Eisimpleirean de Cheistean a’ Deasbad Eachdraidh Lorg an Niùclas Atamach
B’ e clach-mhìle chudromach ann an eachdraidh na saidheans a bh’ ann an lorg an niùclas atamach, ag ath-bhualadh ar tuigse air structar stuth. Chan e a-mhàin gun tug an tachartas seo beachdan ùra air co-dhèanamh ataman ach chuir e an t-slighe air dòigh cuideachd airson leasachadh fiosaig agus ceimigeachd an latha an-diugh. San artaigil seo, rannsaichidh sinn eachdraidh lorg an niùclas atamach, nì sinn ath-sgrùdadh air cuid de dheuchainnean cudromach, agus bruidhnidh sinn air cuid de dhuilgheadasan eisimpleireach gus ar tuigse air a’ chuspair seo a dhoimhneachadh.
Eachdraidh Lorg an Niùclas Atamach
Tha grunn ìrean cudromach air a bhith ann an rannsachadh air structar atamach. Mus deach an niùclas atamach a lorg, b’ e am modail atamach a chaidh gabhail ris gu farsaing am modail “plum pudding” a mhol J.J. Thomson às deidh dha an dealan a lorg ann an 1897. Bha am modail seo a’ faicinn an dadaim mar chruinne le luchd dearbhach le dealanan le luchd àicheil sgapte timcheall air, mar reasanan ann am pudding.
Ach, chaidh càineadh a dhèanamh air a’ mhodail seo agus mu dheireadh chaidh a chur na àite le modail niùclasach an ataim le taing do dheuchainnean a rinn Ernest Rutherford agus a cho-obraichean, Hans Geiger agus Ernest Marsden, tràth san 20mh linn. Canar deuchainn sgapadh Rutherford no deuchainn foil òir ris an deuchainn seo.
Deuchainn Duilleag Òir
Chaidh an deuchainn seo a dhèanamh ann an 1909 aig Oilthigh Mhanchester. Anns an deuchainn, sgaoil Rutherford agus an sgioba aige mìrean alfa (a tha nan niùclas helium) a dh’ionnsaigh foil òir tana. Tha fios gu bheil cosgais dheimhinneach agus mais mhòr aig mìrean alfa. A rèir modail “plum pudding” Thomson, bha dùil gum biodh na mìrean alfa a’ dol tron foil òir le glè bheag de lùbadh no gun lùbadh sam bith.
Ach, sheall na toraidhean deuchainneach a chaochladh. Ged a chaidh a’ mhòr-chuid de na mìrean alfa tron foil òir gun a bhith air an lùbadh, chaidh àireamh bheag dhiubh a lùbadh aig ceàrnan glè mhòr, agus phreab cuid eadhon air ais a dh’ionnsaigh an stòr. Cha b’ urrainnear am beachd seo a mhìneachadh le modail Thomson.
Modail Atamach Rutherford
Bho na deuchainnean aige, cho-dhùin Rutherford gu robh a’ mhòr-chuid de mhais dadaim agus a h-uile cosgais dheimhinneach aige cruinnichte ann an sgìre bheag ann am meadhan an dadaim, ris an canar an niùclas a-nis. Bha dealanan le cosgais àicheil a’ cuairteachadh an niùclas seo, dìreach mar a bhiodh planaidean a’ cuairteachadh na grèine. Dh’atharraich an lorg seo am paradigm agus thug e air luchd-saidheans an dadam a thuigsinn chan ann mar chruinne chruaidh ach mar structar air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de dh’àite falamh le niùclas beag, cruaidh na mheadhan.
Ceistean Eisimpleir agus Deasbad
Gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air an lorg seo, leig dhuinn sùil a thoirt air cuid de dhuilgheadasan eisimpleireach co-cheangailte ri eachdraidh agus buaidhean lorg niùclas atamach.
Ceist 1:
Mìnich mar a bha deuchainn foil òir Rutherford eadar-dhealaichte bhon mhodail “pluma pudding” den dadam a mhol J.J. Thomson agus mar a thug na toraidhean taic do mhodail atamach Rutherford.
Deasbad:
Tha modail a’ “phluma pudding” a’ faicinn an ataim mar chruinne le luchdan dearbhach agus dealanan air an sgaoileadh gu cothromach air feadh. Anns a’ mhodail seo, cha bu chòir do mhìrean alfa a bhuaileas foil òir gluasad mòr fhaighinn oir thathas a’ creidsinn gu bheil na cosgaisean dearbhach is àicheil air an sgaoileadh gu cothromach air feadh an ataim.
Ach, sheall deuchainn foil òir Rutherford nach b’ urrainn do mhìrean alfa a dhol tron foil òir a-mhàin, ach gun deach an tionndadh aig ceàrnan mòra agus eadhon an ath-fhilleadh. Chuir an toradh seo dùbhlan air modail a’ “phlum pudding” agus thug e taic do mhodail anns an robh meadhan dùmhail, dearbhach aig an dadam (an niùclas). Chaidh a’ mhòr-chuid de mhìrean alfa tron àite falamh aig an dadam, ach nuair a bhuail iad an niùclas, chaidh an tionndadh gu mòr, a’ mìneachadh nan beachdan.
Ceist 2:
Ma bha an ceudad de ghràineanan alfa a phreab air ais nas fhaisge air an stòr beag anns an deuchainn leis an fhoil òir, carson a bha an toradh seo cudromach ann a bhith a’ toirt taic do lorg an niùclas atamach?
Deasbad:
Ged nach deach ach ceudad beag de na gràineanan alfa a nochdadh, tha an toradh seo cudromach. Tha seo air sgàth nach eil coltachd ann gun tèid gràin alfa a thionndadh no a nochdadh air ais ach ma bhuaileas e gu dìreach ri rudeigin glè mhòr agus le cosgais dheimhinneach. Leis nach deach ach ceudad beag de na gràineanan a nochdadh, tha seo a’ nochdadh gu bheil am gràin mhòr glè bheag an taca ri meud iomlan an dadaim, agus mar sin a’ dearbhadh gu bheil a’ mhòr-chuid de mhais an dadaim dùmhail anns an niùclas.
Ceist 3:
Thoir cunntas air buaidh lorg niùclas atamach air leasachadh saidheans, gu h-àraidh ann an raointean fiosaigs agus ceimigeachd.
Deasbad:
Rinn lorg an niùclas atamach an t-slighe airson tuilleadh leasachaidhean ann am fiosaig niùclasach agus ceimigeachd cuantamach. Thug e tuigse nas fheàrr air ath-ghnìomhachd cheimigeach agus rèiteachadh dealanan taobh a-staigh dadaman. Ann am fiosaig, lean seo gu leasachadh mhodalan atamach nas cruinne, a thug air Niels Bohr modail Bohr den dadam a thoirt a-steach, a mhìnich orbitan dealan nas fheàrr.
A bharrachd air sin, lean tuigse air niùclas atamach gu lorg isotopan, ath-bheachdan niùclasach, agus teicneòlas lùtha niùclasach. Tha modaladh niùclasach riatanach cuideachd airson tuigse fhaighinn air iongantas rèidio-ghnìomhachd agus lobhadh niùclasach, aig a bheil tagraidhean ann an leigheas, an àrainneachd, agus teicneòlas.
Co-dhùnadh
B’ e clach-mhìle ann an saidheans a bh’ ann an lorg an niùclas atamach a chuidich sinn chan ann a-mhàin le bhith a’ tuigsinn structar bunaiteach stuth ach a bhrosnaich cuideachd innleachdan teicneòlach agus teòiridhean a tha fhathast buntainneach an-diugh. Le bhith a’ sgrùdadh thachartasan cudromach mar dheuchainn foil òir Rutherford, chì sinn mar a bhrosnaich rannsachadh saidheansail crìochan eòlais agus a rèiteachadh an t-slighe airson tuigse nas doimhne air ar cruinne-cè. Le bhith ag ionnsachadh tro dhuilgheadasan co-cheangailte, faodaidh oileanaich agus tidsearan na bun-bheachdan sin a dhaingneachadh ann an co-theacsan eachdraidheil agus saidheansail.
