Cтраница 3
Поглощение энергии - частии в веществе происходит главным образом вследствие взаимодействия их с электронами атомов и молекул этого вещества. Поскольку масса а-частицы примерно в 7000 раз больше массы электрона, энергия, теряемая ею при каждом столкновении, составляет очень малую часть ее полной кинетической энергии. Поэтому для полного торможения а-частиц должно произойти очень большое число столкновений. [31]
Количественная теоретическая трактовка [50] этого эффекта правильно объяснила зависимость тока эмиссии от силы поля. Хотя масса а-частиц намного больше массы электрона ( соответствующая длина волны меньше), окружающий ядра энергетический барьер очень узкий ( около 10 - 12 см), так что вероятность туннелирования отлична от нуля. Количественное рассмотрение приводит к соотношению между полупериодом, жизни ядер и энергией испускаемых а-частиц. [32]
При прохождении а-частицы сквозь электронную оболочку атома она не должна испытывать заметного отклонения от своего пути. Электроны имеют весьма малую массу по сравнению с массой а-частицы, и отрицательный заряд всех электронов распределен по всему объему электронной оболочки. Поэтому а-частицы, встречающие на своем пути электроны атомов золота, проходят сквозь фольгу, практически не рассеиваясь. Только те а-частицы, которые проходят вблизи от ядра, испытывают резкие отклонения. На малых расстояниях силы отталкивания между положительно заряженной а-частицей и массивным ядром должны быть велики, и это вызывает резкие отклонения таких а-частиц от их первоначальной траектории. Вместе с тем, вероятность попадания а-частиц в малое по объему ядро невелика. Поэтому и число а-частиц, испытавших отклонения на большие углы, должно быть весьма невелико. [33]
Для описания полученных результатов им было выведено соотношение, определяющее угловое распределение а-частиц после рассеяния их ядрами атомов. При выводе этой формулы предполагалось, что силы взаимодействия между ядром и а-частицей следуют закону Кулона для точечных зарядов, и масса ядра много больше, чем масса а-частицы. [34]
Возможно наблюдать отдельную а-частицу, так как при ее ударе об экран из сернистого цинка наблюдается свечение, называемое сцинцилляцией. Оказывается возможным также собрать все а-частицы, испускаемые за данный промежуток времени, под строго определенным телесным углом и измерить общий заряд, сообщаемый этими частицами электрометру. Поскольку скорость эмиссии частиц уже найдена путем подсчета сцинцилляций, можно определить, сколько а-частиц требуется для получения определенного заряда, и, следовательно, можно найти заряд отдельной а-частицы. Поэтому масса а-частицы должна быть приблизительно в четыре раза больше, чем масса атома водорода. Таким образом, все сведения о свойствах а-частиц, необходимые для использования их в качестве инструмента для исследования атомов, оказываются в нашем распоряжении. [35]
Рассмотрим движение отдельной а-частицы в поле рассеивающего центра, который мы будем считать обладающим столь большой массой, что он не испытывает отдачи при столкновении. Следовательно, траектория а-частицы представляет собой коническое сечение, в одном из фокусов которого находится силовой центр. Вопрос о знаке заряда центра остается открытым. Гиперболические траектории в случаях притяжения и отталкивания отличаются друг от друга лишь тем, что в первом случае ветвь гиперболы, описываемая частицей, обращена к центру вогнутой стороной, а во втором случае - выпуклой стороной. Но множество других явлений показывает, что положительный заряд всегда связан с массой атома водорода или целой кратной ей величиной; поэтому примем, что рассеивающий центр имеет положительный заряд. Сравнивая выражения для потенциальной энергии тяготения-ут М / г и электростатической энергии 2Z 2 / r, мы видим, что в формулах на стр. I) М следует заменить на - 2Ze2 / m, где т тл - масса налетающей а-частицы. [36]