Ernst RUTHERFORD (1871-1937), inglise füüsik, üks radioaktiivsuse ja aatomi ehituse doktriini rajajaid, teadusliku koolkonna rajaja, Venemaa Teaduste Akadeemia väliskorrespondentliige (1922) ja auliige NSVL Teaduste Akadeemia (1925). Cavendishi labori direktor (alates 1919). Avastas (1899) alfa- ja beetakiired ning tegi kindlaks nende olemuse. Loonud (1903, koos F. Soddyga) radioaktiivsuse teooria. Pakkus välja (1911) aatomi planeedimudeli. Viis läbi (1919) esimese kunstliku tuumareaktsiooni. Ennustas (1921) neutroni olemasolu. Nobeli preemia (1908).

Rutherfordi eksperiment (1906) õhukesi ainekihte läbivate kiirelt laetud osakeste hajutamise kohta võimaldas uurida aatomite sisestruktuuri. Nendes katsetes kasutati raadiumi ja mõne muu elemendi radioaktiivsest lagunemisest tulenevate aatomite – täielikult ioniseeritud heeliumi aatomite – uurimiseks alfaosakesi. Rutherford pommitas nende osakestega raskmetallide aatomeid.

Rutherford teadis, et aatomid koosnevad kergetest negatiivselt laetud osakestest – elektronidest ja raskest positiivselt laetud osakestest. Katsete põhieesmärk on välja selgitada, kuidas jaotub positiivne laeng aatomi sees. α-osakeste hajumist (st liikumissuuna muutumist) saab põhjustada ainult aatomi positiivselt laetud osa.

Katsed on näidanud, et mõned α-osakesed on hajutatud suurte nurkade all, ligi 180˚, see tähendab, et nad paiskuvad tagasi. See on võimalik ainult siis, kui aatomi positiivne laeng on koondunud aatomi väga väikesesse keskossa – aatomituuma. Peaaegu kogu aatomi mass on samuti koondunud tuuma.

Selgus, et erinevate aatomite tuumade läbimõõt on suurusjärgus 10 -14 - 10 -15 cm, samas kui aatomi enda suurus on ≈10 -8 cm, see tähendab 10 4 - 10 5 korda suurem. tuum.

Seega osutus aatom "tühjaks".

Tuginedes katsetele α-osakeste hajumise kohta aatomituumadel, jõudis Rutherford aatomi planeedimudelini. Selle mudeli järgi koosneb aatom väikesest positiivselt laetud tuumast ja selle ümber tiirlevatest elektronidest.

Klassikalise füüsika seisukohalt peab selline aatom olema ebastabiilne, kuna kiirendusega orbiitidel liikuvad elektronid peavad pidevalt kiirgama elektromagnetilist energiat.

Mõtteid aatomite ehituse kohta arendas edasi N. Bohr (1913) kvantkontseptsioonide põhjal.

Laboratoorsed tööd.

Seda katset saab läbi viia spetsiaalse seadmega, mille joonis on näidatud joonisel 1. See seade on pliikarp, mille sees on täielik vaakum ja mikroskoop.

α-osakeste hajumist (liikumissuuna muutumist) saab põhjustada ainult aatomi positiivselt laetud osa. Seega on α-osakeste hajumise järgi võimalik määrata positiivse laengu ja massi jaotuse olemust aatomi sees. Rutherfordi katsete diagramm on näidatud joonisel 1. Radioaktiivse ravimi poolt kiiratud α-osakeste kiir vabanes diafragmast ja langes seejärel uuritava materjali (antud juhul kulla) õhukesele fooliumile. Pärast hajumist langesid α-osakesed tsinksulfiidiga kaetud sõelale. Iga osakese kokkupõrkega ekraaniga kaasnes valgussähvatus (stsintillatsioon), mida oli võimalik jälgida läbi mikroskoobi.

Seadme sees oleva hea vaakumiga ja fooliumi puudumisel ilmus ekraanile valgusriba, mis koosnes õhukese α-osakeste kiirest põhjustatud stsintillatsioonidest. Kuid kui foolium asetati kiirte teele, jaotati α-osakesed hajumise tõttu ekraani suuremale alale.

Oma katses peame uurima α-osakest, mis on 180° nurga tegemisel suunatud kullasüdamikule (joonis 2) ja jälgima α-osakese reaktsiooni, s.o. millisel minimaalsel kaugusel läheneb α-osake kullasüdamikule (joonis 3).

Riis. 2

Joonis 3

V 0 =1,6*10 7 m/s – algkiirus

Kui suur on minimaalne kaugus r min α osakese ja tuuma vahel, mida on võimalik selles katses saavutada? (Joonis 4)

Joonis 4

Meie katses on α-osake kujutatud aatomina

m neutr kg

Z=2 – prootonid

N = Au – Z = 4 – 2 = 2 neutronit

Z=79 – prootonite arv

N = Au – Z = 196 – 79 = 117 (neutronid)

Cl 2 /H ∙m 2 – elektriline konstant

m 2 =6,6∙10 -27 kg

Z He ∙2∙ - tuumalaeng (He) Z Au ∙ - tuumalaeng (Au)

α osakese laeng on võrdne 2 elementaarsega.

Vastus: r min =4,3·10 -14 m

Järeldus: Selle katse käigus õnnestus välja selgitada, et a-osake suutis läheneda aatomituumale minimaalsele kaugusele, milleks oli r min =4,3·10 -14 m, ja tagasi pöörduda sama trajektoori mööda, mida mööda ta oli. hakkas liikuma.

Kui Rutherford tegi sama katse esimest korda niisuguse a-osakesega, mis oli paigutatud 180° nurga suhtes, ütles ta üllatunult: „See on peaaegu sama uskumatu, kui tulistaksid 15-tollise mürsu pihta. pehme paber ja tagastatud mürsk tuleks teie juurde ja lööks teid.

Ja tegelikult pole see tõenäoline, tõsiasi on see, et seda katset väiksemate nurkade all tehes hüppab a-osake kindlasti küljele, nagu ei suuda autoga kokkupõrkel mitmekümnegrammine kivike. kiirust märgatavalt muuta (joonis 5). Kuna nende mass on ligikaudu 8000 korda suurem kui elektroni mass ja positiivne laeng on suuruselt võrdne elektroni kahekordse laenguga. Need pole midagi muud kui täielikult ioniseeritud heeliumi aatomid. α-osakeste kiirus on väga suur: see on 1/15 valguse kiirusest. Järelikult ei saa elektronid oma väikese massi tõttu märgatavalt muuta α osakese trajektoori.

Riis. 5

On neutraalseid mikroobjekte (näiteks footon, neutriino, neutron). Kompleksse mikroobjekti elektrilaeng on võrdne selle koostises olevate osakeste laengute algebralise summaga. 4. Korpuskulaarlaine dualismi idee kui metodoloogiline põhimõte Klassikaline füüsika tutvustab kahte tüüpi liikumist - korpuskulaarset ja lainet. Esimest iseloomustab objekti lokaliseerimine ruumis ja...

Telesaade maksast jpm. Uudishimulikud efektid ja geniaalsed lahendused: inimese radioaktiivsus, radioaktiivne juust, fotodel puuduvate kujutiste taastamine, nähtamatute inimeste autogrammid. Otsingu- ja uurimismeetodid füüsika õpetamisel Sissejuhatus Müütidest lihtsate faktideni. Maailma mõistmise vajadus alguses tõi kaasa katsed seletada maailma tervikuna, saada kohe vastuseid...

"Rutherfordi kogemus".

Juba peaaegu sada aastat on "teadlased" kadestamisväärse visadusega, mida iga fanaatik kadestada võib, püüdnud välja mõelda seadusi ja valemeid, et panna elektronid ümber tuuma pöörlema. Lubamata isegi mõelda, et aine aatomitel on hoopis teine ​​struktuur. Ja selle loo alguse 1911. aastal pani Ernest Rutherford, kes tegi alfaosakestega tehtud katsete tulemuste põhjal järelduse "aatomi planeedi struktuuri kohta". Nii eksperimendi enda ajal kui ka katse tulemusi analüüsides tegi Rutherford tõsiseid vigu ja tegi selle tulemusena aatomi struktuuri kohta täiesti vale järelduse. Kuid "teaduslike" füüsikute armee mitte ainult ei märganud täiesti ilmseid vigu, vaid ka Niels Bohri isikus õigustasid nad teoreetiliselt vastupidist. Ja kogemus ise ja Rutherfordi tehtud järeldused "aatomi planeedi struktuuri" kohta muutusid "pühaks lehmaks". Ja juba peaaegu sajandi on olnud "Rutherfordi kogemus". "näide graatsilisusest ja disaini sügavusest" , ja kuuluvad gümnaasiumi kohustusliku füüsikakursuse hulka. Ja nüüd saame igast sellele küsimusele pühendatud füüsikaõpikust lugeda järgmist...

"Rutherfordi kogemus" saidilt " elementaarne. ru".

"Ernest Rutherford on ainulaadne teadlane selles mõttes, et tegi oma peamised avastused pärast Nobeli preemia saamist. 1911. aastal õnnestus tal katsetada, mis mitte ainult ei võimaldanud teadlastel sügavale aatomisse piiluda ja selle struktuurist aru saada, vaid sai ka disaini graatsilisuse ja sügavuse mudeliks.

Kasutades looduslikku radioaktiivse kiirguse allikat, ehitas Rutherford kahuri, mis tekitas suunatud ja fokusseeritud osakeste voo. Püstol oli kitsa piluga pliikarp, mille sisse oli paigutatud radioaktiivne materjal. Tänu sellele neeldusid osakesed (antud juhul alfaosakesed, mis koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist), mida radioaktiivne aine eraldus kõikides suundades, välja arvatud üks, pliisõela ja läbi pilu eraldus ainult suunatud alfaosakeste kiir. . Edasi piki kiirteed olid veel mitmed kitsaste piludega pliisõelad, mis lõikasid ära rangelt määratud suunast kõrvale kalduvad osakesed. Selle tulemusena lendas sihtmärgi poole täiuslikult fokusseeritud alfaosakeste kiir ja sihtmärk ise oli õhuke kuldfoolium. See oli alfakiir, mis teda tabas. Pärast kokkupõrget fooliumiaatomitega jätkasid alfaosakesed oma teed ja tabasid sihtmärgi taha paigaldatud luminestsentsekraani, millele salvestati sähvatused, kui alfaosakesed seda tabasid. Nende järgi sai eksperimenteerija hinnata, millises koguses ja kui palju alfaosakesed fooliumiaatomitega kokkupõrgete tagajärjel sirgjoonelise liikumise suunast kõrvale kalduvad.

Selliseid katseid on tehtud ka varem. Nende põhiidee oli koguda osakeste läbipaindenurkade põhjal piisavalt teavet, et aatomi ehituse kohta saaks midagi kindlat öelda. Kahekümnenda sajandi alguses teadsid teadlased juba, et aatom sisaldab negatiivselt laetud elektrone. Kuid valitsev idee oli, et aatom oli midagi positiivselt laetud peenvõre, mis oli täidetud negatiivselt laetud rosina elektronidega - mudel, mida nimetatakse "rosinavõrgu mudeliks". Selliste katsete tulemuste põhjal suutsid teadlased õppida aatomite mõningaid omadusi - eelkõige hinnata nende geomeetriliste suuruste järjekorda.

Rutherford märkis aga, et ükski tema eelkäijatest polnud isegi proovinud katseliselt testida, kas mõned alfaosakesed on väga suurte nurkade all kõrvale kaldunud. Rosinavõre mudel lihtsalt ei võimaldanud aatomis nii tihedate ja raskete struktuurielementide olemasolu, et need suudaksid kiireid alfaosakesi oluliste nurkade all kõrvale suunata, nii et keegi ei vaevunud seda võimalust katsetama. Rutherford palus ühel oma õpilasel installatsioon ümber varustada nii, et oleks võimalik jälgida alfaosakeste hajumist suurte läbipaindenurkade juures – lihtsalt südametunnistuse puhastamiseks, et see võimalus täielikult välistada. Detektor oli naatriumsulfiidiga kaetud ekraan, materjal, mis tekitab alfaosakese tabamisel fluorestseeruvat välku. Kujutage ette mitte ainult katse läbiviija õpilase üllatust, vaid ka Rutherfordi enda üllatust, kui selgus, et mõned osakesed kaldusid kõrvale kuni 180° nurga all!

Väljakujunenud aatomimudeli raames ei saanud tulemust tõlgendada: rosinavõres pole lihtsalt midagi, mis võiks peegeldada võimsat, kiiret ja rasket alfaosakest. Rutherford oli sunnitud järeldama, et suurem osa aatomi massist on koondunud uskumatult tihedasse ainesse, mis asub aatomi keskel. Ja ülejäänud aatom osutus mitu suurusjärku vähem tihedaks, kui seni arvati. Hajutatud alfaosakeste käitumisest tulenes ka see, et nendes aatomi ülitihedates tsentrites, mida Rutherford nimetas tuumadeks, on koondunud ka kogu aatomi positiivne elektrilaeng, kuna osakeste hajumist võivad põhjustada ainult elektrilised tõukejõud. nurgad üle 90°.

Aastaid hiljem meeldis Rutherfordile seda analoogiat oma avastuse kohta kasutada. Ühes Lõuna-Aafrika riigis hoiatati tolliametnikke, et riiki tuuakse salakaubana suur saadetis mässulistele mõeldud relvi, mis on peidetud puuvillapallidesse. Ja nüüd, pärast mahalaadimist, seisab tolliametnik silmitsi terve laoga, mis on täidetud puuvillapakkidega. Kuidas ta saab kindlaks teha, millised pallid sisaldavad vintpüsse? Tolliametnik lahendas probleemi lihtsalt: hakkas pallide pihta tulistama ja kui kuulid mõnest pallist rikošetisid, tuvastas ta selle märgi järgi pallid salarelvadega. Nii mõistis Rutherford, nähes, kuidas alfaosakesed kuldfooliumilt maha paiskusid, et aatomi sees on peidetud oodatust palju tihedam struktuur.

Rutherfordi oma katse tulemuste põhjal joonistatud aatomipilt on meile tänapäeval hästi teada. Aatom koosneb ülitihedast kompaktsest tuumast, mis kannab positiivset laengut, ja selle ümber negatiivselt laetud kergetest elektronidest. Hiljem andsid teadlased sellele pildile usaldusväärse teoreetilise aluse, kuid kõik sai alguse lihtsast katsest väikese radioaktiivse materjali proovi ja kuldfooliumitükiga.

L. Cooper “Füüsika kõigile” Toim. 1973. aastal

«Juba tol ajal oli teada, et alfaosakese mass on umbes 6,62 * 10 -24 g, s.t. heeliumi aatomi massi lähedane. Lisaks oli teada, et sellel on positiivne laeng, mille väärtus on kaks korda suurem kui elektronil. Samuti oli teada, et radioaktiivse polooniumi poolt eralduvad alfaosakesed lendavad kiirusega 1,6 * 10 9 cm/s. Võiks oletada (ja selline oletus ka tehti), et alfaosakesed on heeliumi aatomid, millest kiirgusprotsessi käigus elektronid kuidagi välja rebiti. See oletus leidis kinnitust, kui Rutherfordil ja Roydsil õnnestus avastada heeliumi anumast, kuhu nad alfaosakesed saatsid. Geyrer lasi need alfaosakesed läbi 4*10-4 mm paksuse kuldfooliumi (Ükski osake ei tunginud läbi umbes kümme korda paksema fooliumi.) ja jälgis nende läbipaindeid tsinksulfiidekraanil..." "Varasemates katsetes, kus kuldfooliumi kasutati sihtmärgina ja alfaosakesi pommitavate osakestena, avastati esmalt, et praktiliselt kõik osakesed, hoolimata sellest, et 400 kihti aatomid olid virnastatud kuldplaadile ja lasti sihtmärgist läbi ilma kõrvalekaldumiseta, justkui oleksid sihtmärgi aatomid pommitavatele osakestele täiesti läbipaistvad. – Rutherford kirjutas: „Ma jälgisin alfaosakeste hajumist ja dr Geiger uuris seda nähtust minu laboris üksikasjalikult. Ta avastas, et õhukeste metallplaatide puhul on see hajumine väga väike, suurusjärgus üks kraad. Ühel päeval tuli Geiger minu juurde ja ütles: "Kas te ei arva, et noorel Marsdenil, kellele ma õpetan radioaktiivseid meetodeid, on aeg hakata natukene uurima?" Arvasin ka, et on aeg, ja ütlesin: "Miks mitte anda talle ülesandeks välja selgitada küsimus, kas alfaosakesed võivad suurte nurkade all hajuda?" Võin teile avaldada saladuse, et ma ise ei uskunud, et selline efekt on võimalik, kuna teadsime, et alfaosake on väga kiire, raske osake, millel on tohutu kineetilise energia reserv, nii et selle tagasihajumise tõenäosus oli suur. äärmiselt väike, kui eeldame, et alfaosakese koguhajumine koosneb mitmest väikeste nurkade all olevast hajumisest. Järgmisena mäletan, et mõni päev hiljem tuli minu juurde äärmiselt elevil Geiger ja ütles: "Me saime jälgida mitut alfaosakest, mis olid laiali tagasi ..." See oli minu elu kõige uskumatum sündmus. See oli nii uskumatu, nagu oleks siidipaberitüki pihta tulistatud 15-tolline mürsk sellelt tagasi põrganud ja tulistajat tabanud.

1). Mis on härra Rutherfordil sellega ikkagi pistmist? “...Geiger lasi need alfaosakesed läbi 4*10 -4 mm paksuse kuldfooliumi ja jälgis nende läbipaindeid tsinksulfiidekraanil...” “...Ühel päeval tuli Geiger minu juurde ja ütles: “Ära. arvate, et noor Marsden, kellele ma õpetan radioaktiivseid meetodeid, on aeg alustada väikest uurimistööd?..." "...paar päeva hiljem tuli minu juurde äärmiselt elevil Geiger ja ütles: "Me suutsime jälgida mitut alfat? osakesed laiali tagasi..." Kujutage ette olukorda: Treener dr Geiger kannab sportlase “Mardsen Royds” olümpiamängudele, Rahvusliku Olümpiakomitee president “E. Rutherford” ei usu sportlasesse ja tulemusse, kuid teist kandidaati pole ja ta on lahkelt nõus. Kuid ootamatult kõigile ja eriti rahvusliku olümpiakomitee presidendile võidab sportlane võistluse maailmarekordiga. Auhinnatseremoonial esines Rahvusliku Olümpiakomitee president “E. Rutherford” ja tema peale hakkavad valguma ordenid ja medalid, diplomid ja auhinnad jne jne... Vaatamata sellele, et härra Rutherford varastas prantsuse füüsikult Jean Baptiste Perinilt (1870) aatomi planeedimudeli. - 1942), kes oli veel 1901. aastal pärast elektronide voolu uurimist katoodtorus läbi erinevate ainete, pakkus välja aatomi tuuma-planetaarse struktuuri.

2) . Lugemine “Kasutades looduslikku radioaktiivse kiirguse allikat, ehitas Rutherford kahuri, mis tekitas suunatud ja fokusseeritud osakeste voo... ja sihtmärk ise oli õhuke kuldfoolium... Nende põhiidee oli koguda piisavalt teavet nurkade alt. osakeste läbipaine, mille järgi võiks öelda midagi kindlat aatomi ehituse kohta. Nii, hea lugeja, Rutherford ja teised teadlased teevad kõike lihtsalt, nad eeldasid, et aine koosneb aatomitest, võtsid õhema ainelehe ja selgub, et nad hoiavad juba üksikuid aatomeid käes. Leht kuldset fooliumi, head härrased, see on mateeria ja Alfaosakestega pommitades uurite aine struktuuri, kuid mitte aatomit.

3). Enne kui Mardsen Royds avastas alfaosakesed, mis tagasi põrkuvad, kujutas teadusmaailm ette, et aine koosneb teatud tellistest - aatomitest, mis on omavahel ühendatud gravitatsioonijõuga, ilma et nende vahel oleks tühikuid. Kuid vastassuunas peegelduvate alfaosakeste olemasolu lükkab selle aine struktuuri teooria täielikult ümber ja näitab selgelt, et aine erineb mitteainest väikeste osakeste (aatomite) olemasolu tõttu, mis hõivavad kogumahust väikese ruumala. mateeriast. Hr Rutherford ja teised "teadlased" ei saanud sellest tõsiasjast aru ning suurendasid meelevaldselt aatomite geomeetrilisi mõõtmeid, kinnitades nende külge elektronid, mis väidetavalt pöörlevad ümber tuuma. Kui ükski katsetulemus ei näita, et midagi nende osakeste (aatomite) ümber pöörleb. Seega on aatomi tuumaplaneedi mudel Rutherfordi ja temaga lepingu sõlminud inimeste haige kujutlusvõime vili.

4). Kõigis õpikutes on Rutherfordi katsega kaasas ligikaudu järgmised illustratsioonid:

Loeme uuesti, mida Rutherford ise raportis kirjutas. «Ma jälgisin alfaosakeste hajumist ja dr Geiger uuris seda nähtust minu laboris põhjalikult. Ta avastas, et õhukestes metallplaatides on see hajumine väga väike, suurusjärgus üks kraad ... " Katsete tulemustes ei ületanud alfaosakeste hajumine ühte kraadi, kuid katse illustratsioonidel on näha 20 - 30 kraadi hajutatud osakeste kiirt. Ja hiljem, Rutherfordi kogemusele pühendatud teostes, näeme järgmist pilti:

"Rutherfordi katsete tulemused:
1. enamik osakesi läbib aine aatomeid. ilma hajumiseta (nagu läbi "tühjuse");
2. hajumise nurga suurenedes väheneb järsult algsest suunast kõrvale kalduvate osakeste arv;
3. on üksikud osakesed, mida aatomid paiskavad tagasi nende esialgse liikumise vastu (nagu pall seinast).

Enne kui Royds avastas osakeste tahapoole läbipainde, ei olnud registreeritud ühtegi osakest, mis oleks kaldunud rohkem kui ühe kraadi. Neid katseid viidi läbi mitu korda ja Rutherfordi assistendid vaatasid kõike, kuid nad ei registreerinud kunagi osakesi, mis kaldusid kõrvale rohkem kui ühe kraadi võrra. Lisaks viisid sarnased katsed läbi ka teised teadlased, kus registreeriti ka alfaosakeste kõrvalekalded ühe kraadi piires. Härrased, "teadlased" ja mitte nii palju, katsete tulemused ei registreerinud osakesi, mis kaldusid mitme kraadi võrra kõrvale ja neid pole vaja leiutada. Katsetulemused sisaldavad ainult osakesi, mis kaldusid kõrvale ühe kraadi piires ja põrkasid tagasi (umbes üks kaheksast tuhandest). Kuid kõigis sellele teemale pühendatud töödes ilmuvad katse tulemustes alfaosakesed, mis kalduvad kõrvale: 5, 10, 20 või enam kraadi võrra, sellised hämmastavad metamorfoosid.

5). Aga asjade loogika järgi peaks olema osakeste kõrvalekaldeid ka teiste nurkade all, aga selliseid alfaosakeste hälbeid ei registreeritud, mis esmapilgul tundub täiesti ebatõenäoline. Kuid ainult esmapilgul on tegelikult kõik loomulik.

Kõigepealt selgitame välja, miks tsinkväävliekraani tabades tekib välk.

Katse käigus selgus, et alfaosake pole midagi muud kui heeliumi aatom, sellele viitab otseselt asjaolu, et anumas, kuhu alfaosakeste vool oli suunatud, tuvastati heelium. Heelium on inertgaas, seetõttu ei saa alfaosakeste tsinkväävliekraanile sattudes rääkida mingist keemilisest reaktsioonist. Kuid samal ajal näeme sähvatust, on küsimus, miks? Alfaosakesed tekitavad tsinksulfiidekraani põrkudes ekraani aatomite vibratsiooni, mis omakorda kandub edasi eetri aatomitele ja eetris tekivad nähtava spektri elektromagnetlained, mida meie silmad näevad. Alfaosakeste lennukiirus≈16 000 km/s ning on mõistlik eeldada, et väiksema lennukiiruse korral ei piisa osakeste kineetilisest energiast ekraaniaatomite vibratsiooni tekitamiseks. Täpsemalt on õhus vibratsioonid, kuid mitte nähtavas spektris, vaid infrapunases vahemikus, mida palja silmaga ei näe. Nende välkude nägemiseks vajate infrapunadetektorit.

Aatomite omavahelise suuruse ja ruumilise paigutuse põhjal võime järeldada, et lisaks vastastikusele tõmbejõule mõjub aatomitele ka vastandjõud, mis ei lase neil üksteisele peale kukkuda. Alfaosakese laupkokkupõrkel kullaaatomiga aatom nihkub, misjärel need jõud hakkavad tööle, viies aatomi tagasi õigesse kohta ning alfaosakesele antakse peaaegu 100% vastupidine impulss ja alfa. osake lendab vastassuunas kiirusega vähemalt 15 000 km/s, millest piisab nähtavas spektris tsinksulfiidekraanil välgu tekitamiseks. Ja isegi väikese tangentsiaalse kokkupõrke korral kandub vähemalt kümme protsenti osakese energiast aatomile, kuid see ei saa seda enam tagasi, vaid on mööda lennanud. Selle lennukiirus langeb alla 14 000 - 15 000 km/s ja kineetilisest energiast ei piisa enam tsink-väävelekraanil välgu tekitamiseks. Täpsemalt, alfaosakese löök kiirusel alla 14 000 - 15 000 km/s põhjustab ekraanil sähvatuse, ainult osakese löögist tekkivate elektromagnetlainete sagedus jääb infrapunavahemikku, alla nähtava spektri. elektromagnetlainetest, mis pole palja silmaga nähtavad. Just seetõttu ei registreeritud alfaosakeste kõrvalekaldeid muudest nurkadest. Katse käigus ei määratud salvestusseadme (tsinkväävliekraan) tundlikkuse läve. Kuigi ma võin eksida ja see on teada, kuid kõigis allikates, mida ma seda katset kirjeldades lugesin, ei räägitud sellest sõnagi ja eksperimendi tulemuste lõppjäreldustes pole see fakt vähetähtis. (Minu teada selliseid katseid tehtud ei ole; kellel on võimalus sarnast katset läbi viia, andke aga julgelt, teema on lahtine...)

6). Loe edasi. "Hajutatud alfaosakeste käitumisest tulenes ka see, et nendes aatomi ülitihedates tsentrites, mida Rutherford nimetas tuumadeks, on koondunud ka kogu aatomi positiivne elektrilaeng, kuna osakeste hajumist võivad põhjustada ainult elektrilised tõukejõud. nurga all, mis on suurem kui 90°." Ma isegi ei tea, kuidas seda jama kommenteerida. Ja härrased "teadlased" avaldavad selle õpikutes, mida lapsed loevad, ja siis me imestame, miks meie lastel on vaimsed häired. Kallid "teadlased", piljardipallid põrkuvad üksteiselt geomeetria ja impulsi jäävuse seaduste järgi, mitte sellepärast, et nad on millegagi laetud.

VENEMAA KÕRG- JA KESKMINEERIMINE ERIHARIDUS.

NOVOSIBIRSKI RIIKLIK ARHITEKTUURI- JA EHITUSÜLIKOOL

Füüsika osakond

ABSTRAKTNE

Rutherfordi katsed

Lõpetatud: Kuznetsov I.A. (rühm 226)

Kontrollitud: Berkhoer L.D.

Novosibirsk 2000

Ernest Rutherford on üks 20. sajandi esimese poole kuulsamaid füüsikuid. Kunagi oli Rutherford esimene, kes lahkas aatomit, avastades selles tuuma. Ta uuris selles hämmastavalt väikeses aineosakeses esinevaid keerulisi nähtusi ja seejärel lõhestas ta oma laboris aatomite tuumad.

Olles veel ülikooli 2. kursuse tudeng, esines Rutherford ühel konverentsil ettekandega teemal “Elementide evolutsioon”. Rutherford väitis, et kõik keemilised elemendid on keerukad keemilised süsteemid, mis koosnevad samadest elementaarosakestest. Sel ajal peeti aatomit jagamatuks – füüsikas domineeris Daltoni teooria aatomite jagamatusest.

Esimese katse luua kogutud eksperimentaalsete andmete põhjal aatomimudel tegi J. J. Tomson. Elektronid, nagu arvas Thomson, on põimitud 10–8 cm läbimõõduga subminiatuursesse sfääri, milles positiivsed laengud on ühtlaselt jaotunud. Koos negatiivselt laetud elektronidega on kera elektriliselt neutraalne. See on aatom. Tol ajal arvas nii ka Thomsoniga samas laboris töötanud Rutherford, kes ei unistanudki, et suudab uutel ideedel luua arenenuma mudeli.

1896. aastal avastas A. Becquerel erinevate ainete luminestsentsi uurides kogemata, et uraanisoolad kiirgavad ilma eelneva valgustuseta. Sellel kiirgusel on suur läbitungiv jõud ja see on võimeline mõjutama musta paberisse pakitud fotoplaati. Rutherford alustas kohe Becquerelia kiirte uurimist. Ta alustas röntgenikiirte uurimist, kontrollides oma hüpoteesi röntgenikiirguse ja bekkerelliumi kiirte vahelise seose kohta. See idee tekkis tal väga lihtsal põhjusel: mõlemad tekitasid õhu ionisatsiooni. See idee ei õnnestunud.

Kuid Rutherfordi kõige olulisem tulemus oli -osakeste avastamine uraani kiirgavas kiirguses. Rutherford asetas uraaniallika tugevasse magnetvälja ja eraldas kiirguse kolmeks erinevaks tüübiks. Teisisõnu avastas ta seejärel radioaktiivsuse koostise: alfa- ja beetaosakesed ning gammakiirgused.

Pärast osakeste kättesaamist tegi Rutherford kohe hiilgava järelduse, et need on võimas tööriist aatomi sügavustesse tungimiseks. Nagu hiljem kinnitati, oli see täiesti õige. Järgnevates töödes kasutas Rutherford laialdaselt -astikuid mürskudena, mis tungisid aatomi südamesse - aatomituuma.

Rutherford avastas tooriumi emanatsiooni ja tõestas, et see tooriumist eralduv radioaktiivne gaas oli tooriumist endast erinev keemiline element. Hiljem määras ta emanatsiooni aatommassi ja näitas, et tegemist on D.I.Mendelevi süsteemi nullrühma väärisgaasiga.

Rutherford ja Frederick Soddy olid esimesed, kes selgitasid radioaktiivset lagunemist kui ühe elemendi spontaanset üleminekut teisele. Pärast tooriumi emanatsiooni avastas Rutherford raadiumi - radooni emanatsiooni. Teadlasele oli selge, et raadium, eraldades osakesi, muutub uueks toimeaineks, nagu tooriumi emanatsioon. See avastus kinnitas lõpuks radioaktiivse lagunemise teooriat.

1903. aasta alguses proovis Rutherford eksperimentaalselt määrata osakeste keemilist koostist. Idee on võrrelda osakese massi teadaolevate elementide aatomite massidega. Kogemused võimaldasid tal olla esimene, kes tuvastas heeliumi aatomitega osakesi. Seda kinnitati hiljem spektrograafiliselt.

1908. aastal alustas Rutherford osakeste uurimisel ulatuslikke katseid, lugedes neid Geigeri stsintillatsiooniloenduriga.

Rutherford viis koos Geigeri ja Roydsiga läbi rea katseid, mis kinnitasid, et -osakesed pole midagi muud kui kahekordselt ioniseeritud (st kaotanud 2 elektroni) heeliumi aatomid. See ajalooline kogemus, tänu millele ei saanud kellelgi olla kahtlust tema lagunemisteooria õigsuses, koosnes järgmisest:

Rutherford asetas suletud torusse 2 teatud koguse radooni, raadiumi emanatsiooni. Selle toru seina paksus on 0,01 mm. Need on piisavalt õhukesed, et radooni poolt eralduvad osakesed pääseksid läbi nende välimisse torusse 3. Enne katset evakueeriti toru 3 hoolikalt ja heeliumijooni selles spektrograafiliselt tuvastada ei õnnestunud. Mõni päev hiljem avastati torus 3 gaasi kogunemine. Seadmes rõhku tõstes sai kogunenud gaasi koondada torusse 1. Läbi toru lasti elektrilaeng ja siis selgus, et spektraalanalüüs näitas selles heeliumile iseloomulikke jooni. Torus oli heelium. Aga võib-olla sattus see möödalaskmise teel koos radooniga torusse 2 ja sealt tungis torudesse 3 ja 1? Kontrollkatse andis sellele küsimusele eitava vastuse. Täpselt samasse seadmesse (torusse 2) paigutas Rutherford mitte radooni, vaid puhta heeliumi. Kuid mõne päeva pärast ei tuvastatud torus 1 heeliumijooni. Heelium ei pääsenud läbi toru 2 klaasseinte torusse 3. -osakesed läksid kergesti läbi klaasi ja kogunesid torusse 3 ning kontsentreeriti seejärel torusse 1, kus neile tehti spektraalanalüüs, andes heeliumijooned.

Pärast seda viis Rutherford koos Geigeri ja Marsdeniga läbi uue katseseeria. Tulemused muutsid füüsikas pöörde. See oli meie aja teaduse kõige dramaatilisem peatükk. Rutherford avastas aatomituuma ja rajas sellega uue ja äärmiselt olulise teaduse – tuumafüüsika.

Mis katsed need olid? Rutherford ja Geiger jätkasid algselt tsinksulfiidist valmistatud luminestsentsekraaniga kokkupõrkel γ-osakeste põhjustatud stsintillatsioonide vaatlusi. Esiteks viisid katsed Rutherfordi järeldusele, et iga sähvatuse (stsintillatsiooni) põhjustab üks osake. Seega oli tema varem tehtud oletus õigustatud. Rutherford kirjutas siis, et tsinksulfiidekraanil stsintillatsioonide jälgimine oli väga mugav viis osakeste loendamiseks, kui iga osake põhjustas sähvatuse. Järelikult, kui iga põlengu põhjustab üks osake, siis on füüsikutel võimalus jälgida üksikute aatomite käitumist.

Rutherford ja Geiger arvutasid visuaalselt välja, et sekundi jooksul eraldub tuhandendiku grammi raadiumi emitterist 130 000 α-osakest. Loendamise täpsus oli laitmatu. Mõlemad teadlased, kellega hiljem liitus Marsden, veetsid palju tunde pimendatud laboris, tehes tüütuid stsintillatsiooniarvutusi. Geiger ütles, et tema üksi pidi kokku lugema miljon osakest.

Rutherfordi õpilane Marsden alustas oma tööd. Ta sai ülesandeks lugeda õhukesi metallplaate läbivaid osakesi. Need plaadid asetati seadmesse osakeste emitteri ja luminestsentsekraani vahele.

Usaldades selle töö Marsdenile, ei lootnud Rutherford midagi huvitavat leida. Eeldusel, et Thomsoni aatomimudel oli õige (ja siis polnud põhjust selles kahelda), oleks katse pidanud näitama, et -osakesed läbivad vabalt metallist tõkkeid. Kuid miski sundis Rutherfordi selle uue katse ette võtma.

Marsdeni hämmastas tõsiasi, et osakesed selles lihtsas katses käitusid teisiti, kui nad peaksid, kui aktsepteeriksime Thomsoni pakutud aatomimudelit. Tomsoni mudeli järgi jaotub positiivne laeng kogu aatomi ruumala ulatuses ja seda tasakaalustab elektronide negatiivne laeng, millest igaühe mass on osakese massist palju väiksem. Seetõttu, isegi harvadel juhtudel, kui osake põrkab kokku elektroniga, mis on temaga võrreldes palju kergem, võib ta oma sirgelt teelt vaid veidi kõrvale kalduda. Kuid Marsdeni katsetes ei pääsenud osakesed takistamatult läbi metallplaadi. Ei, osa neist kaldus pärast plaadile umbes 150 o nurga all löömist kõrvale, s.o. peaaegu tagasi emitteri juurde. Selliseid tagasipöörduvaid osakesi oli aga väga vähe. Kui eksperimenteerija blokeeris osakeste tee paksema plaadiga, ilmus tema vaatevälja rohkem suurte nurkade all kõrvale kaldunud osakesi. See näitas, et Marsdeni vaadeldud osakeste hajumine ei kujutanud endast mingit pinnaefekti, s.t. see ei ole plaadi pinnaga ühendatud. Kuid Marsden ei suutnud väljendada ühtegi mõtet nähtud osakeste kummalise käitumise kohta. Ta teatas oma tähelepanekutest üksikasjalikult Rutherfordile.

Rutherford tunnistas hiljem, et Marsdeni raport avaldas talle hämmastavat mõju: "See oli peaaegu uskumatu, nagu oleksite tulistanud 15-naelase mürsuga siidipaberi tükki ja kest oleks tagasi põrganud ja sind tabanud."

Rutherford kujutas kohe ette, et Marsdeni täheldatud efekt võib ilmneda ainult ühel juhul: kui aatomisse tunginud osake puutub kokku selles oleva massiivse takistusega ja paiskus tagasi, saades kokkupõrkel võimsa löögi.

Nende uuringute põhjal pakkus Rutherford välja aatomi tuuma- (planetaarse) mudeli. Selle mudeli järgi on positiivse tuuma ümber, mille laeng on ze (z on elemendi aatomnumber Mendelejevi süsteemis, e on elementaarlaeng), mille suurus on 10 -15 - 10 -14 m ja mass on peaaegu võrdne aatomi massiga, 10-10 m suurusjärgus lineaarsete mõõtmetega piirkonnas liiguvad suletud orbiitidel elektronid, moodustades aatomi elektronkihi. Kuna aatomid on neutraalsed, on tuuma laeng võrdne elektronide kogulaenguga, s.o. z elektronid peavad pöörlema ​​ümber tuuma.

Lihtsuse huvides eeldame, et elektron liigub ümber tuuma ringorbiidil raadiusega r. Sel juhul annab elektroni ja tuuma vastastikmõju Coulombi jõud elektronile tsentripetaalse kiirenduse. Newtoni teisel seadusel Coulombi jõu mõjul ringjoonel liikuva elektroni jaoks on vorm , kus m e ja v on elektroni mass ja kiirus orbiidil raadiusega r ning elektriline konstant.

See võrrand sisaldab kahte tundmatut: r ja v. Järelikult on selle võrrandi jaoks lugematu arv raadiuse väärtusi ja vastavaid kiiruse (ja seega ka energia) väärtusi. Seetõttu võivad r, v (ja seega ka E) väärtused pidevalt muutuda, st. Välja võib lasta mis tahes ja mitte väga spetsiifilise osa energiast. Siis peaksid aatomite spektrid olema pidevad. Tegelikkuses näitab kogemus, et aatomitel on joonspekter. Sellest avaldisest järeldub ka, et m juures on elektronide kiirus m/s ja kiirendus m/s 2. Klassikalise elektrodünaamika järgi peaksid kiirendatud elektronid kiirgama elektromagnetlaineid ja selle tulemusena kaotama pidevalt energiat. Selle tulemusena liiguvad elektronid tuumale lähemale ja lõpuks kukuvad sellele. Seega osutub Rutherfordi aatom ebastabiilseks süsteemiks, mis on taas vastuolus tegelikkusega.

Katsed ehitada aatomi mudelit klassikalise füüsika raames ei toonud edu: Thomsoni mudeli lükkasid Rutherfordi katsed ümber, tuumamudel aga osutus elektrodünaamiliselt ebastabiilseks ja vastuolus katseandmetega. Tekkinud raskuste ületamiseks oli vaja luua kvalitatiivselt uus – kvant – aatomiteooria.

1914. aastal algas Esimene maailmasõda ja Rutherford pidi oma uurimistööd mõneks ajaks edasi lükkama. Kuid perioodiliselt naasis ta sõjatööstuses töötades oma katsete juurde. Järgmistes katsetes kavatses Rutherford aatomit häkkida.

Neid katseid kroonis täielik ja vapustav edu. Rutherfordi geeniuse uus tõus tõi kaasa avastuse, mis hiljem muutis revolutsiooni kogu meie aja teaduses ja tehnoloogias. Esimene signaal anti aatomiajastu alguseks. Rutherford lõhestas aatomituuma.

Selle idee tekkis Rutherfordis pilvekambris (selleks ajaks oli see juba leiutatud ja täiustatud) ja salapäraste jälgede (jälgede) stintillatsiooniloenduris, mis on palju pikemad kui osakeste jäljed, mis on hästi teada. teda lugematutest katsetest. Ta arvas, et osakeste teekonna järsul suurenemisel on mõned teadmata põhjused. Teine võimalus (mis osutus õigeks) on see, et pikad jäljed on jäetud muude tuvastamata osakeste poolt. Teadlase ees seisis ülesanne välja selgitada, milline kahest oletusest vastab tõele.

Oma küsimustele vastuse saamiseks otsustas Rutherford läbi viia rea ​​katseid erinevate ainete osakestega pommitamiseks. Ta ehitas seadme, mis tundub meile praegu uskumatult lihtne. Kuid peame ka tunnistama, et ainult tema oli probleemi visuaalseks lahenduseks kõige sobivam. Selles pidid pommitamise sihtmärgid olema gaasid (st kerged aatomid), mitte metallplaadid, mida Rutherford tavaliselt paljudes oma varasemates katsetes kasutas.

Tegelik Rutherfordi ehitatud seade, millega ta esimest korda kergete elementide aatomite tuumasid poolitada suutis, on skemaatiliselt kujutatud joonisel.

Messingtoru 6 pikkust oh 20 cm kahe kraaniga täidetakse gaasiga. Toru sees on radioaktiivse emitteri 7 ketas, mis kiirgab osakesi. See ketas on paigaldatud alusele, mis liigub mööda siini 4. Katse ajal kaetakse toru üks ots mattklaasplaadiga ja teine ​​ots klaasplaadiga (vahaga kinnitatud). Messingplaadi väike ristkülikukujuline auk suleti hõbeplaadiga 3. Hõbeplaadil oli võime kinni hoida osakesi, mis on võrdväärsed ligikaudu 5 cm paksuse õhukihiga. Ava vastu asetati tsingi segust luminestsentsekraan. Stsintillatsioonide loendamiseks kasutas teadlane teleskoopi 1.

Kui Rutherford täitis toru lämmastikuga, ilmusid osakesed vaatevälja, jättes maha väga pika jälje, sarnaselt sellele, mida ta oli juba täheldanud. Muidugi tegi Rutherford enne lõplike järelduste tegemist veel palju katseid. Kuid lõppjäreldus oli järgmine: kui β-osakesed põrkuvad lämmastiku tuumadega, siis osa neist tuumadest hävib, eraldades vesiniku tuumad – prootonid ja siis tekib hapnikutuum.

Selle avastuse kolossaalne tähtsus oli Rutherfordile endale ja tema kaastöötajatele algusest peale selge. Esimest korda lõhestati aatomituumad. Varem kõikumatud ideed keemiliste elementide "lagundumatusest" lükati selgelt ümber. Avanesid täiesti uued ja hämmastavad võimalused mingite elementide kunstlikuks hankimiseks teistelt, tuumades sisalduva tohutu energia vabastamiseks jne.

Uurimist jätkates saab ta eksperimentaalse kinnituse varem kindlaks tehtud positsioonile – et väike hulk lämmastikuaatomeid laguneb pommitamise käigus, kiirgades kiireid prootoneid – vesiniku tuumasid. Hilisemate uuringute valguses kirjutas Rutherford: „Selle transformatsiooni üldine mehhanism on üsna selge. Aeg-ajalt tungivad -osakesed tegelikult lämmastiku tuuma, moodustades hetkega uue tuuma nagu fluorituum massiga 18 ja laeng 9. See looduses mitte eksisteeriv tuum on äärmiselt ebastabiilne ja koheselt. laguneb, eraldades prootoni ja muutudes stabiilseks tuumaks hapnikuks massiga 17 ..."

Pikkade katsete tulemusena õnnestus Rutherfordil tekitada tuumareaktsioone 17 kerges elemendis.

Tuuma lõhustumise katseid jätkates jõudis Rutherford järgmisele järeldusele: kuigi β-osakestel on suur energia, ei ole nad siiski piisavalt võimsad mürsud, et elementide tuumadesse tungida. Ta otsustas suurendada osakeste energiat, kiirendades neid kõrgepingepaigaldises. See oli esimene samm kiirenditehnoloogia arendamisel.

-

Bibliograafia:

1) F. Fedorov. "Idee ahelreaktsioon", toim. "Teadmised", M., 1975.

2) T. I. Trofimova. "Füüsikakursus", toim. "Kõrgkool", M., 1999.

3) “Üldfüüsika kursus”, G.A.Zisman, O.M.Todes, toim. "Edelweiss", Kiiev, 1994.

Aatom koosneb kompaktsest ja massiivsest positiivselt laetud tuumast ja seda ümbritsevatest negatiivselt laetud kergetest elektronidest.

Ernest Rutherford on ainulaadne teadlane selles mõttes, et ta oli oma peamised avastused juba teinud pärast saades Nobeli preemia. 1911. aastal õnnestus tal katsetada, mis mitte ainult ei võimaldanud teadlastel sügavale aatomisse piiluda ja selle struktuurist aru saada, vaid sai ka disaini graatsilisuse ja sügavuse mudeliks.

Kasutades looduslikku radioaktiivse kiirguse allikat, ehitas Rutherford kahuri, mis tekitas suunatud ja fokusseeritud osakeste voo. Püstol oli kitsa piluga pliikarp, mille sisse oli paigutatud radioaktiivne materjal. Tänu sellele neeldusid osakesed (antud juhul alfaosakesed, mis koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist), mida radioaktiivne aine eraldus kõikides suundades, välja arvatud üks, pliisõela ja läbi pilu eraldus ainult suunatud alfaosakeste kiir. . Edasi piki kiirteed olid veel mitmed kitsaste piludega pliisõelad, mis lõikasid ära rangelt määratud suunast kõrvale kalduvad osakesed. Selle tulemusena lendas sihtmärgi poole täiuslikult fokusseeritud alfaosakeste kiir ja sihtmärk ise oli õhuke kuldfoolium. See oli alfakiir, mis teda tabas. Pärast kokkupõrget fooliumiaatomitega jätkasid alfaosakesed oma teed ja tabasid sihtmärgi taha paigaldatud luminestsentsekraani, millele salvestati sähvatused, kui alfaosakesed seda tabasid. Nende järgi sai eksperimenteerija hinnata, millises koguses ja kui palju alfaosakesed fooliumiaatomitega kokkupõrgete tagajärjel sirgjoonelise liikumise suunast kõrvale kalduvad.

Selliseid katseid on tehtud ka varem. Nende põhiidee oli koguda osakeste läbipaindenurkade põhjal piisavalt teavet, et aatomi ehituse kohta saaks midagi kindlat öelda. Kahekümnenda sajandi alguses teadsid teadlased juba, et aatom sisaldab negatiivselt laetud elektrone. Kuid valitsev idee oli, et aatom oli midagi positiivselt laetud peenvõre, mis oli täidetud negatiivselt laetud rosina elektronidega - mudel, mida nimetatakse "rosinavõrgu mudeliks". Selliste katsete tulemuste põhjal suutsid teadlased õppida aatomite mõningaid omadusi - eelkõige hinnata nende geomeetriliste suuruste järjekorda.

Rutherford märkis aga, et ükski tema eelkäijatest polnud isegi proovinud katseliselt testida, kas mõned alfaosakesed on väga suurte nurkade all kõrvale kaldunud. Rosinavõre mudel lihtsalt ei võimaldanud aatomis nii tihedate ja raskete struktuurielementide olemasolu, et need suudaksid kiireid alfaosakesi oluliste nurkade all kõrvale suunata, nii et keegi ei vaevunud seda võimalust katsetama. Rutherford palus ühel oma õpilasel installatsioon ümber varustada nii, et oleks võimalik jälgida alfaosakeste hajumist suurte läbipaindenurkade juures – lihtsalt südametunnistuse puhastamiseks, et see võimalus täielikult välistada. Detektor oli naatriumsulfiidiga kaetud ekraan, materjal, mis tekitab alfaosakese tabamisel fluorestseeruvat välku. Kujutage ette mitte ainult katse läbiviija õpilase üllatust, vaid ka Rutherfordi enda üllatust, kui selgus, et mõned osakesed kaldusid kõrvale kuni 180° nurga all!

Väljakujunenud aatomimudeli raames ei saanud tulemust tõlgendada: rosinavõres pole lihtsalt midagi, mis võiks peegeldada võimsat, kiiret ja rasket alfaosakest. Rutherford oli sunnitud järeldama, et suurem osa aatomi massist on koondunud uskumatult tihedasse ainesse, mis asub aatomi keskel. Ja ülejäänud aatom osutus mitu suurusjärku vähem tihedaks, kui seni arvati. Hajutatud alfaosakeste käitumisest tulenes ka see, et nendes aatomi ülitihedates tsentrites, mida Rutherford nimetas südamikud, on kontsentreeritud ka kogu aatomi positiivne elektrilaeng, kuna ainult elektrilised tõukejõud võivad põhjustada osakeste hajumist nurga all, mis on suurem kui 90°.

Aastaid hiljem meeldis Rutherfordile seda analoogiat oma avastuse kohta kasutada. Ühes Lõuna-Aafrika riigis hoiatati tolliametnikke, et riiki tuuakse salakaubana suur saadetis mässulistele mõeldud relvi, mis on peidetud puuvillapallidesse. Ja nüüd, pärast mahalaadimist, seisab tolliametnik silmitsi terve laoga, mis on täidetud puuvillapakkidega. Kuidas ta saab kindlaks teha, millised pallid sisaldavad vintpüsse? Tolliametnik lahendas probleemi lihtsalt: hakkas pallide pihta tulistama ja kui kuulid mõnest pallist rikošetisid, tuvastas ta selle märgi järgi pallid salarelvadega. Nii mõistis Rutherford, nähes, kuidas alfaosakesed kuldfooliumilt maha paiskusid, et aatomi sees on peidetud oodatust palju tihedam struktuur.

Rutherfordi oma katse tulemuste põhjal joonistatud aatomipilt on meile tänapäeval hästi teada. Aatom koosneb ülitihedast kompaktsest tuumast, mis kannab positiivset laengut, ja selle ümber negatiivselt laetud kergetest elektronidest. Hiljem andsid teadlased sellele pildile usaldusväärse teoreetilise aluse ( cm. Bohr Atom), kuid see kõik sai alguse lihtsast katsest väikese radioaktiivse materjali proovi ja kuldfooliumitükiga.

Vaata ka:

Ernest Rutherford, Nelsoni esimene parun Rutherford, 1871–1937

Uus-Meremaa füüsik. Sündis Nelsonis käsitöölise taluniku pojana. Võitis stipendiumi Inglismaal Cambridge'i ülikoolis õppimiseks. Pärast lõpetamist määrati ta Kanada McGilli ülikooli, kus koos Frederick Soddyga (1877-1966) pani paika radioaktiivsuse fenomeni põhiseadused, mille eest pälvis ta 1908. aastal Nobeli keemiaauhinna. Peagi kolis teadlane Manchesteri ülikooli, kus tema juhtimisel leiutas Hans Geiger (1882-1945) oma kuulsa Geigeri loenduri, asus uurima aatomi ehitust ja avastas 1911. aastal aatomituuma olemasolu. Esimese maailmasõja ajal tegeles ta sonarite (akustiliste radarite) väljatöötamisega vaenlase allveelaevade tuvastamiseks. Aastal 1919 määrati ta Cambridge'i ülikooli füüsikaprofessoriks ja Cavendishi laboratooriumi direktoriks ning samal aastal avastas ta tuumalagunemise kõrge energiaga raskete osakeste pommitamise tagajärjel. Rutherford jäi sellele ametikohale kuni oma elu lõpuni, olles samal ajal aastaid Royal Scientific Society president. Ta maeti Westminster Abbeysse Newtoni, Darwini ja Faraday kõrvale.