นิวเคลียส-ฟิสิกส์อนุภาค

อาจารย์ณรงค์ พิศขุมทอง (ผ.ศ.)เริ่มต้นบรรยายประมาณแปดโมงครึ่ง

เริ่มต้นจากการพยายามศึกษาโครงสร้างอะตอม

ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน

"สสารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอมซึ่งแบ่งแยกไมได้และธาตุแต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอมที่มีสมบัติเหมือนกันทั้งน้ำหนักและขนาด อะตอมของธาตุต่างชนิดกันจะมีน้ำหนักต่างกัน และอะตอมชนิดหนึ่งไม่สามารถเปลี่ยนเป็นอะตอมชนิดอื่ได้ แต่อาจรวมกับอะตอมของธาตุอื่นในสัดส่วนที่คงตัว ทำให้เกิดสารประกอบ อะตอมที่ยังคงลักษณะเฉพาะของมันขณะเกิดปฏิกิริยาเคมี"

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

พ.ศ.2395 (155 ปีก่อน) ได้มีการสร้างเครื่องสุญญากาศขึ้น เจ เจ ทอมสัน ทดลองผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดสุญากาศ ทำให้พบรังสีแคโทด ทอมสันสรุปว่า รังสีแคโทดเป็นลำอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ ซึ่งต่อมาได้ชื่อว่า "อิเลกตรอน"
ทอมสันสรุปว่า "อะตอมซึ่งแต่เดิมเข้าใจกันว่าแบ่งแยกไม่ได้นั้น ความจริงสามารถแบ่งย่อยไปได้อีก และอิเล็กตรอนคือองค์ประกอบหนึ่งของอะตอมทุกชนิด" ต่อมามิลลิแกนพบว่า
ประจุของอิเล็กตรอน(e) = 1.602x10^-19 คูลอมบ์
มวลของอิเลกตรอน(m)=9.11x10^-31 kg

 

การทดลองของรัทเอทร์ฟอร์ด (พ.ศ. 2453)

รัทเทอร์ฟอร์ดและนักวิจัยผู้ช่วยใช้อนุภาคแอลฟาเป็นกระสุนยิงแผ่นไมกา ทองคำ เงิน และแพลทินัมซึ่งทำให้เป็นแผ่นบางๆ แล้วซึกษาการกระเจิงของอนุภาคแอลฟา

รัทเทอร์ฟอร์ดพบว่า อนุภาคแอลฟาเกือบทั้งหมดได้ทะลุผ่านแผ่นทองคำมีอนุภาคส่วนน้อยที่เบนไป อนุภาคที่เบนไปนี้เบนไปเป็นมุมโตได้ถึง 90 องศาแลโตมากกว่า 90 องศาหรือกลับทิศก็มี

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

รัทเทอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอแบบจำลองอะตอมมใหม่ว่า
"อะตอมประกอบด้วยประจุบวกรวมกันที่ศูนย์กลาง ซึ่งรวมเรียกว่า นิวเคลียส และเป็นที่รวมของมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม และมีอิเล็กตรอนซึ่งมีมวลน้อยมากเคลื่อนที่อยู่รอบนอก ขนาดของอะตอมจึงขึ้นอยู่กั้บบริเวณที่อิเล็กตรอนอยู่ซึ่งนับว่าใหญ่กว่านิวเคลลียสมาก บริเวณที่อิเล็กตรอนอยู่จึงโปร่งต่อการเคลื่อนที่ผ่านของนุภาคแอลฟา"

 

 

เส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียส ประมาณ 10^-15-10^-14 m
เส้นผ่านศูนย์กลางขอองอะตอม ประมาณ 10^-10 m

ทฤษฎีอะตอมของโบร์ (พ.ศ.2456)

1. อิเลกครอนเคลื่อนทีรอบนิวเคลียสบางวง โดยไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ทำให้ไม่มีการสูญเสียพลังงานและโคจรอยู่ได้ (ซึ่งขัดกับทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในขณะนั้น)
2. อิเล็กตรอนในวงโคจรนี้ จะมีโมเมนตัมเชิงมุมเป็นนจำนวนเต็มของค่า h_bar
   mv_nr_n = nh_bar = nh/2π