Hur Rutherfords klassiska guld folieexperiment har presenterats (inklusive av Rutherford själv) är inte meningsfullt för mig.
Som många av er vet beskrev Rutherford sig själv som helt chockad över de resultat som Geiger gav honom 1909: ”Det var den mest otroliga händelsen som någonsin har hänt mig i mitt liv. Det var nästan lika otroligt som om du avfyrade ett 15-tums skal på en bit mjukpapper och det kom tillbaka och slog dig. ” [Rutherford, Ernest; Ratcliffe, John A. (1938). Fyrtio års fysik. I Needham, Joseph; Pagel, Walter. Bakgrund till modern vetenskap. Cambridge University Press.]
Det är ingen mening för mig att han borde ha varit så förvånad. Rutherford skrev följande året innan, 1908: ”Vi kan med säkerhet dra slutsatsen från dessa experiment att α-partikeln efter att ha förlorat sin laddning är en heliumatom. Andra bevis tyder på att laddningen är dubbelt så stor som enhetsladdningen som bärs av väteatomen fri vid elektrolys av vatten. ” [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).] [Publiceringsdatum var 1909, men författarskapets datum var 1908.]
Således, vid tidpunkten för guldfolie-experimentet, trodde Rutherford (korrekt) att hans ”15-tums skal [s]” (a-partiklarna) var heliumatomer som hade tappat negativ laddning. Så i grund och botten var Rutherford chockad när han använde partiklar som han visste var mycket koncentrerad atomskalamateria härledd från atomer (α-partiklar) när han upptäckte att atomer innehöll mycket koncentrerad atomskalamateria (?!).
Jag säger inte att han borde ha vetat specifikt om atomens kärnmodell före experimentet. Jag säger att han inte borde ha varit helt chockad över att upptäcka att atomer innehåller något som starkt kan avböja α-partiklar, med tanke på att han visste att α-partiklar själva var helt enkelt atomer vars negativa laddning hade tagits bort. div> [Plus han visste att han tog partiklar som härrör från mycket lätta atomer och skjuter dem på mycket tunga atomer.]
För att använda Rutherfords egen metafor är det som om han sa: ” Jag gick till en rustning och fick några artilleriskal. Sedan avfyrade jag dessa mot en annan rustning och blev chockad över att jag som ett resultat upptäckte att rustningar innehåller artilleriskal. ”
Det vill säga om Rutherford redan visste detta om heliumjoner, varför skulle han inte förvänta sig andra Atomer skulle också ha sina positiva laddningar koncentrerade också? Tänkte han att neutrala atomer beskrivs exakt av en plommonpuddingmodell, men när du tagit bort elektronerna skulle den positiva laddningen kollapsa i ett litet utrymme? Om något, med tanke på att han inte visste om kärnkraftsbindning, verkar det som om han borde ha förväntat det motsatta – att avlägsnande av de negativa laddningarna skulle få de positiva laddningarna att expandera och bli ännu mer diffusa.
Kan någon som är bekant med historien för dessa experiment löser detta?
Kommentarer
- Han visste att alfastrålning är helium, han ' vet inte att partiklarna var enstaka heliumatomer. Men den elastiska bakspridningen är endast meningsfull om laddningen i både mål och projektil är koncentrerad i mycket små utrymmen.
- I efterhand verkar de flesta upptäckter uppenbara Men det ögonblicket inser du att din synvinkel och din mentala modell måste förändras är ganska märkbar.
- @Karl Du skriver: " Han [Rutherford] kände alfa-strålning är helium, han visste inte ' att partiklarna var enstaka heliumatomer. " Rutherford skrev emellertid följande 1908, några år före guldfoliexperimentet (publicerat 1909): " Vi kan med säkerhet dra slutsatsen från dessa experiment att α-partikeln efter att ha förlorat sin laddning är en heliumatom . Andra bevis tyder på att laddningen är två gånger den enhetsladdning som bärs av väteatomen som frigörs vid elektrolys av vatten. " [Ernest Rutherford & Thomas Royds, Philosophical Magazine 17, 281-286 (1909).]
- Att veta att alfapartiklar är heliumatomer betyder inte särskilt mycket. Enskilda atomer som enskilda partiklar hade varit kända under ganska lång tid. Frågan var vad exakt var dessa partiklar? Att veta att en alfa är en heliumatom innebär inte att kärnan är väldigt liten och håller starkt två protoner och två neutroner (som ' inte upptäcktes till 1932) tillsammans. Att veta att en alfa återhämtar sig intakt från guld berättar för dig något nytt – att det finns en enda, starkt hållen masskula för varje atom (helium och guld).
- Jag tycker inte ' Jag tycker inte att det är korrekt att säga att Rutherford trodde att alfa var det vi nu tänker på som en atom med en enda, effektivt punkt- som kärnan. Om alfa hade en utsmetad massfördelning och andra atomer (som guld) hade en utsmetad massfördelning, skulle man inte förvänta sig att en studsade av en annan på det sätt som observerades.