Atom yadrosi va elementlar zarrasi

1.2 Ernest Rezerford va oltin folgada tajriba va Yadro reaksiyalar.
Atom tarixidagi navbatdagi olamshumul tajriba oʻz karyerasining asosiy qismini Angliya va Kanadada yaratgan fizik olim Ernest Rezerford tomonidan amalga oshirildi. Oʻzining mashhur oltin folgadagi tajribasida Rezerford \alphaαalpha zarrachalar (alfa zarrachalar deyiladi) ning ingichka oqimini juda yupqa boʻlgan toza oltin varogʻi tomon yoʻnaltirdi. Alfa zarrachalar geliyning yadrolari (_2^4\text{He}^{2+})( 24 He 2+)left parenthesis, start subscript, 2, end subscript, start superscript, 4, end superscript, start text, H, e, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, right parenthesis boʻlib, ular turli xil radioaktiv parchalanish jarayonlarida ajralib chiqadi. Buning uchun Rezerford kichik tirqishi mavjud boʻlgan qoʻrgʻoshin quti ichiga radiy (radioaktiv metall) boʻlakchasini joyladi. Radiatsiyaning koʻp qismi qoʻrgʻoshinga singib ketadi, biroq \alphaαalpha zarrachalarning ingichka oqimi tirqish orqali toʻgʻri oltin folga tomon otilib chiqadi. Oltin folga atrofiga detektor ekran joylashtirilgan boʻlib, \alphaαalpha zarrachalar urilgan payt shu joyda yorugʻlik chaqnashi kuzatiladi.
Nega folga uchun aynan oltin ishlatilgan? Uning oʻrniga nikel ishlatib, pullarni tejab qolsa, boʻlmasmidi?
Rezerfordning oltin folga tajribasida qoʻllanadigan uskuna.
Rezerfordning oltin folga tajribasida qoʻllanadigan uskuna.
Rezerfordning oltin folga tajribasida \alphaαalpha zarrachalarning oqimi oltin folganing yupqa varogʻiga yoʻnaltiriladi. \alphaαalpha zarrachalarning koʻp qismi oltin folga orqali toʻgʻridan toʻgʻri oʻtib ketadi, lekin oz miqdori yoʻnalishidan biroz ogʻadi va hatto juda kichik miqdori oʻz yonalishini 90^{\circ}90 ∘ 90, degrees dan ham koʻproqqa oʻzgartiradi. Rasm: Openstax, CC BY 4.0.
Tomsonning olxoʻrili desert modeliga asoslanib Rezerford \alphaαalpha zarrachalarning koʻp qismi toʻgʻridan toʻgʻri oltin folga orqali oʻtib ketishini oldindan taxmin qilgan edi. Bu esa olxoʻrili desert modelida musbat zaryad butun atom hajmi boʻylab har tomonlama bir xil tarqalgan – degan taxmin sabablidir. Shuning uchun musbat zaryadlangan “xamir”ning elektr maydoni katta koʻlamdagi tez harakatlanayotgan \alphaαalpha zarrachalarning oʻtib ketishiga sezilarli darajada salbiy taʼsir etishi uchun ancha kuchsizlik qilgan boʻlardi.
Biroq tajriba natijalari hayratda qolarli darajada boʻldi. Deyarli barcha \alphaαalpha zarrachalar oltin folgadan toʻgʻridan toʻgʻri oʻtib ketdi, \alphaαalpha zarrachalarning oz qismi (taxminan, 20 000 dan 1 ta) esa oʻz yoʻnalishini hatto 90^{\circ}90 ∘ 90, degrees dan ham koʻproqqa oʻzgartirdi! Rezerfordning oʻzi natijalarni quyidagi oʻxshashlik orqali tasvirlab berdi: “Bu hayotimda sodir boʻlgan ehtimoldan eng uzoq voqea boʻldi. Bu – agar siz qogʻoz boʻlagiga 15-kalibrli oʻq bilan oʻt ochsangiz-u, u qaytib kelib, sizga urilgandek aqlga sigʻmas hodisa edi”.
Tomson modeliga koʻra Rezerfordning oltin folga tajribasidan kutilgan natijalar (chapda) va uning tajribasida olingan haqiqiy natijalar (oʻngda).
Tomson modeliga koʻra Rezerfordning oltin folga tajribasidan kutilgan natijalar (chapda) va uning tajribasida olingan haqiqiy natijalar (oʻngda).
Atomning olxoʻrili desert modeliga asoslanib oltin atomlari ichida katta koʻlamdagi alphaαalpha zarrachalar oqimini yoʻnalishidan oʻzgartira oladigan yetarlicha zich va ogʻir hech narsa yoʻqligi taxmin qilingan edi (chapdagi rasm). Biroq Rezerford, gʻayritabiiy boʻlsa-da, uning taxminlari mos kelmasligini (oʻngdagi rasm) va yangi atom modeliga ehtiyoj borligini payqab qoldi!
Atomning yadroviy modeli
Oʻzining tajribaviy natijalariga asoslanib Rezerford atom tuzilishi haqida quyidagi xulosalarga keldi:Musbat zaryad atom massasining koʻp qismini tashkil etib, atomning juda kichik hajmini egallagan boʻlishi kerak. Bu juda kichik miqdordagi \alphaαalpha zarrachalarning imkon qadar yoʻnalishini oʻzgartirgani orqali izohlanadi, aftidan, oltin yadrolari bilan kamdan kam toʻqnashuv yuz bergan.
\alphaαalpha zarrachalarning koʻp qismi toʻgʻridan toʻgʻri oltin folga orqali oʻtib ketadi, demak, atomning asosiy qismi boʻshliqdan tashkil topgan!
Yadroni aks ettirayotgan kichik qora sharcha va uning atrofidagi orbitalarda harakatlanayotgan elektronlar suratiYadroni aks ettirayotgan kichik qora sharcha va uning atrofidagi orbitalarda harakatlanayotgan elektronlar surati.
Atomning yadroviy modeli.
Bu Rezerfordning yadroviy modelni taklif etishiga sabab boʻldi, unga koʻra atom juda kichik, musbat zaryadlangan yadro hamda uning atrofini oʻrab turuvchi manfiy zaryadlangan elektronlardan iborat. Oʻzining tajribasidagi yoʻnalishini oʻzgartirgan \alphaαalpha zarrachalar soniga tayanib, yadro atom hajmining juda kichik qismini egallashini hisoblab chiqdi.Yadroviy model Rezefordning tajribaviy natijalarini tushuntirib berdi, ammo bu qoʻshimcha savollarni ham paydo qildi. Masalan, elektronlar atom ichida nima qilayotgandi? Elektronlarni qarama-qarshi zaryadlar tortayotganda ular yadro ichiga qulab tushishdan qanday saqlanib turadi? Xayriyatki, ilm-fan bellashuvga tayyor edi! Nils Bor kabi fizik olimlar atomning yadroviy modelini tekshirish uchun tajribalar rejalashtirishda davom etdilar, bu esa vaqti kelib zamonaviy kvant mexanik modelni rivojlantirdi.