עד שנת 1909 היה ידוע מעט מאוד על מבנה האטומים. אחרי שהתגלה קיומו של האלקטרון והתברר שגם את האטום אפשר לפרק למרכיבים קטנים יותר, פותח מודל "עוגת הצימוקים" שטען שהמטען החיובי של האטום מרוח על כל הנפח שלו, ושהאלקטרונים משובצים בתוכו כמו צימוקים בעוגה. בשנת 1909 נערך ניסוי בהנחייתו של הפיסיקאי ארנסט רתרפורד, במטרה לבדוק את המודל הזה.
במהלך הניסוי הופצץ עלה דק מאוד של זהב בחלקיקי אלפא – יונים חיוביים המכילים שני פרוטונים ושני נויטרונים (אף שבזמנו המבנה שלהם לא היה ידוע, אלא רק העובדה שיש להם מטען חשמלי חיובי). ההנחה הייתה שהמטען החיובי של אטומי הזהב מרוח בצורה אחידה עד כדי כך שהוא לא יוכל לגרום לסטייה של יותר מכמה מעלות במסלולם של היונים המפציצים אותו.
בפועל גילו המדענים להפתעתם שחלק מהיונים שפגעו בעלה הזהב הוסטו בצורה משמעותית, ואף ב-90 מעלות ויותר. הדרך היחידה להסביר את התוצאה הייתה אם המטען החיובי היה מרוכז מאוד בנקודה מסוימת, ורק יוני אלפא שפוגעים בו מוסטים באופן משמעותי. הניסוי הוביל לזניחת מודל עוגת הצימוקים והניב לראשונה מודל "פלנטרי" של האטום כמו אלה שקיימים כיום, כלומר מודל שלפיו המטען החיובי של האטום מרוכז בנקודה קטנה במרכז האטום (הגרעין) והאלקטרונים מקיפים אותו.
בכך בדיוק עוסק היישומון שלפנינו. על מנת לצפות בו לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
היישומון מדגים את הניסוי. הלשוניות שלמעלה מאפשרות לכם לבחור בין מודל עוגת הצימוקים לבין מודל רתרפורד שפותח בעקבות הניסוי. לאחר שתבחרו באיזה מהמודלים אתם רוצים לעבוד תוכלו להתחיל לירות חלקיקי אלפא לעבר האטום. מצד ימין תוכלו לבחור אם אתם רוצים לשרטט את מסלולם, ואת האנרגיה שבה הם יפגעו באטום. תוכלו לשלוט גם באיזה אטום מדובר, כלומר מהו מספר הפרוטונים והנויטרונים שיהיו בו.
תוכלו להשוות בקלות בין התוצאות שנהיו מתקבלות אילו מודל עוגת הצימוקים היה נכון לבין התוצאות שמנבא מודל רתרפורד, שהן גם התוצאות האמיתיות שהתקבלו בניסוי.
אתם מוזמנים לשאול שאלות ולכתוב תגובות על תוצאות מעניינות שקיבלתם ואיך אתם מפרשים אותן.
ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
