حول تجربة رذرفورد للرقائق الذهبية

إرنست رذرفورد ، أصله من نيوزيلندا ، يُنسب إليه باعتباره والد الفيزياء النووية لاكتشافاته في التركيب الذري ، على الرغم من أن هانتارو ناجاوكا Hantaro Nagaoka ، وهو فيزيائي من جامعة إمبريال في طوكيو ، اقترح لأول مرة نظرية النواة كما هي معروفة اليوم. أدت "تجربة رذرفورد للرقائق الذهبية" إلى اكتشاف أن معظم كتلة الذرة تقع في منطقة كثيفة تسمى الآن النواة. قبل تجربة رقائق الذهب الرائدة ، مُنح رذرفورد جائزة نوبل لمساهماته الرئيسية الأخرى في مجال الكيمياء.

كانت النظرية الشائعة للتركيب الذري في وقت تجربة رذرفورد هي "حلوى البرقوق" النموذج. "تم تطوير هذا النموذج في عام 1904 من قبل J.J. Thompson ، العالم الذي اكتشف إلكترون. تنص هذه النظرية على أن الإلكترونات سالبة الشحنة في الذرة كانت تطفو في بحر من الشحنة الموجبة - تشبه الإلكترونات البرقوق في وعاء من الحلوى. على الرغم من أن الدكتور ناجاوكا قد نشر نظريته المتنافسة القائلة بأن الإلكترونات تدور حول نواة موجبة ، على غرار الطريقة التي يدور بها كوكب زحل حلقاتها ، في عام 1904 ، كان نموذج حلوى البرقوق هو النظرية السائدة على بنية الذرة حتى تم دحضها من قبل إرنست رذرفورد في 1911.

أجريت تجربة رقائق الذهب تحت إشراف رذرفورد في جامعة مانشستر عام 1909 من قبل العالم هانز جيجر (الذي أدى عمله في النهاية إلى تطوير عداد جيجر) والطالب الجامعي إرنست مارسدن. رذرفورد ، رئيس قسم الفيزياء في مانشستر وقت التجربة ، حصل على الفضل الأساسي للتجربة ، حيث أن النظريات التي نتجت هي في الأساس عمله. يُشار أحيانًا إلى تجربة رذرفورد للرقائق الذهبية أيضًا باسم تجربة جيجر-مارسدن.

تتكون تجربة رقائق الذهب من سلسلة من الاختبارات التي تم فيها إطلاق جسيم هيليوم موجب الشحنة على طبقة رقيقة جدًا من رقائق الذهب. كانت النتيجة المتوقعة هي أن الجسيمات الموجبة ستتحرك بضع درجات فقط من مسارها أثناء مرورها عبر بحر الشحنة الموجبة المقترحة في نموذج حلوى البرقوق. كانت النتيجة ، مع ذلك ، أن الجزيئات الموجبة تم صدها من رقائق الذهب بما يقرب من 180 درجة في غاية منطقة صغيرة من الذرة ، في حين أن معظم الجسيمات المتبقية لم تنحرف على الإطلاق بل مرت عبر ذرة.

أظهرت البيانات الناتجة عن تجربة رقائق الذهب أن نموذج بودنغ البرقوق للذرة كان غير صحيح. تشير الطريقة التي ارتدت بها الجسيمات الموجبة عن الرقاقة الرقيقة إلى أن غالبية كتلة الذرة تتركز في منطقة صغيرة واحدة. نظرًا لأن غالبية الجسيمات الموجبة استمرت في مسارها الأصلي دون أن تتحرك ، استنتج رذرفورد بشكل صحيح أن معظم ما تبقى من الذرة كان فراغًا. أطلق رذرفورد على اكتشافه اسم "الشحنة المركزية" ، وهي منطقة سميت فيما بعد بالنواة.

تم تنقيح اكتشاف رذرفورد للنواة والتركيب الذري المقترح لاحقًا بواسطة الفيزيائي نيلز بور في عام 1913. نموذج بوهر للذرة ، والذي يشار إليه أيضًا باسم نموذج رذرفورد بور ، هو النموذج الذري الأساسي المستخدم اليوم. وضع وصف رذرفورد للذرة الأساس لجميع النماذج الذرية المستقبلية وتطوير الفيزياء النووية.