Досвід Резерфорда

Ернест Резерфорд - унікальний, дуже талановитий і дуже незвичайний учений. Слід звернути увагу на те, що найголовніші відкриття були зроблені ним вже після того, як він отримав Нобелівську премію. У 1911 році цій людині вдався досвід Резерфорда (саме так він був названий пізніше), який дозволив заглянути всередину атома і отримати якесь уявлення про те, як він улаштований.

Численні експерименти з атомами проводилися і раніше. Головна їх ідея була в тому, щоб по різних кутах відхилення частинок зібрати достатню кількість інформації, за якою була б можливість сказати щось конкретне про будову атома. На початку 20 століття вчені вже були впевнені в тому, що він містить в собі електрони, заряджені негативно. Однак найбільше поширення на той момент отримало уявлення, що атом схожий на позитивно заряджену тоненьку сітку, яка заповнена електронами з негативним зарядом. Ця модель отримала назву «сітка з родзинками».

Досвід Резерфорда був унікальним. Вчений побудував гармату, яка давала сфокусований і спрямований потік частинок. Вона виглядала як свинцевий ящик, в якому була вузький проріз. Усередині нього містився радіоактивний матеріал. Альфа-частинки, які випускаються радіоактивною речовиною по всіх напрямках, крім одного, були поглинені екраном зі свинцю, і тільки через проріз вилітав виразно спрямований пучок частинок. На його шляху потім встановлювалося ще кілька екранів зі свинцю з прорізами, які відсікали частинки, що відхиляються від потрібного напрямку. В результаті такого досвіду Резерфорда до мішені підлітав сфокусований пучок частинок, мета ж сама по собі уявляла дуже тонкий лист фольги. У неї-то і вдаряв альфа-промінь.

Після того, як альфа-частинки стикалися з атомами фольги, вони продовжували свій шлях, і в підсумку виявлялися на люмінесцентному екрані, який був встановлений ззаду мішені. При попаданні частинок на екран, на ньому реєструвалися спалахи, за якими експериментатор міг судити, наскільки і в якій кількості альфа-частинки відхиляються від прямого напрямку руху через зіткнення з атомами золотої фольги.

Досвід Резерфорда був настільки оригінальний через те, що ніхто до нього не пробував перевіряти, не відхиляються певні частинки під великими кутами. Стара модель сітки не допускала навіть існування настільки важких і щільних елементів в атомі, щоб вони могли відхилити дуже швидкі альфа-частинки на досить великі кути.

Досвід Резерфорда дозволив зробити висновок, що більша частина маси зосереджена в дуже щільному речовині, яке розташоване в самому центрі атома. Інша ж частина виявилася насправді набагато менш щільною, ніж це здавалося раніше. Атом Резерфорда містив надщільний центр, який був названий ядром, в якому, до речі, був зосереджений позитивний заряд.

Картина атома, яку намалював вчений, нам тепер вже добре відома. Модель Резерфорда полягає в тому, що в центрі розташувалося атомне ядро з позитивним зарядом, в якому зосереджена вся маса атома. У загальному і цілому ж атом нейтральний. Тому число електронів усередині, так само, як і заряд ядра, дорівнює номеру елемента в періодичній системі. Зрозуміло, що електрони не можуть спочивати всередині атома, так як вони просто впали б на ядро. Вони рухаються навколо нього приблизно так само, як планети обертаються навколо сонячного світила.

Такий характер руху визначено діями сил Кулона з боку ядра. Атоми стійкі, в збудженому стані вони можуть проіснувати довгий кількість часу, при цьому не випромінюючи ніяких електромагнітних хвиль. Однак планетарна модель атома, хоч вона і обгрунтована експериментально, не дозволяє пояснити, чому він стійкий.