Rutherfords spredningsforsøk

I 1907 fekk Ernest Rutherford eit professorat på universitetet i Manchester (etter Professor Schuster som arva ei stor formue.) Kort tid etter sin ankomst viste han det han lenge hadde hatt mistanke om, nemlig at alfapartiklar er eit helium-atom som manglar elektroner, med andre ord ei heliumkjerne. Han og assistenten hans, Hans Geiger, utvikla eit elektrisk instrument som kunne detektere enkelt-elektroner frå eit radioaktivt atom, nemlig Rutherford-Geiger detektoren (også kalt Geiger-tellaren). Med dette apparatet kunne han bestemma viktige fysiske konstantar som Avogadros tal.

Mens han var på McGill hadde Rutherford merka at ein smal stråle med alfapartikler vart utydelig etter å ha gått gjennom eit tynt lag glimmer (kråkesølv). No ville han gjera eit liknande eksperimentet med ein tynn gullfolie. Han sette Geiger til å måla det forholdsmessige antallet alfa-partiklar som ein funksjon av spredningsvinkelen. , og studenten, Ernest Marsden, fekk i oppgave å undersøkja om noken av alfapartiklane vart kasta tilbake fra gullfolien. Marsden fant ut at noken av alfapartiklane faktisk vart sendt rett tilbake, sjøl frå ein veldig tynn gullfolie. Rutherford vart overraska av dette, og sa at det var som om ein fyrte av ei stor granat mot eit stykke papir og den så kom tilbake!

Etter J.J. Thomsons modell, bollemodellen, så kunne ikkje dette skje, altså måtte bollemodellen vera feil! Sidan det ikkje er mulig at alfapartiklane kunne bli spredt med en større vinkel enn 90°, hvis ikke dei blir spredt mot noke som tyngre en dei sjøl, så måtte atomets positive ladning vera samla i en klump, ei kjerne. I 1911, kom Rutherford til den konklusjonen at nesten heile atomets masse måtte vera samlea i en kjerne som var tusen gonger mindre enn atomet sjøl. Basert på denne antagelsen fant Rutherford ein formel for spredningen (Rutherfords formel), som passa Geiger og Marsden sine data veldig godt. Rutherfords kjernemodell var dermed født, noke som gav Rutherford stor berømmelse. Seinere skulle en ung danske, komma og samarbeida med Rutherford og utvikla denne modellen videre. Dette var Niels Bohr.

Denne typen eksperiment kallast spredningsforsøk, og blir fremdeles brukt i store akselerator-forsøk for å detektere sub-atomiske partiklar, og for å undersøkja strukturen i mikro-elektroniske apparater.

Lenker

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/rutsca2.html