindeki küçük bir çekirdekte yoğunlaştığını ve bunun da atom hacminin çoğunun boş alan olduğu anlamına geldiğini hayal etti.

Zaman çizelgesi

Arka plan

Ernest Rutherford
hans geiger
Ernest Marsden

Ernest Rutherford Fizik Langworthy Profesörü oldu Manchester Victoria Üniversitesi (şimdi Manchester Üniversitesi ). Radyasyon çalışmaları için çok sayıda ödül almıştı. Alfa ışınlarının , beta ışınlarının ve gama ışınlarının varlığını keşfetmiş ve bunların atomların parçalanmasının bir sonucu olduğunu kanıtlamıştı . 1906'da Hans Geiger adında bir Alman fizikçi tarafından ziyaret edildi ve o kadar etkilendi ki Geiger'den kalmasını ve araştırmasında kendisine yardım etmesini istedi. Ernest Marsden , Geiger altında okuyan bir fizik lisans öğrencisiydi.

Alfa parçacıkları , uranyum ve radyum gibi belirli maddeler tarafından kendiliğinden yayılan küçük, pozitif yüklü parçacıklardır . Rutherford onları 1899'da keşfetmişti. 1908'de bunların yük-kütle oranını tam olarak ölçmeye çalışıyordu . Bunu yapmak için önce radyum örneğinin kaç tane alfa parçacığı yaydığını bilmesi gerekiyordu (bundan sonra toplam yüklerini ölçecek ve birini diğerine bölecekti). Alfa parçacıkları mikroskopla görülemeyecek kadar küçüktür, ancak Rutherford, alfa parçacıklarının hava moleküllerini iyonize ettiğini ve hava bir elektrik alanı içindeyse iyonların bir elektrik akımı üreteceğini biliyordu. Bu prensibe göre, Rutherford ve Geiger, bir cam tüp içinde iki elektrottan oluşan basit bir sayma cihazı tasarladılar. Tüpten geçen her alfa parçacığı, sayılabilecek bir elektrik darbesi yaratacaktı. Geiger sayacının erken bir versiyonuydu .

Geiger ve Rutherford'un inşa ettiği sayacın güvenilmez olduğu kanıtlandı, çünkü alfa parçacıkları algılama odası içindeki hava molekülleriyle çarpışmaları nedeniyle çok güçlü bir şekilde sapıyordu. Alfa parçacıklarının oldukça değişken yörüngeleri, hepsinin gazdan geçerken aynı sayıda iyon üretmediği ve dolayısıyla düzensiz okumalar ürettiği anlamına geliyordu. Bu, Rutherford'u şaşırttı çünkü alfa parçacıklarının bu kadar güçlü bir şekilde saptırılamayacak kadar ağır olduğunu düşünmüştü. Rutherford, Geiger'den ne kadar maddenin alfa ışınlarını saçabileceğini araştırmasını istedi.

Tasarladıkları deneyler, folyonun kalınlıklarına ve malzemelerine göre onları nasıl saçtığını gözlemlemek için bir metal folyoyu alfa parçacıklarıyla bombardıman etmeyi içeriyordu. Parçacıkların yörüngelerini ölçmek için bir floresan ekran kullandılar. Bir alfa parçacığının ekrana her darbesi küçük bir ışık parlaması üretti. Geiger karanlık bir laboratuvarda saatlerce çalıştı ve mikroskop kullanarak bu küçük parıltıları saydı. Rutherford bu iş için yeterli dayanıklılığa sahip değildi (30'lu yaşlarının sonlarındaydı), bu yüzden işi genç meslektaşlarına bıraktı. Metal folyo için çeşitli metalleri test ettiler, ancak altın çok dövülebilir olduğu için folyoyu çok ince yapabildikleri için altını tercih ettiler. Alfa parçacıklarının kaynağı olarak tercih Rutherford'un madde oldu radon , uranyum daha birkaç milyon kat daha fazla radyoaktif bir madde.

1908 deneyi

Bu aparat, Hans Geiger tarafından 1908 tarihli bir makalede anlatılmıştır. Sadece birkaç derecelik sapmaları ölçebilir.

Geiger'in 1908 tarihli bir makalesi, On the Scattering of α-Particles by Matter , aşağıdaki deneyi anlatır. Yaklaşık iki metre uzunluğunda uzun bir cam tüp yaptı. Tüpün bir ucunda , alfa parçacıkları kaynağı olarak hizmet eden bir miktar " radyum yayılımı " (R) vardı. Tüpün diğer ucu fosforlu bir ekranla (Z) kaplanmıştır. Tüpün ortasında 0,9 mm genişliğinde bir yarık vardı. R'den gelen alfa parçacıkları yarıktan geçti ve ekranda parlayan bir ışık yaması oluşturdu. Ekrandaki sintilasyonları saymak ve yayılmalarını ölçmek için bir mikroskop (M) kullanıldı. Geiger, alfa parçacıklarının engellenmemesi için tüpteki tüm havayı dışarı pompaladı ve ekranda yarığın şekline karşılık gelen düzgün ve sıkı bir görüntü bıraktılar. Geiger daha sonra tüpte biraz hava bıraktı ve parlayan yama daha dağınık hale geldi. Geiger daha sonra havayı dışarı pompaladı ve AA'daki yarığın üzerine bir miktar altın folyo yerleştirdi. Bu da ekrandaki ışık yamasının daha fazla yayılmasına neden oldu. Bu deney, hem havanın hem de katı maddenin alfa parçacıklarını belirgin şekilde dağıtabileceğini gösterdi. Bununla birlikte, cihaz sadece küçük sapma açılarını gözlemleyebildi. Rutherford, alfa parçacıklarının daha da büyük açılarla -belki de 90°'den daha büyük- saçılıp dağılmadığını bilmek istedi.

1909 deneyi

Bu deneylerde, bir radyoaktif kaynak (A) tarafından yayılan alfa parçacıklarının bir metal reflektörden (R) ve bir kurşun levhanın (P) diğer tarafında bir flüoresan ekrana (S) sıçradığı gözlemlendi.

1909'da yayınlanan On a Diffuse Reflection of the α-Particles adlı makalelerinde Geiger ve Marsden, alfa parçacıklarının gerçekten de 90°'den daha fazla dağılabileceğini kanıtladıkları deneyi anlattılar. Deneylerinde, "radyum yayılımı" ( radon ), "radyum A" (gerçek radyum) ve "radyum C" ( bizmut -214) içeren küçük bir konik cam tüp (AB) hazırladılar ; açık ucu mika ile kapatılmıştır . Bu onların alfa parçacık yayıcısıydı. Daha sonra bir floresan ekran (S) yerleştirdikleri bir kurşun levha (P) kurdular. Tüp, yaydığı alfa parçacıkları doğrudan ekrana çarpamayacak şekilde plakanın karşı tarafında tutuldu. Ekranda birkaç parıldama fark ettiler, çünkü bazı alfa parçacıkları hava moleküllerinden sıçrayarak plakanın etrafından dolaştı. Daha sonra kurşun levhanın yanına metal bir folyo (R) yerleştirdiler. Alfa parçacıklarının ondan sıçrayıp sıçramayacağını ve plakanın diğer tarafındaki ekrana çarpıp çarpmayacağını görmek için tüpü folyoya doğrulttular ve ekrandaki parıldama sayısında bir artış gözlemlediler. Parıldamaları sayarak, altın gibi daha yüksek atom kütlesine sahip metallerin, alüminyum gibi daha hafif olanlardan daha fazla alfa parçacığı yansıttığını gözlemlediler.

Geiger ve Marsden daha sonra yansıtılan toplam alfa parçacıklarının sayısını tahmin etmek istediler. Önceki kurulum bunu yapmak için uygun değildi çünkü tüp birkaç radyoaktif madde (radyum artı bozunma ürünleri) içeriyordu ve bu nedenle yayılan alfa parçacıklarının değişen aralıkları vardı ve tüpün hangi oranda alfa parçacıkları yaydığını tespit etmeleri onlar için zordu. . Bu sefer, platin reflektörden (R) ve ekrana yansıyan kurşun levha üzerine az miktarda radyum C (bizmut-214) yerleştirdiler. Reflektöre çarpan alfa parçacıklarının yalnızca çok küçük bir bölümünün ekrana sıçradığını buldular (bu durumda, 8.000'de 1).

1910 deneyi

Bu cihaz, 1910 belgesinde Geiger tarafından tarif edilmiştir. Folyonun maddesine ve kalınlığına göre saçılmanın nasıl değiştiğini tam olarak ölçmek için tasarlanmıştır.

Geiger'in 1910 tarihli bir makalesi, The Scattering of the a-Particles by Matter , bir a-parçacığının saptığı en olası açının, içinden geçtiği malzemeye göre nasıl değiştiğini ölçmeye çalıştığı bir deneyi anlatır. malzeme ve alfa parçacıklarının hızı. Havanın dışarı pompalandığı hava geçirmez bir cam tüp yaptı. Bir ucunda "radyum yayılımı" ( radon -222) içeren bir ampul (B ) vardı. Cıva vasıtasıyla, B'deki radon, A'daki ucu mika ile tıkanmış dar cam boruya pompalandı . Tüpün diğer ucunda bir floresan çinko sülfür ekranı (S) vardı. Ekrandaki parıldamaları saymak için kullandığı mikroskop, bir vernier ile dikey bir milimetre ölçeğine yapıştırılmıştı; bu, Geiger'in ışık parlamalarının ekranda nerede göründüğünü tam olarak ölçmesine ve böylece parçacıkların sapma açılarını hesaplamasına izin verdi. A'dan yayılan alfa parçacıkları, D'deki küçük dairesel bir delikle bir ışına daraltıldı. Geiger, parlama bölgesinin nasıl değiştiğini gözlemlemek için D ve E'deki ışınların yoluna metal bir folyo yerleştirdi. A'ya fazladan mika veya alüminyum levhalar yerleştirerek alfa parçacıklarının hızını da değiştirebilirdi.

Aldığı ölçümlerden Geiger şu sonuçlara vardı:

  • en olası sapma açısı malzemenin kalınlığı ile artar
  • en olası sapma açısı maddenin atom kütlesi ile orantılıdır
  • en olası sapma açısı alfa parçacıklarının hızıyla azalır
  • bir parçacığın 90°'den fazla sapma olasılığı yok denecek kadar küçüktür

Rutherford, saçılma modelini matematiksel olarak modeller

Yukarıdaki deneylerin sonuçlarını göz önünde bulunduran Rutherford, 1911'de "α ve β Parçacıklarının Madde Tarafından Saçılması ve Atomun Yapısı" başlıklı bir dönüm noktası makalesi yayınladı ve burada atomun merkezinde bir hacim elektrik yükü içerdiğini öne sürdü. çok küçük ve yoğun (aslında Rutherford, hesaplamalarında bunu bir nokta yükü olarak ele alır). Matematiksel hesaplamaları için bu merkezi yükün pozitif olduğunu varsayıyordu, ancak bunu kanıtlayamadığını ve teorisini geliştirmek için diğer deneyleri beklemesi gerektiğini itiraf etti.

Rutherford, tüm pozitif yük ve atomik kütlenin çoğu bir atomun merkezindeki tek bir noktada yoğunlaşmışsa folyonun alfa parçacıklarını nasıl dağıtması gerektiğini modelleyen matematiksel bir denklem geliştirdi.

Rutherford'un saçılma denklemi Illustrated.svg

s = birim alana bir sapma açısıyla düşen alfa parçacıklarının sayısı Φ
r = saçılan malzeme üzerinde α ışınlarının insidans noktasından uzaklık
X = saçılan malzeme üzerine düşen toplam parçacık sayısı
n = malzemenin birim hacmindeki atom sayısı
t = folyonun kalınlığı
Q n = atom çekirdeğinin pozitif yükü
Q α = alfa parçacıklarının pozitif yükü
m = bir alfa parçacığının kütlesi
v = alfa parçacığının hızı

Saçılma verilerden, Rutherford, merkezi yüke tahmin Q , n + 100 birim (bakınız ilgili olması Rutherford modeli )

1913 deneyi

1913 tarihli bir makalesinde, α Parçacıklarının Büyük Açılarla Sapma Kanunları , Geiger ve Marsden, Rutherford'un geliştirdiği yukarıdaki denklemi deneysel olarak doğrulamaya çalıştıkları bir dizi deneyi açıklar. Rutherford denklemi , belirli bir Φ açısında gözlemlenecek olan dakika başına s sintilasyon sayısının aşağıdakilerle orantılı olması gerektiğini öngörmüştür :

  1. csc 4 (Φ/2)
  2. folyo kalınlığı t
  3. merkezi yükün karesinin büyüklüğü Q n
  4. 1/(mv 2 ) 2

1913 tarihli makaleleri, bu dört ilişkinin her birini kanıtladıkları dört deneyi anlatıyor.

Bu cihaz, Geiger ve Marsden tarafından 1913 tarihli bir makalede anlatılmıştır. Metal folyo (F) tarafından üretilen alfa parçacıklarının saçılma modelini doğru bir şekilde ölçmek için tasarlanmıştır. Mikroskop (M) ve ekran (S) dönen bir silindire yapıştırılmıştır ve her açıdan parıldamaları sayabilmeleri için folyo etrafında tam bir daire hareket ettirilebilir.

Saçılmanın sapma açısı ile nasıl değiştiğini test etmek için (yani eğer s ∝ csc 4 (Φ/2) ) Geiger ve Marsden, döner tabla üzerine monte edilmiş içi boş metal silindirden oluşan bir aparat yaptılar. Silindirin içinde metal bir folyo (F) ve silindirin bağımsız olarak dönmesine izin veren ayrılmış bir kolon (T) üzerine monte edilmiş radon (R) içeren bir radyasyon kaynağı vardı. Kolon aynı zamanda havanın silindirden dışarı pompalandığı bir tüptü. Bir floresan çinko sülfür ekran (S) ile kaplanmış objektif lensi ile bir mikroskop (M) silindirin duvarını deldi ve metal folyoyu işaret etti. Masayı çevirerek, mikroskop folyo etrafında tam bir daire hareket ettirilebilir, bu da Geiger'in 150°'ye kadar sapmış alfa parçacıklarını gözlemlemesine ve saymasına izin verir. Deneysel hatayı düzelten Geiger ve Marsden, belirli bir Φ açısı tarafından saptırılan alfa parçacıklarının sayısının gerçekten de csc 4 (Φ/2) ile orantılı olduğunu buldu .

Bu cihaz, alfa parçacığı saçılma modelinin folyonun kalınlığına, malzemenin atomik ağırlığına ve alfa parçacıklarının hızına göre nasıl değiştiğini ölçmek için kullanıldı. Merkezdeki dönen disk, folyo ile kapatılabilen altı deliğe sahipti.

Geiger ve Marsden daha sonra saçılmanın folyonun kalınlığı ile nasıl değiştiğini test ettiler (yani s ∝ t ise ). İçine altı delik açılmış bir disk (S) yaptılar. Delikler, kontrol için değişen kalınlıkta metal folyo (F) ile kaplandı veya hiç kaplanmadı. Bu disk daha sonra iki cam plaka (B ve C) arasında bir pirinç halka (A) içinde kapatılmıştır. Disk, her pencereyi alfa parçacık kaynağının (R) önüne getirmek için bir çubuk (P) vasıtasıyla döndürülebilir. Arka cam bölmede bir çinko sülfür ekran (Z) vardı. Geiger ve Marsden, çinko sülfür elek üzerinde görünen parıldama sayısının, adı geçen kalınlık küçük olduğu sürece, gerçekten kalınlıkla orantılı olduğunu buldular.

Geiger ve Marsden, saçılma modelinin nükleer yükün karesiyle nasıl değiştiğini ölçmek için yukarıdaki aygıtı yeniden kullandılar (yani eğer s ∝ Q n 2 ). Geiger ve Marsden, metallerinin çekirdeğinin pozitif yükünün ne olduğunu bilmiyorlardı (çekirdeğin var olduğunu daha yeni keşfettiler), ancak atom ağırlığıyla orantılı olduğunu varsaydılar, bu yüzden saçılmanın orantılı olup olmadığını test ettiler. atom ağırlığının karesine eşittir. Geiger ve Marsden diskin deliklerini altın, kalay, gümüş, bakır ve alüminyum folyolarla kapladı. Her bir folyonun durma gücünü, onu eşdeğer bir hava kalınlığına eşitleyerek ölçtüler. Her bir folyonun ekranda ürettiği dakika başına parıldama sayısını saydılar. Dakikadaki parıldama sayısını ilgili folyonun hava eşdeğerine böldüler, sonra tekrar atom ağırlığının kareköküne böldüler (Geiger ve Marsden, eşit durma gücüne sahip folyolar için birim alan başına atom sayısının orantılı olduğunu biliyorlardı. atom ağırlığının karekökü). Böylece, her metal için Geiger ve Marsden, sabit sayıda atomun ürettiği sintilasyon sayısını elde etti. Her metal için bu sayıyı atom ağırlığının karesine böldüler ve oranların aşağı yukarı aynı olduğunu buldular. Böylece s ∝ Q n 2 olduğunu kanıtladılar .

Son olarak, Geiger ve Marsden, saçılmanın alfa parçacıklarının hızıyla nasıl değiştiğini test etti (yani s ∝ 1/v 4 ise ). Yine aynı aparatı kullanarak, alfa parçacık kaynağının önüne fazladan mika tabakaları yerleştirerek alfa parçacıklarını yavaşlattılar . Bunlar scinitillations sayısı gerçekten de orantılı olduğu, deneysel hata aralığındadır, bulundu 1 / hac 4 .

Rutherford çekirdeğin pozitif yüklü olduğunu belirler

1911 tarihli makalesinde ( yukarıya bakınız ), Rutherford atomun merkezi yükünün pozitif olduğunu, ancak negatif bir yükün saçılma modeline de uyduğunu varsayıyordu. 1913 tarihli bir makalesinde Rutherford, çeşitli gazlarda alfa parçacıklarının saçılımını araştıran deneylerin sonucuna dayanarak "çekirdeğin" (şimdiki adıyla) gerçekten pozitif yüklü olduğunu açıkladı.

1917'de Rutherford ve yardımcısı William Kay, alfa parçacıklarının hidrojen ve nitrojen gibi gazlardan geçişini keşfetmeye başladı. Hidrojen içinden bir alfa parçacığı demeti fırlattıkları bir deneyde, alfa parçacıkları hidrojen çekirdeklerini geriye doğru değil, ışın yönünde ileriye doğru fırlattı. Alfa parçacıklarını nitrojen aracılığıyla fırlattıkları bir deneyde, alfa parçacıklarının hidrojen çekirdeklerini (yani protonları) nitrojen çekirdeklerinden dışarı fırlattığını keşfetti.

Miras

Ana maddeler: Rutherford modeli ve Rutherford-Bohr modeli

Geiger, Rutherford'a alfa parçacıklarının güçlü bir şekilde saptığını gördüğünü bildirdiğinde, Rutherford hayretler içinde kaldı. Rutherford, Cambridge Üniversitesi'nde verdiği bir konferansta şunları söyledi:

Hayatımda başıma gelen en inanılmaz olaydı. Neredeyse bir kağıt mendile 15 inçlik bir mermi atmışsınız ve geri gelip size çarpmış gibi inanılmazdı. Düşününce, geriye doğru bu saçılmanın tek bir çarpışmanın sonucu olması gerektiğini anladım ve hesaplamalar yaptığımda, kütlenin büyük bir bölümünün olduğu bir sistemi almadıkça bu büyüklükte bir şey elde etmenin imkansız olduğunu gördüm. atomun bir dakika çekirdeğinde konsantre edildi. O zaman, küçük bir kütle merkezi olan, yük taşıyan bir atom fikri aklıma geldi.

—  Ernest Rutherford

Kısa sürede övgüler yağdı . Bir zamanlar bir Satürn atom modeli önermiş olan Hantaro Nagaoka , 1911'de Tokyo'dan Rutherford'a şöyle yazdı: " Kullandığınız aygıtın basitliği ve elde ettiğiniz parlak sonuçlar için tebrikler". Bu deneylerin sonuçları, Dünya üzerindeki tüm maddelerin nasıl yapılandırıldığını ve böylece her bilim ve mühendislik disiplinini nasıl etkilediğini ortaya çıkararak, onu tüm zamanların en önemli bilimsel keşiflerinden biri haline getirdi. Gökbilimci Arthur Eddington , Rutherford'un keşfini, Demokritos'un atomu çağlar önce önermesinden bu yana en önemli bilimsel başarı olarak nitelendirdi .

Çoğu bilimsel model gibi, Rutherford'un atom modeli de ne mükemmel ne de eksiksizdi. Klasik Newton fiziğine göre , aslında imkansızdı. Hızlanan yüklü parçacıklar elektromanyetik dalgalar yayar, bu nedenle teoride bir atom çekirdeğinin etrafında dönen bir elektron, enerji kaybederken çekirdeğe doğru döner. Bu sorunu çözmek için bilim adamları kuantum mekaniğini Rutherford'un modeline dahil etmek zorunda kaldılar.

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

Dış bağlantılar