¿Cómo emiten las partículas alfa el espectro heleum sin electrones?

Por definición, las partículas alfa no tienen electrones. Esto, a su vez, debería significar que no emiten un espectro porque un espectro de luz es causado por electrones que saltan entre orbitales. Sin embargo, es por las partículas alfa que emiten un espectro que Rutherford determinó que eran núcleos de helio (ver aquí para más detalles https://history.aip.org/exhibits/rutherford/sections/alpha-particles-atom.html ).

Porque a medida que se propagan pueden adquirir electrones a través del intercambio con el gas de fondo. Tal intercambio de carga es un fenómeno bien estudiado.
Si hubiera otros gases en el recipiente en el que Rutherford aisló las partículas alfa, habrían aparecido espectros de luz adicionales en el experimento de Rutherford. Estos espectros de luz deberían haber hecho muy difícil para Rutherford seleccionar el espectro de helio. Sin embargo, según Wikipedia, el espectro de helio se podía ver claramente (ver en.wikipedia.org/wiki/… para más detalles).
El espectro del helio es diferente al de los otros gases, por supuesto. Si empiezas sin Él y empiezas a verlo, ¿de dónde viene?
Tienes razón, tenía que venir del Helio. Pero si el helio ganó electrones de un gas de fondo, entonces Rutherford no debería haber podido distinguir el espectro de He de la confusión de varios espectros de luz. Entonces parece que tenemos un enigma: que el helio emitió su espectro pero no había forma de que pudiera haber tenido electrones en ese momento.
¿Por qué crees que no se pudieron distinguir los espectros?
Sí, parece que me equivoco en eso. Al comparar los espectros emitidos por el vidrio antes y después de que se liberaran las partículas alfa, Rutherford habría podido distinguir los espectros de helio. Sin embargo, parece que no tuve que inventar este argumento para probar que este enigma existe. Según Wikipedia, el tubo en el que Rutherford emitió estas partículas alfa fue evacuado, lo que evita la posibilidad de que haya un gas de fondo.
"Según Wikipedia, el tubo en el que Rutherford emitió estas partículas alfa fue evacuado, lo que evita la posibilidad de que haya un gas de fondo". ¿Qué tan baja era la presión del "vacío"? Tal vez había mucho gas restante que no era helio para cargar las partículas alfa.
Si había mucho gas de fondo presente, entonces otros espectros de luz deberían haber sido muy visibles. Sin embargo, cuando se describe el experimento, no se mencionan otros espectros de luz además del espectro del helio. Dado que un detalle como este sería un aspecto importante del experimento, me parece poco probable que se omita en la descripción del experimento. Pero donde quiera que mire no hay mención de ningún otro espectro de luz. Esto me ha llevado a creer que no había una cantidad significativa de gas de fondo en el vil en el que se encontraban las partículas alfa.

Respuestas (2)

El documento generalmente referenciado (por ejemplo, por Wikipedia) como la identificación del α partícula como el núcleo de helio es "XXIV. Espectro de la emanación de radio", E. Rutherford y T. Royds, Phil. revista vol. 16. No. 92 (agosto de 1908 - enlace DOI ). Detalles sobre cómo el α Las partículas fueron aisladas y purificadas se dan en "XXIII. Experimentos con la emanación de radio. (1) El volumen de las emanaciones", E. Rutherford, Phil. revista 16(92) 300-312 (1908, enlace DOI ). Ahora bien, la posible vinculación de los α partícula y Él había existido durante un tiempo, como en "XLI. La masa y la velocidad de la α partículas expulsadas de radio y actinio ", E. Rutherford, Phil. Mag. Vol. 12 No. 70 348-371 (octubre de 1906 - enlace DOI ). Sin embargo, tal prueba indirecta no se consideró suficiente.

El experimento se describe bastante bien en el artículo de 1908. Las "emanaciones de radio" fueron capturadas en un tubo de vidrio. Después de varios pasos de purificación (condensación con aire líquido, reacción con potasa para eliminar el dióxido de carbono, ...). Lo que quedó fue sellado en un tubo de vidrio con electrodos de platino. Los electrodos se usaron para excitar el gas restante. El espectro de la descarga se observó visualmente y también se fotografió.

Para citar el artículo de 1908:

Para fotografiar el espectro se utilizó un espectrógrafo con un prisma de vidrio de dos pulgadas de base. La longitud del espectro en la placa entre λ 5000 y λ 4000 era de 1,5 cms. Se hicieron arreglos para que el espectroscopio Hilger pudiera hacer observaciones visuales de las longitudes de onda mientras se exponía la placa. Se tomaron dos fotografías antes de que se acabara el espectro de emanación. La primera (fotografía 1) mostraba una treintena de las líneas de emanación más intensas. La segunda (fotografía 2), que tenía una exposición mucho más larga, mostraba más de cien líneas. Se utilizó un tubo de helio con fines de comparación, y su espectro se obtuvo por encima y por debajo del espectro de emanación. Las placas se midieron con la ayuda de una máquina de medición de Kayser. Las longitudes de onda se dedujeron con la ayuda de la fórmula de dispersión de Hartmann

Entonces, el espectro de emisión de la α las partículas no se midieron a medida que se emitían. En cambio, el α Se liberaron del radio en un tubo de vidrio, se separaron mediante purificación y luego se usaron en un tubo de descarga. La comparación directa con una lámpara He sella el trato. (En cuanto al 'espectro de emanación' que se está agotando, recuerde que Él se difunde con bastante facilidad a través del vidrio, por lo que se filtra rápidamente).

Según Wikipedia, el tubo fue evacuado antes de que se emitieran las partículas alfa. La forma en que las partículas alfa entraron en el tubo de vacío fue a través de una ventana muy delgada. Esta narrativa de cómo se aislaron las partículas alfa parece estar en conflicto con la narrativa del artículo que usted describe. ¿Podría enviarme el enlace de donde obtuvo la información para asegurarme de que no me esté engañando?
@AnthonyDucharme: el enlace DOI y la referencia legible por humanos se proporcionan en la respuesta. Revisaré para asegurarme de que también entendí el documento.
Gracias por mostrarme dónde puedo encontrar el papel. Tras examinarlo, descubrí que se trataba de una narración que detallaba los esfuerzos de Rutherford con el espectro del radio en lugar del espectro de partículas alfa. Esto, a su vez, significa toda la información descrita en este específicamente relacionada con los estudios de Rutherford con Radium. Si no fuera por el hecho de que Wikipedia describe un método de aislamiento diferente al descrito en este artículo sobre el radio, diría que se puede inferir razonablemente que Rutherford usó el mismo método de purificación en sus dos experimentos con partículas alfa y radio.
La fuente de Wikipedia para el experimento de Rutherford es este nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1908/… . Si está interesado en leerlo usted mismo, le sugiero que busque la frase clave, "Mientras que todo el tren de evidencia nosotros", y comience desde allí.
@AnthonyDucharme: dado que la emisión óptica de la 'emanación de radio' coincide con la del helio (y no con el radio), creo que los documentos de 1908 son, de hecho, lo que está buscando.
@John Custer: bueno, por lo que leí, el discurso del Nobel de Rutherford contradice los métodos descritos en ese documento, por lo que parece que tenemos un acertijo en nuestras manos.
@AnthonyDucharme - no realmente - el segundo documento vinculado anteriormente sigue esencialmente el discurso de Rutherford. El tubo de vidrio de paredes delgadas con radio se calienta dentro de un tubo más grande. Cuando el radio se derrite, libera el He de la masa, y el He luego se difunde rápidamente a través del tubo de vidrio delgado hacia el tubo más grande.
@John Custer- Gracias por corregirme. Al releer el discurso del Nobel, veo que tienes razón.

Los protones o neutrones también pueden emitir fotones. No necesariamente necesitas electrones. https://www.quora.com/Can-an-accelerated-proton-emit-electromagnetic-radiation

Sí, esto es cierto, pero si el espectro de luz fuera producido por neutrones y protones que emiten fotones, ¿cómo explicaría exactamente las líneas discretas y las frecuencias de la luz?
Esta es la pregunta que su respuesta trae a la mente.
Los electrones de @AnthonyDucharme son todos idénticos y hay diferentes arreglos y combinaciones que les dan espectros o niveles de energía específicos. Y al igual que los electrones, un núcleo y su disposición de protones y neutrones crearán diferentes espectros.
¿Cómo emiten las partículas alfa el espectro heleum sin electrones?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v