Atomning planetar modeli

Atomning planetar modeli
Atomning planetar modeli: yadro (qizil rangda) va elektronlar (yashil rangda)

Atomning planetar modeli, yoki Rezerfordning atom modeli — atom tuzilishining tarixiy jihatdan muhim modeli bo‘lib, uni fizik Ernest Rezerford (1871—1937) o‘zining klassik maqolasida taklif qilgan. Ushbu maqola 1911-yilda nashr etilgan bo‘lib, unda tajribalar davomida alfa-zarrachalarning yupqa oltin folgada sochilishidan olingan natijalar tahlil qilinib, statistik jihatdan qayta ishlangan. Bu tajribalarni Geyger va Marsden 1909-yilda o‘tkazgan.

Ushbu modelda Rezerford atom tuzilishini uning deyarli butun massasi jamlangan juda kichik, musbat zaryadlangan yadro va uning atrofida aylanadigan elektronlardan iborat deb tasvirlaydi. Bu sayyoralarning Quyosh atrofida aylanishiga o‘xshaydi.

Atomning planetar modeli atom tuzilishi haqidagi zamonaviy tasavvurlarga umumiy jihatdan mos keladi. Biroq elektronlar harakatini klassik mexanika qonunlari bilan tasvirlab bo‘lmaydi; bu harakat kvant mexanikasi asosida tavsiflanadi.

Tarixan Rezerfordning planetar modeli Tomsonning «mayizli puding» modelining o‘rnini egallagan. Bu modelga ko‘ra, manfiy zaryadlangan elektronlar musbat zaryadi butun hajmi bo‘ylab taqsimlangan atom ichida aylana orbitalar bo‘ylab joylashadi. Ular xuddi puding ichidagi mayizlarga o‘xshaydi. Aslida esa Rezerford o‘z tajribalari orqali Tomson taklif qilgan, atom planetar tuzilishga ega deb hisoblovchi boshqa modelning to‘g‘riligini amalda tasdiqlagan.

Tarixiy ma’lumot

Tomson atom modelining sxemasi. Tomson modelida «korpuskulalar» (elektronlar) musbat zaryadlangan yadro atrofida emas, balki musbat zaryad buluti ichida joylashgan.

1904-yilga kelib yapon fizigi Nagaoka Xantaro atomning dastlabki «planetar model»ini («Saturn tipidagi atom»). Keyinchalik bu model noto‘g‘ri ekani aniqlandi. U Saturn halqalarining barqarorligiga oid hisob-kitoblarga qiyosan ishlab chiqilgan edi (halqalar sayyoraning juda katta massasi tufayli muvozanatda turadi). Nagaoka modeli xato bo‘lsa-da, undan kelib chiqqan ikkita xulosa bashoratdek ro‘yobga chiqdi:

Rezerford atom tuzilishining yangi modelini 1911-yilda o‘z rahbarligida 1909-yili o‘tkazilgan, alfa-zarrachalarning oltin folgada sochilishiga oid tajribalar natijalarini tahlil qilish asosida taklif etgan.

Bu tajribalarda kutilmaganda statistik jihatdan izohlab bo‘lmaydigan darajada ko‘p alfa-zarrachalar katta burchaklarga og‘ib sochilgan. Bu holat sochilish markazi juda kichik o‘lchamli ekanini hamda unda katta elektr zaryadi va atom massasining asosiy qismi jamlanganini ko‘rsatgan.

Rezerfordning hisob-kitoblariga ko‘ra, musbat yoki manfiy zaryadlangan sochilish markazi atom o‘lchamidan kamida 3000 marta kichik bo‘lishi kerak edi. O‘sha paytda atom o‘lchami allaqachon ma’lum bo‘lib, taxminan 10−10 m deb baholangan. O‘sha paytda elektronlar allaqachon kashf etilgan, ularning massasi va zaryadi aniqlangan edi. Shuning uchun keyinchalik yadro deb atalgan sochilish markazi elektronlarnikiga qarama-qarshi ishorali zaryadga ega bo‘lishi kerak edi. Rezerford zaryad miqdorini atom tartib raqami bilan bog‘lamagan. Bunday xulosaga keyinroq kelingan. Rezerfordning o‘zi esa yadro zaryadi atom massasiga proporsional, deb taxmin qilgan. Yadroning elektr zaryadi bilan atom tartib raqami (kimyoviy elementning tartib raqami) o‘rtasidagi bog‘liqlikni Genri Mozli o‘z tajribalarida 1913-yilda aniqlagan.

Planetar modelning kamchiligi atomlarning barqarorligini tushuntirib bera olmasligi edi. Elektronlar yadro atrofida aylanib, markazga intilma tezlanishga ega bo‘lgani uchun, xuddi Quyosh atrofida harakatlanadigan sayyoralar singari, klassik elektrodinamika qonunlariga ko‘ra elektromagnit to‘lqinlar chiqarishi, shu nurlanish natijasida orbital harakatning kinetik energiyasini yo‘qotishi va oxir-oqibat yadroga «qulashi» kerak edi. Klassik elektrodinamika usullari yordamida bajarilgan hisob-kitoblarga ko‘ra, elektronlar taxminan 10−11 soniya ichida yadroga «qulashi» kerak edi.

Bu ziddiyat planetar modelning keyinchalik Bor atom modeli sifatida rivojlantirilishi orqali bartaraf etildi. Unda de Broyl to‘lqinlari asosida elektronlarning orbital harakati uchun klassik qonunlardan farq qiladigan qonunlar ilgari surildi. Klassik elektrodinamikaning tajriba natijalariga zid xulosalarini esa kvant mexanikasining rivojlanishi to‘liq tushuntirib berdi.