Rutherford'un altın folyo deneyinde, alfa parçacıklarının çok küçük bir kısmının büyük açılarla saçılmasının temel nedeni nedir?
A) Atomun büyük kısmının boşluktan oluşması
B) Elektronların negatif yüke sahip olması
C) Atom çekirdeğinin pozitif yüklü ve yoğun olması
D) Alfa parçacıklarının yetersiz enerjiye sahip olması
Rutherford'un altın folyo deneyi, atomun yapısını anlamak için yapılan çığır açıcı bir deneydir. Bu deneyde, pozitif yüklü ve nispeten ağır olan alfa parçacıkları, çok ince bir altın folyoya gönderilmiştir.
Deneyden önce, atomun "üzümlü kek" modeli (Thomson modeli) geçerliydi. Bu modele göre, atom pozitif yüklü bir madde topu içinde rastgele dağılmış negatif yüklü elektronlardan oluşuyordu. Bu modele göre, alfa parçacıklarının altın folyodan geçerken ya hiç sapmaması ya da çok küçük açılarla sapması bekleniyordu.
Ancak deneyin sonuçları şaşırtıcıydı:
Alfa parçacıklarının büyük çoğunluğu altın folyodan neredeyse hiç sapmadan geçiyordu. Bu, atomun büyük bir kısmının boşluktan oluştuğunu gösteriyordu. (Bu, A seçeneğini açıklayan bir gözlemdir, ancak büyük açılı saçılmanın nedeni değildir.)
Çok az sayıda alfa parçacığı küçük açılarla sapıyordu.
En şaşırtıcı olanı ise, çok küçük bir kısmının (yaklaşık 8000'de 1) büyük açılarla, hatta bazıları geriye doğru saçılmasıydı.
Alfa parçacıklarının büyük açılarla saçılabilmesi için, atom içinde çok küçük, çok yoğun ve pozitif yüklü bir bölgeyle doğrudan veya çok yakın bir çarpışma yaşamaları gerekmektedir. Alfa parçacıkları da pozitif yüklü olduğundan, bu bölgeyle karşılaştıklarında güçlü bir elektriksel itme kuvvetine maruz kalırlar.
Elektronlar (B seçeneği) negatif yüklü olsalar da, alfa parçacıklarına göre çok hafiftirler ve atom içinde dağınık bir bulut oluştururlar. Bu nedenle, ağır ve hızlı alfa parçacıklarını büyük açılarla saptıracak kadar güçlü bir etkileşim sağlayamazlar.
Alfa parçacıklarının yetersiz enerjiye sahip olması (D seçeneği) durumu ise, parçacıkların folyodan geçememesi veya çok daha farklı bir etkileşim sergilemesi anlamına gelirdi, büyük açılı saçılmayı açıklamaz.
Bu gözlemlerin tek mantıklı açıklaması, atomun merkezinde, pozitif yüklü ve kütlesinin neredeyse tamamını barındıran çok küçük ve yoğun bir çekirdeğin (nükleusun) bulunmasıdır. Alfa parçacıkları bu pozitif yüklü çekirdeğe yaklaştıklarında veya doğrudan çarpıştıklarında, aynı yüklü oldukları için çok güçlü bir itme kuvvetiyle karşılaşır ve büyük açılarla saçılırlar.
