Радиоактивность и строение атомов

Анри Беккерель в 1896 г. открыл радиоактивность – это было яркое свидетельство сложного строения атомов. Он заметил, что уран самопроизвольно испускает какие-то лучи, которые засвечивают фотоплёнку.

В 1899 Эрнест Резерфорд обнаружил, что излучение радия неоднородно – он пропускал его сквозь магнитное поле и видел, что часть излучения отклоняется в одну сторону, часть в другую, а часть – не отклоняется. Часть излучения (альфа-частицы) ведём себя как тяжёлые положительно заряженные частицы, часть (бета-частицы) как отрицательно-заряженные лёгкие частицы, часть (гамма-лучи) как незаряженные частицы. Некоторое время спустя выяснилось, что альфа-частицы – это ядра атомов гелия (2 протона + 2 нейтрона), бета-частицы – это электроны и антиэлектроны, а гамма-лучи – это фотоны очень большой частоты – выше, чем у рентгеновских лучей.

В конце XIX – начале XX века было уже понятно, что атомы состоят из каких-то положительно и отрицательно заряженных частиц. Основной гипотезой было, что частицы расположены по атому равномерно – эта модель называлась «пудинг с изюмом».

Резерфорд решил проверить эту модель опытным путём.

Он сделал тончайшую золотую фольгу (толщиной в единицы атомов) и поставил вокруг неё экран из люминесцентного материала – он даёт вспышку при попадании альфа-частицы. И затем Резерфорд направил поток альфа-частиц на фольгу.

Предполагалось, что часть альфа-частиц пройдёт насквозь, часть застрянет в фольге. Но… Не тут-то было.

Большинство альфа-частиц прошло насквозь. Малая доля сильно отклонилась. И ещё меньшая доля отразилась обратно.

Резерфорд почесал голову и записал в лабораторном журнале: «Похоже, атомы состоят в основном из пустоты с небольшой примесью чего-то массивного положительно заряженного, от чего отскакивают альфа-частицы.»

Этот опыт лёг в основу планетарной модели атома:

Атом состоит из массивного положительно заряженного ядра и электронов, расположенных на орбитах, как планеты вокруг звезды.