원자핵 발견 / 러더퍼드(알파입자 산란실험)

 

뉴질랜드 출신인 영국의 물리학자 러더퍼드는 α입자(방사능에 의하여 생기는 헬륨 원자핵)를 사용하여 실험적으로 원자의 구조를 결정해 보려고 하였다.

 

 

 

 

매우 얇게 핀 금박을 중심에 두고 그 주위를 형광이 칠해져 있는 판으로 둘러싸고, 그 금박에 알파 입자를 쏜다.

 

 

이때 이 알파 입자는 He2+입자인데, 헬륨 중성 원자에서 전자 2개를 뺀 헬륨을 금박에 쏜다.

 

그러면 헬륨 빛이 금박에 맞는데 거의 대부분은 그냥 지나가지만 극히 일부가 휘거나 튕겨져 나온다.

 

 

그 이유는 원자핵과 전자 사이의 거리는 아주 멀기 때문이다. 축구장을 원자, 완두콩을 핵이라면 축구장

가장자리에 전자가 있다고 보면 된다.

 

 

 

알파 입자가 통과하는 금박을 확대해보면 위의 그림과 같이 설명할 수 있다.

 

알파 입자가 빈 공간을 통과하는 것과 핵을 스쳐 휘어지는 것 그리고 핵과 충돌해서 튕겨 나오는 것이 있다.

 

<실험 결과>

1.거의 대부분이 금속박을 그냥 통과했다.

2.극히 일부분이 휘었다.

3.극히 일부분이 튕겼다.

 

<실험 결론>

1. 대부분의 알파 입자가 통과했다는 것은 원자의 대부분이 빈공간이다.

2. 극히 일부분이 휘었다는 것은 +전하가 있다는 것.

3. 극히 일부분이 튕겼다는 것은 단단하고 질량이 크다 것.

 

이 실험으로 러더퍼드는 원자의 중심에 (+) 전하를 띤 매우 무거운 물체가 자리잡고 있다고 증명한다.

 

즉, 원자핵을 발견한 것이다.

 

물체가 (+) 전하를 띠는 이유는 쏘아보낸 헬륨이 (+)전하를 띠기 때문이다.

 

만약 (−) 전하였다면 그대로 흡수되었을 것이다.

 

 

원자는 중앙에 +원자핵이 있고 주변에 –전자가 있다고 러더퍼드는 생각했다.