L’esperimento di Rutherford: la scoperta del nucleo
Nel 1909 Geiger e Marsden, sotto la guida di Rutherford, bombardarono una sottilissima lamina d’oro con particelle alfa. Quasi tutte la attraversavano, ma circa una su ottomila veniva deviata di più di 90°. Rutherford capì che la carica positiva e quasi tutta la massa dell’atomo sono concentrate in un nucleo minuscolo, che respinge le alfa con la forza di Coulomb.
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b = (d / 2) · cot(θ / 2)
Una particella alfa (carica +2e) lanciata dritta contro il nucleo d’oro (+79e) rallenta e si ferma dove tutta la sua energia cinetica è diventata energia potenziale elettrica: con 5 MeV succede a circa 46 fm dal centro. Il nucleo d’oro ha un raggio di circa 7 fm, quindi la particella non lo tocca.
Più la traiettoria passa lontano dal nucleo (parametro d’urto b), meno la particella è deviata. Le traiettorie sono iperboli con il nucleo nel fuoco. Per essere deviata di 90° deve passare a una distanza pari a metà della distanza minima: circa 23 fm, un bersaglio minuscolo.
L’atomo è centomila volte più grande del nucleo: se il nucleo fosse una biglia al centro di uno stadio, gli elettroni sarebbero sugli spalti. Per questo quasi tutte le alfa passano indisturbate. Il disegno è in scala: le traiettorie distano circa 7 fm l’una dall’altra, mentre in una lamina vera quasi tutte le alfa passano molto più lontano da ogni nucleo.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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