La façon dont l’or classique de Rutherford Lexpérience de la feuille a été présentée (y compris par Rutherford lui-même) na pas de sens pour moi.
Comme beaucoup dentre vous le savent, Rutherford sest décrit comme étant complètement choqué par les résultats que lui a apportés Geiger en 1909: «Cétait lévénement le plus incroyable qui me soit jamais arrivé de ma vie. Cétait presque aussi incroyable que si vous tiriez un obus de 15 pouces sur un morceau de papier de soie et quil revenait et vous frappait. » [Rutherford, Ernest; Ratcliffe, John A. (1938). Quarante ans de physique. Dans Needham, Joseph; Pagel, Walter. Contexte de la science moderne. Cambridge University Press.]
Cela na aucun sens pour moi quil aurait dû être aussi surpris. Rutherford a écrit lannée précédente, en 1908: « Nous pouvons conclure avec certitude de ces expériences que la particule α après avoir perdu sa charge est un atome dhélium. Dautres preuves indiquent que la charge est le double de la charge unitaire portée par lensemble des atomes dhydrogène libre dans lélectrolyse de leau. » [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).] [La date de publication était 1909, mais la date dauteur était 1908.]
Ainsi, au moment de lexpérience de la feuille dor, Rutherford croyait (correctement) que sa « coquille [s] de 15 pouces » (les particules α) étaient des atomes dhélium qui avaient perdu une charge négative. Donc, essentiellement, Rutherford, utilisant des particules quil savait être de la matière à léchelle atomique hautement concentrée dérivée datomes (particules α), a été choqué de constater que les atomes contenaient de la matière à léchelle atomique hautement concentrée (?!).
Je ne dis pas quil aurait dû connaître spécifiquement le modèle nucléaire de latome avant lexpérience. Je dis quil naurait pas dû a été complètement choqué de découvrir que les atomes contiennent quelque chose qui peut fortement dévier les particules α, étant donné qu’il savait que les particules α elles-mêmes étaient simplement des atomes dont la charge négative avait été supprimée. [De plus, il savait quil prenait des particules dérivées datomes très légers, et les tirait sur des atomes très lourds.]
Pour utiliser la métaphore de Rutherford, cest comme sil disait: » Je suis allé dans un manège militaire et jai obtenu des obus dartillerie. Jai ensuite tiré ces derniers sur un autre arsenal, et jai été choqué de constater, en conséquence, que les arsenaux contiennent des obus dartillerie. «
Par exemple, si Rutherford savait déjà cela à propos des ions dhélium, pourquoi ne sattendrait-il pas à dautres les atomes auraient également leurs charges positives concentrées? Pensait-il que les atomes neutres étaient décrits avec précision par un modèle de pudding de prune, mais une fois que vous supprimiez les électrons, la charge positive seffondrerait dans un petit espace? Si quoi que ce soit, étant donné quil ne savait pas à propos de la liaison nucléaire, il semblerait quil aurait dû sattendre au contraire – que la suppression des charges négatives entraînerait lexpansion des charges positives et les rendrait encore plus diffuses.
Peut quelquun familier avec lhistoire de ces expériences a résolu ce problème?
Commentaires
- Il savait que le rayonnement alpha était de lhélium, il na ' Je sais que les particules étaient des atomes dhélium uniques. Cependant, la rétrodiffusion élastique na de sens que si la charge dans la cible et le projectile est concentrée dans de très petits espaces.
- Rétrospectivement, la plupart des découvertes semblent évidentes . Mais à ce moment-là, vous réalisez que votre point de vue et votre modèle mental doivent changer est assez perceptible.
- @Karl Vous écrivez: " Il [Rutherford] connaissait le rayonnement alpha est de lhélium, il ne savait ' que les particules étaient des atomes dhélium uniques. " Cependant, Rutherford a écrit ce qui suit en 1908, quelques années avant lexpérience de la feuille dor (publiée en 1909): " Nous pouvons conclure avec certitude de ces expériences que la particule α après avoir perdu sa charge est un atome dhélium . Dautres preuves indiquent que la charge est le double de la charge unitaire transportée par latome dhydrogène libéré lors de lélectrolyse de leau. " [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).]
- Savoir que les particules alpha sont des atomes dhélium ne signifie pas grand-chose. Les atomes individuels en tant que particules individuelles étaient connus depuis un certain temps. La question était de savoir quelles étaient exactement ces particules? Savoir quun alpha est un atome dhélium nimplique pas que le noyau est vraiment minuscule et contient fortement deux protons et deux neutrons (qui nont été ' découverts quen 1932) ensemble. Savoir quun alpha rebondit intact à partir de lor vous dit quelque chose de nouveau – quil y a une seule boule de masse fermement tenue pour chaque atome (hélium et or).
- Je ne pense pas ' quil est correct de dire que Rutherford croyait que lalpha était ce que nous considérons maintenant comme un atome avec un seul point en fait – comme le noyau. Si lalpha avait une distribution de masse étalée et que dautres atomes (comme lor) avaient une distribution de masse étalée, alors on ne sattendrait pas à ce que lun rebondisse sur un autre comme cela a été observé.