Cos'è l'esperimento di lamina d'oro di Rutherford
Share
Esperimento di lamina d'oro di Rutherford (Esperimento di scattering di particelle alfa di Rutherford) si riferisce a un esperimento condotto da Ernest Rutherford, Hans Geiger e Ernest Marsden presso l'Università di Manchester nei primi anni del 1900. Nell'esperimento, Rutherford ei suoi due studenti hanno studiato come le particelle alfa sparate a un sottile pezzo di lamina d'oro sono state deviate. Secondo i famosi modelli atomici dell'epoca, tutte le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare la lamina d'oro. Tuttavia, con loro sorpresa, Rutherford e i suoi studenti hanno scoperto che circa 1 su 8000 particelle alfa sono state deviate verso la fonte (ad esempio con angoli superiori a 90o). Per spiegare questo effetto, hanno dovuto inventare un nuovo modello (ora noto come "ilRutherford Model") Per l'atomo.
Ernest Rutherford
Per l'esperimento, una fonte radioattiva che emette particelle alfa è stata tenuta di fronte a una sottile lamina d'oro. La fonte e la lamina d'oro erano circondate da uno schermo con un rivestimento di solfuro di zinco e l'aria veniva pompata fuori per assicurare che l'attrezzatura fosse tutta nel vuoto. (Se non l'avessero fatto, le particelle alfa avrebbero esaurito la loro energia per ionizzare le molecole d'aria e potrebbero non aver mai raggiunto la lamina d'oro).
Si prevedeva che le particelle alfa emesse dalla sorgente passassero direttamente attraverso la lamina d'oro. Ogni volta che colpivano lo schermo rivestito di solfuro di zinco, dovevano produrre un piccolo punto luminoso sullo schermo.
Il modello popolare per l'atomo in quel momento era conosciuto come il "Plum Pudding Model“. Questo era un modello sviluppato da J.J. Thomson, che aveva scoperto gli elettroni qualche anno prima. Secondo il suo modello, gli atomi erano oggetti sferici, con la carica positiva distribuita uniformemente come una pasta, e piccoli pezzi di carica negativa (elettroni) attaccati su di essa come prugne. Se questo "Plum Pudding Model" fosse stato corretto, tutte le particelle alfa avrebbero dovuto passare direttamente attraverso gli atomi d'oro nella lamina d'oro, mostrando una deflessione molto piccola. Tuttavia, ciò che Rutherford e i suoi studenti osservavano era piuttosto diversi.
La maggior parte delle particelle alfa fatto andare dritto attraverso la lamina d'oro. Tuttavia, alcune delle particelle alfa sembravano essere deviate a grandi angoli. Raramente, alcune particelle alfa sembravano essere state deviate da angoli superiori a 900. Per spiegare questo risultato, Rutherford propose che la massa di un atomo fosse concentrata in un'area molto piccola al centro, che chiamò il "nucleo". Dalle deviazioni, era anche chiaro che il nucleo era carico:
Rutherford's Gold Foil Experiment - Speranza e risultato dell'esperimento di Geiger-Marsden
Rutherford's Gold Foil Experiment - Principali osservazioni e conclusioni
| Osservazione | Interpretazione |
| La maggior parte delle particelle alfa passava direttamente attraverso la lamina d'oro | Queste particelle alfa devono viaggiare senza avvicinarsi al centro (carico) dell'atomo. Perciò, la maggior parte dell'atomo deve essere vuota. |
| Poche delle particelle alfa sono state deviate a grandi angoli | Questi devono avvicinarsi al centro dell'atomo, dove vengono deviati dalla carica al centro. Così, il il nucleo deve essere caricato. |
| Raramente, le particelle alfa sono state deviate indietro verso il rilevatore | Questi devono essere entrati in collisione con il nucleo frontale. Così, il nucleo deve contenere la maggior parte della massa dell'atomo. |
Rutherford non ha necessariamente determinato che il nucleo è stato caricato positivamente durante questi primi esperimenti (le deflessioni potrebbero essere state prodotte da accuse negative interessanti piuttosto che ripugnanti cariche positive al centro). Rutherford alla fine fatto scopri che il nucleo di un atomo era caricato positivamente, ma ciò avveniva in un esperimento diverso.
Alla fine, Niels Bohr e Erwin Schrödinger hanno inventato modelli migliori per gli atomi, ma l'esperimento con la lamina d'oro di Rutherford rimane uno degli esperimenti più rivoluzionari nella storia della fisica.
