Открытие ядра: эксперимент Резерфорда с золотой фольгой

Кем был Эрнест Резерфорд?

Эрнест Резерфорд известен как отец ядерной физики. Резерфорд родился в Брайтуотере, Новая Зеландия, 30 августа 1871 года и был четвертым из двенадцати детей. Его отец был фермером, а мать - школьной учительницей. С самого раннего возраста Резерфорд понимал важность тяжелой работы и силу образования.

В школе он очень преуспевал и в возрасте пятнадцати лет выиграл академическую стипендию для обучения в колледже Нельсона. Затем, в возрасте 19 лет, он выиграл еще одну академическую стипендию для обучения в Кентерберийском колледже в Крайстчерче. Несколько лет спустя он получил еще одну стипендию, стипендию exhibition science, и уехал из Новой Зеландии, чтобы учиться в Тринити-колледже в Кембридже в Англии. Находясь там, он проводил исследования в Кавендишской лаборатории под руководством своего советника Дж.Дж. Томсона.

Поскольку он был из Новой Зеландии, его часто подвергали остракизму сокурсники. В конце концов, он использовал это как мотивацию для достижения успеха. Что он и сделал, поскольку совершил множество великих открытий благодаря своим исследованиям в области газов и радиоактивности. Они включали в себя открытие различных типов излучения, радиометрическое датирование и ядро атома.

Эксперимент Резерфорда с золотой фольгой

Работая заведующим кафедрой в Манчестерском университете, Резерфорд провел эксперимент с золотой фольгой вместе с Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом. В этом эксперименте они стреляли альфа–частицами, которые Резерфорд обнаружил много лет назад, прямо в кусок тонкой золотой фольги. Проходя сквозь альфа-частицы, они попадали на фосфоресцирующий экран, покрывающий фольгу. Когда частицы соприкасались с экраном, происходила вспышка.

Наблюдения
Приступая к эксперименту, Резерфорд сформировал предвзятые представления об эксперименте, основанные на модели сливового пудинга Дж.Дж. Томсона. Он предсказал, что альфа-частицы с легкостью пройдут сквозь фольгу. Некоторым частицам удалось пройти прямо через фольгу, но некоторые отклонились от пути, либо отскочив назад, либо отклонившись. Резерфорд нашел это захватывающим наблюдением и сравнил его с выстрелом пули в кусок ткани, и она отскочила назад.

Из этого наблюдения были сделаны два вывода. Во-первых, он пришел к выводу, что большая часть атома состоит из пустого пространства. Во-вторых, он пришел к выводу, что внутри атома должно быть что-то маленькое, плотное и положительное, чтобы отталкивать положительно заряженные альфа-частицы. Это стало ядром, что на латыни означает семя внутри плода.

Ядерная модель
Эксперимент с золотой фольгой опроверг модель сливового пудинга Дж.Дж. Томсона, в которой предполагалось, что атом был положительно заряжен и внутри него были встроены электроны. Поэтому уступаем ядерной модели. В этой модели Резерфорд предположил, что атомная структура похожа на структуру Солнечной системы. Где ядро находилось в середине и было окружено пустым пространством с вращающимися электронами.