โดย Robert Lea เผยแพร่เมื่อ 12 กุมภาพันธ์ 2022 สล็อตเว็บตรง นักฟิสิกส์ได้ดูโครงสร้างของนิวเคลียสอะตอมเป็นครั้งแรกการทดลองฟอยล์สีทองทําให้นักฟิสิกส์ได้เห็นมุมมองแรกของโครงสร้างของนิวเคลียสอะตอมและฟิสิกส์ที่อยู่ภายใต้โลกประจําวัน (เครดิตภาพ:การทดลองไกเกอร์มาร์สเดนหรือที่เรียกว่าการทดลองฟอยล์สีทองหรือการทดลองการกระเจิงของอนุภาคαหมายถึงชุดของการทดลองในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ที่ให้นักฟิสิกส์เห็นมุมมองแรกของโครงสร้างของนิวเคลียสอะตอมและฟิสิกส์พื้นฐานโลกประจําวัน มันถูกเสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์รางวัล
โนเบลเออร์เนสต์รัทเธอร์ฟอร์ด
เป็นที่คุ้นเคยเป็นคําเช่นอิเล็กตรอนโปรตอนและนิวตรอนเป็นกับเราในขณะนี้ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1900 นักวิทยาศาสตร์มีแนวคิดน้อยมากของอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นอะตอม ในความเป็นจริงจนถึงปี 1897 นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอะตอมไม่มีโครงสร้างภายในและเชื่อว่าพวกเขาเป็นหน่วยที่แยกไม่ออกของสสาร แม้แต่ป้ายกํากับ “อะตอม” ก็ให้ความประทับใจนี้เนื่องจากมาจากคําภาษากรีกว่า “atomos” ซึ่งหมายถึง “แยกไม่ออก”ใน “แบบจําลองพุดดิ้งพลัม” ของ J.J. Thomson อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจํานวนมากในทรงกลมที่มีประจุบวกสม่ําเสมอกระจายเหมือนบลูเบอร์รี่ในมัฟฟิน (เครดิตภาพ: Shutterstock)แต่ในปีนั้นนักฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์โจเซฟจอห์นทอมสันค้นพบอิเล็กตรอนและพิสูจน์แนวคิดของอะตอมที่ไม่สามารถกระพริบได้ตาม Britannica ทอมสันพบว่าโลหะปล่อยอนุภาคที่มีประจุลบเมื่อส่องสว่างด้วยแสงความถี่สูง
การค้นพบอิเล็กตรอนของเขายังชี้ให้เห็นว่ามีองค์ประกอบมากขึ้นในโครงสร้างอะตอม นั่นเป็นเพราะสสารมักจะเป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นหากอะตอมมีอนุภาคที่มีประจุลบพวกเขาจะต้องมีแหล่งที่มาของประจุบวกที่เทียบเท่าเพื่อปรับสมดุลประจุลบในปี 1904 ทอมสันได้แนะนํา “แบบจําลองพุดดิ้งพลัม” ของอะตอมที่อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจํานวนมากในทรงกลมที่มีประจุบวกสม่ําเสมอกระจายเหมือนบลูเบอร์รี่ในมัฟฟิน
อย่างไรก็ตามแบบจําลองมีข้อบกพร่องที่ร้ายแรง – ส่วนใหญ่เป็นลักษณะลึกลับของทรงกลมที่มีประจุบวกนี้ นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งที่สงสัยในอะตอมรุ่นนี้คือรัทเธอร์ฟอร์ดผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีจากการค้นพบรูปแบบของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีในปี 1899 ผ่านอนุภาคα – โปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัวที่ผูกติดกันและเหมือนกับนิวเคลียสฮีเลียม-4 แม้ว่านักวิจัยในยุคนั้นจะไม่รู้เรื่องนี้ก็ตาม
การค้นพบอนุภาคαที่ชนะโนเบลของรัทเธอร์ฟอร์ดเป็นพื้นฐานของการทดลองฟอยล์สีทองซึ่งทําให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับรูปแบบพุดดิ้งพลัม การทดลองของเขาจะตรวจสอบโครงสร้างอะตอม ที่มีความเร็วสูง α อนุภาคที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกัมมันตภาพรังสี ในตอนแรกเขาส่งการสืบสวนของเขาให้กับสองลูกศิษย์ของเขาเออร์เนสต์มาร์สเดนและฮันส์ไกเกอร์ตาม Britannica
รัทเธอร์ฟอร์ดให้เหตุผลว่าถ้ารูปแบบพุดดิ้งพลัมของทอมสันถูกต้องแล้วเมื่ออนุภาคαกระทบฟอยล์บาง ๆ
ของทองคําอนุภาคควรผ่านด้วยการโก่งตัวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นี่เป็นเพราะอนุภาคαมีขนาดใหญ่กว่าอิเล็กตรอน 7,000 เท่าซึ่งสันนิษฐานว่าประกอบขึ้นเป็นการตกแต่งภายในของอะตอม
การทดลองฟอยล์สีทอง.นี่คือภาพประกอบของอุปกรณ์กระจายอนุภาคของรัทเธอร์ฟอร์ดที่ใช้ในการทดลองฟอยล์สีทองของเขา (เครดิตภาพ: BSIP/ UIG ผ่าน Getty รูปภาพ)
Marsden และ Geiger ทําการทดลองเป็นหลักที่ห้องปฏิบัติการทางกายภาพของมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรระหว่างปี 1908 ถึง 1913 คู่หูใช้แหล่งกัมมันตภาพรังสีของอนุภาคαหันหน้าไปทางแผ่นทองหรือแพลทินัมบาง ๆ ล้อมรอบด้วยหน้าจอเรืองแสงที่เรืองแสงเมื่อถูกอนุภาคที่โก่งตัวจึงทําให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดมุมของการโก่งตัวได้
ทีมวิจัยคํานวณว่าถ้าแบบจําลองของทอมสันถูกต้องการโก่งตัวสูงสุดควรเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคαแทะเล็มอะตอมที่พบและประสบกับแรงไฟฟ้าสถิตตามขวางสูงสุด แม้ในกรณีนี้รูปแบบพุดดิ้งพลัมทํานายมุมโก่งตัวสูงสุดเพียง 0.06 องศา แน่นอนว่าอนุภาคαที่ผ่านฟอยล์สีทองที่บางมากจะยังคงพบประมาณ 1,000 อะตอมดังนั้นการโก่งตัวของมันจะสุ่มเป็นหลัก แม้จะมีการกระเจิงแบบสุ่มนี้มุมสูงสุดของการหักเหหากแบบจําลองของทอมสันถูกต้องจะเป็นเพียงครึ่งองศา โอกาสที่อนุภาคαจะสะท้อนกลับเป็นเพียง 1 ใน 10 ^ 1,000 (1 ตามด้วยศูนย์พัน)
กระนั้น เมื่อ ไก เกอร์ และ มาร์ ส เดน ทํา การ ทดลอง อย่าง มี ชื่อ เอง พวก เขา พบ ว่า ใน ประมาณ 2% ของ กรณี α อนุภาค ได้ รับ การ โก่ง ตัว ครั้ง ใหญ่. น่า ตกใจ ยิ่งกว่า นั้น ประมาณ 1 ใน 10,000 อนุภาค α ถูก สะท้อน กลับ จาก ฟอยล์ ทองคํา โดยตรง.รัทเธอร์ฟอร์ดอธิบายว่าผลลัพธ์นี้พิเศษเพียงใดเช่นเดียวกับการยิงเปลือกหอยขนาด 15 นิ้ว (38 เซนติเมตร) (ขีปนาวุธ) ที่แผ่นกระดาษทิชชูและมีมันเด้งกลับมาที่คุณตาม Britannica แบบจําลองรัทเธอร์ฟอร์ดของอะตอม?
ไม่ธรรมดาแม้ว่าพวกเขาจะเป็นผลของการทดลอง Geiger-Marsden ไม่ได้ทําให้เกิดความรู้สึกในชุมชนฟิสิกส์ทันที ในขั้นต้นข้อมูลไม่มีใครสังเกตเห็นหรือเพิกเฉยตามหนังสือ “ควอนตัมฟิสิกส์: บทนํา” โดย J. มารยาทผลที่ได้มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อรัทเธอร์ฟอร์ด, อย่างไรก็ตาม, ที่ใน 1910 ชุดเกี่ยวกับการกําหนดรูปแบบของโครงสร้างอะตอมที่จะแทนที่รูปแบบพุดดิ้งพลัมของทอมสัน, มารยาทเขียนไว้ในหนังสือของเขา.แบบจําลอง Rutherford ของอะตอมที่นําไปข้างหน้าในปี 1911 เสนอนิวเคลียสซึ่งมวลของ สล็อตเว็บตรง
