Rutherford-kísérlet

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Fent: Várt eredmény: az alfa-részecske az atom szilvapuding modellje szerint eltérülés nélkül menne át az atomon.
Lent: Megfigyelt eredmény: a részecskék kis hányada térült el, mely egy kis koncentrált pozitív töltésű részre utal.

A Rutherford-kísérlet vagy Geiger–Marsden-kísérlet Ernest Rutherford vezetése alatt Manchesteri Egyetemen 1909 és 1911 között Hans Geiger és Ernest Marsden által elvégzett, az anyag szerkezetének felderítésére szolgáló szóráskísérletek elnevezése. A kísérletekben α-részecskékkel (hélium atommaggokkal) bombáztak vékony aranylemezt, és meglepő eredményt kaptak: az alfa-részecskék kis hányada igen nagy eltérülést szenvedett.

Ha az atom belsejében az anyag többé-kevésbé egyenletesen oszlana el az akkor leginkább elfogadott mazsolás puding modell szerint, akkor az α-részecskék a lemezen, bár lassulva, de eltérülés nélkül haladnának keresztül, hasonlóan, mint a puskagolyó a vízben. Az α-részecskéknél néha jelentős irányváltozás volt megfigyelhető. Többségük (miközben energiájuk egy részét elveszítették) egyenesen haladt át a lemezen, néhányuk iránya azonban jelentősen megváltozott.

Következtetések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az eredmény teljesen váratlan volt, Rutherford erre így emlékezett vissza:

Határozottan ez volt a leghihetetlenebb eredmény, amellyel életemben találkoztam. Majdnem olyan hihetetlen volt, mintha valaki egy 15 hüvelykes gránáttal egy selyempapír-darabkára tüzelne, és az visszatérve őt magát találná el.

1911 elején Rutherford publikálta módosított atommodelljét, a Rutherford-féle atommodellt. A megfigyelések szerint a szétszórt pozitív töltéssel rendelkező atom modellje helytelen volt, valójában a pozitív rész kis térfogatban összpontosul. Arra következtetett, hogy az atom döntő része üres, az atom nagy része egy kis térrészre, a magba koncentrálódik, és az elektronok ekörül a mag körül keringenek az elektrosztatikus vonzás hatására. Az atommag a mérésekből 10‒15 méter átmérőjűnek adódott egy 10‒10 méter átmérőjű atomban. Azok az alfa-részecskék, amelyek közel jutottak a maghoz, erősen eltérültek, míg a legtöbb elég nagy távolságban haladt el, hogy ne térüljön el jelentősen.

Az atommodellel egy alapvető gond volt: az atommag körül keringő elektronoknak a klasszikus elektrodinamika szerint sugározniuk kell (mivel állandóan gyorsuló mozgást végeznek). Ennek következtében energiát veszítenek, ami miatt mind közelebb kerülnek az atommaghoz. A kisebb körpálya kisebb sugara nagyobb gyorsulást jelent, így az elektron még több energiát sugároz, egész addig, amíg bele nem csapódik a magba.

A Rutherford-modellt a Bohr-féle atommodell váltotta fel, bár magyarázatot az sem adott a fenti problémára.

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]