Rutherfordův rozptyl

Novozélandský fyzik Ernest Rutherford provedl tento slavný experiment zkoumající strukturu atomu v roce 1911. Tenkou zlatou fólii ozařoval alfa částicemi (tj. vysokorychlostními jádry helia, které se vyskytují u řady radioaktivních látek) a zkoumal rozdělení jejich rozptylových úhlů. To jsou úhly, o které se změní původní směr pohybu alfa částic, když proletí kolem atomového jádra zlaté fólie.

Tato aplikace simuluje pohyb alfa částice pod vlivem odpudivé elektrické síly (Coulombova síla), která je způsobena vlivem atomového jádra zlaté fólie na alfa částici. Částice se pohybuje (přibližně) po hyperbole s rozptylovým jádrem v jednom ze dvou ohnisek hyperboly.

Panel vpravo obsahuje dvě tlačítka, jedno pro vymazání dosud znázorněných trajektorií částic, jedno pro „vypuštění“ jedně alfa částice. Pro rozptylové atomové jádro lze zadat atomové číslo (počet nukleonů). V případě částic alfa lze měnit rychlost a srážkový parametr (vzdálenost rozptylového atomového jádra od obou asymptot hyperboly). Položky mimo povolený rozsah se automaticky změní. Pod vstupními poli jsou uvedeny hodnoty úhlu rozptylu a minimální vzdálenosti. Použité jsou jednotky femtometr (fm): 1 fm = 10−15 m. Pomocí dvou volitelných polí, lze určit, zda se kromě atomového jádra a dráhy alfa částice mají zobrazit i asymptoty, srážkový parametr a rozptylový úhel.

Tento prohlížeč nepodporuje HTML5 Canvas!

Při vyhodnocováníl experimentu se měřené rozdělení, jak se očekávalo, výrazně lišilo od vypočteněho rozdělení pro velmi malé úhly rozptylu (tj. velké hodnoty parametru nárazu). Tyto odchylky lze vysvětlit vlivem elektronů.

Pro větší úhly rozptylu (menší srážkové parametry) měřené rozdělení velmi dobře odpovídalo předpokládanému rozdělení. Tato skutečnost ukazuje, že kladný náboj přítomný v atomu (tj. v jádře) je soustředěn do velmi malého rozměru. Volně řečeno: Atomy jsou většinou „prázdné“.