Experimentul Rutherford-Geiger-Marsden PhysicsOpenLab
Ce a făcut de Rutherford și asistenții săi Geiger și Marsden este poate unul dintre cele mai importante experimente de fizică nucleară.
Experimentele au fost efectuate între 1908 și 1913 de Hans Geiger și Ernest Marsden sub conducerea lui Ernest Rutherford la Laboratoarele fizice ale Universității din Manchester.
În experiment, Rutherford a trimis un fascicul de particule alfa (nuclee de heliu) emise dintr-o sursă radioactivă împotriva unui folie de aur subțire (grosimea de aproximativ 0,0004 mm, corespunzând la aproximativ 1000 de atomi).
Înconjurând folia de aur, a fost plasat un ecran de sulfură de zinc care arăta un mic fulger de lumină atunci când este lovit de o particulă alfa împrăștiată. Ideea a fost de a determina structura atomului și de a înțelege dacă ar fi ceea ce presupunea Thomson (atom fără nucleu, cunoscut și sub numele de model de budincă) sau dacă a existat ceva diferit.
În special, dacă atomul ar avea un nucleu intern separat de electronii externi, atunci ar fi fost capabili să observe evenimente sau particule, cu unghi mare de abatere. Obținute, de fapt, aceste rezultate, fizicianul din Noua Zeelandă a concluzionat că atomul a fost format de o nucleu mic și compact, dar cu densitate mare de încărcare, înconjurat de un nor de electroni.
În imaginea de mai jos este descrisă interacțiunea fasciculului de particule alfa cu nucleele foliei subțiri de aur; se poate vedea cum majoritatea particulelor trec netulburate sau cu unghiuri mici de deviere, prin atomul „gol”, unele particule, însă, trecând aproape de nucleu sunt deviate cu un unghi ridicat sau chiar sări înapoi.
Interacțiunea dintre o particulă alfa și nucleu (coliziune elastică) este, de asemenea, cunoscută sub numele de Răspândirea Coulombului, deoarece interacțiunea în coliziune se datorează forței Coulomb. În diagrama de mai jos este prezentat detaliul interacțiunii dintre o particulă alfa și nucleul unui atom.
Setare experimentala
În „laboratorul” PhysicsOpenLab am încercat să reproducem celebrul experiment Rutherford. Cu echipamentele deja utilizate în spectroscopie alfa am construit o configurare bazată pe un detector alfa solid-state, o sursă de 0,9 μCi Am 241 și o folie de aur ca dispersor. În aceste posturi descriem echipamentul folosit: Spectrometru alfa, Grosimea frunzei de aur .