Ruzerford modeli

Atom yadro modelining asosiy diagrammasi: yashil rangdagi elektronlar va qizil rangdagi yadro

Rezerford modeli Yangi Zelandiyada tugʻilgan fizik Ernest Rezerford tomonidan atomni tavsiflash uchun ishlab chiqilgan. Rezerford 1909-yilda Geyger-Marsden tajribasini qoʻllab quvvatlagan tarzda, 1911-yilgi oʻz analizlari orqali Tomsonning „olxoʻri pudingi“ modeli xatoligini koʻrsatdi. Rezerford modeli tajribaviy jihatdan yangi topilma − atomning markazidagi juda kichik hajm uning qolgan qismiga nisbatan anchagina katta hajmdagi atomik massani oʻzida jamlaganini isbotladi. Bu kichik soha atom yadrosideb ataladi.

Model uchun eksperimental asos

Rezerford 1911-yilda oʻzining mashhur „oltin folga tajribasi“ bilan „Tomson modeli“ni agʻdardi. Bu tajriba atomda kichik va ogʻir yadro mavjudligini isbotladi. Rezerford radioaktiv modda tomonidan chiqadigan alfa zarrachalarini koʻrinmas atomlar dunyosiga yoʻnaltirishni oʻzida mujassamlashtirgan tajriba oʻtkazdi. Agar Tomson toʻgʻri boʻlganida alfa zarracha oqimi toʻgʻri oʻtib ketgan boʻlar edi. Lekin tajriba davomida koʻp zarralar folga orqali oʻtib ketdi va baʼzilari oʻtish davomida burildi. Rezerford tajribadan olingan kutilmagan natija uchun oʻzining strukturasini taqdim etdi. Bu oʻz ichiga bulut bilan oʻralgan markaziy zaryad sistemasini oʻz ichiga olar edi. Bu markaziy zaryad bugungi kunda atom yadrosi deb ataladi, Rezerford oʻz yozmalarida yadro soʻzini qoʻllamagan boʻlsada. 1911-yil maydagi yozilmasida, Rezerford markaziy qism yoki musbat yoki manfiy zaryadlangani haqida xulosa qildi.

Aniqlik uchun, alfa zarrasi musbat zarrali Ne zaryadiga ega va u atrofida manfiy zaryadli N ta elektronni o’z ichiga oladi.

Aniq izlanishlarga koʻra qancha tezlikdagi zarralar 100e zaryadga ega markaziy zaryadni buzishga qodirligini hisoblash maqsadida Rezerford oʻzining tajribasi davomida oltinning markaziy zaryadi qanchalik qalinligini hisoblashga erishdi va u 3.4x10⁻¹⁴ metrdan oshmasligini aniqladi. Bu oltin atomining maʼlum oʻlchamidan juda-juda kichikligini isbotladi, natijada markaziy zaryad atom diametrining 1/3000 qismini tashkil qilar edi.

Rezerford modeli atom zaryadi va uning juda ichki qismidagi massani juda aniqlik bilan hisoblashga yordam berar edi, ammo bu atomning qolgan qismida qancha massa mavjudligini aniqlay olmas edi. Bu narsa Saturn uzugi kabi elektronlarning turli xil uzuk kabi shakllarda aylanishini taʼkidlovchi Hantaro Nagaoka yozmalarida taʼkidlangan. Tomsonning olxoʻri pudingi modeli ham elektronning uzuk shaklidagi orbitalari mavjudligini taʼkidlagan. Jean Bepsit Perrin 1901-yilda eʼlon qilingan izlanishlarida bu narsalarni taqdim qilgan shaxs edi va u bu mavzuda Nobel mukofoti olish uchun ham leksiya oʻqigan edi. Lekin aslida, 1897-yilda Shimoliy Irlandiyalik fizik olim Josef Larmor ilk bora atomning Quyosh tizimidek strukturasi gʻoyasini ilgari surgan edi.

Rezerford oʻz yozmalarida bu markaziy zaryad Vodorodning atomik massasi — u ga proportsional ekanini taqdim qildi. Oltin uchun bu koʻrsatkich bugungi natijalarga koʻra 197u ga teng, Rezerford esa buni 196u deb taʼkidlagan edi. Ammo, Rezerford atomning atomik qiymati va uning zaryadi orasida qandaydir bogʻliqlik borligi haqida hech qanday izlanishlar olib bormadi. Aslida oltin barcha vaqt davriy jadvalning 79-elementi sifatida tavsiflanadi, Rezerford esa uning zaryadi 100+ boʻlishi kerakligini taʼkidladi, aslida esa u bu raqam 98 ga teng ekanligi va bu atomik massani yarmiga teng ekanligini taʼkidlaydi. Shunday qilib, Rezerford oltinning davriy jadvaldagi oʻrni va yadroviy zaryadi oʻrtasidagi bogʻliqlik haqida hech qanday xulosa chiqarmadi va bu sonlar 79 va 98 yoxud 100 edi. Rezerford yozmalari eʼlon qilinganidan bir oy oʻtib, ilk atomik son va yadroviy zaryad oʻrtasidagi bogʻliqlik Antonius Ven den Broyk tomonidan taʼkidlandi va ikki yildan soʻng Genri Moseley tomonidan amaliy jihatdan isbotlandi.

Maʼlum bir asosiy koʻrsatkichlar:

• Atomning elektron bulutlari alfa zarrasi oqimiga taʼsir oʻtkaza olmaydi.
• Atomning katta musbat zaryadi uning markazidagi juda kichik hajmga joylangan va bu qism bugungi kunda yadro deb ataladi. Bu zaryad atomning massasiga proportsional hisoblanib, qolgan atomik massa neytronlarga toʻgʻri keladi. Mana shu markazga joylangan massa va zaryad alfa zarrachasining qayrilishiga taʼsir qiladi.
• Ogʻir atomlarning massasi asosan markaziga joylangan boʻladi va bu qism burilishga uchramagani yoxud qimirlamagani tufayli bu qismda juda katta impuls mavjud va bu impuls bilan yadroga juda katta tezlikdagi alfa zarralari orqali ham taʼsir oʻtkazib boʻlmaydi. Shuningdek, bu impuls elektron impulsiga nisbatan ancha kattadir.
• Atom diametri yadro diametridan taxminan 100 000 barobar katta va buni Futbol maydoni oʻrtasidagi qumga qiyoslash mumkin.

Zamonaviy ilm-fanga qoʻshgan hissasi

Rezerford topilmasidan soʻng olimlar atomning yagona zarra emas, balki subatomik zarralardan qurilganini anglay boshlashdi. Oʻxshash tadqiqodlar natijasida esa Rezerford moduli atomning aniq strukturasini aniqlashiga muvaffaq boʻlishdi. Vanihoyat, olimlar atom markazi musbat zaryadlangan yadrodan tashkil topganligi va uning radiusi 1.2 × 10⁻¹⁵ metr * [atomik massa qiymati] * 1/3 ga teng ekanligini aniqlashdi. Elektronlar, hattoki, bundanda kichikroqligi aniqlandi. Keyinchalik, olimlar elektronlarning kutilgan sonini Rentgen nurlari orqali aniqlashdi, bunda elektron sonlari atomik songa teng ekanligi topildi. Qachonki rentgen nurlari atom orqali oʻtganda ularning baʼzilari sochilib ketadi, baʼzilari esa atom orqali toʻgʻridan toʻgʻri oʻtib ketadi. Rentgen nurlari intensligi kamayishi elektronlarda nurning sochilishi bilan qiyoslanadi, bunda rentgen nurlari intensligining kamayish darajasini aniqlagan tarzda atomdagi barcha elektronlarning qiymatini taqribiy hisoblash imkonini beradi.

Ramziylik

Rutherford modeli Nagaokaning elektronning uzuk shakldagi orbitada mavjudligi gʻoyasidan farq qilardi. Ammo, Niels Bohrning yengil atomlarning sayyoralar bilan oʻxshashligi mavjudligi haqidagi gʻoyalarni rivojlantirdi, Rezerford-Bor modeli esa jamoatchilik tasavvurini oʻzida mujassamlashtirdi. Mana shu struktura atomning strukturasi uchun bugungacha qoʻllanilmoqda va bu, hattoki, atomik energiya (yadroviy energiya deb atash toʻgʻriroq boʻlsada) uchun ham ramz hisoblanadi. Oʻtgan asrda bu ramziy strukturaning qoʻllanishi, quyidagilarni oʻz ichiga oladi, ammo bular bilan cheklanmagan:

• Qoʻshma shtatlar Atomik energiyasi komissiyasi logosi, bu komissiya yadroviy parchalanish bilan boʻgliq texnologiyalarga mas’ul boʻlgan.
• Xalqaro Yadroviy Energiya agentligi bayrogʻi.
• Amerika ateistlari ramzi sifatida, shuningdek umumiy ateistlik harakat ramzi sifatida qaraladi.
• Katta portlash nazariyasi (The Big Bang Theory) teleshousi Rutherford atomini oʻzining logosi sifatida foydalanadi.
• JavaScriptning React kutubxonasi Rutherford atomini oʻz logosida qoʻllaydi.
• Xaritalarda, umumiy holatda Atom elektr stansiyalarini Rutherford atomi bilan belgilanadi.

Manbalar

• K.Krane „Introduction nuclear physics“
• G.Ahmedova „Atom fizikasi“
• uz.wikipedia.org