12. Sınıf Fizik Rutherford atom modeli ve çekirdekli atom şarkısı

Rutherford, ince bir altın levhadan alfa parçacıkları geçirerek atomun içinde çok küçük, yoğun bir çekirdek olduğunu 1909–1911 yılları arasında kanıtladı. **Thomson’ın “üzümlü kepek” modelinde pozitif yüklü küresel bulut içinde elektronlar düzensiz veya karışımlı durumda varsayılırken, Rutherford saçılma deneyinde çoğu alfa parçacığı saçılmadan geçti; az bir kısmı ise küçük açılarla, nadiren 90°’den büyük açılarla saptı.** Bu beklenmedik büyük açılı saçılmalar, atomun kütlesinin ve pozitif yükünün çok küçük bir bölgede toplanmış olmasını gerektirir; **bu yoğun bölgeye çekirdek denir.** Elektronlar ve protonlar, kütlesi atomun kütlesinin hemen hemen tamamını oluşturan çekirdekte yüklü nükleonlar olarak bulunur; **çekirdeğin yarıçapı atomun yarıçapının yaklaşık 10⁻⁵’idir**, yani atom büyük bir boşluk ve bir çekirdekten ibarettir. **Bohr, Rutherford modelinin eksik olan kararlılık ve spektrum sorunlarını çözmek için çekirdeği sabit varsayıp elektronlara yörünge kuantlaması getirdi:** **L = n·ħ**, yani **enerji düzeyleri ayrık ve kararlıdır**. Bu düzeyler n = 1, 2, 3,… ile ifade edilir; **n²’li elektron sayısı sınırı (K, L, M tabakalarında sırasıyla 2n²) ile atomun periyodik özellikleri açıklanır.** **Başlıca eksiklikler iki noktada toplanır:** çekirdeğin kararlılığı ve atomun spektrumu. Rutherford–Bohr çekirdeği, nötron–proton bileşimini ve manyetik momentlerini açıklayamaz; ayrıca orbitallere enerji ile ilişkili olasılık bulutları, Heisenberg belirsizlik ilkesi ve çok-elektronlu atomlarda örtüşmeleri bilmez. **Bu nedenle model, nükleon–nükleon etkileşimlerini, çekirdekte nötron fazlalığı–proton eksikliğinin kararlılığa etkisini ve ışımanın tam mekanizmasını açıklayamaz; ancak nükleonların proton ve nötron olarak çekirdekte yüklü bileşenler olduğu, atomun büyük bölümünün boşluk olduğu ve elektronların enerji düzeylerinde kararlı yörüngeler bulunduğu düşüncesini netleştirdi.** Helyum-4 çekirdeği örneğinde, 2 proton ve 2 nötronun çekirdeği çok daha yoğun ve kararlıdır; **Hidrojen izotopları olan döteryum (1 proton, 1 nötron) ve trityum (1 proton, 2 nötron), nötron sayısı arttıkça kararlılığın ve bağlanma enerjisinin değiştiğini gösterir**, bu da Rutherford’dan sonra çekirdek fiziğinin temel noktasıdır. **Atomun görünmez ölçeği hakkında sezgi kazandıran en basit analoji, stadyumun ortasında bir bezelye, seyircilerin çevrede dağınık konumlanmasıdır**—pozitif yüklü seyirciler büyük kitleyle birikmiş, negatif yüklü konuklar ise çevrede dağılmış durumdadır. **Özetle, Rutherford modeli, Thomson modelinin düz ve dağınık varsayımlarını çürütüp çekirdekli atom anlayışını kurarken, Bohr bu çekirdekle sabit düzeylerle elektron yörüngelerini açıklamış; fakat çekirdek etkileşimlerini, kuantum mekaniğinin tam araç setini ve çok-elektronlu atomların yapısını açıklayamamıştır.**