Atom uchun Tomson modeli

Tomson modeli atomning bir qancha tarixiy ilmiy modellaridan biridir. Birinchi marta 1904-yilda JJ Tomson tomonidan taklif qilingan elektron kashf etilgandan soʻng, lekin atom yadrosi kashf etilishidan oldin, model atomlarning oʻsha paytda maʼlum boʻlgan ikkita xususiyatini tushuntirishga harakat qildi: elektronlar manfiy zaryadlangan zarralar va atomlar hech qanday zaryadga ega emas. Tomson modeli „Olxoʻri modeli“ deb ham yuritiladi. Unga koʻra musbat zaryadli „olxoʻri“ mavjud va uning zaryadiga teng elektronlar ichida harakatlanib yuradi

Nazariy qism

Koʻp yillar davomida atomlar manfiy zaryadlangan subatomik zarralarni oʻz ichiga olishi maʼlum edi. Tomson ularni „korpuskulalar“ (zarralar) deb atagan, lekin ular koʻproq „elektronlar“ deb atalgan, 1891-yilda GJ Stoney nomi „elektr energiyasining asosiy birligi miqdori“ uchun oʻylab topgan edi. Atomlarda elektr zaryadi yoʻqligi ham koʻp yillar davomida maʼlum edi. Tomson atomlar elektronlarining manfiy zaryadini yoʻqotadigan musbat zaryadga ega boʻlishi kerak, deb hisobladi. Tomson oʻzining taklif qilgan modelini 1904-yil mart oyidagi Falsafiy jurnalda, Britaniyaning eng mashhur ilmiy jurnalida nashr etdi. Tomsonning fikriga koʻra:

… elementlarning atomlari bir xil musbat elektrifikatsiya sferasida oʻralgan bir qancha manfiy elektrlashtirilgan korpuskulalardan iborat, …

Tomsonning modeli birinchi boʻlib atomga oʻziga xos ichki tuzilmani belgilagan, ammo uning dastlabki tavsifida matematik formulalar mavjud emas edi. U 1867-yilda girdobli atomni taklif qilgan holda maqola yozgan Uilyam Tomsonning ishiga ergashdi. JJ Tomson 1890-yilgi „bulut atomi“ gipotezasidan voz kechdi, atomning girdob nazariyasiga asoslanib, atomlar nomoddiy elementlardan iborat edi va girdoblarning joylashishi va kimyoviy elementlar orasidagi davriy muntazamlik oʻrtasida oʻxshashlik borligini taklif qildi. Tomson oʻzining atom modelini oʻsha kunning maʼlum eksperimental dalillariga asosladi va aslida, Kelvin bir yil oldin musbat shar atomini taklif qilganidek, Kelvinning yoʻliga ergashdi. Tomson Kelvinning musbat hajm zaryadining modeliga asoslangan taklifi kelajakdagi tajribalarni boshqarishga xizmat qildi. Tomson modelining dastlabki nashr etilganidan keyin asosiy maqsadi atomning elektr neytral va kimyoviy jihatdan oʻzgaruvchan holatini hisobga olish edi. Klassik mexanika sharoitida elektron orbitalari barqaror edi. Elektron musbat zaryadlangan sharning markazidan uzoqlashganda, uning orbitasida koʻproq musbat zaryad borligi sababli unga koʻproq aniq musbat ichki kuch taʼsir qiladi. Elektronlar oʻzlari oʻrtasidagi oʻzaro taʼsirlar natijasida barqarorlashadigan halqalarda erkin aylanishlari mumkin edi va spektroskopik oʻlchovlar turli elektron halqalar bilan bogʻliq energiya farqlarini hisobga olish uchun moʻljallangan. Moddaning xususiyatlariga kelsak, Tomson ular elektr taʼsiridan kelib chiqadi deb hisoblardi. Bundan tashqari, u korpuskulyar va musbat zaryad nazariyasidan foydalangan holda atomning fizik va kimyoviy tomonlarini tasvirlashga yordam beradigan nazariya zarurligini taʼkidladi. Tomson bir nechta elementlar uchun eksperimental ravishda maʼlum boʻlgan baʼzi asosiy spektral chiziqlarni hisobga olish uchun oʻz modelini qayta shakllantirishga koʻp va samarasiz urindi. Radioaktivlikning ilmiy kashfiyotidan soʻng Tomson buni oʻz modelida koʻrib chiqishga qaror qildi:

… biz atom qonuniyatlari muammosiga duch kelishimiz va unda radioaktiv moddalarning ajoyib xususiyatlarini tushuntirish imkoniyatiga ega boʻlgan modelni tasavvur qilishimiz kerak…

Tomsonning modeli oʻzining dastlabki nashri davomida oʻzgardi va nihoyat, statik tuzilishdan koʻra musbat zaryadning zich maydonida aylanadigan elektronlarni oʻz ichiga olgan ancha harakatchanlikka ega modelga aylandi. Shunga qaramay, tez orada Tomson modeliga „olxoʻri pudingi“ laqabi qoʻyildi, chunki uning taklif etgan nazariyasi koʻplab olimlarga oʻsha paytda " olxoʻri " deb nomlangan mayizni eslatdi.

1909-yilda Hans Geiger va Ernest Marsden tajriba oʻtkazdilar, unda alfa zarralari yupqa oltin varaqlar orqali bombardimon qilindi. Ularning professori Ernest Rezerford Tomsonning atom modeliga mos keladigan natijalarni topishini kutgan edi. Biroq, natijalar 1911-yilda eʼlon qilinganida, ular har bir oltin atomining markazida juda kichik musbat zaryadli yadro mavjudligini aytishdi. Bu atom uchun Rezerford modelining rivojlanishiga olib keldi. Rezerford oʻz natijalarini eʼlon qilgandan soʻng, Antonius van den Broek intuitiv taklifni aytdi: atomning atom raqami uning yadrosida mavjud boʻlgan zaryad birliklarining umumiy sonidir. Genri Mozilining 1913-yildagi tajribalari Van den Broekning taklifini qoʻllab-quvvatlash uchun zarur dalillarni keltirdi. Musbat yadro zaryadi atom raqamiga mos kelishi aniqlandi (Mozli zaryad farqining faqat bir birligini topdi). Bu ish oʻsha yili atomning quyosh tizimiga oʻxshash Bor modeli bilan yakunlandi, bunda atom soni musbat zaryadga ega boʻlgan yadro orbital qobiqlarda teng miqdordagi elektronlar bilan oʻralgan. Tomson modeli Rezerford tajribalarini boshqarganidek, Bor modeli Mozlining tadqiqotlarini boshqargan. Bor modeli „eski kvant nazariyasi“ davrida ishlab chiqilgan va keyinchalik kvant mexanikasining toʻliq rivojlanishi bilan oʻzlashtirilgan.

Ilmiy modelning muhim namunasi sifatida olxoʻri puding modeli bir nechta tegishli ilmiy muammolarni hosil qildi.

Bitta elektronga ega olxoʻri puding modeli qisman fizik Artur Erich Xaas tomonidan 1910-yilda Plank doimiysi va vodorod atomlari uchun Bor radiusining miqdoriy qiymatini baholash uchun ishlatilgan. Haasning ishi birinchi boʻlib bu qiymatlarni kattalik tartibida baholagan va Niels Bor ishidan uch yil oldin boʻlgan.

Olxoʻri puding modeli bilan bogʻliq boʻlgan katta matematik muammo Tomson muammosi deb ataladigan birlik sferada teng nuqtali zaryadlarni optimal taqsimlashdir. Tomson muammosi olxoʻri puding modelining bir xil musbat fon zaryadi yoʻqligining tabiiy natijasidir.

Manbalar

K.Krane „Introduction nuclear physics“
B.Yuldashev „Amaliy yadro fizikasi“
G.Ahmedova „Atom fizikasi“