El Rutherford gold foil experiment o experimento de dispersión de partículas alfa sigue siendo un experimento famoso en la historia de la ciencia. Entre 1908 y 1913, Hans Geiger y Ernest Marsden realizaron una serie de experimentos bajo la dirección de Ernest Rutherford.,
Debido a los experimentos fueron realizados por Geiger y Marsden, también es llamado como el de Geiger-Marsden experimentos. Los experimentos condujeron al descubrimiento del núcleo y dieron origen al modelo nuclear del átomo., Los resultados de los experimentos desacreditaron la idea de que la carga positiva se distribuía uniformemente en el átomo y demostraron la presencia de un núcleo central, donde se concentra toda su carga positiva.
Rutherford ‘ s gold foil experiment
El experimento no fue un solo experimento, sino una serie de experimentos. Todos los experimentos se pueden resumir usando la ilustración a continuación.,
Cuando Rutherford junto con su colega dispararon partículas alfa, los núcleos de helio cargados positivamente, en una lámina de oro muy delgada, la dispersión inesperada de la se observaron partículas. La ilustración de arriba representa una fuente radiactiva encerrada en un bloque de plomo libera partículas alfa. El bloque de plomo actúa como un escudo y afila la viga. El rayo se mueve a través del espacio y golpea la lámina de oro de unos pocos miles de átomos de espesor., Una pantalla fluorescente circular de sulfuro de zinc rodea la lámina. Las partículas que salen de la lámina después de la huelga hacen pequeños destellos brillantes en la pantalla llamados centelleos, que se pueden medir con un microscopio.
como podemos ver en la figura, la mayoría de las partículas permanecen intactas, es decir, continúan recorriendo un camino recto como si la lámina de oro estuviera ausente. La mayoría de las partículas que están dispersas tienen menos de 90 ° de deflexión, mientras que pocas partículas cruzan 90°.
antes de proceder a analizar los resultados del experimento, revisemos rápidamente el modelo atómico de Thomson.,
la visión de Thomson sobre los átomos
en la década de 1900, el modelo atómico de Thomson era dominante. Explicó un átomo como un mar de carga positiva con electrones cargados negativamente flotantes. Según él, la carga positiva era uniforme en todo el átomo, y la magnitud de la misma era igual a las cargas negativas.
contraste entre el experimento y el modelo de Thomson
los resultados del experimento obtenidos del experimento de dispersión de partículas alfa contradicen el modelo de Thomson. Rutherford estaba asombrado por esto. Según el modelo de Thomson, la carga positiva se distribuye uniformemente por todo el átomo, lo que crea un campo eléctrico débil. Cuando las partículas alfa, que son radiación energética pesada, fueron bombardeadas en la lámina de oro, se esperaba que el haz penetrara en la lámina con una ligera divergencia y con una reducción en la velocidad., La desviación del haz sería pequeña. No se esperaba que las partículas rebotaran. Sin embargo, las observaciones fueron diferentes. Se resumen en tres puntos principales.
- La mayoría de las partículas α pasaron la lámina sin mucha desviación.
- Un pequeño número de partículas fueron desviadas por la lámina, y esta desviación fue muy pequeña.
- una fracción muy pequeña de las partículas fueron desviadas por ángulos grandes (mayores de 90°); un número minúsculo de partículas fueron desviadas por ángulos mayores de 150°.,
conclusiones de Rutherford
basado en las observaciones anteriores, Rutherford argumentó los siguientes puntos:
- dado que la mayoría de las partículas no se desviaron, el átomo debe estar vacío.
- Una pequeña fracción de las partículas fueron desviadas por grandes ángulos. Por lo tanto, debe haber una fuerza repulsiva fuerte en un átomo. Rutherford propuso la presencia de un núcleo central cargado positivamente. Además, estimó que el tamaño del núcleo del átomo de oro era muy pequeño en comparación con el átomo.,
a partir de estas conclusiones, conceptualizó una nueva teoría atómica, que ahora llamamos el modelo atómico de Rutherford. Dice que el átomo tiene un núcleo central cargado positivamente que está rodeado de electrones. Este modelo reemplazó al modelo de Thomson.
la figura a continuación muestra que las partículas α pueden penetrar fácilmente en la lámina de oro sin muchos obstáculos y pocas de ellas se recuperan.,
History
la teoría atómica de J. J. Thomson era prominente antes del descubrimiento del núcleo. Sin embargo, Thomson nunca estuvo completamente satisfecho con su teoría. Algunos críticos existían en ese momento que se opusieron al modelo de Thomson. Uno de ellos era Hantaro Nagaoka, un físico Japonés. Denunció el modelo de Thomson en 1904 y predijo un modelo planetario en el que el núcleo cargado positivamente está rodeado de electrones., Una analogía entre el sistema planetario y la estructura del átomo fue propuesta por él. Nagaoka argumentó que la carga positiva y negativa no pueden encarnarse mutuamente. Sus pensamientos no fueron reconocidos hasta que Rutherford probó la presencia del núcleo.Ernest Rutherford fue un físico extraordinario y también conocido como el padre de la física nuclear. También se le atribuye el descubrimiento de los rayos alfa, beta y gamma. Con su vasto conocimiento en radiación, él y Hans Geiger, que era un científico alemán, decidieron investigar las partículas alfa. Inicialmente, hicieron algunos experimentos., Pero después de no mucho éxito, Rutherford envió el trabajo a Geiger y Ernest Marsden, que era un estudiante de Geiger. En consecuencia, Geiger y Marsden hicieron numerosos experimentos bajo la dirección de Rutherford. Utilizaron una lámina de oro debido a su alta maleabilidad y el radón como fuente radiactiva. Después de pasar varias horas en una habitación oscura, las observaciones de los experimentos fueron definitivamente asombrosas. En 1913, Rutherford confirmó la presencia del núcleo. Trajo una nueva era en el mundo atómico.,
estaba abrumado y pronunció:
fue el evento más increíble que me ha pasado en mi vida. Era casi tan increíble como si te despidieran de 15 pulgadas shell en un pedazo de papel de seda y se volvió y golpeó.
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