Thứ Bảy, 06/6/2020 Cấu trúc Cổng Đăng nhập
Tin hoạt động SởTin trong tỉnhTin trong nướcTin thế giớiTin tổng hợpSở hữu trí tuệHoạt động KH&CN cơ sởPhổ biến pháp luậtPhòng, chống dịch bệnh COVID-19
TIN TỨC - SỰ KIỆN: Tin thế giới
Cập nhật: Thứ Tư, ngày 13/11/2019

Thí nghiệm phát hiện hạt nhân nguyên tử
Năm 1911, Ernest Rutherford phát hiện hạt nhân nguyên tử khi thực hiện thí nghiệm bắn phá một lá vàng mỏng bằng chùm hạt alpha phát ra từ radium. Khám phá này là tiền đề để Rutherford xây dựng mô hình hành tinh nguyên tử sau này.
Ernest Rutherford và thí nghiệm tán xạ hạt alpha. Ảnh: Biography.

Ernest Rutherford sinh ra ở New Zealand vào năm 1871, trong một gia đình gồm 12 người con. Ngay từ lúc còn nhỏ, ông đã phải làm việc tích cực để giúp cha mẹ canh tác ruộng đồng. Nhờ thành tích học tập xuất sắc ở trường trung học, ông giành được một suất học bổng của Đại học New Zealand. Sau khi tốt nghiệp, ông tiếp tục nhận một học bổng khác để trở thành nghiên cứu sinh tại Đại học Cambridge (Anh) vào năm 1894. Thời điểm biết tin mình có thể sang Anh du học, ông đang ở ngoài vườn giúp cha nhổ khoai tây. “Đây sẽ là những củ khoai cuối cùng con nhổ trên cánh đồng này”, Rutherford mừng rỡ nói với cha.

Trong thời gian ở Đại học Cambridge, Rutherford làm việc trong Phòng thí nghiệm Cavendish cùng với J.J. Thomson, người phát hiện ra electron. Tài năng của Ruthherford nhanh chóng được công nhận với nhiều công trình nghiên cứu nổi bật và ông trở thành giáo sư của Đại học McGill ở Montreal (Canada) vào năm 1898. Tại đó, ông xác định bức xạ alpha và beta là hai loại bức xạ riêng biệt, đồng thời nghiên cứu một số tính chất của chúng, mặc dù ông không biết bản chất của hạt alpha là hạt nhân nguyên tử Heli (He2+).

Năm 1901, Rutherford và nhà hóa học Frederick Soddy phát hiện nguyên tố phóng xạ có thể phân rã thành một nguyên tố khác. Khám phá này mang lại cho Rutherford giải thưởng Nobel Hóa học năm 1908. Nhưng trong suốt sự nghiệp nghiên cứu khoa học, Rutherford thường nói về mình là một nhà vật lý, không phải nhà hóa học.

Phát hiện hạt nhân nguyên tử

Năm 1907, Rutherford trở về Anh, công tác tại Đại học Manchester. Năm 1909, Rutherford và học trò tên là Ernest Marsden thực hiện thí nghiệm về tán xạ hạt alpha. Rutherford dùng một nguồn phóng xạ alpha, cụ thể là radium, đặt trong một hộp bằng chì có khe hở hẹp để tạo ra chùm hạt alpha nhỏ. Ông bắn chùm hạt alpha vào một lá vàng cực mỏng sao cho nó có thể xem như một lớp nguyên tử vàng. Sau lá vàng ông đặt một màn chắn huỳnh quang hình vòng cung phủ hợp chất kẽm sunfua (ZnS). Hợp chất này sẽ phát sáng khi va chạm với các hạt tích điện – trong thí nghiệm này là hạt alpha.

Rutherford giao nhiệm vụ cho Marsden quan sát và ghi chép vị trí của những chấm sáng trên màn chắn khi hạt alpha va đập với nó trong căn phòng tối. Dựa vào vị trí xuất hiện những chấm sáng, Rutherford nhận thấy đa số hạt alpha bay xuyên qua lá vàng mỏng với hướng di chuyển không đổi. Một số hạt alpha bị lệch hướng, chứng tỏ có va chạm trước khi bay ra khỏi lá vàng.

Điều thú vị là có một số rất ít hạt alpha bật ngược trở lại với góc tán xạ lớn hơn 90 độ do va chạm trực diện với một vật mang khối lượng nào đó. “Điều này giống như bạn bắn súng vào một tờ giấy mỏng và thấy vài viên đạn quay ngược về phía bạn”, Rutherford mô tả lại kết quả thí nghiệm một cách đầy hình tượng.

Hiện tượng trên không thể giải thích bằng mô hình nguyên tử đang thịnh hành vào thời điểm đó gọi là “mô hình bánh pudding” do J.J. Thomson đề xuất. Trong mô hình nguyên tử của J.J. Thomson, các electron được cho là bị mắc kẹt trong một khối vật chất tích điện dương, như nho khô trong một cái bánh pudding. Nhưng kiểu sắp xếp này chỉ gây ra một góc tán xạ nhỏ, không giống những gì Marsden đã quan sát.

Sau khi suy nghĩ kỹ về kết quả thí nghiệm, Rutherford đưa ra kết luận cuối cùng. Rutherford cho rằng một số hạt alpha bị lệch hướng do chịu tác động của một lượng lớn điện tích dương tập trung trong một không gian rất nhỏ ở trung tâm nguyên tử vàng. Các electron của nguyên tử quay quanh lõi trung tâm, giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời. Phần lõi này được gọi là hạt nhân nguyên tử.

Rutherford thực hiện các phép toán để ước lượng kích thước của hạt nhân. Ông nhận thấy nó chỉ lớn bằng khoảng 1/100.000 kích thước nguyên tử. Do đó, nguyên tử chủ yếu là không gian trống.

Tháng 3/1911, Rutherford trình bày kết quả nghiên cứu tại một cuộc họp của Hội Văn học và Triết học Manchester. Tháng 5/1911, ông xuất bản một bài báo về việc khám phá hạt nhân nguyên tử trên tạp chí Philosophical Magazine. Trong đó, ông đề xuất mô hình hành tinh nguyên tử với nội dung cơ bản như sau: (1) Nguyên tử gồm một hạt nhân chiếm thể tích cực nhỏ ở chính giữa, tại đó tập trung điện tích dương và gần như toàn bộ khối lượng nguyên tử, (2) Xung quanh hạt nhân có các electron chuyển động theo quỹ đạo giống như các hành tinh quay quanh Mặt trời. (3) Tổng điện tích âm của các electron bằng tổng điện tích dương của hạt nhân nên bình thường nguyên tử trung hòa về điện.

Tuy nhiên, hạn chế của mô hình hành tinh nguyên tử là nó không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của chúng. Cụ thể, theo phương trình Maxwell, electron bức xạ năng lượng liên tục dưới dạng sóng điện từ khi quay quanh hạt nhân. Như vậy năng lượng và vận tốc của electron phải giảm dần theo thời gian và bị hút về phía hạt nhân. Do đó nguyên tử không thể tồn tại bền vững, hoàn toàn trái ngược với thực tế.

Năm 1913, nhà vật lý Niels Bohr người Đan Mạch vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng vào hệ thống nguyên tử, đề xuất một mẫu nguyên tử mới gọi là mẫu nguyên tử Bohr. Mô hình này giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử, đặc biệt là nguyên tử hydro. Bohr vẫn giữ mô hình hành tinh nguyên tử của Rutherford, nhưng ông cho rằng hệ thống nguyên tử bị chi phối bởi những quy luật đặc biệt có tính lượng tử mà ông đề ra dưới dạng hai tiên đề: (1) Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ. (2) Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.

Mặc dù thí nghiệm của Rutherford không thể xác định được hạt nhân cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn bao gồm proton và neutron, nhưng khám phá của ông vẫn vô cùng quan trọng và tiền đề cho sự phát triển của vật lý hạt nhân hiện đại sau này.

http://khoahocphattrien.vn
Tin, bài cùng lĩnh vực
Các nhà nghiên cứu xác định cơ chế biến da trở thành một hàng rào bảo vệ (05/6/2020)
Thiết kế các hạt nano kích thích hệ thống miễn dịch giúp nó tấn công các khối u (05/6/2020)
Protein có nguồn gốc từ nấm tăng cường cơ bắp tốt hơn protein sữa (03/6/2020)
Nga cấp phép loại thuốc đầu tiên chữa COVID-19 (03/6/2020)
Theo dõi nước thải có thể dự báo điểm nóng Covid-19 trước một tuần (01/6/2020)
Tích hợp năng lượng gió, sóng, mặt trời trong trạm phát điện nổi trên biển (01/6/2020)
Sử dụng nấm men để tái tạo SARS-CoV-2: Thay đổi cách tiếp cận trong phân lập virus (29/5/2020)
Chế tạo thành công mắt nhân tạo như mắt thật (26/5/2020)
Ánh sáng màu tím kích hoạt một cách có chọn lọc cơ chế tác dụng của thuốc trong các nhóm tế bào nhỏ (26/5/2020)
Thử nghiệm vaccine phòng COVID-19 trên hơn 10.000 người (26/5/2020)
Thiết kế vắc-xin từ protein nhân tạo (26/5/2020)
Lần đầu tiên thử nghiệm thành công tế bào gốc phôi điều trị bệnh gan (25/5/2020)
Rút ngắn quá trình phát triển các vật liệu bền hơn nhờ học máy (25/5/2020)
Hai ca bệnh tim đầu tiên được điều trị bằng tế bào gốc vạn năng (25/5/2020)
AI chưa đủ chính xác và ổn định trong tái tạo hình ảnh y khoa (22/5/2020)
Lần đầu tiên thử nghiệm thành công tế bào gốc phôi điều trị bệnh gan (22/5/2020)
Các nhà khoa học phát triển kỹ thuật điều trị thần kinh siêu âm không xâm lấn (21/5/2020)
Thuốc tiêm phòng ngừa HIV dài hạn (21/5/2020)
Tìm ra kháng thể ngăn chặn được nguy cơ nhiễm COVID-19 (21/5/2020)
Mỹ thử nghiệm thuốc ngừa HIV cho kết quả tích cực (20/5/2020)
Đột phá giúp khôi phục thị lực cho người mù (19/5/2020)
Vaccine chống Covid-19 thử nghiệm trên người cho kết quả khả quan (19/5/2020)
Các nhà khoa học Israel phát triển phương pháp chụp ảnh 3D các quá trình di chuyển của các tế bào sống (19/5/2020)
Mỹ phát triển lõi lò phản ứng làm bằng công nghệ in 3D (15/5/2020)
Israel thử nghiệm thành công thuốc điều trị bệnh COVID-19 (15/5/2020)
Biến chất thải nhựa bọt thành vật liệu giá trị cao (15/5/2020)
Tấm năng lượng mặt trời tự "đổ mồ hôi" để làm mát (15/5/2020)
Kỹ thuật siêu âm có thể điều trị bệnh Alzheimer (13/5/2020)
Mỹ thử nghiệm vaccine COVID-19 trên 600 người (13/5/2020)
Trích xuất chitin từ vỏ giáp xác nhờ trái cây thải loại (13/5/2020)
Mô đun tách nước: nguồn năng lượng vĩnh cửu (13/5/2020)
Nghiên cứu tiết lộ chiến lược một bước cho tái chế nhiên liệu hạt nhân đã sử dụng (13/5/2020)
Sản xuất ethylene hiệu quả, thân thiện với môi trường nhờ chất xúc tác mới (13/5/2020)
Vòng tay giám sát mức phơi nhiễm với bụi và Covid-19 (11/5/2020)
Các nhà nghiên cứu tìm ra cách mới để phát hiện tin tức giả (11/5/2020)
Đột phá: Các nhà khoa học phát minh ra loại gel có thể hàn gắn mọi vết thương trên cơ thể và trong cả nội tạng (11/5/2020)
Nhật Bản sản xuất thành công kháng thể nhân tạo chống SARS-CoV-2 (11/5/2020)
Lọc nước bằng máy tạo hơi nước hữu cơ giá rẻ (27/4/2020)
Công bố bản đồ địa chất mặt trăng hoàn chỉnh nhất (27/4/2020)
Hình ảnh 3D chi tiết chưa từng có của tế bào sống (22/4/2020)
Khử trùng tay bằng năng lượng mặt trời giành chiến thắng Global Hack (22/4/2020)
Cảm biến sinh học phát hiện nCoV dưới một phút (22/4/2020)
Pin proton hữu cơ mới tích trữ năng lượng bền vững (21/4/2020)
Tìm ra vật liệu khẩu trang từ bã mía chặn được virus SARS-CoV-2 (21/4/2020)
Các lợi ích xử lý dữ liệu quang học từ công nghệ di động mới (21/4/2020)
Xét nghiệm nước bọt đầu tiên chẩn đoán COVID-19 (21/4/2020)
Phương pháp tinh chỉnh các vật liệu oxit phức hợp mới (21/4/2020)
Công nghệ máy bay không người lái mới phát hiện người có triệu chứng mắc Covid-19 (21/4/2020)
Thiết bị cách ly giúp ngăn lây nhiễm khi điều trị COVID-19 (21/4/2020)
Xét nghiệm mới phát hiện chính xác virus SARS-CoV-2 trong vài phút (17/4/2020)
Tải ứng dụng Khai báo y tế toàn dân NCOV
Ứng dụng trên IOS
Ứng dụng trên Android
Quyết định số 726/QĐ-UBND về việc Quyết định v/v phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp tỉnh (Lần 1, năm 2020)

Quyết định số 3110/QĐ-UBND về việc Quyết định v/v Phê duyệt đề tài: Nghiên cứu xây dựng mô hình ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ trong nuôi cá chình lồng tại Quảng Trị

Quyết định số 214/QĐ-SKHCN về việc Quyết định phê duyệt danh mục nhiệm vụ thường xuyên theo chức năng của Trung tâm Nghiên cứu, ứng dụng và Thông tin KH_CN thực hiện năm 2020

Quyết định số 2625/QĐ-UBND về việc Quyết định v/v phê duyệt đề tài: "Đánh giá nhu cầu thị trường lao động và đề xuất các giải pháp về đào tạo nhằm phát triển nguồn nhân lực tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2019 - 2025 và tầm nhìn đến năm 2030"

Quyết định số 221/QĐ-SKHCN về việc Quyết định về việc thành lập Đoàn thẩm tra về An toàn và kiểm soát bức xạ

Quyết định số 222/QĐ-SKHCN về việc Quyết định về việc thành lập Đoàn thẩm tra về An toàn và kiểm soát bức xạ tại cơ sở phòng khám Đa khoa Tâm An

Báo cáo số 94/BC-SKHCN về việc Báo cáo kết quả 5 năm thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng bộ tỉnh lần thứ XVI trong lĩnh vực Khoa học và Công nghệ

Kế hoạch số 31/KH-SKHCN về việc Kế hoạch Thực hiện Chỉ thị số 10/CT-TTg ngày 22/4/2019 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường xử lý, ngăn chặn có hiệu quả tình trạng nhũng nhiễu, gây phiền hà cho người dân, doanh nghiệp trong giải quyết công việc

Quyết định số 272/QĐ-SKHCN về việc Quyết định Ban hành Quy trình triển khai thực hiện Chính sách hỗ trợ ứng dụng, nhân rộng các kết quả khoa học và công nghệ trên địa bàn tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2017 - 2025

Quyết định số 27/QĐ-SKHCN về việc Về việc ban hành Quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN Quảng Trị

Thông báo về việc tổ chức cuộc thi "Khởi nghiệp đổi mới sáng tạo" tỉnh Quảng Trị năm 2020

Báo cáo kiểm tra về tiêu chuẩn, đo lường, chất lượng và nhãn hàng hóa trước, trong và sau Tết Nguyên đán Canh Tý năm 2020

Báo cáo tình hình giám sát, đánh giá tổng thể đầu tư năm 2019

Thông báo đề xuất tham gia Chính sách hỗ trợ ứng dụng, nhân rộng các kết quả KH_CN thực hiện năm 2020

Quyết định về việc giao dự toán thu, chi ngân sách Nhà nước (đợt 1) Kinh phí sự nghiệp khoa học và công nghệ năm 2020

Quy chế tiếp công dân của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Trị
Nội quy tiếp công dân
Thống kê lượt truy cập
Số người online 659
Hôm nay 3.222
Hôm qua 2.959
Tất cả 2.009.057

© CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUẢNG TRỊ
Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị
Chịu trách nhiệm: Trần Ngọc Lân, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ
 204 Hùng Vương, Đông Hà; ĐT: 0233.3550 382. Hệ thống chạy tốt nhất trên trình duyệt Cốc cốc.

Thiết kế và xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN
Ghi rõ nguồn Dostquangtri khi sử dụng thông tin từ website này