Τα πειράματα Geiger-Marsden (που ονομάζεται επίσης πείραμα Rutherford gold foil) ήταν μια σειρά από πειράματα ορόσημων με τα οποία οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι κάθε άτομο περιέχει έναν πυρήνα όπου συγκεντρώνεται το θετικό του φορτίο και το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του. Το συμπέραναν αυτό παρατηρώντας πως τα σωματίδια άλφα είναι διάσπαρτα όταν χτυπάνε ένα λεπτό μεταλλικό φύλλο. Το πείραμα εκτελέστηκε μεταξύ 1908 και 1913 από τους Hans Geiger και Ernest Marsden υπό την καθοδήγηση του Ernest Rutherford στα Physical Laboratories του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ.
Αυτό που βρήκε, με μεγάλη έκπληξη, ήταν ότι ενώ τα περισσότερα από τα σωματίδια άλφα περνούσαν κατευθείαν από το φύλλο, ένα μικρό ποσοστό από αυτά εκτρεπόταν σε πολύ μεγάλες γωνίες και μερικά ήταν ακόμη και πίσω. Επειδή τα σωματίδια άλφα έχουν περίπου 8000 φορές τη μάζα ενός ηλεκτρονίου και επηρέασαν το φύλλο σε πολύ υψηλές ταχύτητες, ήταν σαφές ότι ήταν πολύ αναγκαίες οι δυνάμεις για την εκτροπή και την οπίσθια διάσπαση αυτών των σωματιδίων.
Ο Ράχερφορντ εξήγησε αυτό το φαινόμενο με ένα αναζωογονημένο μοντέλο του ατόμου στο οποίο το μεγαλύτερο μέρος της μάζας συγκεντρώθηκε σε έναν πυκνό πυρήνα (που κρατά όλο το θετικό φορτίο), με ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του χώρου του ατόμου και περιστρέφονται σε απόσταση από τον πυρήνα.
Με το άτομο να αποτελείται κυρίως από κενό χώρο, τότε ήταν πολύ εύκολο να κατασκευαστεί ένα σενάριο όπου τα περισσότερα σωματίδια άλφα περνούσαν από το φύλλο και μόνο εκείνα που αντιμετώπισαν μια άμεση σύγκρουση με ένα χρυσό πυρήνα εκτρέπονται ή διασκορπίζονται προς τα πίσω.
Η καλή περιγραφή του πειράματος με την εφαρμογή applet μπορεί να βρεθεί εδώ:
Τι έδειξε το πείραμα του Rutherford με φύλλο χρυσού για τα άτομα;
Υπάρχει μια δέσμη κενών χώρων και υπάρχει ένας μικρός πυρήνας στη μέση. Στη μέση ενός ατόμου, υπάρχουν πρωτόνια, θετικό φορτίο και νετρόνια, ουδέτερο φορτίο. Περιβάλλουν τα ηλεκτρόνια που έχουν αρνητικό φορτίο. Ωστόσο, είναι αρκετά μακριά από τον πυρήνα, που σημαίνει ότι έχει πολύ κενό διάστημα μεταξύ τους. Το πείραμα του χρυσού αλουμινίου έδειξε ότι υπήρχε πολύ κενός χώρος όταν ο χρυσός πέρασε. Ωστόσο, όταν επέστρεψε, ο χρυσός χτύπησε τον πυρήνα.
Τι συνέβη με τα περισσότερα από τα σωματίδια άλφα που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα του χρυσού φύλλου;
Τα περισσότερα από τα άλφα- "σωματίδια" πέρασαν κατευθείαν μέσα από το φύλλο. Δείτε αυτήν την παλιά απάντηση. Η ευκαμψία του χρυσού είναι το κλειδί. ο χρυσός μπορεί να σφυρηλατηθεί σε μια λεπτότητα πάχους μόνο μερικών ατόμων για να δώσει μια ταινία, η οποία νομίζω ότι είναι εκπληκτική.
Γιατί οι μαθητές του Rutherford εκπλήσσονταν από τα αποτελέσματα του πειράματος του χρυσού φύλλου;
Η πλειοψηφία των σωματιδίων άλφα δεν απωθήθηκε, αλλά πέρασε από το φύλλο χρυσού. Η ομάδα του Rutherford ξεκίνησε να επιβεβαιώνει το μοντέλο Thompson 'Plum Pudding' του ατόμου. Δηλαδή, το άτομο Thompson θεωρήθηκε ότι ήταν ένα σφαιρικό πεδίο θετικού φορτίου με ηλεκτρόνια ενσωματωμένα (εναιωρημένα) στον όγκο όπως τα δαμάσκηνα σε μια πουτίγκα ζελατίνης. Αν το αξίωμα ήταν σωστό, τότε τα σωματίδια άλφα (γεμάτοι πυρήνες ηλίου => He ^ (+ 2)) θα αντανακλούσαν μακριά από το φύλλο χρυσού σαν τις λαστιχένιες μπάλες που αναπηδούν από έναν τοίχο. Ωστόσο, η πλειονότητα των σωματιδίων άλφα πέρασε μέσω του φύλλου χρυσού χωρίς να