La clave para entender esta pregunta es entender las relaciones de masa . Los electrones son muy ligeros; las partículas alfa son bastante masivas; los núcleos de oro son realmente masivos. En las unidades de física de partículas habituales, los electrones pesan 0.5 MeV; Las partículas alfa pesan 4000 MeV, y los núcleos de oro pesan alrededor de 200,000 MeV. Cuando disparas un proyectil hacia un átomo de oro, tiene que pasar por un núcleo masivo y 79 electrones de luz. Hay una muy buena regla para ayudarte a entender las colisiones de partículas. Cuando colisionas dos partículas con masas * similares *, una partícula básicamente puede transferir * toda * su energía a la otra. Cuando disparas una partícula pesada hacia una ligera, solo puede perder una pequeña fracción de su energía. Cuando disparas una partícula ligera hacia una pesada, ¡no puede perder energía en absoluto! ¡Solo puede cambiar de dirección!
Lo bueno de esto es que solo depende de la proporción de las masas. “Ligero frente a pesado” puede significar “1 gramo frente a 100 kg”, o “masa del electrón frente a la masa del núcleo de oro”, o “masa de la Tierra frente a la masa del Sol”. Entonces, puedo explicar lo que sucede en la dispersión de Rutherford haciendo una analogía con algunos objetos domésticos comunes. En lugar de electrones, alfas y núcleos, usemos pelotas de ping-pong, pelotas de béisbol y bolos. Puedes usar las bolas ligeras, medianas y pesadas que quieras; siempre que puedan rodar, rebotar entre sí y tener masas muy diferentes, verás la misma regla de transferencia de energía en funcionamiento.
¿Qué sucede si disparas una pelota de ping-pong en otra pelota de ping-pong? Ellos rebotarán el uno del otro; si los golpeas de frente, el “objetivo” puede quitar toda la energía del “proyectil”. Si disparas una pelota de ping-pong en una bola de boliche, las cosas son diferentes: la pelota de ping-pong rebotará y la bola de boliche apenas se moverá. No hay * forma * de obtener una pelota de ping-pong para transferir toda su energía a una bola de boliche.
Algo similar sucede a la inversa. Dispara una bola de boliche a una pelota de ping-pong; la pelota de ping pong rebotará y la bola de boliche * apenas * será desviada. Del mismo modo, si le disparas una pelota de béisbol a una bola de boliche; el béisbol se desviará un poco más que la bola de boliche.
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Ahora puedes construir un modelo de átomo de oro. Coloque una bola de boliche en el medio y 79 pelotas de ping-pong en el piso a su alrededor. ¿Qué sucede cuando lanzas una pelota de béisbol hacia la modelo? Probablemente atraviesa las pelotas de ping-pong sin ser desviado , pero rebota en la bola de boliche. La bola de boliche apenas está perturbada. ¿Qué sucede cuando le disparas una * pelota de ping pong * a tu átomo de oro modelo? Se desviará y perderá mucha energía cada vez que golpee otra pelota de ping-pong. Si la alcanzaba, rebotaría en la bola de boliche, pero hay tantas pelotas de ping pong en el camino …
Ahora, ¿puedes traducir esto al lenguaje atómico real? Reemplace las bolas de boliche con núcleos, etc., bolas de ping-pong con electrones, y comprenderá por qué Rutherford usó partículas alfa para estudiar el tamaño del núcleo: porque un electrón será desviado por todos los electrones en la lámina de oro. así como el núcleo, mientras que una partícula alfa atraviesa los electrones (perdiendo un poco de energía en cada uno, pero sin cambiar de dirección) y solo es desviada por el núcleo.
(No quiero decir que las partículas beta siempre se detendrán en la lámina; eso depende de los detalles, no del principio general. De hecho, si comienzan con la misma energía, las partículas beta tienden a ir más allá de los alfa) ! Probablemente podría separar la dispersión beta / electrónica de la dispersión beta / núcleo si hiciera un experimento muy sensible similar a Rutherford, pero sería difícil).
