เกี่ยวกับการทดลองฟอยล์สีทองของรัทเทอร์ฟอร์ด

Ernest Rutherford มีพื้นเพมาจากนิวซีแลนด์ ได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาแห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์สำหรับการค้นพบโครงสร้างอะตอม แม้ว่า Hantaro Nagaoka นักฟิสิกส์จาก Imperial University of Tokyo ได้เสนอทฤษฎีนิวเคลียสเป็นครั้งแรกตามที่ทราบ วันนี้. "การทดลองฟอยล์สีทอง" ของรัทเทอร์ฟอร์ดนำไปสู่การค้นพบว่ามวลอะตอมส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในพื้นที่หนาแน่นซึ่งปัจจุบันเรียกว่านิวเคลียส ก่อนการทดลองแผ่นทองคำเปลว รัทเธอร์ฟอร์ดได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานสำคัญอื่นๆ ในสาขาเคมี

ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมที่เป็นที่นิยมในช่วงเวลาของการทดลองของรัทเธอร์ฟอร์ดคือ "พุดดิ้งพลัม" แบบจำลอง" แบบจำลองนี้ได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2447 โดย เจ.เจ. ทอมป์สัน นักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบ discovered อิเล็กตรอน. ทฤษฎีนี้ถือได้ว่าอิเล็กตรอนที่มีประจุลบในอะตอมลอยอยู่ในทะเลที่มีประจุบวก ซึ่งอิเล็กตรอนนั้นคล้ายกับลูกพลัมในชามพุดดิ้ง แม้ว่า ดร.นางาโอกะ ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีการแข่งขันของเขาว่าอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสบวก คล้ายกับที่ดาวเสาร์โคจรรอบด้วย วงแหวนของมันในปี 1904 แบบจำลองพุดดิ้งพลัมเป็นทฤษฎีที่มีอยู่ทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม จนกระทั่งเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดได้พิสูจน์หักล้างใน 1911.

การทดลองแผ่นทองคำเปลวได้ดำเนินการภายใต้การดูแลของ Rutherford ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในปี 1909 โดย นักวิทยาศาสตร์ Hans Geiger (ซึ่งในที่สุดงานก็นำไปสู่การพัฒนาเคาน์เตอร์ Geiger) และนักศึกษาระดับปริญญาตรี Ernest มาร์สเดน รัทเทอร์ฟอร์ด หัวหน้าแผนกฟิสิกส์ของแมนเชสเตอร์ในขณะที่ทำการทดลอง ได้รับเครดิตเบื้องต้นสำหรับการทดลองนี้ เนื่องจากทฤษฎีที่ได้ผลเป็นผลงานของเขาเป็นหลัก การทดลองฟอยล์สีทองของรัทเธอร์ฟอร์ดบางครั้งเรียกว่าการทดลองไกเกอร์-มาร์สเดน

การทดลองแผ่นทองคำเปลวประกอบด้วยชุดการทดสอบซึ่งอนุภาคฮีเลียมที่มีประจุบวกถูกยิงที่ชั้นฟอยล์สีทองที่บางมาก ผลลัพธ์ที่คาดหวังคืออนุภาคบวกจะเคลื่อนตัวไปเพียงไม่กี่องศาจากเส้นทางของพวกมัน ขณะที่พวกมันผ่านทะเลของประจุบวกที่เสนอในแบบจำลองพุดดิ้งพลัม อย่างไรก็ตาม ผลที่ได้คืออนุภาคที่เป็นบวกถูกขับไล่ออกจากแผ่นทองคำเปลวเกือบ 180 องศาในเวลาอันสั้น พื้นที่เล็กๆ ของอะตอม ในขณะที่อนุภาคที่เหลือส่วนใหญ่ไม่ได้เบี่ยงออกเลย แต่ส่งผ่านไปยัง อะตอม.

ข้อมูลที่ได้จากการทดลองฟอยล์สีทองแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองพุดดิ้งบ๊วยของอะตอมไม่ถูกต้อง วิธีที่อนุภาคบวกกระดอนออกจากฟอยล์บาง ๆ บ่งชี้ว่ามวลส่วนใหญ่ของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในบริเวณเล็กๆ แห่งหนึ่ง เนื่องจากอนุภาคบวกส่วนใหญ่ยังคงอยู่บนเส้นทางเดิมโดยไม่มีการเคลื่อนไหว รัทเทอร์ฟอร์ดจึงหักอย่างถูกต้องว่าส่วนที่เหลือของอะตอมส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ว่าง รัทเทอร์ฟอร์ดเรียกการค้นพบของเขาว่า "ประจุกลาง" ซึ่งต่อมาได้ตั้งชื่อภูมิภาคนี้ว่านิวเคลียส

การค้นพบนิวเคลียสและโครงสร้างอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดได้รับการขัดเกลาโดยนักฟิสิกส์ Niels Bohr ในปี 1913 ในเวลาต่อมา แบบจำลองอะตอมของบอร์หรือที่เรียกว่าแบบจำลองรัทเธอร์ฟอร์ด บอร์ เป็นแบบจำลองอะตอมพื้นฐานที่ใช้ในปัจจุบัน คำอธิบายของอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นรากฐานสำหรับแบบจำลองอะตอมทั้งหมดในอนาคตและการพัฒนาฟิสิกส์นิวเคลียร์