L’esperimento di Rutherford

Scopri l’esperimento di Rutherford, Geiger e Marsden e perché ha permesso di compiere un importante passo avanti alla nostra comprensione della struttura atomica della materia!

Appunti

L’esperimento realizzato da Hans Geiger e Ernst Marsden e poi interpretato da Ernst Rutherford nel 1911, confutò il precedente modello atomico di Thomson proponendo una nuova visione della composizione atomica della materia.

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L’esperimento di Rutherford

L’esperimento ideato e poi interpretato da Rutherford del 1911 consisteva in:

  • una sorgente di particelle alfa, nuclei di elio formati da due protoni e due neutroni di massa 10 000 volte maggiore di quella dell’elettrone; sono emesse spontaneamente da materiali radioattivi
  • una lamina d’oro molto sottile
  • una serie di schermi di solfuro di zinco sensibili alle particelle alfa che circondano la lamina d’oro

L’esperimento consisteva nel dirigere un fascio di particelle alfa contro la lamina d’oro e rilevare, grazie agli schermi di solfuro di zinco, il loro angolo di deviazione rispetto al fascio incidente. Questi angoli di diffusione permettevano di avere informazioni sulla struttura atomica dei bersagli contro cui le particelle urtavano, in questo caso gli atomi della lamina d’oro.

Rutherford si aspettava delle evidenze sperimentali che fossero in accordo con il modello di Thomson, cioè che i fasci di particelle alfa attraversassero la lamina d’oro con angoli di deviazioni molto piccoli dato che:

  • gli elettroni non danno un contributo massivo sufficiente all’atomo per deviare le particelle alfa così pesanti
  • le particelle alfa risentono solo della repulsione dovuta alla sfera di carica positiva, subendo piccole deviazioni

I risultati dell’esperimento lasciarono Rutherford molto sorpreso.

La sorpresa di Rutherford

Rutherford, commentando i risultati del suo esperimento, dichiarò: “era quasi altrettanto incredibile che vedersi rimbalzare addosso un proiettile di artiglieria dopo averlo sparato contro un foglio di carta velina”.

Le evidenze sperimentali rivelarono che, non solo molte particelle venivano deviate di angoli significativi, ma una particella alfa su 8000 veniva addirittura riflessa dalla lamina d’oro, tornando indietro!

Il modello di Thomson si era rivelato inattendibile e non veritiero perché non giustificava in alcun modo il comportamento delle particelle alfa.

Rutherford, interpretando i suoi risultati, propose un nuovo modello atomico nel 1911 secondo cui l’atomo era costituito da un nucleo compatto di carica positiva posto al centro di una sfera molto più grande nella quale si muovevano gli elettroni. Il modello proposto non collocava precisamente gli elettroni nella sfera circostante al nucleo, fu dedotto intuitivamente che essi dovessero muoversi di moto rotatorio per bilanciare la carica atomica e non collassare verso il nucleo.

Il modello atomico di Rutherford prevedeva che il nucleo e gli elettroni in moto fossero legati dalla forza di Coulomb(LINK). Il nucleo ha un raggio dell’ordine di £$10^{-14} \ m$£ mentre gli elettroni vi orbitano attorno entro un raggio di £$10^{-10} \ m$£.