Rutherford’s Gold Foil Experiment (Italiano)

Il Rutherford gold foil experiment o alpha particles scattering experiment rimane un famoso esperimento nella storia della scienza. Tra il 1908 e il 1913, una serie di esperimenti furono eseguiti da Hans Geiger e Ernest Marsden sotto la guida di Ernest Rutherford.,

a Causa di esperimenti sono stati eseguiti da Geiger e Marsden, che è anche chiamato come il Geiger-Marsden esperimenti. Gli esperimenti portarono alla scoperta del nucleo e diedero vita al modello nucleare dell’atomo., I risultati degli esperimenti sfatarono l’idea che la carica positiva fosse distribuita uniformemente nell’atomo e dimostrarono la presenza di un nucleo centrale, dove tutta la sua carica positiva è concentrata.

Rutherford’s gold foil experiment

L’esperimento non fu un singolo esperimento ma una serie di esperimenti. Tutti gli esperimenti possono essere riassunti utilizzando l’illustrazione seguente.,

Quando Rutherford insieme al suo collega sparato particelle alfa, i nuclei di elio carica positiva, su una lamina d’oro molto sottile, dispersione inaspettata delle particelle era osservato. L’illustrazione sopra raffigura una fonte radioattiva racchiusa in un blocco di piombo libera particelle alfa. Il blocco di piombo funge da scudo e affila il raggio. Il raggio si muove attraverso lo spazio e colpisce la lamina d’oro di poche migliaia di atomi di spessore., Uno schermo fluorescente circolare del solfuro di zinco circonda la stagnola. Le particelle che lasciano il foglio dopo lo sciopero fanno piccoli lampi luminosi sullo schermo chiamati scintillazioni, che possono essere misurati utilizzando un microscopio.

Come si può vedere dalla figura, la maggior parte delle particelle rimangono inalterate, cioè continuano a percorrere un percorso rettilineo come se la lamina d’oro fosse assente. La maggior parte delle particelle che sono sparse hanno meno di 90 ° di deflessione mentre poche particelle attraversano 90°.

Prima di procedere ad analizzare i risultati dell’esperimento, esaminiamo rapidamente il modello atomico di Thomson.,

La visione di Thomson sugli atomi

Nel 1900, il modello atomico di Thomson era dominante. Spiegò un atomo come un mare di carica positiva con elettroni fluttuanti caricati negativamente. Secondo lui, la carica positiva era uniforme in tutto l’atomo e la sua grandezza era uguale alle cariche negative.

Contrasto tra l’esperimento e il modello di Thomson

I risultati dell’esperimento ottenuti dall’esperimento di dispersione delle particelle alfa contraddicono il modello di Thomson. Rutherford ne rimase stupito. Secondo il modello di Thomson, la carica positiva è uniformemente diffusa in tutto l’atomo, il che crea un campo elettrico debole. Quando le particelle alfa, che sono pesanti radiazioni energetiche, sono state bombardate sulla lamina d’oro, ci si aspettava che il raggio penetrasse nella lamina con una leggera divergenza e con una riduzione della velocità., La deviazione del raggio sarebbe piccola. Non era previsto alcun rimbalzo delle particelle. Tuttavia, le osservazioni erano diverse. Sono riassunti in tre punti principali.

1. La maggior parte delle particelle α ha superato il foglio senza molta deviazione.
2. Un piccolo numero di particelle sono state deviate dalla lamina, e questa deflessione era molto piccola.
3. Una frazione molto piccola delle particelle è stata deviata da grandi angoli (maggiori di 90°); un numero minuscolo di particelle è stato deviato da angoli maggiori di 150°.,

Le conclusioni di Rutherford

Sulla base delle osservazioni di cui sopra, Rutherford ha sostenuto i seguenti punti:

1. Poiché la maggior parte delle particelle non sono state deviate, l’atomo deve essere per lo più vuoto.
2. Una piccola frazione delle particelle è stata deviata da grandi angoli. Quindi, ci dovrebbe essere una forte forza repulsiva in un atomo. Rutherford propose la presenza di un nucleo centrale caricato positivamente. Inoltre, ha stimato che la dimensione del nucleo dell’atomo d’oro era molto piccola rispetto all’atomo.,

Da queste conclusioni, ha concettualizzato una nuova teoria atomica, che ora chiamiamo modello atomico di Rutherford. Dice che l’atomo ha un nucleo centrale caricato positivamente circondato da elettroni. Questo modello ha sostituito il modello di Thomson.

La figura seguente mostra che le particelle α possono facilmente penetrare nella lamina d’oro senza troppi ostacoli e poche di esse rimbalzano.,

Storia

J. J. Thomson teoria atomica era prominente prima della scoperta del nucleo. Tuttavia, Thomson stesso non fu mai pienamente soddisfatto della sua teoria. A quel tempo esistevano alcuni critici che si opponevano al modello di Thomson. Uno di loro era Hantaro Nagaoka, un fisico giapponese. Denunciò il modello di Thomson nel 1904 e predisse un modello planetario in cui il nucleo carico positivamente è circondato da elettroni., Un’analogia tra il sistema planetario e la struttura dell’atomo fu proposta da lui. Nagaoka ha sostenuto che la carica positiva e negativa non possono incarnarsi a vicenda. I suoi pensieri non furono riconosciuti fino a quando Rutherford non dimostrò la presenza del nucleo.

Ernest Rutherford era un fisico straordinario e conosciuto anche come il padre della fisica nucleare. Egli è anche accreditato per la scoperta di alfa, beta, e raggi gamma. Con la sua vasta conoscenza delle radiazioni, lui e Hans Geiger, che era uno scienziato tedesco, decisero di indagare sulle particelle alfa. Inizialmente, hanno fatto alcuni esperimenti., Ma dopo non molto successo, Rutherford inoltrò il lavoro a Geiger e Ernest Marsden, che era uno studente di Geiger. Di conseguenza, Geiger e Marsden fecero numerosi esperimenti sotto la direzione di Rutherford. Hanno usato una lamina d’oro a causa della sua elevata malleabilità e radon come fonte radioattiva. Dopo diverse ore trascorse in una stanza buia, le osservazioni degli esperimenti erano decisamente sconcertanti. Nel 1913, Rutherford confermò la presenza del nucleo. Ha portato una nuova era nel mondo atomico.,

Fu sopraffatto e pronunciò:

È stato l’evento più incredibile che mi sia mai successo in vita mia. È stato quasi incredibile come se avessi sparato un guscio da 15 pollici a un pezzo di carta velina e fosse tornato indietro e ti avesse colpito.

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