Структура вещества 

Экспериментальное исследование структуры атома

Снаряд летит обратно

Все эксперименты и опыты Э. Резерфорда были выполнены очень просто. Академик П. Л. Капица, работавший в двадцатые годы в лаборатории Резерфорда, вспоминал, что его учитель особенно высоко ценил, когда установка была построена своими руками из подручных материалов, а весь опыт стоил не дороже нескольких сотен, а лучше — десятков фунтов стерлингов…

Альфа-излучение от кусочка радия, отклоненное магнитным полем, проходило через лепестки тончайшей фольги из алюминия, меди, золота, свинца и других металлов и падало на полу-прозрачный экран, покрытый слоем люминофора — сернистого цинка. В местах попадания альфа-частиц экран светился точечными вспышками, будто брызгами света. Количество вспышек зависело от атомной массы элемента, из которого была сделана фольга,— чем элемент тяжелее, тем меньше и реже светился экран.

Резерфорд попросил одного из своих учеников, наблюдавшего за вспышками света (в этих опытах Резерфорду помогали два сотрудника — Гейгер и Марсден), особенно внимательно следить за удаленными от центра частями экрана, где, как сначала казалось, вспышки не происходят. К радости и гордости Резерфорда, эти вспышки, хотя их было очень немного, удалось обнаружить! Кроме того, исследователи заметили, что некоторые из альфа-частиц отскакивали назад, и экран приходилось ставить перед фольгой, чтобы зарегистрировать эти удивительные случаи.

Одна из восьми тысяч пролетевших альфа-частиц возвращалась обратно! Можно лишь удивляться, как исследователи не только разглядели, но и смогли подсчитать число этих редких явлений. Много лег спустя Резерфорд вспоминал: «Это было, пожалуй, самым невероятным событием, которое я когда-либо переживал в моей жизни. Это было столь же неправдоподобно, как если бы вы произвели выстрел по обрывку папиросной бумаги 15-дюймовым снарядом, а он вернулся бы назад и угодил в вас». Напомним, что дюйм равен 2,54 сантиметра.

Это могло означать только одно: в центре любого атома находится маленькое плотное положительно заряженное ядро, отклоняющее близко пролетающую альфа-частицу (тоже положительно заряженную) на очень большие углы, а иногда и вообще обратно к источнику частиц,— и тогда, и только тогда возникают вспышки в дальних частях экрана или на экране, занявшем место перед фольгой.

На большом удалении от ядра, как планеты вокруг Солнца, вращаются маленькие отрицательно заряженные электроны. Заряд электронов уравновешивает заряд ядра, и атомы всех веществ в обычном состоянии нейтральны. Основная часть потока альфа-частиц совершенно беспрепятственно проходит через тонкий слой атомов фольги, и большинство вспышек, естественно, наблюдается в центре экрана.

Результаты опытов, которые привели Резерфорда к мысли о планетарном строении атома, ученый изложил в большой статье «Рассеяние альфа- и бета-частиц в Веществе и Структура Атома», опубликованной в мае 1911 года в английском «Философском журнале». Физики всего мира могли теперь оценить еще одну, на сей раз убедительно подтвержденную экспериментально, модель строения атома…

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.

Читать далее