Rutherford’s goudfolie experiment

dit is een citaat van een natuurkundige als commentaar op één van zijn experimentele resultaten hij zei over zijn experiment hij zei dat het was alsof je een 15-granaat op een stuk vloeipapier afvuurt en het terugkomt en je raakt. Laten we het eens hebben over zijn experiment en wat hij deed. Rutherford deed destijds veel onderzoek naar radioactiviteit. Hij was bevriend met Marie Curie en haar man Pierre en hij had veel onderzoek gedaan naar naar de verschillende soorten reactiviteit en meer in het bijzonder was hij in die tijd nieuwsgierig naar Apple asari alfadeeltjes, waarvan hij toen eigenlijk niet wist wat het waren, maar we weten nu dat het helium 2 plus kernen zijn, dus dat betekent dat we twee protonen in de kern hebben, omdat het helium is en het heeft ook twee neutronen en het heeft geen elektronen en dus heeft het een twee plus lading. Dus wat broer Fer deed, hij nam een stuk radium en stopte het in een loden doos en de loden doos had een klein gaatje aan één kant, zodat de radioactieve elfdeeltjes uit dat gaatje konden komen… in de richting die hij wilde en vervolgens schoot hij de alfadeeltjes op een stukje goudfolie, een heel dun stukje goudfolie. Hij was nieuwsgierig of hij met dit experiment iets te weten kon komen over de structuur van het atoom. Dus als we terugkijken naar ons citaat, zouden we zeggen dat onze alfadeeltjes de alfadeeltjes hier de kogels zijn die uit ons alfadeeltjespistool komen en goudfolie is ons vloeipapier en we hebben deze vrij snelle en massieve alfadeeltjes die we erop afschieten, maar waarom verwachtte Rutherford dat dit zou gebeuren? Het is niet noodzakelijkerwijs duidelijk, tenminste voor mij, waarom je zou denken dat deze alfadeeltjes gewoon dwars door de goudfolie heen zouden gaan. Dus wat broeder Freed in die tijd deed was het plumpuddingmodel testen. een andere fysicus net elektronen had ontdekt, dus we wisten dat het atoom iets had met deeltjes erin die klein waren, heel klein, we wisten dat ze minder dan 1% van de massa van een waterstofatoom hadden, dus veel kleiner dan een atoom en we wisten dat ze negatief geladen waren, dus ik ga ze ga ze elektronen noemen omdat we de elektronen nu kennen en dus wist JJ Thompson dat elektronen bestonden op basis van zijn experimentele resultaten en hij stelde op basis van zijn resultaten voor dat een atoom lijkt op een plum pudding en als je niet weet wat een plum pudding is omdat je misschien niet Brits bent of gewoon niet van aarde houdt, kun je je ook voorstellen dat het eruit ziet als een chocoladekoekje. Dus we hebben deze kleine negatief geladen deeltjes die in het atoom vastzitten, maar het grootste deel van het atoom bestaat uit een positief geladen soep en dit was vooral omdat het atoom in zijn geheel neutraal moet zijn. Wetenschappers wisten dat atomen neutraal waren, dus moest er iets zijn om de negatieve lading van het elektron op te heffen. Dus omdat Rutherford begon met dit in zijn hoofd over hoe de gouden atomen eruit zien, kon hij wiskundige voorspellingen doen over wat de alfadeeltjes zouden doen en wat hij voorspelde was dat ze er gewoon recht doorheen zouden gaan. Je kunt natuurkundige vergelijkingen gebruiken om te kijken naar het elektrische veld dat wordt opgewekt door deze positief geladen soep en het blijkt dat het veld, omdat de ladingen over het hele atoom zijn verspreid, erg zwak is en dus dacht hij dat alle deeltjes er gewoon recht doorheen zouden gaan en af en toe zou een van hen een beetje kunnen worden afgebogen omdat we een positief geladen soepig atoom hebben. Afhankelijk van waar de alfadeeltjes doorheen gaan dacht hij dat je een klein beetje maar meestal zouden ze er recht doorheen moeten gaan en ik denk dat we begonnen met een spoiler omdat we weten dat hij niet helemaal kreeg wat hij verwachtte dus wat zag Rutherford precies? Hij schoot zijn alfadeeltjes op zijn vloeipapier en hij zag de meeste deeltjes er recht doorheen gaan zoals hij verwachtte in feite zag hij bijna alle deeltjes er recht doorheen gaan hij zag er een paar een beetje afgebogen worden dus ze werden van hun pad afgebogen misschien ongeveer 1 graad dus nauwelijks genoeg om het te kunnen zien en weet je als hij geen nieuwsgierige chemicus was geweest zouden we misschien nog steeds denken dat dit is hoe een atoom eruit ziet maar gelukkig was Rutherford een zeer grondige scheikundige en hij dacht ook dat het interessant zou kunnen zijn om te detecteren of deeltjes niet alleen hier kwamen hij plaatste niet alleen een detectiescherm hier hij plaatste een detectiescherm dat helemaal rond ging dus helemaal rond bijna helemaal rond waardoor er genoeg ruimte was voor de alfadeeltjes om naar binnen te gaan en hij hij was hier echt voorzichtig omdat hij echt niet verwachtte iets te zien precies hier of hier of echt overal behalve hier maar het bleek dat voor elke één op één op 20,000 alfadeeltjes of zo’n gek klein getal voor elke één op 20,000 alfadeeltjes hij zag dat de deeltjes de goudfolie raakten en terug kaatsten en dat is gek juist dat is precies wat je niet verwacht als je een stuk vloeipapier raakt met een kogel dus het eerste wat hij deed was denk ik niet hmm dit is echt gek we willen gewoon weten wat de prijs hier is ik ben er vrij zeker van dat het eerste wat hij deed was dit is raar en toen controleerde hij waarschijnlijk zijn experimentele resultaten en hij probeerde het te herhalen en hij controleerde alles om er zeker van te zijn dat er niets mis ging en het bleek dat ja er gebeurde echt deze en 20,Dit betekende dat we een nieuw atoommodel nodig hadden. We moesten verklaren dat een fractie van de alfadeeltjes werd teruggekaatst. Hoe deed hij dat? Hij wist dat er iets in het atoom zat dat klein, massief en positief geladen was.en hij wist dat het klein moest zijn omdat er niet veel alfadeeltjes mee in wisselwerking stonden omdat de meeste er dwars doorheen gingen. Hij wist dat het massief en positief geladen moest zijn omdat de elektronen heel klein zijn en de meeste deeltjes er dwars doorheen gingen. Dus waar deze deeltjes mee in wisselwerking stonden moest heel klein maar heel zwaar zijn waardoor ze direct terug kaatsten. Hij maakte een nieuw model van het atoom dat aan deze eisen voldeed en wat hij zei was dat er iets in moest zitten met deze eigenschappen die we nu de kern noemen. en die is heel klein, hij kon precies berekenen hoe groot die ongeveer was, gebaseerd op het aantal alfadeeltjes dat hem raakte en hij zei dat die ongeveer 110.000 tienduizendste van het volume van het atoom was en wat hebben we dan nog meer, we hebben een kern die positief geladen is en heel klein en massief en dan hebben we ook nog onze elektronen en wat doet de rest van het atoom, gebaseerd op dit alles, dat betekent dat het grootste deel van het atoom eigenlijk lege ruimte is, omdat de elektronen heel klein zijn en de kern maar één tienduizendste van de straal inneemt.van de straal in beslag neemt, is de rest van de ruimte gewoon niets, wat een beetje gek is, dus gebaseerd op dit specifieke model dat Rutherford maakte, kon hij zijn resultaten verklaren. Hij kon verklaren dat de meeste alfadeeltjes er gewoon recht doorheen gingen en af en toe kwam een alfadeeltje heel dicht bij de kern en dat werd dan een beetje afgebogen en nog zeldzamer kan een alfadeeltje een kern recht raken en dan werd het afgeketst omdat de kern superzwaar is en omdat hij positief geladen is, dus stoot het het positief geladen alfadeeltje af. positief geladen alfadeeltje Rutherford noemde dit model, of wij noemen het nu ik weet niet zeker welke, het nucleaire model. Dit model lijkt op het moderne beeld van het atoom waar de meeste mensen aan denken. Er zijn veel vragen die nog niet beantwoord zijn zoals wat de elektronen precies doen of waar zijn ze, maar omdat Rutherford een nieuw model voorstelde konden andere wetenschappers nieuwe experimenten ontwerpen om het te testen en niet lang daarna hadden we een vrij goed beeld van wat er gebeurde op het niveau van het atoom