تشتت جسيمات إلفا Alpha Particles Scattering

تشتت جسيمات إلفا Alpha Particles Scattering
بعد إن قام رزرفورد بتجربة تشتت جسيمات إلفا على ذرة نموذج تومسون وتبين إن نموذج تومسون غير صحيح ولم ينجح في تفسير تشتت جسيمات إلفا، وضع رزرفورد نموذجاً جديد للذرة وهو إن الشحنة الموجبة مركزة في حيز صغير جدا سماه النواة nucleus نصف قطره 10-14m حتى يفسر التشتت الكبير الذي رصده في تجربته وأن الشحنة السالبة موزعة حول النواة وتدور في مدارات شبيه بحركة الكواكب حول الشمس .
قام رزرفورد بعمل حسابات دقيقة على التوزيع الزاوي angular distribution المتوقع لتشتت جسيمات الفا بناءً على نموذجه المفترض، وكانت هذه الحسابات بنيت على الافتراضات التالية:

استنتج رذرفورد معادلة لحساب تشتت جسيمات إلفا على أساس الأنموذج الذري الذي اقترحه وافترض رذرفورد في هذه النظرية إن :-

1- نواة الذرة وجسيم إلفا يسلكان كشحنة نقطية (حجمهما صغير حدا بحيث يمكن اعتبارهما جسيمات ذات كتل وشحنات نقطية ويكونان بشحنة موجبة لذلك توجد بينهما قوة تنافر وهي القوة الوحيدة المؤثرة بين الجسيمين .
2- اعتبر رذرفورد إن كتلة النواة اكبر بكثير من كتلة الإلكترون بحيث إن النواة تبقى ساكنة خلال التصادم .
3- إن القوة الالكتروستاتيكية تتغير على شكل ( ) حيث (r) هي المسافة بين النواة وجسيم ألفا لذلك فان مسار جسيمة ألفا يكون بشكل قطع زائد (Hyperbola) بؤرته الخارجية تكون عند النواة ،
ويعرف هذا المسار بزاوية التشتت (Scattering Angle) وهي الزاوية بين محاذي مسار جسيمة ألفا ومحاذي لمسارها بعد الانحراف .

4- لا يمكن لجسيمات إلفا إن تخترق النواة.

يوضح الشكل التالي تشتت جسيم ألفا ذو شحنة موجبة ( ( 2e وكتلة ( ( M تقترب في مسارها من نواة عنصر شحنته Ze). ) موقع جسيم ألفا بالنسبة للنواة يحدد بالإحداثيات القطبية polar coordinate التي مركزها النواة بـ r,?، المسافة العمودية بين محور النواة ومسار جسيم ألفا b) )يسمى impact parameter، زاوية التشتت (??) هي الزاوية المحصورة بين محور النواة ومسار جسيم إلفا بعد التشتت.