Резерфордтың альфа-бөлшектердін, шашырауы жөніндегі тәжірибесі

2. Радиоактивтілік қүбылысы ашылысымен-ак ағылшын ғалымы Эрнест Резерфорд альфа, бета және гамма-сәулелердің табиғатын және қасиеттерін зерттеуге кірісті.

1-сурет. Резерфордтың альфа-бөлшектердің шашырауы жөніндегі тәжірибесінің схемасы:

1 — альфа-бөлшектер шығаратын заттар (радий препаратымен қапталған пластинка); 2 —диафрагма; 3 — күкіртті мырыш-тан жасалған экран; 4 — микроскоп; 5 — сыналатын заттың пластинкасы.

Альфа-сәулелер — гелий атомдарының оң зарядталған ядролар ағыны, бета-сәулелер — электрондар ағыны, ал гамма-сәулелер табиғаты — электромагниттік сәулелер болып табылады.

3. Резерфорд және оның қызметтес серіктері Гейгер, Марсден, Чадвик 1906 жылы альфабөлшектердің заттар арқылы өтуін зерттеу жөнінде тәжірибелер жүргізе бастады.

Ол тәжірибелердің идеясын 1-суреттен тұсінуге болады. Альфа-бөлшектерін шығаратын көзден (1) бөлшектер диафрагма (2) арқылы жіңішке шоқ түрінде етеді де, люминесценциялаушы затпен қапталған экранға (3) келіп түседі, сол түскен жерінде жарқыл-даған дақ (сцинтилляция) пайда болады. Бақылау жоне жарқыл санын есептеу микроскоптыц (4) көмегімен орындалады.

Егер диафрагма мен экранный; арасына зерттеле-тін заттан жасалған өте жұқа пластинканы, мысалыіұқа алтьш пластинканы орналастыратын иилсак,, нда экрандағы сцинтилляцияның жарқыл дағы кө-:ескіленеді, оның жиегі шайылғандай болады. Ал ақтан тысқары жерлерде жекелеген сирек жарқыл-ар пайда болады. Бұл жарқылдарды әз траектория-арын өзгерткен, яғни шашыраған, альфа-белшектер ^дырған. Қейбір альфа-бөлшектер бағытынан 90°-тан. а артық ауытқиды.

4. Резерфорд тәжірибесінде алтын пластинка арылы көптеген альфа-бөлшектер өткен болып шықты.Бірақ қатты денелердің атомдары бір-бірімен тығыз орналасқан. Атап айтсақ, қалыңдығы 1 микрон алтын пленка атомдардың 3300 қабатынан тұрады. Демек,альфа-бөлшектер заттың атомдары ар қ ы л ы өткен. Ал кейбір альфа-белшектердің траекторияларын өзгертуін заттың электрондарымен өз ара әсерлесуінен деп түсіндіруге болмайды, өйткені электектрон массасы альфа-белшектер массасынан шамаен 8000 есе аз. Олай болса, альфа-бөлшектерің шашырауын жұқа алтын пластинканы орналастыратын болсақ, онда экрандағы сцинтилляцияның жарқыл дағы көмескіленеді, оның жиегі шайылғандай болады. Ал дақтан тысқары жерлерде жекелеген сирек жарқылдар пайда болады. Бұл жарқылдарды өз траектория-ларын өзгерткен, яғни шашыраған, альфа-бөлшектер тудырған. Қейбір альфа-бөлшектер бағытынан 90°-тан. да артық ауытқиды.

4. Резерфорд тәжірибесінде алтын пластинка арқылы көптеген альфа-бөлшектер өткен болып шықты. Бірақ қатты денелердің атомдары бір-бірімен тығыз орналасқан. Атап айтсақ, қалыңдығы 1 микрон алтын пленка атомдардың 3300 қабатынан тұрады. Демек, альфа-бөлшектер заттың атомдары а р қ ы л ы өткен. Ал кейбір альфа-бөлшектердің траекторияларын өзгертуін заттың электрондарымен өз ара әсерлесуінен деп түсіндіруге болмайды, өйткені электрон массасы альфа-белшектер массасынан шамамен 8000 есе аз. Олай болса, альфа-бөлшектердің шашырауын

Атомдардыңоң зарядталған, нығыз массалы бөлшек-терінің әсері тудырған деп жорамалдауымыз ғана қалды (2-сурет). Міне, бұл ерекше бәлшектерді Резерфорд атомдар ядролары деп атады.

2-сурет. Альфа-'бөлшсктердің шашырауы.

( + ) —таңбасы бар ақ дөңгелектер — альфа-бөлшектер; ( + ) — таңбасы бар қара дөңгелектер — атомдар ядросы; (—) — таңбасы бар нүктелер — элек-трондар.

Ал іс жүзінде енді альфа бөлшектердің кепшілігінің алтын пластинкадан нақтысында шашырамай өтіп кетуі атомда ядроның әте аз көлемді алып тұратынын көрсетеді. § 2. Атом құрылысының планетарлық моделі

5. Резерфорд көптеген тәжірибелердің нәтижелерін қорыта келіп, 1911 жылы атом құрылысының ядролық моделін: атомның центрінде өлшемі тіпті шамалы ғана, оң зарядталған ядро болады да, ал оның айналасында айтарлықтай қашықтықта теріс зарядталған бөлшектер — электрондар — айналып жүреді деген тұжырым ұсынды. Міне, мұндай модельді планетарлық модель деп атайды, өйткені ол планеталық системаға ұқсайды. Атомның өлшемі ядроның елшемінен ондаған мың есе артық. Мысалы, сутегі атомы ядросының радиусы 5'10~16ж, ал электронның ядродан ең мүмкін болатын қашықтығы 0,53- 10—10 лг. Демек, біздің мысалымызда атомның елшемі ядроның өлшемінен шамамен 100 000 есе көп, электрон массасы сутегі атомы ядросының массасынан 1836 есе аз.

6. Тәжірибе атомның қалыпты жағдайда электрлік бейтарап екенін керсетеді. Демек, бұл ядронын, оң заряды электрондардың теріс зарядымен компенсацияланады деген сөз:

qo = eZ, (1)

мұндағы е — электрон заряды (1,60 • 10~19 к), Z— атомдағы электрондардың саны, ол берілген элементтің Менделеев таблицасындағы реттік нөміріне тең. Мысалы, гелий элементінің (Z = 2) бейтарап атомы ядросының айналасында екі электрон, ал бор атомын-да (Z = 5) бес электрон айналып жүреді.

Ядро зарядтарының шамасын анықтау мақсатымен Чадвик жасағап алғашқы тәжірибелер тәжірибе жұзінде табылған деректердің теориялық мәліметтерге сәйкес келетінін көрсетті.