Diferencies ente revisiones de «Esperimentu de Rutherford»

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La teoría popular de la estructura atómica de la dómina foi la de [[Joseph John Thomson|JJ Thomson]]. Thomson foi'l científicu qu'afayó'l [[electrón]] que forma parte de cada átomu. Thomson creía que l'átomu yera una esfera de carga positiva na cual taben dispuestos los electrones. Los [[Protón|protones]] y los [[Neutrón|neutrones]] yeren desconocíos nesa dómina.
 
El modelu de Thomson nun foi universalmente aceptáu. Thomson mesmu nun foi capaz de desenvolver un modelu estable y completu del so conceutu. Hantaro Nagaoka, un científicu xaponés, refugar alegando que les cargues eléctriques opuestes nun pueden enfusar ente sigo. Sicasí, propunxo que los electrones orbitaban la carga positiva como los aníos de [[Saturno (planeta)|Saturno]].<ref>Nagaoka (1904)</ref>
 
===La predicción===
Una partícula alfa ye una partícula sub-microscópica con una carga positiva. Según el modelu de Thomson, si una partícula alfa topetara un átomu, pasaría directamente al traviés. A escala atómica, el conceutu de materia sólido» escarez de sentíu, polo que la partícula alfa non rebotaría nel átomu como si fueren banzones. Namái se vería afectada pelos campos eléctricos del átomu, y nel modelu de Thomson los campos eléctricos yeren demasiáu débiles p'afectar una partícula alfa pasaxera nun grau significativu. Dambes cargues negativu y positivu dientro del átomu de Thomson estiéndense sobremanera'l volume del átomu. Acordies con la Llei de Coulomb, cuantimenos concentrada ye una esfera de carga eléctrica, más débil va ser el so campu eléctrico na so superficie.
 
[[File:Thomson model alpha particle scattering.svg|thumb|300px]]
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\theta \approx \frac {\Delta p}{p} < k \cdot \frac {2Q_\alpha Q_n}{m_\alpha r v_\alpha^2}
 
= 8.998 \cdot 10^9 \times \frac {2 \times 3.204 \cdot 10^{-19} \times 1.266 \cdot 10^{-17}}{6.645 \cdot 10^{-27} \times 1.44 \cdot 10^{-10} \times (1.53 \cdot 10^7)^2}
</math>
 
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===La resultancia===
A pidimientu de Rutherford, Geiger y Marsden realizaron una serie d'esperimentos los que señalaron un fexe de partícules alfa nuna fina llámina de metal y midieron el patrón de dispersión usando una pantalla fluorescente. Detectaron partícules alfa rebotando na fueya de metal en toles direcciones, dalgunes de vuelta na fonte. Esto tendría de ser imposible según el modelu de Thomson. Obviamente, eses partícules atoparen una fuerza electrostática enforma mayor que'l modelu de Thomson, lo que de la mesma implicaba que la carga positiva del átomu concentrar nun volume muncho más pequeno de lo que Thomson imaxinaba.<ref name=Manners2000/>
 
Cuando Geiger y Marsden dispararon partícules alfa nes sos llámines metáliques, diéronse cuenta de que namái una pequena fracción de les partícules alfa esviar en más de 90°. La mayoría voló directamente al traviés de la llámina. Esto suxurió qu'eses esferes minúscules de la carga positiva intensa fueron dixebraes por vastos golfos del espaciu vacíu. La mayoría de les partícules pasaron al traviés del espaciu vacíu con una esviación mínima, y una pequena fracción cutió los núcleos y esvióse fuertemente.
 
Rutherford refugó asina'l modelu de Thomson, y sicasí propunxo un modelu nel que l'átomu consistió na mayoría d'espaciu vacíu, con tola so carga positiva concentrada nel so centru nun volume bien pequeno, arrodiáu per una nube d'electrones.
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Les partícules alfa son pequenes partícules positivamente cargaes que son emitíes bonalmente por ciertes sustances como l'uraniu y el radiu. El mesmu Rutherford afayar en 1899. En 1908 taba tratando de midir con precisión la so relación de carga-masa. Pa faer esto, primero precisaba saber cuántes partícules alfa la so amuesa de radio taba emitiendo (dempués de lo cual midiría la so carga total y estremaría una pola otra). Les partícules alfa son demasiáu pequenes pa ser vistes inclusive con un microscopiu, pero Rutherford sabía que les partícules alfa ionizan les molécules d'aire, y si l'aire ta dientro d'un campu eléctrico, los iones van producir una corriente eléctrica. Nesti principiu, Rutherford y Geiger diseñaron un dispositivu de conteo simple que consistió en dos electrodos nun tubu de cristal. Cada partícula alfa que pasaba pol tubu creaba un pulsu eletricidá que podía ser contáu. Yera una versión temprana del contador Geiger.<ref>Heilbron (2003)</ref>
 
Los esperimentos que diseñaron arreyaron bombardear una llámina metálica con partícules alfa pa reparar cómo la llámina esvalixar en relación cola so espesura y material. Utilizaron una pantalla fluorescente pa midir les trayectories de les partícules. Cada impactu d'una partícula alfa na pantalla produció un pequenu rellumu de lluz. Geiger trabayó nun llaboratoriu escurecíu mientres hores y hores, cuntando estos pequenos centellos con un microscopiu. Rutherford escarecía de la resistencia pa esti trabayu, polo que lo dexó a los sos colegues más nuevos.<ref name=Reeves2008/> Pa la llámina metálica, probaron una variedá de metales, pero preferíen l'oru porque podíen faer que la llámina fuera bien fina, una y bones l'oru ye bien maleable.<ref>Tibbetts (2007)</ref> Como fonte de partícules alfa, la sustanza d'eleición de Rutherford yera'l radiu, una sustanza dellos millones de vegaes más radiactiva que l'uraniu.
 
===L'esperimentu de 1908===
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| caption2 =
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Nun artículu de 1909, «Nuna Reflexón Difusa de les Partícules Alfa»,<ref name=GeigerMarsden1909/> Geiger y Marsden describieron l'esperimentu por aciu el cual demostraron que les partícules alfa pueden ser esvalixaes por más de 90°. Nel so esperimentu prepararon un pequenu tubu de vidriu cónicu (AB) que contenía radiu, y la so apertura foi sellada con mica. Esto foi'l so emisor de partícules alfa. Ellos montaron una placa de chombu (P), detrás de la cual asitióse una pantalla fluorescente (S). Ellos asitiaron el tubu de radiu nel otru llau de la placa. de tal manera que les partícules alfa qu'emitió nun pudieron cutir directamente la pantalla. Ellos notaron unos cuanto centelleos na pantalla. Deber a que delles partícules alfa evitaron la placa de chombu rebotando nes molécules d'aire. Depués asitiaron una llámina de metal (R) nel llau de la placa de chombu. Diéronse cuenta de más centelleos na pantalla porque les partícules alfa taben rebotando na llámina. Cuntando los centelleos, notaron que los metales con mayor masa atómico, como l'oru, reflexaben más partícules alfa que les más llixeres como l'aluminiu.
 
Geiger y Marsden entós queríen envalorar el númberu total de partícules alfa que se taben reflexando. La configuración anterior nun yera afecha pa ello porque'l tubu contenía delles sustances radiactives (radio y los sos productos de desintegración) y, poro, les partícules alfa emitíes teníen rangos variables y porque yera difícil pa ellos determinar a qué velocidá emitía'l tubu partícules alfa. Esta vegada, asitiaron una pequena cantidá de radiu C (bismuto-214) sobre una placa de chombu, que rebotó sobre un reflector de platino (R) y sobre la pantalla. Ellos atoparon que namái una pequena fracción de les partícules alfa que cutió'l reflector rebotó na pantalla (1 en 8000).<ref name=GeigerMarsden1909/>
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===L'esperimentu de 1910===
[[File:Geiger-1910-fig1.GIF|right|thumb|300px|Esti aparatu describir nel documentu de 1910 de Geiger. Foi diseñáu pa midir con precisión cómo la dispersión varió según la sustanza y l'espesura de la llámina.]]
Un artículu de 1910 de Geiger, «La dispersión de les partícules por materia», describe un esperimentu por aciu el cual intentó midir cómo l'ángulu más probable al traviés del cual esviar una partícula alfa varia col material pol que pasa, la espesura de dichu material, y la velocidá de les partícules alfa. Geiger construyó un tubu de vidriu herméticu del que se bombiaba l'aire. Nun estremu había un bulbu (B) que contenía "emanción de radiu" (radón-222). Per mediu de mercuriu, el radón en B foi bombiáu pol estrechu del tubu escontra una pantalla de sulfuru de cinc fluorescente (S). El microscopiu qu'utilizó pa cuntar los centelleos na pantalla foi afitáu a una escala de milímetru vertical con un vernier, lo que dexó a Geiger pa midir con precisión onde los rellumos de lluz apaeció na pantalla y asina calcular los ángulos de les partícules de deflexión. Les partícules alfa emitíes dende A estrecháronse a una viga por un pequenu furu circular en D. Geiger asitió una llámina de metal na trayectoria de los rayos en D y Y pa reparar cómo camudó la zona de rellumos. Tamién podría variar la velocidá de les partícules alfa asitiando fueyes extra de mic o aluminiu n'A.
 
A partir de les meidiciones que tomó, Geiger llegó a les siguientes conclusiones:
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Geiger y Marsden depués probabron cómo la dispersión varió cola espesura de la llámina (i.y. if ''s ∝ t''). Construyeron un discu (S) con seis orificios furaos nél. Los furos fueron cubiertos con llámines de metal d'espesura variable, or nengunu pal control. Esti discu sellóse entós nun aníu de latón (A) ente dos pplacas de vidriu (B y C). El discu podría ser xiráu per media d'una barra (P) pa llevar cada ventana delantre de la fonte de partícules alfa (R). Nel panel de vidriu traseru atopábase una pantalla de sulfuru de cinc (Z). Geiger y Marsden repararon que'l númberu de centelleos qu'apaecieron na pantalla yera en realidá proporcional a la espesura, siempres y cuando dichu espesura fuera pequenu.<ref name=GeigerMarsden1913/>
 
Geiger y Marsden reutilizaron l'aparatu anterior pa midir cómo'l patrón de dispersión varió col cuadráu de la carga nuclear (i.y. si ''s ∝ Q<sub>n</sub><sup>2</sup>''). Geiger y Marsden supunxeron que la carga del núcleu yera proporcional al pesu atómicu del elementu, polo que probaron si la dispersión yera proporcional al pesu atómicu al cuadráu. Geiger y Marsden cubríen los furacos del discu con llámines d'oru, estañu, plata, cobre y aluminiu. Midíen el poder de frenáu de cada llámina al oldealo a una espesura equivalente d'aire. Cuntaron el númberu de centelleos per minutu que cada llámina produció na pantalla. Estremaron el númberu de centelleos per minutu pol equivalente d'aire. Cuntaron el númberu de centelleos per minutu que cada llámina produció na pantalla. Estremaron el númberu de centelleos per minutu pol quivalente d'aire de la llámina respectiva, luege estremar de nuevu pol raigañu cuadrada del pesu atómicu (ellos sabíen que pa les llámines d'igual poder de frenáu, el númberu d'átomos per unidá d'área ye proporcional al raigañu cuadráu del pesu atómicu). Asina, pa cada metal, Geiger y Marsden llograron el númberu de centelleos que produz un númberu fixu d'átomos. Pa cada metal, entós estremaron esti númberu pol cuadráu del pesu atómicu, y atoparon que les proporiciones yeren más o menos iguales. Asina probaron que ''s ∝ Q<sub>n</sub><sup>2</sup>''.<ref name=GeigerMarsden1913/>
Llinia 171:
===Rutherford determina que'l núcleu ta cargáu positivamente===
 
Nel so artículu de 1911, Rutherford supunxo que la carga central del átomu taba cargada positivamente, pero reconoció que nun podía dicir con seguridá, una y bones una carga negativa o positiva sería afecha al so modelu de dispersión.<ref name=AIP/> Les resultaos d'otros esperimentos confirmaron la so hipótesis. Nun artículu de 1913,<ref name=RutherfordNuttal1913/> Rutherford declaró que'l núcleu» taba cargáu positivamente, basáu na resultancia d'esperimentu qu'esquizaben la dispersión de partícules alfa en dellos gases.
 
En 1917, Rutherford y el so asistente William Kay empezaron a esquizar el pasu de les partícules alfa al traviés de gases como l'hidróxenu y el nitróxenu. Nun esperimentu nel que dispararon un fexe de partícules alfa al traviés del hidróxenu, les partícules alfa cutieron los núcleos d'hidróxenu escontra alantre na dirección de la viga, non escontra tras. Nun esperimentu nel que dispararon partícules alfa al traviés de nitróxenu, afayó que les partícules alfa cutieron a núcleos d'hidróxenu (i.y. protones) fuera de los núcleos de nitróxenu.<ref name=AIP/>
Llinia 245:
|url=http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/81/546/174.full.pdf
|publicación=[[Proceedings of the Royal Society of London A]]
|volume=81 |númberu=546 |páxines=174–177
|arxiv=
|bibcode= 1908RSPSA..81..174G
Llinia 371:
|títulu=Scattering of α-Particles by Gases
|publicación=[[Philosophical Magacín]] |series=Series 6
|volume=26 |númberu=154 |páxines=702–712
|arxiv=
|bibcode=
Llinia 462:
[[Categoría:Física nuclear y de partícules]]
[[Categoría:Esperimentos físicos|Rutherford]]
[[Categoría:Ciencia y tecnoloxíateunoloxía del Reinu Xuníu]]
[[Categoría:Ciencia de 1909]]
[[Categoría:Reinu Xuníu en 1909]]