Archiwum Polityki

Poznawanie przez zderzanie

Równo sto lat temu przeprowadzono doświadczenie, które otworzyło bramę do poznania struktury atomu. Teraz podobnego przełomu fizycy oczekują po Wielkim Zderzaczu Hadronów LHC, który po

Ernest Rutherford, wielki nowozelandzki fizyk, noblista, wspominał, że na początku 1909 r. doznał wstrząsu, kiedy poznał wyniki eksperymentu przeprowadzonego właśnie przez jego młodych współpracowników – Hansa Geigera i Ernesta Marsdena. Badali oni zachowanie cząstek alfa, emitowanych przez próbkę radu przy przechodzeniu przez cienką złotą folię. Zdecydowana większość cząstek – dziś wiemy, że są to jądra atomu helu – przechodziła przez folię, jakby jej nie zauważając, niektóre odchylały się nieco od swojego pierwotnego toru, zdarzały się jednak i takie, choć niezwykle rzadko, które od folii odbijały się jak od ściany. Wyglądało to tak – wspominał Rutherford – jakby wystrzelona armatnia kula, trafiwszy w serwetkę, ugodziła nas rykoszetem. Zastanawiając się, jak pogodzić niemal zupełną przezroczystość folii z jej zdolnością do odbijania cząstek alfa, Rutherford wprowadził planetarny model atomu, w którym prawie cała masa atomu skupiona jest w malutkim, sto tysięcy razy mniejszym od atomu jądrze, wokół którego krążą lekkie elektrony niby planety wokół Słońca.

Aby zrozumieć, jak planetarny model atomu tłumaczy zagadkowe wyniki doświadczenia Geigera-Marsdena, wystarczy wyobrazić sobie chłopca stojącego przed płotem z cienkich sztachet. Ciska on w stronę płotu kamienie, których większość przezeń przelatuje. Dopiero gdy kamień trafi w sztachetę, jego tor ulega gwałtownej zmianie. Podobnie dzieje się z cząstkami alfa, przechodzącymi przez faktycznie ażurową strukturę folii złota. Jeśli na swej drodze nie natrafią na jądro atomowe, przelatują nie zauważając folii, gdy ugodzą w jądro, mocno się odchylają. Rutherford nie ograniczył się, oczywiście, do takich tylko wywodów, lecz wyprowadził wzór noszący teraz jego imię, który określa prawdopodobieństwo odchylenia cząstki o dany kąt.

Polityka 17.2009 (2702) z dnia 25.04.2009; Nauka; s. 78
Reklama