Sådan Rutherfords klassiske guld folieeksperiment er blevet præsenteret (inklusive af Rutherford selv) giver ikke mening for mig.
Som mange af jer ved, beskrev Rutherford sig berømt som værende fuldstændig chokeret over de resultater, som Geiger bragte ham i 1909: “Det var den mest utrolige begivenhed, der nogensinde er sket med mig i mit liv. Det var næsten lige så utroligt, som om du fyrede en 15-tommers skal mod et stykke silkepapir, og det kom tilbage og ramte dig. ” [Rutherford, Ernest; Ratcliffe, John A. (1938). Fyrre år med fysik. I Needham, Joseph; Pagel, Walter. Baggrund for moderne videnskab. Cambridge University Press.]
Det giver ingen mening for mig, at han skulle have været så overrasket. Rutherford skrev det følgende året før, i 1908: “Vi kan med sikkerhed konkludere ud fra disse eksperimenter, at α-partiklen efter at have mistet sin ladning er et heliumatom. Andre beviser tyder på, at ladningen er dobbelt så stor som enhedsladningen, der bæres af brintatomsættet fri ved elektrolyse af vand. ” [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).] [Dato for offentliggørelse var 1909, men forfatterdato var 1908.]
På tidspunktet for guldfolieeksperimentet troede Rutherford (korrekt) således, at hans “15-tommers skal [s]” (α-partiklerne) var heliumatomer, der havde mistet negativ ladning. Så i det væsentlige var Rutherford ved hjælp af partikler, som han vidste var stærkt koncentreret atomskala stof afledt af atomer (α partikler), chokeret over at opdage, at atomer indeholdt stærkt koncentreret stof i atomskala (?!).
Jeg siger ikke, at han skulle have vidst specifikt om atomens nukleare model inden eksperimentet. Jeg siger, at han ikke burde have været fuldstændig chokeret over at finde ud af, at atomer indeholder noget , der stærkt kan afbøje α-partikler, da han vidste, at α-partikler i sig selv simpelthen var atomer, hvis negative ladning var blevet fjernet. [Plus han vidste, at han tog partikler, der stammer fra meget lette atomer, og skyder dem på meget tunge atomer.]
For at bruge Rutherfords egen metafor er det som om han sagde: ” Jeg gik til et våbenhus og fik nogle artilleriskaller. Derefter fyrede jeg disse mod en anden rustning og var chokeret over at finde ud af, at rustninger indeholdt artilleriskaller. “
Dvs. hvis Rutherford allerede vidste dette om heliumioner, hvorfor ville han ikke forvente andre atomer også ville have deres positive ladninger koncentreret? Var hans tænkning om, at neutrale atomer blev beskrevet nøjagtigt af en blomme budding model, men når du først fjernede elektronerne, ville den positive ladning kollapse i et lille rum? Hvis noget, i betragtning af at han ikke vidste om nuklear binding, ser det ud til, at han skulle have forventet det modsatte – at fjernelse af de negative ladninger ville få de positive ladninger til at ekspandere og blive endnu mere diffuse.
Kan nogen, der er bekendt med historien om disse eksperimenter, løser dette?
Kommentarer
- Han vidste, at alfa-stråling er helium, han gjorde det ikke ' ved ikke, at partiklerne var enkeltheliumatomer. Men den elastiske tilbagespredning giver kun mening, hvis ladningen i både mål og projektil er koncentreret i meget små rum.
- Set i bakspejlet synes de fleste opdagelser åbenlyse Men det øjeblik, du indser, at dit synspunkt og din mentale model er nødt til at ændre sig, er ganske mærkbar.
- @Karl Du skriver: " Han [Rutherford] kendte alfa-stråling er helium, han vidste ikke ', at partiklerne var enkelt heliumatomer. " Imidlertid skrev Rutherford følgende ing i 1908, et par år før guldfolieeksperimentet (offentliggjort 1909): " Vi kan med sikkerhed konkludere ud fra disse eksperimenter, at α-partiklen efter at have mistet sin ladning er et heliumatom . Andre beviser tyder på, at ladningen er to gange enhedsladningen, der bæres af hydrogenatomet frigivet i elektrolyse af vand. " [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).]
- At vide, at alfapartikler er heliumatomer, betyder ikke særlig meget. Individuelle atomer som individuelle partikler havde været kendt i nogen tid. Spørgsmålet var, hvad disse partikler var? At vide, at en alfa er et heliumatom, betyder ikke, at kernen virkelig er lille og har stærkt to protoner og to neutroner (som ' ikke blev opdaget indtil 1932) sammen. At vide, at en alfa rebounds intakt fra guld fortæller dig noget nyt – at der er en enkelt, stærkt holdt massekugle for hvert atom (helium og guld).
- Jeg tror ikke ' det er korrekt at sige, at Rutherford mente, at alfa var det, vi nu tænker på som et atom med et enkelt, effektivt punkt- som kerne. Hvis alfaen havde en udtværet massefordeling, og andre atomer (som guld) havde en udtværet massefordeling, ville man ikke forvente, at man hoppede af en anden på den måde, der blev observeret.