Уявлення про те, що атоми є найдрібнішими частинками речовини, вперше виникло в часи Древньої Греції. Однак лише в кінці XVIII століття завдяки роботи таких вчених, як А. Лавуазьє, М. в. Ломоносов і деяких інших, було доведено, що атоми дійсно існують. Однак у ті часи ніхто не задавався питанням про те, яким є їх внутрішню будову. Вчені все ще розцінювали атоми як неподільних "цеглинок", з яких складається вся матерія.

Спроби пояснити будову атома

Хто запропонував ядерну модель будови атома першим з усіх вчених? Перша спроба створити модель цих частинок належала Дж. Томсону. Однак вдалою в повному розумінні цього слова назвати не можна. Адже Томсон вважав, що атом являє собою кулясту і електрично нейтральну систему. При цьому вчений припускав, що позитивний заряд розподілений рівномірно по об'єму цієї кулі, а всередині нього знаходиться негативно заряджене ядро. Всі спроби вченого пояснити внутрішню будову атома виявилися невдалими. Ернест Резерфорд – той, хто запропонував ядерну модель будови атома через кілька років після того, як Томсон висунув свою теорію.

Історія досліджень

За допомогою дослідження електролізу в 1833 році Фарадей вдалося встановити, що струм в розчині електролітів являє собою потік заряджених частинок, або іонів. На підставі цих досліджень він зміг визначити мінімальний заряд іона. Також важливу роль у розвитку даного напрямку у фізиці зіграв вітчизняний хімік Д. І. Менделєєв. Саме він уперше поставив в наукових колах питання про те, що всі атоми можуть мати однакову природу. Ми бачимо, що до того, як вперше була запропонована ядерна модель будови атома Резерфорда, різними вченими було проведено велику кількість не менш важливих експериментів. Вони просунули атомистическую теорію будови речовини вперед.

Перші досліди

Резерфорд є дійсно геніальним вченим, адже його відкриття перевернули уявлення про будову речовини. У 1911 році він зміг поставити експеримент, за допомогою якого дослідники змогли заглянути в загадкові глибини атома, отримати уявлення про те, яке його внутрішню будову. Перші досліди були проведені вченим при підтримці інших дослідників, проте головна роль у відкритті належала все-таки Резерфорду.

Експеримент

Використовуючи природні джерела радіоактивного випромінювання Резерфорд зміг побудувати гармату, яка випускала потік альфа-частинок. Це був ящик, зроблений зі свинцю, усередині якого знаходилося радіоактивна речовина. В гарматі була проріз, завдяки якій всі альфа-частинки потрапляли на свинцевий екран. Вилітати вони могли тільки через проріз. На шляху цього пучка з радіоактивних частинок стояло ще кілька екранів. Вони відокремлювали частинки, які відхилялися від раніше заданого напряму. До мішені потрапляв суворо сфокусований потік альфа-частинок. В якості мішені Резерфорд використовував тонкий лист із золотої фольги. Після того як частинки потрапляли на цей лист, вони продовжували свій рух і в кінцевому рахунку потрапляли на люмінесцентний екран, який був встановлений позаду цієї мішені. При попаданні альфа-частинок на цей екран реєструвалися спалахи, за якими вчений міг судити, скільки частинок відхиляються від первісного напрямку при зіткненні з фольгою і яка величина цього відхилення.

Відмінності від попередніх дослідів

Школярі та студенти, які цікавляться тим, хто запропонував ядерну модель будови атома, повинні знати: подібні експерименти проводилися у фізиці і до Резерфорда. Їх головна ідея полягала в тому, щоб за відхиленнями частинок від первісної траєкторії зібрати якомога більше інформації про будову атома. Всі ці дослідження привели до накопичення певного обсягу інформації в науці, провокували на роздуми про внутрішню будову найдрібніших частинок. Вже на початку XX століття вченим було відомо, що в атомі містяться електрони, що мають негативний заряд. Але серед більшості дослідників переважала думка, що атом зсередини більше схожий на сітку, заповнену негативно зарядженими частинками. Подібні досліди дозволили отримати чимало інформації – наприклад, визначити геометричні розміри атомів.

Геніальна здогадка

Резерфорд звернув увагу, що ніхто з його попередників ні разу не пробував визначити, чи можуть альфа-частинки відхилятися під дуже великими кутами від своєї траєкторії. Колишня модель, іноді звана серед вчених «пудинг з родзинками» (оскільки згідно даної моделі електрони в атомі розподілені подібно цікавинок в пудингу), просто не допускала існування всередині атома щільних компонентів структури. Ніхто з учених і не озабочивался тим, щоб розглянути і такий варіант. Дослідник попросив свого студента переобладнати установку таким чином, щоб фіксувалися і великі відхилення частинок від траєкторії – тільки для того, щоб виключити таку можливість. Яке ж було здивування і вченого, і його студента, коли виявилося, що деякі частинки розлітаються під кутом 180 про .

Що всередині атома?

Ми дізналися, хто запропонував ядерну модель будови атома і в чому полягав досвід цього вченого. На той момент експеримент Резерфорда був справжнім проривом. Він був змушений зробити висновок, що всередині атома більша частина маси укладена в дуже щільній речовині. Схема ядерної моделі будови атома гранично проста: всередині знаходиться позитивно заряджене ядро. Інші частинки, які називаються електронами, що обертаються навколо ядра. Інша ж частина є на кілька порядків менш щільною. Розташування електронів усередині атома не є хаотичним - частинки розташовуються в порядку зростання енергії. Внутрішні частини атомів дослідник назвав ядрами. Назви, які ввів вчений, використовуються в науці досі.

Як підготуватися до уроку?

Ті школярі, які цікавляться тим, хто припустив ядерну модель будови атома, можуть блиснути на уроці додатковими знаннями. Наприклад, можна розповісти про те, як Резерфорд, вже по закінченні тривалого часу після своїх експериментів, любив приводити для свого відкриття аналогію. У південноафриканську країну доставляється контрабанда зі зброєю для повстанців, що укладена в тюках бавовни. Як митникам визначити, де конкретно знаходяться небезпечні припаси, якщо весь поїзд забитий цими тюками? Митник може почати стріляти по тюкам, і там, де кулі будуть рикошет, і знаходиться зброя. Резерфорд підкреслював, що саме так і було зроблено його відкриття. Школярам, які готуються до відповіді по даній темі на уроці, бажано підготувати відповіді на наступні питання: 1. Хто запропонував ядерну модель будови атома? 2. У чому полягав сенс експерименту? 3. Відмінність ядерної моделі від інших моделей.

Значення теорії Резерфорда

Ті радикальні висновки, які Резерфорд зробив зі своїх експериментів, змушували багатьох його сучасників сумніватися в істинності даної моделі. Навіть сам Резерфорд не був винятком – він опублікував результати своїх досліджень лише через два роки після відкриття. Взявши за основу класичні уявлення про те, як рухаються мікрочастинки, він запропонував ядерну планетарну модель будови атома. В цілому атом володіє нейтральним зарядом. Навколо ядра рухаються електрони – подібно до того, як навколо Сонця обертаються планети. Цей рух відбувається за рахунок кулонівських сил. На даний момент модель Резерфорда зазнала значного доопрацювання, однак відкриття вченого не втрачає своєї актуальності і сьогодні.