Ruzerford modeli

Атом ядро моделининг асосий диаграммаси: яшил рангдаги электронлар ва қизил рангдаги ядро

Резерфорд модели Янги Зеландияда туғилган физик Эрнест Резерфорд томонидан атомни тавсифлаш учун ишлаб чиқилган. Резерфорд 1909-йилда Гейгер-Марсден тажрибасини қўллаб қувватлаган тарзда, 1911-йилги ўз анализлари орқали Томсоннинг „олхўри пудинги“ модели хатолигини кўрсатди. Резерфорд модели тажрибавий жиҳатдан янги топилма − атомнинг марказидаги жуда кичик ҳажм унинг қолган қисмига нисбатан анчагина катта ҳажмдаги атомик массани ўзида жамлаганини исботлади. Бу кичик соҳа атом ядросидеб аталади.

Модел учун экспериментал асос

Резерфорд 1911-йилда ўзининг машҳур „олтин фолга тажрибаси“ билан „Томсон модели“ни ағдарди. Бу тажриба атомда кичик ва оғир ядро мавжудлигини исботлади. Резерфорд радиоактив модда томонидан чиқадиган алфа заррачаларини кўринмас атомлар дунёсига йўналтиришни ўзида мужассамлаштирган тажриба ўтказди. Агар Томсон тўғри бўлганида алфа заррача оқими тўғри ўтиб кетган бўлар эди. Лекин тажриба давомида кўп зарралар фолга орқали ўтиб кетди ва баъзилари ўтиш давомида бурилди. Резерфорд тажрибадан олинган кутилмаган натижа учун ўзининг структурасини тақдим этди. Бу ўз ичига булут билан ўралган марказий заряд системасини ўз ичига олар эди. Бу марказий заряд бугунги кунда атом ядроси деб аталади, Резерфорд ўз ёзмаларида ядро сўзини қўлламаган бўлсада. 1911-йил майдаги ёзилмасида, Резерфорд марказий қисм ёки мусбат ёки манфий зарядлангани ҳақида хулоса қилди.

Аниқлик учун, алфа зарраси мусбат заррали Не зарядига эга ва у атрофида манфий зарядли Н та электронни о’з ичига олади.

Аниқ изланишларга кўра қанча тезликдаги зарралар 100э зарядга эга марказий зарядни бузишга қодирлигини ҳисоблаш мақсадида Резерфорд ўзининг тажрибаси давомида олтиннинг марказий заряди қанчалик қалинлигини ҳисоблашга эришди ва у 3.4х10⁻¹⁴ метрдан ошмаслигини аниқлади. Бу олтин атомининг маълум ўлчамидан жуда-жуда кичиклигини исботлади, натижада марказий заряд атом диаметрининг 1/3000 қисмини ташкил қилар эди.

Резерфорд модели атом заряди ва унинг жуда ички қисмидаги массани жуда аниқлик билан ҳисоблашга ёрдам берар эди, аммо бу атомнинг қолган қисмида қанча масса мавжудлигини аниқлай олмас эди. Бу нарса Сатурн узуги каби электронларнинг турли хил узук каби шаклларда айланишини таъкидловчи Ҳантаро Нагаока ёзмаларида таъкидланган. Томсоннинг олхўри пудинги модели ҳам электроннинг узук шаклидаги орбиталари мавжудлигини таъкидлаган. Жеан Бепсит Перрин 1901-йилда эълон қилинган изланишларида бу нарсаларни тақдим қилган шахс эди ва у бу мавзуда Нобел мукофоти олиш учун ҳам лексия ўқиган эди. Лекин аслида, 1897-йилда Шимолий Ирландиялик физик олим Жосеф Лармор илк бора атомнинг Қуёш тизимидек структураси ғоясини илгари сурган эди.

Резерфорд ўз ёзмаларида бу марказий заряд Водороднинг атомик массаси — у га пропорционал эканини тақдим қилди. Олтин учун бу кўрсаткич бугунги натижаларга кўра 197у га тенг, Резерфорд эса буни 196у деб таъкидлаган эди. Аммо, Резерфорд атомнинг атомик қиймати ва унинг заряди орасида қандайдир боғлиқлик борлиги ҳақида ҳеч қандай изланишлар олиб бормади. Аслида олтин барча вақт даврий жадвалнинг 79-элементи сифатида тавсифланади, Резерфорд эса унинг заряди 100+ бўлиши кераклигини таъкидлади, аслида эса у бу рақам 98 га тенг эканлиги ва бу атомик массани ярмига тенг эканлигини таъкидлайди. Шундай қилиб, Резерфорд олтиннинг даврий жадвалдаги ўрни ва ядровий заряди ўртасидаги боғлиқлик ҳақида ҳеч қандай хулоса чиқармади ва бу сонлар 79 ва 98 ёхуд 100 эди. Резерфорд ёзмалари эълон қилинганидан бир ой ўтиб, илк атомик сон ва ядровий заряд ўртасидаги боғлиқлик Антониус Вен ден Бройк томонидан таъкидланди ва икки йилдан сўнг Генри Моселей томонидан амалий жиҳатдан исботланди.

Маълум бир асосий кўрсаткичлар:

• Атомнинг электрон булутлари алфа зарраси оқимига таъсир ўтказа олмайди.
• Атомнинг катта мусбат заряди унинг марказидаги жуда кичик ҳажмга жойланган ва бу қисм бугунги кунда ядро деб аталади. Бу заряд атомнинг массасига пропорционал ҳисобланиб, қолган атомик масса нейтронларга тўғри келади. Мана шу марказга жойланган масса ва заряд алфа заррачасининг қайрилишига таъсир қилади.
• Оғир атомларнинг массаси асосан марказига жойланган бўлади ва бу қисм бурилишга учрамагани ёхуд қимирламагани туфайли бу қисмда жуда катта импулс мавжуд ва бу импулс билан ядрога жуда катта тезликдаги алфа зарралари орқали ҳам таъсир ўтказиб бўлмайди. Шунингдек, бу импулс электрон импулсига нисбатан анча каттадир.
• Атом диаметри ядро диаметридан тахминан 100 000 баробар катта ва буни Футбол майдони ўртасидаги қумга қиёслаш мумкин.

Замонавий илм-фанга қўшган ҳиссаси

Резерфорд топилмасидан сўнг олимлар атомнинг ягона зарра эмас, балки субатомик зарралардан қурилганини англай бошлашди. Ўхшаш тадқиқодлар натижасида эса Резерфорд модули атомнинг аниқ структурасини аниқлашига муваффақ бўлишди. Ваниҳоят, олимлар атом маркази мусбат зарядланган ядродан ташкил топганлиги ва унинг радиуси 1.2 × 10⁻¹⁵ метр * [атомик масса қиймати] * 1/3 га тенг эканлигини аниқлашди. Электронлар, ҳаттоки, бунданда кичикроқлиги аниқланди. Кейинчалик, олимлар электронларнинг кутилган сонини Рентген нурлари орқали аниқлашди, бунда электрон сонлари атомик сонга тенг эканлиги топилди. Қачонки рентген нурлари атом орқали ўтганда уларнинг баъзилари сочилиб кетади, баъзилари эса атом орқали тўғридан тўғри ўтиб кетади. Рентген нурлари интенслиги камайиши электронларда нурнинг сочилиши билан қиёсланади, бунда рентген нурлари интенслигининг камайиш даражасини аниқлаган тарзда атомдаги барча электронларнинг қийматини тақрибий ҳисоблаш имконини беради.

Рамзийлик

Рутҳерфорд модели Нагаоканинг электроннинг узук шаклдаги орбитада мавжудлиги ғоясидан фарқ қиларди. Аммо, Ниэлс Боҳрнинг енгил атомларнинг сайёралар билан ўхшашлиги мавжудлиги ҳақидаги ғояларни ривожлантирди, Резерфорд-Бор модели эса жамоатчилик тасаввурини ўзида мужассамлаштирди. Мана шу структура атомнинг структураси учун бугунгача қўлланилмоқда ва бу, ҳаттоки, атомик энергия (ядровий энергия деб аташ тўғрироқ бўлсада) учун ҳам рамз ҳисобланади. Ўтган асрда бу рамзий структуранинг қўлланиши, қуйидагиларни ўз ичига олади, аммо булар билан чекланмаган:

• Қўшма штатлар Атомик энергияси комиссияси логоси, бу комиссия ядровий парчаланиш билан бўглиқ технологияларга мас’ул бўлган.
• Халқаро Ядровий Энергия агентлиги байроғи.
• Америка атеистлари рамзи сифатида, шунингдек умумий атеистлик ҳаракат рамзи сифатида қаралади.
• Катта портлаш назарияси (Тҳе Биг Банг Тҳеорй) телешоуси Рутҳерфорд атомини ўзининг логоси сифатида фойдаланади.
• ЖаваСcриптнинг Реаcт кутубхонаси Рутҳерфорд атомини ўз логосида қўллайди.
• Хариталарда, умумий ҳолатда Атом электр стансияларини Рутҳерфорд атоми билан белгиланади.

Манбалар

• К.Кране „Интродуcтион нуcлеар пҳйсиcс“
• Г.Аҳмедова „Атом физикаси“
• уз.wикипедиа.орг