Quelle est l'expérience de feuille d'or de Rutherford
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Expérience de feuille d'or de Rutherford (Expérience de diffusion des particules alpha de Rutherford) fait référence à une expérience menée par Ernest Rutherford, Hans Geiger et Ernest Marsden à l’Université de Manchester au début des années 1900. Dans l'expérience, Rutherford et ses deux étudiants ont étudié la façon dont les particules alpha tiraient sur une mince feuille d'or qui était déviée. Selon les modèles atomiques populaires de l’époque, toutes les particules alpha auraient traversé directement la feuille d’or. Cependant, à leur grande surprise, Rutherford et ses étudiants ont découvert qu'environ 1 particule alpha sur 8 000 était renvoyée vers la source (c'est-à-dire à des angles supérieurs à 90o). Pour expliquer cet effet, ils ont dû proposer un nouveau modèle (maintenant connu sous le nom de «Modèle de Rutherford“) Pour l'atome.
Ernest Rutherford
Pour l'expérience, une source radioactive émettant des particules alpha était maintenue devant une mince feuille d'or. La source et la feuille d'or étaient entourées d'un écran recouvert d'un revêtement de sulfure de zinc et l'air était pompé pour garantir le bon fonctionnement de l'équipement. (S'ils ne l'avaient pas fait, les particules alpha auraient épuisé leur énergie pour ioniser les molécules d'air et n'auraient peut-être jamais atteint la feuille d'or).
Les particules alpha émises par la source devaient normalement traverser la feuille d'or. Chaque fois qu’ils touchent l’écran recouvert de sulfure de zinc, ils produisent un petit point brillant sur l’écran..
Le modèle populaire de l’atome à l’époque était connu sous le nom de «Modèle de pouding aux prunes“. C'était un modèle développé par J.J. Thomson, qui avait découvert des électrons quelques années plus tôt. Selon son modèle, les atomes étaient des objets sphériques, la charge positive étant uniformément répartie comme une pâte, et de petits morceaux de charge négative (électrons) y collaient comme des prunes. Si ce «modèle de pouding aux prunes» avait été correct, toutes les particules alpha auraient traversé directement les atomes d'or de la feuille d'or, montrant une très faible déviation. Cependant, ce que Rutherford et ses étudiants ont observé était très différent.
La plupart des particules alpha fait allez tout droit à travers la feuille d'or. Cependant, quelques-unes des particules alpha semblaient être déviées à grands angles. Rarement, certaines particules alpha semblaient même avoir été déviées sous des angles supérieurs à 900. Pour expliquer ce résultat, Rutherford a proposé que la masse d'un atome soit concentrée dans une très petite zone au centre, qu'il a appelée le "noyau". De la déviation, il était également clair que le noyau était chargé:
Expérience de feuille d'or de Rutherford - Espérance et résultat de l'expérience Geiger-Marsden
Expérience de feuille d'or de Rutherford - Principales observations et conclusions
| Observation | Interprétation |
| La plupart des particules alpha passent directement à travers la feuille d'or | Ces particules alpha doivent voyager sans s’approcher du centre (chargé) de l’atome. Donc, la plus grande partie de l'atome doit être vide. |
| Peu de particules alpha ont été déviées à grands angles | Ceux-ci doivent être proches du centre de l'atome, où ils sont déviés de la charge au centre. Alors, la le noyau doit être chargé. |
| Rarement, les particules alpha ont été renvoyées vers le détecteur | Ceux-ci doivent avoir heurté le noyau de front. Alors, le noyau doit contenir la plus grande partie de la masse de l'atome. |
Rutherford n'a pas nécessairement déterminé que le noyau était chargé positivement au cours de ces premières expériences (les déviations auraient pu être produites par charges négatives attrayantes plutôt que des charges positives répulsives au centre). Rutherford éventuellement fait découvrir que le noyau d'un atome était chargé positivement, mais cela a été fait dans une expérience différente.
Finalement, Niels Bohr et Erwin Schrödinger ont proposé de meilleurs modèles d'atomes, mais l'expérience de feuille d'or de Rutherford reste l'une des expériences les plus novatrices de l'histoire de la physique..
