アトムコア発明者:アーネストラザフォードの物語と現代の原子力モデルの革命

ジョグジャカルタ-原子は、もはや分割できない元素または物質の最小粒子です。その中に原子がなければ、ある元素は形成できません。原子は宇宙に存在するすべてのものの基礎となっています。

しかし、研究によると、原子は依然として小さな部品、すなわちプロトン、プロトロン、および電子を持っています。これら3つの粒子は、サブアトム粒子とも呼ばれます。プロトンとプロトロンは原子の中核にあり、電子はそれらの周りを動きます。

各サブアトム粒子は、異なる負荷と質量を持っています。プロトンはプラス負荷、ノストロンはニュートラル、電子はマイナス負荷です。各原子の特性と特性を決定するのは、質量と負荷の違いです。

アーネスト・ラザフォードは1871年にニュージーランドで生まれました。ラザフォードは12人兄弟の一人でした。1894年、彼はイギリスのケンブリッジ大学で研究を続けるための奨学金を受けました。

ケンブリッジでは、ラザフォードは電子機器の発明者であるJ.J.トムソンと共にキャベンディッシュ研究所で働いていた。彼の才能はすぐに認められ、1898年に彼はカナダのマギル大学の教授になりました。そこで、彼は放射線の2つのタイプ、すなわちアルファ放射とベータ放射線を区別することに成功しました。

1901年、ラザフォードとフレデリック・ソディは、放射性元素が放射性ルージングを通じて他の元素に変わることができることを発見しました。この大きな発見により、彼は1908年にノーベル化学賞を受賞しました。それにもかかわらず、ラザフォードはしばしば、化学者よりも物理学者と呼ばれるのにふさわしいと冗談を言った。

1907年にイギリスに戻ったとき、ラザフォードはマンチェスター大学に加わりました。1909年、彼と彼のパートナーであるハンス・ガイガーは、学生であるアーネスト・マースデンの研究プロジェクトを探しました。

当時、ラザフォードは薄い金のプレートに発射されたアルファ粒子のハードルを研究していました。有望ではなかったにもかかわらず、実験のどの角度も無視したくなかったラザフォードは、アルファ粒子が反射したかどうかを確認するようにマースデンに助言しました。

マースデンは当初、何も見つけるとは予想されていなかったが、背中に反射するアルファ粒子の存在を示す光線を見たことが判明した。彼は何度も実験を繰り返したが、結果は同じままだった。この発見はラザフォードに報告され、ラザフォードはすぐに結果にショックを受けた。

ラザフォードはその後、数千個のアルファ粒子のうちの1個が90度以上の角度で反射されたと分析した。この現象は、当時適用されていた原子モデル、すなわちJ.J.トムソンの原子モデルでは説明できません。このモデルは、電子がポジティブに積まれたボールに散在しているため、強い反射が起こることは不可能です。

1年以上の実験の結果を分析した後、ラザフォードは、原子は小さな固体で正の負荷コアを持っていると結論付けました。ネガティブに積み込まれた電子は、これらのコアを空き地に囲みますが。言い換えれば、原子の体積の大部分は単なる空洞です。

簡単な計算により、ラザフォードは、原子のコアサイズは原子サイズ自体の約1/10万にすぎないと推定しています。このモデルは、後にラザフォードの原子モデルとして知られるようになりました。

1911年、ラザフォードは研究結果をフィロソフィカル誌に掲載しました。この発見は、原子構造を理解するための新しい基礎となり、原子物理学の分野におけるさらなる研究への道を開いた。

革命的なラザフォードモデルではありますが、軌道上の電子の安定性を説明する上で弱点があります。マクスウェルの電磁法の下では、絶えず動く電子はエネルギーを失い、最終的にコアに落下するはずです。しかし、それは実際の原子力には当てはまりません。

この問題は、量子力学の概念を適用することによってニールス・ボーアによって解決されました。ボーアは、電子は特定の軌道上にのみ存在し、その軌道上にいる間はエネルギーを放出しないと説明した。電子は、軌道間を移動するときにのみエネルギーを吸収または放出します。