Если Вы не прочли начало истории открытия и исследования явления радиоактивности, то переходите по ссылке
В предыдущем материале мы остановились на таком замечательном ученом, как Эрнест Резерфорд, который своими трудами оставил значимый след в исследовании радиоактивности, плюс под его началом выросло множество известных ученых (напомним, что 12 учеников Резерфорда станут нобелевскими лауреатами).
Что же такого выдающегося сделал Резерфорд? Рассмотрим, пожалуй, два его самых известных эксперимента.
1. Радиоактивное излучение не однородно?
Спустя пару лет, а точнее в 1898 году, после открытия явления радиоактивности Эрнест Резерфорд проводит эксперимент по итогам которого выясняется, что радиоактивное излучение не однородно.
Схема эксперимента представлена на картинке выше. В чем же заключалась его суть? Резерфорд поместил кусочек радиоактивного материала на дно узкого канала, находящегося в свинцовом цилиндре. Такое расположение давало возможность выходить радиоактивному излучению тонким пучком. Напротив отверстия цилиндра помещалась фотопластинка, на которой, при попадании радиоактивного излучения, наблюдалась засвеченная точка.
После этого вся установка помещалась в вакуум и магнитное поле(на рисунке наличие магнитного поля представлено полюсами магнитов). При этом на фотопластинке вместо одной светлой точки наблюдались две, которые отклонялись в разные стороны от центрального положения. Резерфордом они были названы альфа- и бета-излучением, спустя год Поль Вийяр открыл третий вид излучения, названный гамма-излучением.
При помощи счетчика Гейгера и электрометра Эрнесту Резерфорду удалось установить, что масса альфа частицы в два раза больше ее заряда. Был сделан вывод, что альфа частица - это ядро атома гелия. Бетта-частица - это электрон, гамма-излучение представляло собой электромагнитную волну высокой частоты. На основании экспериментов Резерфорд предположил, что должна существовать частица имеющая массу, но не имеющая заряда - нейтрон, который он так и не смог обнаружить экспериментально. Это будет сделано Джеймсом Чедвиком в 1932 году.
2. Как расположены частицы в атоме?
Этот вопрос волновал ученых, ведь они догадывались, точнее были уверены, что атом имеет сложную структуру, ведь явление радиоактивности доказывало это предположение. Но никто не знал, как расположены частицы в атоме.
Было выдвинуто множество гипотез и, пожалуй, самая известная из них, гипотеза Джозефа Джона Томсона "пудинговая модель атома"
Именно его гипотезу и захотел проверить Резерфорд, он уже был Нобелевским лауреатом, но именно эксперимент по проверке гипотезы Томсона считается его самой известной работой.
Резерфорд в 1911 году описывает в своей статье эксперимент результаты которого полностью опровергают гипотезу Томсона. Он предполагает, что весь положительный заряд сосредоточен в центре атома - атомном ядре. В нем же содержится и основная масса атома, но при этом размеры самого ядра во много раз меньше размеров самого атома.
Эти выводы Резерфорд делает на основании эксперимента по рассеянию альфа-частиц листом золотой фольги. Было установлено, что если поставить между источником альфа-излучения лист золотой фольги, то некоторые альфа-частицы способны отражаться от нее на углы до 180 градусов. такие результаты были возможны только тогда, когда положительно заряженная альфа-частица встречает на своем пути положительный заряд и отталкивается от него электрической силой. Данное наблюдение полностью опровергало гипотезу Томсона.
Эрнест Резерфорд предположил, что электроны будут вращаться вокруг ядра атома, поэтому такую модель атома называют "планетарной", ведь электроны похожи на планеты, вращающиеся вокруг звезды.
Но тут же возникли проблемы, потому что модель не была законченной и согласно законам электродинамики электрон, двигающийся по окружности должен излучать электромагнитные волны и терять энергию, а значит в теории падать на ядро и, как следствие, атом должен прекращать свое существование. Однако, атомы довольно стабильные образования, поэтому что-то тут было не чисто
Решение этой задачи читайте в следующей части.....
Спасибо за прочтение, надеюсь, было легко и интересно.