Ульяна физика 2

Поскольку из-за тонкости мишени взаимодействие а-частиц с её атомами могло быть только однократным, то результат полностью противоречил существовавшей в то время модели атома Томсона. Напомним суть этой модели. Согласно этой модели, заряд и масса атома распределены равномерно по объёму сферы диаметром порядка 1 ангстрем (10-8 см). Электроны представлялись вкрапленными в эту сферу, подобно изюму в пудинге. Такая (в основном однородная) материальная среда не обладала плотностью, необходимой для того, чтобы отбросить столь тяжелый заряженный снаряд как а-частица на большие углы. Пришлось для объяснения прибегнуть к гипотезе о наличии в атоме ядра очень малых размеров, в котором сосредоточена основная масса атома и его положительный заряд.
Резерфорд следующим образом описывает свою реакцию, когда узнал о результатах эксперимента: … Я помню… ко мне пришёл взволнованный Гейгер и сказал: «Мы, кажется, получили несколько случаев рассеяния а-частиц назад…». Это самое невероятное событие, которое было в моей жизни. Это почти так же невероятно, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в папиросную бумагу и он, отразившись от неё, попал бы в вас. При анализе этого я понял, что такое рассеяние назад должно быть результатом однократного столкновения и, произведя расчеты, увидел, что это никоим образом невозможно, если не предположить, что подавляющая часть массы атома сконцентрирована в крошечном ядре. Именно тогда у меня и зародилась идея об атоме с крошечным массивным центром, в котором сосредоточен заряд. Анализируя данные экспериментов Гейгера и Марсдена, Резерфорд для радиуса атомного ядра золота получил верхнюю оценку ~ 5·10-12 см. Истинный радиус ядра золота (~ 6·10-13 см) был определён значительно позже в аналогичных экспериментах, но уже с a-частицами от ускорителей, имевших энергию в 5 раз более высокую, чем у радиоактивных источников.
Нужно отметить следующую особенность совместной работы Резерфорда, Гейгера и Марсдена. Резерфорд был руководителем, планировавшем эксперименты и анализировавшем их результаты. Сами эксперименты самостоятельно выполняли Гейгер и Марсден. Статьи с описанием этих экспериментов всегда публиковались только под именами этих двух последних. Резерфорд никогда не был соавтором этих публикаций. Гейгер и Марсден вплоть до 1913 г. продолжали проводить всё более точные эксперименты, чтобы получить окончательные свидетельства в пользу справедливости модели атома Резерфорда и несостоятельности модели Томсона. Их окончательный вердикт (1913 г.) выглядел так: «Мы полностью подтвердили теорию профессора Резерфорда». Итак, возникла планетарная модель атома, как тяжёлого и крошечного положительного ядра, окружённого отрицательными электронами равного заряда. В эти годы ещё не были известны ни протоны, ни нейтроны и в 1914 г. Резерфорд полагал, что электроны входят и в состав ядра вместе с гипотетическими «положительными электронами», которые он назвал протонами. Следующий важный этап в деятельности Резерфорда пришёлся на годы Первой мировой войны. Его итогом было открытие протона.