ラザフォードの原子

1911年、ニュージーランドの物理学者アーネスト・ラザフォードは、小さな穴のある鉛ブロックの中にあったポロニウム（放射性物質）のサンプルから放出されるアルファ（α）粒子を、非常に薄い金のシートに照射する実験を実施した。それを通過した粒子。

金が選ばれたのは、金が不活性でわずかに反応性の材料であるためです。これまで、トムソンのモデルが示すように、原子は正に帯電した球体であり、電子 (負の粒子) がその体積全体に均一に分布していると考えられていました。

原子が実際にこのようなものである場合、正の粒子で構成されるアルファ粒子は金箔内の原子を通過し、電子に近づくときにせいぜい一部の粒子の軌道がわずかにずれることになります。

しかし、ラザフォードが観察したのはそうではありませんでした。粒子の大部分は金シートを通過しましたが、少量の粒子はシートを通過せずに戻り、一部のアルファ粒子は軌道から逸脱しました。

これにより、トムソンのモデルが間違っていることが証明されました。収集した情報に基づいて、ラザフォードは次のような原子モデルを提案しました。

• アルファ粒子のほとんどは金箔中の原子を通過したため、原子には大きな空の部分があることがわかります。この空の空間には電子が含まれているため、この空間は電子圏と呼ばれました。
• 原子には非常に小さく凝縮した原子核があり、そこに原子の全質量が存在し、粒子が通過できないため、反射や偏向されるアルファ粒子はほとんどありません。アルファ粒子も正であるため、この原子核は正になります。そのため、アルファ粒子が原子核の近くを通過するとき、同じ符号の電荷が互いに反発するため、軌道の偏差が発生します。しかし、核に正面から衝突すると、衝撃の反対方向に跳ね返ります。
• ブレードを通過した粒子の数と跳ね返された粒子の数を比較すると、原子核は全体のサイズの 10,000 ～ 100,000 分の 1 であると結論付けることができます。

簡単に言うと、ラザフォードのモデルは太陽系に似ており、陽子核 (陽子でできている) が太陽であり、その周りを回転する惑星が電子圏の電子になります。

1932 年、チャドウィックは 3 番目の素粒子である中性子を発見し、ラザフォードのモデルは小さな変更を受け、原子核は陽子だけでなく中性子からも構成されるようになりました。中性子は電荷を持たず、陽子間の反発によって原子が不安定になるのを防ぐだけであるため、正の状態を維持しました。

したがって、ラザフォード原子は次の図のように見えました。原子核は原子の直径に対して正確な比率ではないことを思い出してください。

このモデルは現在でもさまざまな物理的および化学的現象を説明するのに非常に役立ちます。しかし、反対の電荷は互いに引き合うため、電子（マイナス）が原子核（プラス）の周りを回ると、徐々にエネルギーを失い、らせん状の軌道を描くなど、大きな矛盾が生じました。核心に到達するまで。

したがって、以下のテキストに示すように、原子モデルは進化し続けました。