7
Положительно заряженная α-частица, натыкаясь на положительно заря-
женное тяжелое ядро, отлетает назад вследствие кулоновских сил отталкивания
между одноименными зарядами. Большая же часть объема атома – это пустота,
где перемещаются значительно более легкие, чем ядро, электроны. Не попав-
шие в ядро α-частицы пролетают среди электронов не отклоняясь, наподобие
снаряда, пролетающего через рой мошек. Эта концепция Резерфорда получила
название «планетарная модель атома».
Размеры атомного ядра
Из своих опытов Резерфорд, основываясь
на том, что силы взаимодействия между α-
частицей и ядром определяются законом Ку-
лона, сумел впервые сделать заключение о
размерах атомного ядра. Резерфорд нашел, что
поперечник ядра золота близок к 10
-12
см. В
дальнейшем самыми разными методами раз-
меры ядра были определены более точно.
Заметим, что в ядерной физике взаимо-
действие налетающих частиц с ядрами принято характеризовать величиной, на-
зываемой «эффективным поперечным сечением», которое измеряется в квад-
ратных сантиметрах. Суть дела заключается в следующем. Зная толщину золотой
пленки в опыте Резерфорда (допустим, 0,001 см) и размеры атома (10
-8
см), можно со-
считать, из скольких моноатомных слоев она состоит (в данном примере 0,001 см: 10
-8
см =10
5
слоев атомов золота). Допустим, что из тысячи налетающих частиц 999
проходят сквозь фольгу и только одна на тысячу резко отклоняется назад. Это
результат действия 10
5
слоев. Следовательно, один моноатомный слой золота
отбросит резко назад в 10
5
раз меньше частиц, т.е. уже не одну
на 10
3
частиц, а одну на 10
3
∙10
5
=10
8
частиц (одну на 100 мил-
лионов). Но тогда можно сделать важный вывод: только одна
стомиллионная часть площади моноатомного слоя золота за-
слонена непроницаемыми телами. В качестве другого примера
на рис. 2 изображен случай, когда 1/25 часть общей площади
заслонена упругим препятствием. Понятно, что тогда назад бу-
дет отлетать одна на каждые 25 налетающих на эту площадь частиц, т.е. в пер-
вом примере только 1/10
8
часть площади поперечного сечения атома золота за-
нята его ядром.
Отношение линейных размеров пропорционально корню квадратному из
отношения площадей. Следовательно, поперечник ядра в
8
10
=10
4
раз меньше
поперечника атома. Так как размеры атома мы уже нашли:
8
10
−
≈
, то, следова-
тельно, размеры ядра золота равны приблизительно10
-8
см: 10
4
=10
-12
см. Более точ-
ные измерения и методы дали именно такой результат. Итак, диаметр ядер тя-
желых элементов равен приближенно 10
-12
см.
10
-12
см – это очень малая величина. Если мы увеличим мысленно человека
и окружающие его предметы в 10
11
раз (т.е. в 100 млрд. раз), то нетрудно сосчи-
Рис. 1
Рис. 2
