کشف هسته -2

در مطلب می خواهیم آمایش گایگر و مارسدن را توضیح دهیم . شکل زیر ترتیب آزمایشگاهی گایگر و مارسدن را نشان می دهد. چشمه ی آلفای انها یک لوله ی شیشه ای با دیواره نازک ، محتوی گاز رادن است . آزمایش عبارت  است از شمارش تعداد ذره های آلفایی بود که در زاویه پراکندگی فی منحرف می شوند. 

شکل زیر نتایج این آزمایش را نشان می دهد . توجه کنید که مقیاس محور قائم ، لگاریتمی است. متوجه می شویم که بیشتر ذره ها در زاویه های نسبتا کوچکی پراکنده شده اند ولی بخش بسیار کمی از آنها در زاویه بسیار بزرگ که به 180  درجه می رسد پراکنده شدند. به بیان رادرفورد : این واقعا باور نکردنی ترین اتفاقی بود که تا آن موقع در زندگی ام برای من رخ داده بود . این تقریبا همان قدر باور نکردنی بود که شما گلوله 15 اینچی را به یک تکه دستمال کاغذی شلیک کنید و گلوله برگردد و به شما بخورد. 

چرا این موضوع رادرفورد را اینقدر شگفت زده کرد؟ در زمان این آزمایشها بیشتر فیزیکدانان مدلی موسوم به مدل کیک کشمشی اتم که توسط تامسون پیشنهاد شده بود را باور داشتند. در این مدل ، فرض شده است که بار مثبت در سرتا سر حجم اتم پخش شده است  و الکترون ها فرض شده بود حول نقطه های ثابتی در داخل این کره باردار مثبت ارتعاش می کنند. 

بیشینه نیروی منحرف کننده ای که می توانست بر یک ذره آنها را به هنگام عبور از چنین کره ای با بار مثبت بزرگی اثر کند بسیار کوچکتر از ان بود که ذره آلفا را حتی به اندازه 1 درجه منحرف کند. الکترون ها در اتم نیز اثر بسیار ناچیزی بر ذره آلفای سنگین پر انرژی دارند .رادرفورد دریافت برای آنکه ذره آلفا رو به عقب منحرف شود باید نیروی بزرگی وجود داشته باشد ، این نیرو در صورتی میتوانست ایجاد شود که به جای آنکه بار مثبت در سرتاسر اتم پخش شده باشد ، محکم در مرکز آن قرار داشته باشد . در این حالت ذره آلفای فرودی می توانست بی آنکه به داخل بار مثبت نفوذ کند به آن بسیار نزدیک شود ، چنین رویارویی نزدیکی به یک نیروی منحرف کننده بزرگ می انجامید.