O que é Gold Foil Experiment de Rutherford

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Experiência de folha de ouro de Rutherford - principais observações e conclusões

Experiência de folha de ouro de Rutherford (experiência de espalhamento de partículas alfa de Rutherford) refere-se a um experimento realizado por Ernest Rutherford, Hans Geiger e Ernest Marsden na Universidade de Manchester no início do século XX. No experimento, Rutherford e seus dois alunos estudaram como as partículas alfa disparadas em um pedaço fino de folha de ouro foram desviadas. De acordo com os modelos atômicos populares da época, todas as partículas alfa deveriam ter viajado direto pela folha de ouro. No entanto, para sua surpresa, Rutherford e seus alunos descobriram que cerca de 1 em cada 8.000 partículas alfa foram desviadas de volta para a fonte (ou seja, em ângulos maiores que 90^o) Para explicar esse efeito, eles tiveram que criar um novo modelo (agora conhecido como o “Modelo Rutherford“) Para o átomo.

Ernest Rutherford

Para o experimento, uma fonte radioativa que emite partículas alfa foi mantida em frente a uma fina folha de ouro. A fonte e a folha de ouro foram cercadas por uma tela com um revestimento de sulfeto de zinco, e o ar foi bombeado para fora para garantir que o equipamento ficasse dentro de um vácuo. (Do contrário, as partículas alfa teriam gasto sua energia para ionizar as moléculas de ar e podem nunca ter alcançado a folha de ouro).

Esperava-se que as partículas alfa emitidas pela fonte passassem direto pela folha de ouro. Sempre que atingissem a tela revestida com sulfeto de zinco, eles deveriam produzir um pequeno ponto brilhante na tela.

O modelo popular para o átomo na época era conhecido como o “Modelo de pudim de ameixa“. Este foi um modelo desenvolvido por J.J. Thomson, que havia descoberto elétrons alguns anos antes. De acordo com seu modelo, os átomos eram objetos esféricos, com a carga positiva uniformemente espalhada como uma massa, e pequenos pedaços de carga negativa (elétrons) aderindo a ele como ameixas. Se este “modelo de pudim de ameixa” estivesse correto, todas as partículas alfa deveriam ter passado direto pelos átomos de ouro na folha de ouro, mostrando muito pouca deflexão. No entanto, o que Rutherford e seus alunos observaram foi bem diferente.

A maioria das partículas alfa passou direto pela folha de ouro. No entanto, algumas das partículas alfa pareciam ser desviadas em grandes ângulos. Raramente, algumas partículas alfa parecem ter sido desviadas por ângulos maiores que 90⁰. Para explicar esse resultado, Rutherford propôs que a massa de um átomo deveria estar concentrada em uma área muito pequena no centro, que ele chamou de “núcleo”. Pelas deflexões, também ficou claro que o núcleo estava carregado:

Experimento Gold Foil de Rutherford - Expectativa e resultado do experimento Geiger-Marsden

Experiência de folha de ouro de Rutherford - principais observações e conclusões

Observação	Interpretação
A maioria das partículas alfa passou direto pela folha de ouro	Essas partículas alfa devem viajar sem chegar perto do centro (carregado) do átomo. Portanto, a maior parte do átomo deve estar vazio.
Poucas partículas alfa foram desviadas em grandes ângulos	Eles devem estar próximos do centro do átomo, onde são desviados da carga no centro. Então, o núcleo deve ser carregado.
Raramente, as partículas alfa foram desviadas de volta para o detector	Devem ter colidido de frente com o núcleo. Então, o núcleo deve conter a maior parte da massa do átomo.

Rutherford não determinou necessariamente que o núcleo estava carregado positivamente durante esses primeiros experimentos (as deflexões poderiam ter sido produzidas por cargas negativas atraentes em vez de cargas positivas repulsivas no centro). Rutherford acabou descobrindo que o núcleo de um átomo tinha carga positiva, mas isso foi feito em um experimento diferente.

Eventualmente, Niels Bohr e Erwin Schrödinger vieram com melhores modelos para átomos, mas o experimento de folha de ouro de Rutherford continua sendo um dos experimentos mais inovadores da história da física.