Експеримент Резерфорда-Гейгера-Марсдена PhysicsOpenLab
Що зробив Резерфорд та його помічників Гейгер і Марсден є, мабуть, одним із найважливіших експериментів ядерної фізики.
Експерименти проводились між 1908 і 1913 рр. Гансом Гейгером та Ернестом Марсденом під керівництвом Ернеста Резерфорда з фізичних лабораторій Манчестерського університету.
В експерименті Резерфорд послав пучок альфа-частинки (ядра гелію), що випромінюються з радіоактивного джерела проти тонка золота фольга (товщина близько 0,0004 мм, що відповідає приблизно 1000 атомам).
Навколо золотої фольги на ньому було розміщено сірчанокислий цинк, який показував невеликий спалах світла при попаданні розсіяної альфа-частинки. Ідея полягала в тому, щоб визначити структуру атома і зрозуміти, чи це те, що передбачається Томсоном (атом без ядра, також відомий як модель пудингу), чи є щось інше.
Зокрема, якби атом мав внутрішнє ядро, відокремлене від зовнішніх електронів, тоді вони могли б спостерігати за подіями або частинками з великий кут відхилення. Отримавши, власне, ці результати, новозеландський фізик дійшов висновку, що атом утворився а невелике і компактне ядро, але з високою щільністю заряду, оточений електронною хмарою.
На зображенні нижче зображено взаємодію пучка альфа-частинок з ядрами тонкої золотої фольги; можна побачити, як більшість частинок безперешкодно проходить або з малими кутами відхилення через “порожній” атом, деякі частинки, проте, проходячи близько до ядра, відводяться з високим кутом або навіть відскакують назад.
Взаємодія між альфа-частинкою і ядром (пружне зіткнення) також відоме як Кулонівське розсіювання, оскільки взаємодія при зіткненні зумовлена кулонівською силою. На діаграмі нижче показано деталі взаємодії між альфа-частинкою та ядром атома.
Експериментальне встановлення
У “лабораторії” PhysicsOpenLab ми спробували відтворити відомий експеримент Резерфорда. З обладнанням, яке вже використовується в альфа-спектроскопія ми побудували установку на основі альфа-твердотільний детектор, джерело 0,9 мкКі Am 241 та золоту фольгу як розсіювач. У цій публікації ми описуємо використовуване обладнання: Альфа-спектрометр, Товщина золотого листя .