Begrijp niet ' waarom Rutherford geschokt was door de resultaten van het goudfolie-experiment

De manier waarop het klassieke goud van Rutherford het folie-experiment is gepresenteerd (ook door Rutherford zelf) is voor mij niet logisch.

Zoals velen van jullie weten, omschreef Rutherford zichzelf als een beroemde man die volkomen geschokt was door de resultaten die Geiger hem in 1909 bracht: “Het was de meest ongelooflijke gebeurtenis die me ooit in mijn leven is overkomen. Het was bijna net zo ongelooflijk alsof je een 15-inch granaat op een stuk vloeipapier schoot en het kwam terug en raakte je. ” [Rutherford, Ernest; Ratcliffe, John A. (1938). Veertig jaar natuurkunde. In Needham, Joseph; Pagel, Walter. Achtergrond van de moderne wetenschap. Cambridge University Press.]

Ik vind het niet logisch dat hij zo verrast had moeten zijn. Rutherford schreef het jaar ervoor, in 1908, het volgende: We kunnen uit deze experimenten met zekerheid concluderen dat het α-deeltje, nadat het zijn lading heeft verloren, een heliumatoom is. vrij in de elektrolyse van water. ” [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).] [Publicatiedatum was 1909, maar auteurschapsdatum was 1908.]

Dus ten tijde van het goudfolie-experiment geloofde Rutherford (correct) dat zijn “15-inch shell [s]” (de α-deeltjes) heliumatomen waren die negatieve lading hadden verloren. Dus in wezen was Rutherford, met behulp van deeltjes waarvan hij wist dat het zeer geconcentreerde materie op atomaire schaal was afgeleid van atomen (α-deeltjes), geschokt toen hij ontdekte dat atomen zeer geconcentreerde materie op atomaire schaal bevatten (?!).

Ik “zeg niet dat hij specifiek had moeten weten over het nucleaire model van het atoom voorafgaand aan het experiment. Ik zeg dat hij dat niet had moeten doen was volkomen geschokt toen hij ontdekte dat atomen iets bevatten dat α-deeltjes sterk kan afbuigen, aangezien hij wist dat α-deeltjes zelf gewoon atomen waren waarvan de negatieve lading was verwijderd. [Bovendien wist hij dat hij deeltjes nam die waren afgeleid van zeer lichte atomen, en ze op zeer zware atomen schoot.]

Om Rutherfords eigen metafoor te gebruiken, is het alsof hij zei: Ik ging naar een arsenaal en haalde wat artilleriegranaten. Ik vuurde deze vervolgens af op een andere wapenkamer en was geschokt toen ik ontdekte dat de wapenkamers artilleriegranaten bevatten. “

Dat wil zeggen, als Rutherford dit al wist over heliumionen, waarom zou hij dan geen andere atomen zouden ook hun positieve ladingen geconcentreerd hebben? Dacht hij dat neutrale atomen nauwkeurig werden beschreven door een pruimenpuddingmodel, maar als je de elektronen eenmaal had verwijderd, zou de positieve lading instorten in een kleine ruimte? Gezien het feit dat hij niets afwist van nucleaire binding, lijkt het erop dat hij het tegenovergestelde had moeten verwachten – dat het verwijderen van de negatieve ladingen ervoor zou zorgen dat de positieve ladingen uitzetten en zelfs nog diffuser worden.

Kan lost iemand die bekend is met de geschiedenis van deze experimenten dit op?

Opmerkingen

• Hij wist dat alfastraling helium is, maar ' Ik weet niet dat de deeltjes enkelvoudige heliumatomen waren. De elastische terugverstrooiing heeft echter alleen zin als de lading in zowel het doelwit als het projectiel geconcentreerd is in zeer kleine ruimtes.
• Achteraf lijken de meeste ontdekkingen voor de hand liggend . Maar op dat moment realiseer je je dat je gezichtspunt en mentale model moeten veranderen, is behoorlijk merkbaar.
• @Karl Je schrijft: " Hij [Rutherford] kende alfastraling is helium, hij ' wist niet dat de deeltjes enkele heliumatomen waren. " Echter, Rutherford schreef het volgende ing in 1908, een paar jaar voorafgaand aan het goudfolie-experiment (gepubliceerd in 1909): " Uit deze experimenten kunnen we met zekerheid concluderen dat het α-deeltje na het verliezen van zijn lading een heliumatoom is . Ander bewijs geeft aan dat de lading tweemaal de eenheidslading is die wordt gedragen door het waterstofatoom dat vrijkomt bij de elektrolyse van water. " [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).]
• Weten dat alfadeeltjes heliumatomen zijn, betekent niet veel. Individuele atomen als individuele deeltjes waren al geruime tijd bekend. De vraag was: wat waren deze deeltjes precies? De wetenschap dat een alfa een heliumatoom is, betekent niet dat de kern erg klein is en sterk twee protonen en twee neutronen (die ' t ontdekt tot 1932) samen bevat. Wetende dat een alfa intact terugkaatst van goud, vertelt je iets nieuws – dat er een enkele, sterk vastgehouden bal van massa is voor elk atoom (helium en goud).
• Ik denk niet dat ' het juist is om te zeggen dat Rutherford geloofde dat de alfa was wat we nu beschouwen als een atoom met een enkel, effectief punt- zoals kern. Als de alfa een uitgesmeerde massaverdeling had en andere atomen (zoals goud) een uitgesmeerde massaverdeling, dan zou je niet verwachten dat de ene op de andere zou stuiteren op de manier die werd waargenomen.