Γιατί τα σωματίδια άλφα αντικατοπτρίζονταν σε μεγάλες γωνίες;

Το γεγονός ότι μερικά σωματίδια άλφα αντικατοπτρίζονταν σε μεγάλες γωνίες στο πείραμα χρυσού φύλλου του Rutherford ήταν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη που οδήγησε στην ανάπτυξη του πυρηνικού μοντέλου του ατόμου. Εδώ συνέβη αυτό:

* Το μοντέλο πουτίγκα δαμάσκηνου: Πριν από το πείραμα του Rutherford, το μοντέλο που επικρατούσε το άτομο ήταν το μοντέλο "Plum Pudding" που πρότεινε ο J.J. ΘΩΜΟΝ. Αυτό το μοντέλο πρότεινε ότι το άτομο ήταν μια σφαίρα θετικού φορτίου με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ενσωματωμένα σε αυτό, όπως τα δαμάσκηνα σε μια πουτίγκα. Αυτό το μοντέλο προέβλεψε ότι τα σωματίδια άλφα θα περνούσαν από το χρυσό φύλλο με μόνο ελαφρές εκτροπές.

* Τα απροσδόκητα αποτελέσματα: Το πείραμα του Rutherford έδειξε ότι ένα μικροσκοπικό κλάσμα των σωματιδίων άλφα εκτρέπεται σε πολύ μεγάλες γωνίες, μερικοί ακόμη και αναπήδησαν προς την πηγή. Αυτό ήταν απροσδόκητο με βάση το μοντέλο πουτίγκα δαμάσκηνου.

* Το πυρηνικό μοντέλο: Για να εξηγήσει αυτά τα αποτελέσματα, ο Rutherford πρότεινε το πυρηνικό μοντέλο του ατόμου. Εδώ είναι η βασική ιδέα:

* Ένας πυκνός, θετικά φορτισμένος πυρήνας: Υποστήριξε ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του ατόμου και του θετικού φορτίου συγκεντρώθηκαν σε μια μικροσκοπική, πυκνή περιοχή στο κέντρο που ονομάζεται πυρήνας.

* ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα: Τα ηλεκτρόνια, που είναι αρνητικά φορτισμένα, περιστρέφουν τον πυρήνα σαν πλανήτες γύρω από τον ήλιο.

* Γιατί οι μεγάλες εκτροπές γωνίας; Οι μεγάλες εκτροπές γωνίας που παρατηρήθηκαν στο πείραμα του Rutherford θα μπορούσαν να εξηγηθούν από το πυρηνικό μοντέλο:

* Άμεσες συγκρούσεις: Τα σωματίδια άλφα, τα οποία είναι θετικά φορτισμένα, απωθήθηκαν από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα. Εάν ένα σωματίδιο άλφα έτυχε να έρθει πολύ κοντά στον πυρήνα, παρουσίασε μια ισχυρή ηλεκτροστατική απόρριψη, προκαλώντας την εκτροπή του σε μεγάλη γωνία.

* Σπάνια γεγονότα: Αυτές οι μεγάλες εκτροπές γωνίας ήταν σπάνιες επειδή ο πυρήνας είναι εξαιρετικά μικρός σε σύγκριση με το συνολικό μέγεθος του ατόμου. Τα σωματίδια άλφα έπρεπε να περάσουν πολύ κοντά στον πυρήνα για να συμβεί αυτό.

Στην ουσία, οι μεγάλες εκτροπές γωνίας που παρατηρήθηκαν από τον Rutherford ήταν άμεση συνέπεια της δομής του ατόμου. Ανέφεραν ότι το θετικό φορτίο του ατόμου δεν εξαπλώθηκε ομοιόμορφα όπως πρότεινε το μοντέλο πουτίγκα των δαμάσκηνων, αλλά συγκεντρώθηκε σε έναν πολύ μικρό, πυκνό πυρήνα.