Moddaning fundamental tuzilishini tushunish fizika uchun nihoyatda muhim. Ushbu maqolaning markaziy mavzusi bo‘lgan — yadroning o‘lchamini aniqlash Rezerfordning oltin folga tajribasisiz deyarli imkonsiz bo‘lardi. Atomning Rezerford modeli atom haqidagi birinchi to‘g‘ri talqin bo‘lib, u Bohr (Bor) o‘z talqinini qurishi uchun asos yaratib berdi.

Rezerfordning oltin folga tajribasi

Rezerford tajribasidan oldin bizga ma’lum bo‘lgan atomning eng yaxshi modeli Tomson (Thomson) yoki “olxo‘ri-puding” (plum pudding) modeli edi. Bu modelga ko‘ra, atom musbat zaryadli “puding” moddasidan iborat bo‘lib, uning ichida manfiy zaryadli “olxo‘rilar” butun hajm bo‘ylab tarqalgan deb tasavvur qilingan. Keyinchalik Rezerfordning alfa-zarrachalar sochilishi (alpha-particle scattering) tajribasi atom tuzilishi haqidagi tasavvurimizni tubdan o‘zgartirdi. Rezerford ushbu modelni tekshirish uchun alfa-zarrachalar nurini yupqa oltin folgaga yo‘naltirdi va alfa-zarrachalarning folgadan qanday sochilib (tarqalib) qaytishini kuzatdi.

Tajriba natijasida Rezerford atom asosan bo‘sh fazodan iborat ekanini, markazda yadro joylashganini va elektronlar uning atrofida aylanib harakatlanishini ko‘rsatdi. Alfa-zarralar oltin folga tomonga otilganda, Rezerford 20000 zarrachadan taxminan 1 tasi harakat yo‘nalishini 90 darajadan ko‘proqqa o‘zgartirganini payqadi. Qolgan 19999 zarracha esa o‘z trayektoriyasidan juda kichik og‘ish bilan chetga burilgan. Bu esa atomning katta qismi bo‘sh fazodan iborat ekanini va massaning asosiy qismi markazda juda kichik hajmda jamlanganini anglatadi. Markazdagi bu hajm “yadro” (nucleus) deb nomlandi; bu so‘z lotin tilida “kichik yong‘oq” (little nut) ma’nosini bildiradi.

Ushbu tajriba orqali Rezerford quyidagi 3 ta kuzatuvni amalga oshirdi:

• Yuqori zaryadlangan alfa-zarralarning katta qismi folgadan og‘ishsiz to‘g‘ri o‘tib ketdi. Agar “olxo‘ri-puding” modeli to‘g‘ri bo‘lganida, barcha zarrachalardan aynan shunday natija kutilgan bo‘lardi.
• Ba’zi alfa-zarralar katta burchaklar ostida og‘ib qaytdi.
• Juda oz miqdordagi alfa-zarralar esa orqaga qayrilib ketdi! Rezerford bunga shunday izoh bergan: “Bu xuddi 15 dyuymli snaryadni yupqa salfetkaga otib, uning siz tomonga qaytib kelganidek aql bovar qilmas holat edi!”

Bu kuzatuvlarni tushuntirish uchun atomning yangi modeli zarur edi. Yangi modelda musbat zaryadli modda “yadro” deb ataluvchi kichik, ammo juda katta massali sohada jamlangan deb qaraldi. Elektronlar esa yadro atrofida aylanib yuradi, shu bilan bu model yakunlanadi (ya’ni elektronlar atomlarning bir-birining “hududiga” kirib ketishiga yo‘l qo‘ymaydi).

Yadroning o‘lchami

Rezerford tajribasi orqali yadroning o‘lchamini baholash mumkin bo‘ldi. Buni alfa-zarraning eng yaqin yaqinlashish nuqtasini (point of closest approach) topish orqali hisoblash mumkin. Kinetik energiyasi 5.5 MeV bo‘lgan alfa-zarralarni o‘q uzgandek yuborilganda, eng yaqin yaqinlashish nuqtasi taxminan 4×10^-14 m deb baholangan. Bu yerda ta’sir qilayotgan itarilish kuchi Kulon itarilishi (Coulomb repulsion) bo‘lgani uchun real “kontakt” yuz bermaydi. Bu esa yadroning o‘lchami 4×10^-14 m dan ham kichik ekanini anglatadi.

Keyinchalik tajribaning yana ko‘plab takrorlari (iteratsiyalari) o‘tkazilib, turli elementlar yadrolarining o‘lchamlari aniqroq o‘lchandi. Shundan so‘ng yadroning o‘lchamini baholash uchun formula aniqlab olindi.

Bu yerda R₀ = 1.2×10^-15 m.

Formuladan shuni xulosa qilish mumkinki, yadro hajmi R³ ga proportsional bo‘lgani uchun, u A (massa soni) ga ham proportsionaldir. Tenglamada yana bir e’tiborli jihat — zichlik (density) haqida hech narsa deyilmagan. Sababi, yadrolarning zichligi elementlarga qarab deyarli o‘zgarmaydi. Yadro zichligi taxminan 2.3×10¹⁷ kg.m^-3 ga teng.

Ko‘p beriladigan savollar – FAQs

Q1

Rezerfordning oltin folga tajribasi bizga atom tuzilishi haqida nimani o‘rgatdi?

Rezerfordning oltin folga tajribasi atomning katta qismi bo‘sh fazodan iborat ekanini va markazda juda kichik, ammo katta massali, musbat zaryadlangan yadro mavjudligini ko‘rsatdi.

Q2

Rezerfordning oltin folga tajribasida alfa-zarralar nima sababdan og‘di (deflektlandi)?

Rezerford zarrachalar folgadan to‘g‘ri o‘tib ketadi deb o‘ylagan. Ammo u zarrachalarning folgadan o‘tishda yo‘li siljishini yoki og‘ishini kuzatgan. Buning sababi — bir xil zaryadlar bir-birini itaradi.

Q3

Rezerford tajribasi dunyomizga qanday ta’sir ko‘rsatdi?

Rezerford tajribasi modda haqida yanada yaxshi, amaliyroq tushuncha berdi. U avvalgi tasavvurlarga qarshi qat’iy dalillarni taqdim etdi va faktlarga mos keladigan yangi modelni taklif qildi.

Q4

Nega Rezerford tajribasida oltin folga ishlatiladi?

Oltin folga Rezerfordning nurlar sochilishi (ray scattering) tajribasida oltinning juda yuqori egiluvchanligi (malleability) tufayli ishlatiladi. Tajribada nihoyatda yupqa oltin folga kerak bo‘ladi, oltin esa juda yupqa plyonkalar shaklida cho‘zilishi va yasalishi mumkin.

Q5

Rezerford tajribasi qanday ishlagan?

Rezerfordning oltin folga tajribasida juda mayda zarrachalar oltinning yupqa qatlamiga yo‘naltirildi. Zarrachalarning kichik bir qismi og‘ib ketgani, qolganlari esa qatlamdan o‘tib ketgani kuzatildi. Bu Rezerfordni atomning markazida uning massasi jamlangan degan xulosaga olib keldi.