ラザフォードの散乱実験






核の発見

今世紀の初めには、原子が電子を含むているという事実を除いては、原子の構造について知られていることがあまりありませんでした。

電子は、1897年トムソン(Thomson)によって発見されたが、電子の質量は今世紀の初めまで知られていなかったです。したがって、原子内の電子がどのくらい含まれているかどうか分かりませんでした。原子は電気的に中性であるため、原子は、必ず(+)電荷を含む必要があります。しかし、(+)電荷がどのような形で存在しているのかは誰も知らなかったです。

当時原子は、まるでレーズンが入っているプリンのようなものと考えています。このモデルによれば、原子の中の(+)電荷は全体積内に均一に広がっており、電子(レーズン)は電荷の球(プリン)の中で、固定点を中心に振動していると考えています。

1911年ラザフォード(Rutherford)は、強力なエネルギーを持つ「α粒子(ヘリウムの原子核)」を薄い金箔に衝突させる実験をしました。

電子より7300倍重い「α粒子」は、(+ 2)の電荷を持っており、多くの放射性物質から、数MeVのエネルギーを持って、自然に放出されます。

ラザフォードは、この実験で、α粒子が金箔を通過しながら曲がる量を測定しようとしました。


実験の結果は、ほとんどのα粒子は、小さな角度で散乱されるが、非常に驚くべきことに、非常に少量のα粒子が180度に近い大きな角度で散乱されました。これを見たラザフォードは、このように言いました。

「この結果は、私の人生にとって信じられない大事件だった。これは、15インチ砲弾を薄い紙に当たったときに、砲弾が飛び出すのと同様に信じられないだろう。」

この実験を通じて、人類は原子核の存在を知りました。
実験の結果を分析して、ラザフォードは、次のような結論を下しました。

「原子核の半径は原子の半径よりも非常に小さくし、その比は約 1 : 104である。すなわち、原子の大部分は、空き領域で構成されている。」

優れた科学者の鋭い洞察力と、いくつかの簡単な計算によって、非常に重要な結論が出るようになりました。

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