Slik Rutherfords klassiske gull folieeksperiment har blitt presentert (inkludert av Rutherford selv) gir ikke mening for meg.
Som mange av dere vet, beskrev Rutherford seg selv som helt sjokkert over resultatene som Geiger brakte ham i 1909: «Det var den mest utrolige hendelsen som noen gang har skjedd med meg i mitt liv. Det var nesten like utrolig som om du skjøt et 15-tommers skall på et stykke silkepapir, og det kom tilbake og traff deg. » [Rutherford, Ernest; Ratcliffe, John A. (1938). Førti år med fysikk. I Needham, Joseph; Pagel, Walter. Bakgrunn for moderne vitenskap. Cambridge University Press.]
Det gir ingen mening for meg at han burde vært så overrasket. Rutherford skrev året etter, i 1908: «Vi kan med sikkerhet konkludere fra disse eksperimentene at α-partikkelen etter å ha mistet ladningen er et heliumatom. Andre bevis indikerer at ladningen er dobbelt så stor som enhetsladningen som bæres av hydrogenatomsettet fri i elektrolyse av vann. » [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).] [Publiseringsdato var 1909, men forfatterdatoen var 1908.]
Således, på tidspunktet for gullfolieeksperimentet, mente Rutherford (riktig) at hans «15-tommers skall [s]» (α-partiklene) var heliumatomer som hadde mistet negativ ladning. Så egentlig var Rutherford, ved å bruke partikler som han visste var sterkt konsentrert materie i atomskala avledet fra atomer (α-partikler), sjokkert da han fant at atomer inneholdt høykonsentrert materie i atomskala (?!).
Jeg sier ikke at han burde ha visst spesifikt om atommodellen til atomet før eksperimentet. Jeg sier at han ikke burde ha blitt helt sjokkert over å finne at atomer inneholder noe som sterkt kan avbøye α-partikler, gitt at han visste at α-partikler i seg selv bare var atomer hvis negative ladning hadde blitt fjernet. [Pluss at han visste at han tok partikler avledet fra veldig lette atomer, og skjøt dem på veldig tunge atomer.]
For å bruke Rutherfords egen metafor, er det som om han sa: » Jeg gikk til et våpenhus og skaffet meg noen artilleriskall. Så skjøt jeg disse mot et annet våpenhus, og ble sjokkert da jeg som et resultat fant at våpenhus inneholder artilleriskall. «
Dvs. hvis Rutherford allerede visste dette om heliumioner, hvorfor ville han ikke forvente andre atomer ville også ha sine positive ladninger konsentrert også? Tenkte han at nøytrale atomer ble beskrevet nøyaktig av en plommepudding-modell, men når du fjernet elektronene, ville den positive ladningen kollapse i et lite rom? Hvis noe, gitt at han ikke visste om kjernefysisk binding, så det ut til at han burde ha forventet det motsatte – at fjerning av de negative ladningene ville føre til at de positive ladningene utvides og blir enda mer diffuse.
Kan er noen kjent med historien til disse eksperimentene løse dette?
Kommentarer
- Han visste at alfastråling er helium, han gjorde ikke ' vet ikke at partiklene var enkle heliumatomer, men den elastiske tilbakespredningen er bare fornuftig hvis ladningen i både mål og prosjektil er konsentrert i veldig små rom.
- I ettertid virker de fleste funn åpenbare Men det øyeblikket innser du at synspunktet og den mentale modellen din må endres er ganske merkbar.
- @Karl Du skriver: " Han [Rutherford] kjente alfastråling. er helium, han visste ikke ' at partiklene var enkle heliumatomer. " Rutherford skrev imidlertid følgende ing i 1908, noen år før gullfolieeksperimentet (publisert 1909): " Vi kan med sikkerhet trekke konklusjonen fra disse eksperimentene at α-partikkelen etter å ha mistet ladningen er et heliumatom . Andre bevis indikerer at ladningen er to ganger enhetsladningen som bæres av hydrogenatomet frigjort i elektrolyse av vann. " [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).]
- Å vite at alfapartikler er heliumatomer, betyr ikke veldig mye. Individuelle atomer som individuelle partikler hadde vært kjent i ganske lang tid. Spørsmålet var hva disse partiklene var? Å vite at en alfa er et heliumatom, innebærer ikke at kjernen er veldig liten og holder to protoner og to nøytroner (som ' ikke ble oppdaget til 1932) sammen. Å vite at en alfa kommer tilbake intakt fra gull, forteller deg noe nytt – at det er en enkelt, sterkt holdt massekule for hvert atom (helium og gull).
- Jeg tror ikke ' det er riktig å si at Rutherford mente at alfa var det vi nå tenker på som et atom med et enkelt, effektivt punkt- som kjernen. Hvis alfaen hadde en utsmurt massefordeling, og andre atomer (som gull) hadde en utsmurt massefordeling, ville man ikke forvente at man skulle sprette av en annen på den måten som ble observert.