Rutherford Atom Modeli: Çekirdekli Atom Modeli 1911 Rutherford'un öğrencileri Geiger ve Marsden, alfa kaynağını, üzerinde küçük bir delik bulunan kurşun perdenin arkasına yerleştirdiler. Böylelikle hedefi küçültmek ve ince bir alfa parçacıkları demeti elde etmek amaçlanmıştı. Altın yaprağın öbür yanına,kendisine alfa parçacığı çarptığı zaman görünür ışık parıltısı veren, hareketli, çinko sülfürlü ekran yerleştirilmişti. Beklenen şey, alfa parçacıklarının çoğunun yaprak içinden doğrudan geçeceği, belki bazılarının çok küçük sapmalara uğrayacağıydı. Bu beklenti Thomson atom modelinin sonucudur. Çünkü Thomson atom modeli doğruysa, ince metal levhadan geçen alfa parçacıkları üzerine yalnızca zayıf elektriksel kuvvetler etkir ve alfa paçacıklarının momentumları, bunların ilk yollarından çok küçük sapmalar olacak şekilde ilerlemelerini sağlar. Geiger ve Marsden, alfa parçacıklarının çoğunun sapmadan ilerlediğini, bazılarının çok geniş açılarda saçıldığını, hatta çok az bir kısmının gerisin geriye döndüğünü gördüler. Geliş doğrultusuyla 180 derece açı yapacak şekilde geri saçılan bu parçacıklar, direkt olarak bir çekirdeğe yönelir ve kafa kafaya çarpışma olur. Bu modelde pozitif yüklü alfa parçacıklarıyla atomdaki elektronların ilişkisi merak edilir. Elektronlar pek küçük kütleli olduğu için alfa parçacıklarının hareketinde önemli bir etkide bulunmaz. Alfa parçacıkları, elektronlardan 7.000 defa daha ağır kütleli parçacıklardı. Üstelik bu deneyde kullanılan alfa parçacıklarının hız yüksekti. Alfa parçacıklarını bu derece saptırabilmek için büyük kuvvetler uygulanması gerektiği açıktı. Bu kuvvetlerin Thomson atom modelindeki elektriksel kuvvetlere göre 100 milyon kat güçlü olduğu hesaplanıyordu! Rutherford, sonuçları açıklamak için, bir atomun pozitif yüklü bir çekirdek ile biraz uzaktaki elektronlardan oluştuğunu önerdi. Buna göre atomun pozitif yükü ve kütlesi atom çekirdeğinde toplanmıştı. .Geiger ve Marsden'in deneyleri, daha sonraki benzer çalışmalar, hedefleri oluşturan değişik metallerin çekirdekleri hakkında bilgiler verdi. Bir alfa parçacığının, bir çekirdek yakınından geçerken uğradığı sapma(karşılaştığı elektriksel alan), çekirdek yükünün büyüklüğüne bağlıdır. Bu sapmalardan yararlanılarak çekirdek yükü ve çekirdek boyutu konusunda bilgiler elde edildi. Çekirdek kuvvetleri çok kısa mesafeli kuvvetlerdi.
Atom çekirdeğiyle ilgili kilometre taşı sayılan diğer olaylar şunlardır:
1. 1930 yılında Cockroft ve Walton hızlandırılmış parçacıkların kullanılmasıyla gerçekleştirilen çekirdek tepkimelerinin gözlenmesi
2. 1932 yılında Chadwick'in nötronu bulması
3. 1933 yılında,Joliot ve İrene Curie'nin yapay radyoaktifliği bulması
4. 1938'de Hahn ve Strassman'ın çekirdek bölünmesini (çekirdek fisyonunu) bulması
5. 1942 yılında Fermi ve ekibinin kontrol edilebilen ilk fisyon reaktörünün geliştirilmesi
Rutherford’un saçılma deneyleri ilgi çekici idiyse de klasik fizik açısından onun gezegensel resmi sanıldığı kadar dengeli değildi. Doyurucu olmayan durum kısa sürede değişti. 1912 cıvarında Rutherford, Manchester’den arkadaşı Boltwood’a şöyle yazıyordu: “Bir Danimarkalı olan Bohr, Cambridge’den çıkmış, radyoaktiflik konusunda bazı deneyler yapmak üzere buraya geliyor”. Cambridge’de J.J. Thomson’un öğrencisi olan Niels Bohr, kendi memleketine, Kopenhag’a dönmeden önce, Manchester’da yarım yıldan az bir süre kaldı. Ancak, kısa ziyaretine rağmen, Rutherford genç Danimarka’lı üzerinde etkili oldu. Çok geçmeden 1913 yılında Bohr, kendi adıyla anılan atom kuramını ortaya attı. Saçıcı metal yapraktan floresans (çinko sülfürlü) ekrana gelen alfa parçacıklarının birim yüzeye düşen sayısı, metal yaprağın kalınlığıyla, metal yaprakta birim hacimdeki atom sayısıyla ve atomdaki çekirdek yükünün karesiyle doğru orantılıdır. Deneyler pek çok çekirdeğin yaklaşık küresel geometriye sahip oldukları ve tüm çekirdeklerin yaklaşık aynı yoğunluğa sahip olduğunu gösterdi. Thomson, kendi atom modelinde, elektronların pozitif madde içinde gömülü ve bu nedenle de hareket edemez olduğunu tasarlamıştı. Rutherford modelinde elektronlar durgun olamaz. Elektronlar elektrostatik çekim sonucu spiral bir hareketle çekirdeğe düşecektir (klasik fizik yasalarına göre)? Oysa atomlar yadsınamaz kararlılıklarıyla ortadadır.
Rutherford modeli şu iki soruyu yanıtlayamıyordu:
1. Elektronlar, çekirdek üzerine düşmeden nasıl hareket ediyor?
2. Çekirdek boyutu on üzeri eksi on dört metre ve daha küçük boyutlarda olduğu halde pozitif yük, bu küçük ve yoğun hacimde nasıl dağılmadan durabiliyordu? Son düzenleyen Safi; 8 Nisan 2016 19:07
