Ο Έρνεστ Ράδερφορντ, που κατάγεται από τη Νέα Ζηλανδία, θεωρείται ο πατέρας της πυρηνικής φυσικής για τις ανακαλύψεις του στην ατομική δομή, παρόλο που ο Hantaro Nagaoka, φυσικός από το Imperial University of Tokyo, πρότεινε για πρώτη φορά τη θεωρία του πυρήνα όπως είναι γνωστή σήμερα. Το «πείραμα χρυσού φύλλου» του Rutherford οδήγησε στην ανακάλυψη ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας ενός ατόμου βρίσκεται σε μια πυκνή περιοχή που τώρα ονομάζεται πυρήνας. Πριν από το πρωτοποριακό πείραμα χρυσού φύλλου, ο Rutherford έλαβε το βραβείο Νόμπελ για άλλες βασικές συνεισφορές στον τομέα της χημείας.
Ιστορία
Η δημοφιλής θεωρία της ατομικής δομής τη στιγμή του πειράματος του Rutherford ήταν η «πουτίγκα δαμάσκηνου μοντέλο. "Αυτό το μοντέλο αναπτύχθηκε το 1904 από τον J.J. Thompson, τον επιστήμονα που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο. Αυτή η θεωρία έκρινε ότι τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο επιπλέουν σε μια θάλασσα θετικού φορτίου - τα ηλεκτρόνια μοιάζουν με δαμάσκηνα σε ένα μπολ πουτίγκας. Αν και ο Δρ Nagaoka είχε δημοσιεύσει την ανταγωνιστική του θεωρία ότι τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε θετικό πυρήνα, παρόμοια με τον τρόπο που ο πλανήτης Κρόνος περιστρέφεται τα δαχτυλίδια του, το 1904, το μοντέλο πουτίγκα δαμάσκηνου ήταν η επικρατούσα θεωρία σχετικά με τη δομή του ατόμου έως ότου απορρίφθηκε από τον Ernest Rutherford το 1911.
Λειτουργία
Το πείραμα gold foil πραγματοποιήθηκε υπό την επίβλεψη του Rutherford στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ το 1909 από επιστήμονας Hans Geiger (του οποίου το έργο τελικά οδήγησε στην ανάπτυξη του μετρητή Geiger) και του προπτυχιακού φοιτητή Ernest Μάρσντεν. Ο Rutherford, πρόεδρος του τμήματος φυσικής του Μάντσεστερ κατά τη στιγμή του πειράματος, έχει την κύρια πίστωση για το πείραμα, καθώς οι θεωρίες που προέκυψαν είναι κυρίως το έργο του. Το πείραμα χρυσού φύλλου Rutherford αναφέρεται επίσης μερικές φορές ως το πείραμα Geiger-Marsden.
Χαρακτηριστικά
Το πείραμα χρυσού φύλλου συνίστατο σε μια σειρά δοκιμών στις οποίες πυροβολήθηκε ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο ηλίου σε ένα πολύ λεπτό στρώμα χρυσού φύλλου. Το αναμενόμενο αποτέλεσμα ήταν ότι τα θετικά σωματίδια θα μετακινούσαν μόλις λίγους βαθμούς από την πορεία τους καθώς περνούσαν μέσα από τη θάλασσα του θετικού φορτίου που προτείνεται στο μοντέλο πουτίγκα δαμάσκηνου. Το αποτέλεσμα, ωστόσο, ήταν ότι τα θετικά σωματίδια απωθήθηκαν από το φύλλο χρυσού κατά περίπου 180 μοίρες σε πολύ μικρή περιοχή του ατόμου, ενώ τα περισσότερα από τα εναπομείναντα σωματίδια δεν παραμορφώθηκαν καθόλου αλλά μάλλον πέρασαν ακριβώς μέσω του άτομο.
Σημασία
Τα δεδομένα που δημιουργήθηκαν από το πείραμα χρυσού φύλλου έδειξαν ότι το μοντέλο πουτίγκα δαμάσκηνου του ατόμου ήταν λανθασμένο. Ο τρόπος με τον οποίο τα θετικά σωματίδια αναπήδησαν από το λεπτό φύλλο έδειξε ότι η πλειονότητα της μάζας ενός ατόμου συγκεντρώθηκε σε μια μικρή περιοχή. Επειδή η πλειονότητα των θετικών σωματιδίων συνέχισε στην αρχική τους πορεία χωρίς μετακίνηση, ο Rutherford αφαίρεσε σωστά ότι το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου ατόμου ήταν κενό. Ο Ράδερφορντ χαρακτήρισε την ανακάλυψή του «το κεντρικό φορτίο», μια περιοχή που αργότερα ονόμασε τον πυρήνα.
Δυνητικός
Η ανακάλυψη του Rutherford για τον πυρήνα και την προτεινόμενη ατομική δομή αργότερα βελτιώθηκε από τον φυσικό Niels Bohr το 1913. Το μοντέλο του ατόμου Bohr, που αναφέρεται επίσης ως μοντέλο Rutherford Bohr, είναι το βασικό ατομικό μοντέλο που χρησιμοποιείται σήμερα. Η περιγραφή του ατόμου από τον Rutherford έθεσε τα θεμέλια για όλα τα μελλοντικά ατομικά μοντέλα και την ανάπτυξη της πυρηνικής φυσικής.
