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 Irene 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.
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 Irene 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.
