نسخة الفيديو النصية
في تجربة جيجر ومارسدن التي صممها إرنست رذرفورد (المعروفة باسم تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد)، أي نوع من الجسيمات تشتت بفعل رقائق الذهب، مثبتًا أن الذرات تحتوي على نوى كثيفة؟
أجرى جيجر ومارسدن تجاربهما تحت قيادة إرنست رذرفورد في الفترة بين عامي 1908 و1913. تعرف هذه التجارب بأكملها باسم «تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد» أحيانًا؛ وذلك لأن رذرفورد طور نموذجه الذري بناء على النتائج. في هذه التجارب، استخدم شعاع جسيمات. ووجهت الجسيمات نحو رقاقة ذهب. وقد مرت معظم الجسيمات عبر الرقاقة مباشرة، في حين انحرفت بعض الجسيمات قليلًا، وانعكست جسيمات أخرى.
تعارضت هذه النتائج مع النموذج الذري الشائع في ذلك الحين، وهو نموذج طومسون، والذي يعرف أحيانًا باسم «نموذج حلوى البرقوق». في هذا النموذج، كانت الإلكترونات السالبة تنتشر بالتساوي في مجال ذي شحنة موجبة. وكان الشعاع المستخدم في التجربة شعاع جسيمات موجبة الشحنة.
ووفقًا لنموذج طومسون، إذا مر جسيم موجب الشحنة ذو طاقة عالية عبر رقاقة ذهب، فإنه سيمر مباشرة. وكشف انعكاس هذه الجسيمات الموجبة عن المادة في بعض الأحيان عن وجود نوى كثيفة موجبة الشحنة في الذرات، وذلك بدلًا من وجود مجال موزع بالتساوي.
في هذا النظام، الجسيم الموجب الشحنة الذي يصطدم برقاقة الذهب ستكون فرصته في الاقتراب من نواة إحدى الذرات ضئيلة جدًّا، وسيحدث تنافر. يفسر هذا النموذج لماذا تعكس رقاقة الذهب بعض الجسيمات، في حين يمر معظمها عبرها مباشرة. دفعت هذه النتائج رذرفورد إلى التوصل إلى نموذج رذرفورد للذرة الذي ينص على أن الذرة تتكون من نواة موجبة كثيفة وإلكترونات سالبة حولها في الخارج.
يطلب منا السؤال تحديد نوع الجسيمات التي شتتتها رقاقة الذهب. نعلم أن شعاع الجسيمات له نفس شحنة السحابة الموجبة التي توقعها نموذج طومسون. في تجربة جيجر ومارسدن، استخدم مصدر لجسيمات ألفا؛ وهو مصدر إشعاعي، لإنتاج الجسيمات الموجبة. وكان المصدر الإشعاعي هو أبسط طريقة لإنتاج الأيونات الموجبة.
الجسيم ألفا هو نواة هيليوم عالية الطاقة تحتوي على بروتونين ونيوترونين وشحنة كلية مقدارها اثنان موجب. يمكن إنتاج جسيمات ألفا من نوى ثقيلة مشعة غير مستقرة تضمحل إلى جسيمات ألفا ونواة أصغر. أحيانًا سترى جسيمات ألفا مكتوبة هكذا. إذن إجابة السؤال حول نوع الجسيمات التي شتتتها رقاقة الذهب في تجربة رقاقة الذهب لرذرفورد، هي جسيم ألفا.
كان من الضروري أن يكون شعاع الجسيمات موجبًا لفهم طبيعة الشحنة الموجبة في الذرات. وأوضحت هذه التجربة أن النواة لا بد أن تكون كثيفة جدًّا؛ لأن الشحنة يجب أن تكون كثيفة بما يكفي ليحدث تنافر مع جسيم ألفا ذي الطاقة العالية، والتي تكون عادة بمقدار من ثلاثة إلى سبعة ميجا إلكترون فولت من الطاقة. وهذا يساوي مليون مثل طاقة الرابطة بين ذرتي كربون تقريبًا. إذن الإجابة عن نوع الجسيمات هي جسيمات ألفا.
