Experimento de la lámina de oro de Rutherford/Geiger-Marsden: ¿qué pensaban realmente sobre las partículas alfa?

La mayoría de los relatos del experimento en el que se dispararon partículas alfa contra una fina lámina de oro señalan lo siguiente:

  • El modelo atómico que se estaba probando era el modelo de pudín de ciruelas: partículas cargadas negativamente (electrones) incrustadas en un volumen difuso de carga positiva contrarrestante
  • Debido a que la carga positiva es difusa en la hoja de oro, la partícula alfa masiva cargada positivamente debería atravesarla con una desviación mínima.
  • mientras que casi todas las partículas alfa pasaron, una pequeña minoría fue desviada fuertemente, algunas incluso empujadas hacia atrás
  • este resultado se explica mejor por la carga positiva concentrada en pequeños volúmenes separados por un espacio vacío

Pero pensándolo más, esto parece una simplificación excesiva. Por un lado, está la implicación de que la partícula alfa en sí misma es densa, y algunos relatos incluso citan la analogía de Rutherford de un proyectil de artillería que se dispara contra un pañuelo de papel y ocasionalmente rebota. Sin embargo, si se aplicara el modelo del pudín de ciruelas a la partícula alfa cargada positivamente, entonces la carga positiva se distribuiría en un volumen difuso. Usando la analogía, sería disparar papel de seda contra papel de seda. En ese caso, ¿por qué NO esperaban que las partículas fueran desviadas?

Respuestas (2)

La analogía del budín de ciruelas es solo una analogía, y se desmorona cuando se la somete a un escrutinio tan minucioso. Conocían las cargas eléctricas y las masas involucradas, y las fuerzas producidas por esas cargas, e hicieron los cálculos. Si las cargas positivas se distribuyeran por todo el volumen del átomo, las partículas alfa (con carga, masa y velocidad conocidas) no se desviarían mucho, independientemente de su propio volumen. Las grandes desviaciones solo ocurren porque la carga positiva de un átomo se concentra en una parte muy pequeña de su volumen total.

Confío en su palabra porque no entiendo las matemáticas en el trabajo de Rutherford. Agregaré algo que leí en una página web de historia de la ciencia más accesible y que está presente en el artículo de Rutherford de 1911: Rutherford dejó el signo de la carga como una pregunta abierta durante un par de años. Nuevamente, no entiendo las matemáticas, pero supongo que una carga negativa puede desviar una carga positiva que se aproxima, como un planeta desvía un cometa.

Antes de que Rutherford realizara este experimento, los físicos ya habían adquirido algunas ideas sobre la carga, la masa y el radio de los electrones (p. ej., Thomson y Millikan ), así como sobre las partículas alfa. El conocimiento de la partícula alfa provino del estudio de la radiación natural: la descomposición alfa, que también fue la fuente de partículas alfa en el experimento de Rutherford. Entonces, si conoce las cargas y masas de los electrones y las partículas alfa, y desea conocer la distribución de masas de la parte cargada positivamente de la materia, puede disparar un haz de partículas alfa para saberlo.

Espero haber respondido a su pregunta.