रदरफोर्ड परमाणु मॉडल

हम सभी ने पद्धति में आलू देखे हैं। पहले यह माना जाता था कि एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन धनात्मक आवेश पर वितरित होते हैं, जैसे पद्धति में आलू। दूसरे शब्दों में, यह माना जाता था कि धनात्मक आवेश परमाणु में सभी जगह पाया जाता है और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन इस पर असमान रूप से वितरित होते हैं, जैसे पद्धति में आलू। इस परमाणु मॉडल की अवधारणा को आलू और पद्धति मॉडल के रूप में जाना जाता है। यह अवधारणा J.J. Thomson द्वारा पेश की गई थी, जो इलेक्ट्रॉन के आविष्कारक भी थे। जैसा कि आलू और पद्धति मॉडल के अनुसार, परमाणु के धनात्मक और ऋणात्मक आवेश परमाणु के शरीर में सभी जगह वितरित होते हैं और परमाणु में कोई संकेंद्रित द्रव्यमान नहीं होना चाहिए।
1899 में, मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के एर्नेस्ट रदरफोर्ड ने अमावस्या रेडियोधर्मी पदार्थ जैसे यूरेनियम से उत्पन्न धनात्मक चार्ज वाले हीलियम आयन, अल्फा कणों की खोज की। ये अल्फा कण जब जिंक सल्फाइड से लिप्त स्क्रीन पर प्रहार करते हैं, तो उज्ज्वल धब्बे बनाते हैं। चूंकि परमाणु में कोई संकेंद्रित द्रव्यमान नहीं होता, इसलिए यह अनुमान लगाया गया कि अगर एक पतला धातु का फोइल धनात्मक चार्ज वाले अल्फा कणों से बमबारी किया जाए, तो ऐसे सभी अल्फा कण फोइल से गुजरेंगे बिना अपने यात्रा पथ में किसी बड़े विक्षेप के।

परमाणुओं में विकसित होने वाले छोटे विद्युत क्षेत्र पार्टिकल की गति पर बहुत कम प्रभाव डाल सकते हैं। इसलिए यह अनुमान लगाया गया कि अल्फा कणों के गति पथ में 1o से कम विक्षेप हो सकता है। यह अनुमान एर्नेस्ट रदरफोर्ड को परमाणुओं के आलू और पद्धति मॉडल की जाँच करने के लिए प्रयोग करने के लिए प्रेरित किया। उन्होंने अपने साथी वैज्ञानिक एर्नेस्ट मार्सडेन और हांस गेगर को अल्फा कणों से एक पतला धातु का फोइल पर बमबारी करने का निर्देश दिया। निर्देशों के अनुसार, एर्नेस्ट मार्सडेन और हांस गेगर ने एक प्रयोग किया और इतिहास बनाया। उन्होंने अल्फा किरण बंदूक के सामने एक बहुत ही पतला सोने का फिल्म रखा। उन्होंने सोने के फिल्म के चारों ओर जिंक सल्फाइड स्क्रीन रखी ताकि अल्फा कण इस पर प्रहार करते समय उज्ज्वल धब्बे देखे जा सकें। उन्होंने एक अंधेरे कमरे में प्रयोग किया। उन्होंने प्रयोग के दौरान देखा कि जैसा अनुमान लगाया गया था, अल्फा कण फिल्म से गुजर रहे थे और फिल्म के पीछे जिंक सल्फाइड स्क्रीन पर प्रहार कर रहे थे।

लेकिन स्क्रीन पर उज्ज्वल धब्बों की गिनती करने के बाद उन्हें अप्रत्याशित परिणाम मिला। सभी अल्फा कण जैसा अनुमान लगाया गया था, सीधे फोइल से गुजरने वाले नहीं थे। बमबारी किए गए अल्फा कणों का बहुत कम प्रतिशत फोइल से गुजरते समय अपने यात्रा पथ में बदलाव कर रहा था। न केवल पार्टिकल अपने रास्ते से विक्षेपित हो रहे थे, बल्कि उनमें से बहुत कम लगातार स्रोत या अल्फा गन की ओर वापस लौट रहे थे। अवलोकन के विस्तृत अध्ययन के बाद, एर्नेस्ट मार्सडेन और हांस गेगर ने एर्नेस्ट रदरफोर्ड को एक रिपोर्ट प्रस्तुत की। उनकी रिपोर्ट को देखने और अध्ययन करने के बाद, रदरफोर्ड ने एक परमाणु का एक अलग मॉडल अनुमान लगाया, जिसे रदरफोर्ड परमाणु मॉडल के रूप में जाना जाता है।

उन्होंने अनुमान लगाया कि जो अल्फा कण सीधे वापस लौट आए, उन्होंने किसी बहुत भारी द्रव्यमान से टकराया होगा और वह द्रव्यमान धनात्मक चार्ज वाला होगा। यह भी पाया गया कि कुछ विक्षेपित अल्फा कण वापस नहीं लौटे, बल्कि उनका बहुत बड़ा विक्षेप कोण था। विक्षेप के विभिन्न कोणों और इन कोणों से विक्षेपित पार्टिकलों की संख्या के अवलोकन से उन्होंने अनुमान लगाया कि धनात्मक अल्फा कण एक तुलनात्मक रूप से बड़े संकेंद्रित धनात्मक चार्ज से प्रभावित हो रहे थे। उन्होंने कहा कि परमाणु में द्रव्यमान और धनात्मक चार्ज का संकेंद्रण एक ही स्थान पर है और यह परमाणु के केंद्र पर है और उन्होंने इसे परमाणु का नाभिक कहा। उन्होंने यह भी कहा कि केंद्रीय नाभिक के अलावा, परमाणु का पूरा अंतरिक्ष रिक्त है।

इस सोने के फोइल प्रयोग के बाद, रदरफोर्ड ने परमाणु का एक अधिक वास्तविक मॉडल दिया। इस मॉडल को नाभिकीय परमाणु मॉडल या परमाणु का ग्रहीय मॉडल भी कहा जाता है। यह मॉडल 1911 में दिया गया था। रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के अनुसार, परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान इस नाभिक में संकेंद्रित है। यह नाभिक धनात्मक चार्जित है और इसके चारों ओर छोटे और हल्के ऋणात्मक चार्जित कण, जिन्हें इलेक्ट्रॉन कहा जाता है, घूमते हैं। ये इलेक्ट्रॉन ग्रहीय प्रणाली में ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमने जैसे नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। इसीलिए इस मॉडल को परमाणु का ग्रहीय मॉडल भी कहा जाता है।

नाभिक की त्रिज्या लगभग 10-13 सेमी है। नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों द्वारा घूमने वाले वृत्ताकार मार्ग की त्रिज्या लगभग 10-12 सेमी है, जो इलेक्ट्रॉन की व्यास से अधिक है। परमाणु की त्रिज्या लगभग 10-8 सेमी है। इस प्रकार, ग्रहीय प्रणाली की तरह, परमाणु भी अत्यंत खुला होता है, जिसके कारण इसे विभिन्न प्रकार के उच्च गति वाले कणों से भेद किया जा सकता है। रदरफोर्ड का ग्रहीय परमाणु मॉडल नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है-

धनात्मक चार्जित नाभिक और नाभिक के चारों ओर घूमने वाले ऋणात्मक चार्जित इलेक्ट्रॉन के बीच एक आकर्षण बल मौजूद है। धनात्मक चार्जित नाभिक और ऋणात्मक चार्जित इलेक्ट्रॉन के बीच का इलेक्ट्रोस्टैटिक बल, सूर्य और सूर्य के चारों ओर घूमने वाले ग्रहों के बीच के गुरुत्वाकर्षण बल के समान है। इस ग्रहीय परमाणु का अधिकांश भाग खुला अंतरिक्ष है, जो धनात्मक चार्जित छोटे कणों, जैसे अल्फा कणों के गुजरने के लिए कोई प्रतिरोध नहीं प्रदान करता है।
परमाणु का नाभिक बहुत छोटा, घना और धनात्मक चार्जित है, जिसके परिणामस्वरूप धनात्मक चार्जित कणों का विक्षेप होता है। धनात्मक चार्जित अल्फा कणों के विक्षेप की घटना, धनात्मक चार्जित नाभिक द्वारा धनात्मक चार्जित अल्फा कणों के विक्षेप की व्याख्या करती है, जैसा कि एर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा देखा गया था। एर्नेस्ट रदरफोर्ड परमाणु मॉडल ने इंग्लिश भौतिकविद् सर J.J. Thomson द्वारा दिए गए थॉमसन के आलू और पद्धति मॉडल को बदलने में सफल रहा।

एर्नेस्ट रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के अनुसार, इलेक्ट्रॉन परमाणु के द्रव्यमान से जुड़े नहीं होते। इलेक्ट्रॉन या तो अंतरिक्ष में स्थिर होते हैं या नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार मार्ग में घूमते हैं। लेकिन यदि इलेक्ट्रॉन स्थिर हों, तो इलेक्ट्रॉन और नाभिक के बीच के आकर्षण बल के कारण वे नाभिक में गिर जाने चाहिए। दूसरी ओर, यदि इलेक्ट्रॉन वृत्ताकार मार्ग में घूम रहे हों, तो विद्युत चुंबकीय सिद्धां