Лет пятнадцать назад в газете «The New York Times» была опубликована статья Роберта Криза и Стони Бука. В ней рассказывалось о результатах опроса, проведенного среди физиков. Каждый опрошенный должен был назвать десять самых красивых за всю историю физических экспериментов.
Девятое место занял эксперимент английского физика, лауреата Нобелевской премии Эрнеста Резерфорда (1910 г.), в результате которого была определена структура атома.
К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта «положительно-отрицательная» система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало. Большинство физиков приняли модель Джозефа Джона Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 10–8 см с плавающими внутри отрицательными электронами.
В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные α-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения.
Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала α-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад).
Такого никак не могло происходить в «рыхлом» атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома — массивное крохотное ядро размерами примерно 10 –13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10 –8 см.
P.S. Обратите внимание на эти цифры: размер ядра атома равен 10 в степени -13 см, радиус атома - 10 в степени -8 см (т-е в 100 тысяч раз больше).
Это значит, что если представить ядро атома металла размером с апельсин, то ближайшие соседние ядра-апельсины будут находиться от него за 20 километров! Один апельсин на Красной площади, а ближайшие — за МКАД, и между ними — пустота. Вот тебе и металл...
Продолжение следует
Эксперимент под номером 10 - здесь.
