Activitat d'indagació nº4

Nivell: 3r d'ESO

Matèria: Física i Química

Àrea: Model atòmic

L'experiment de Rutherford, anomenat també com l'experiment de Geiger-Marsden o l'experiment de la làmina d'or, va ser realitzat per Hans Geiger i Ernest Marsden, sota la direcció d'Ernest Rutherford en els laboratoris de Física de la Universitat de Manchester l'any 1909 i donat a conèixer el 1911.
Els resultats obtinguts i el posterior anàlisis van tenir com a conseqüència la rectificació d'un model nuclear per a l'àtom vigent fins aquell moment, el model de Thomson. L'experiment va consistir a "bombardejar" amb partícules alfa (consistents en dos protons i dos neutrons, per tant amb càrrega positva) una làmina fina de metall, i observar com les es veía afectada la trajectòria d'aquests raigs.
El model de Thompson afirmava que als àtoms tant la càrrega postitiva (els protons encara que llavors no es coneixia la seva existencia) i els electrons es trobaven distribuïts uniformement . Es a dir, es pensava que la càrrega positiva i la negativa de l'àtom es trobaven dispersos de forma homogènia en tot el volum de l'àtom. Com que les partícules alfa posseeixen una gran massa (8 000 vegades major que la de l'electró) i una gran velocitat (uns 20 000 km/s), les forces elèctriques serien molt dèbils i insuficients per desviar les partícules alfa. A més, per travessar la làmina de metall, aquestes partícules es trobarien amb molts àtoms, que anirien compensant les desviacions cap a diferents direccions. Per tant, segons el model de Thomson no calia esperar massa dispersió de les partícules alfa.

Si el model de de Thompson fos correcte, amb aquest experiment s’hauria observat que:
a) Les partícules alfa rebotaven sempre en xocar amb la làmina metàl·lica
b) Les partícules alfa travessaven la làmina d’or sense desviar-se gens o desviant-se molt poc.
c) Les partícules alfa travessaven la làmina d’or desviant-se sempre
d) Les partícules alfa travessaven la làmina gairebé sempre sense desviar-se i a vegades desviant la seva trajectòria o fins i tot rebotant.

Actualment sabem que les forces elèctriques es troben distribuïdes de forma que els electrons es troben a l'escorça on es desplacen a velocitats molt elevades i els protons es troben tots agrupats al nucli, on la densitat és molt elevada i també trobem els neutrons.
Segons aquesta informació, quina de les quatre opcions anteriors és la correcta?
a) Les partícules alfa rebotaven sempre en xocar amb la làmina metàl·lica
b) Les partícules alfa travessaven la làmina d’or sense desviar-se gens o desviant-se molt poc.
c) Les partícules alfa travessaven la làmina d’or desviant-se sempre
d) Les partícules alfa travessaven la làmina gairebé sempre sense desviar-se i a vegades desviant la seva trajectòria o fins i tot rebotant.