lunedì 30 dicembre 2013

Breve storia delle teorie atomiche: Ernest Rutherford


"Nella scienza esiste solo la Fisica, tutto il resto è collezione di francobolli"

Ernest Rutherford, fisico e chimico neozelandese, fu allievo di Thomson. In qualità di suo allievo egli aveva il compito, o se vogliamo il dovere, di testare la validità del modello a panettone e per farlo si accinse a dirigere un esperimento eseguito da Hans Wilhelm Geiger e Ernest Marsden al laboratorio di fisica dell'Università di Manchester. Geiger, assistente di Rutherford, ne trarrà ispirazione per ideare il suo celebre contatore. L'idea era semplice: bombardare l'atomo con particelle alfa emesse da una sorgente radioattiva e ricavare dal calcolo degli angoli di uscita indicazioni sulla distribuzione dei corpuscoli al suo interno. Fu predisposta una sottilissima foglia d'oro (0,0004 mm, circa 200 atomi), sul tipo di Gualtiero Marchesi, attorno ad essa fu predisposta una fascetta ricoperta di solfuro di zinco sulla quale si sarebbero impresse le microscopiche "pallottole". Tutto fu pronto per il 1909. Grande fu la sorpresa nel constatare che la maggior parte delle particelle attraversavano la sottilissima lamina senza deviare di molto il loro percorso, mentre alcune di loro deviavano considerevolmente e addirittura una minima parte (una su ventimila) rimbalzava letteralmente indietro, come se si fossero trovate davanti un muro. Rutherford ci mise un po' per mettere insieme tutti i pezzi, facendo suo il motto di Sherlock Holmes («eliminato l'impossibile, ciò che resta, per improbabile che sia, deve essere la verità»), si fece l'argo in lui l'idea che l'atomo fosse costituito per la maggior parte da vuoto e che al centro di esso vi era un minuscolo nucleo che costituiva il perno delle ampie orbite circolari degli elettroni, era dunque quello di Rutherford un modello planetario, simile nella sua struttura a quella del sistema solare. Occorre qui accennare che all'epoca dell'esperimento Rutherford era già stato insignito del premio Nobel per aver scoperto che la radioattività era il frutto della spontanea disgregazione di particelle subatomiche che abbandonavano l'atomo. Gli atomi, dunque, perdevano i pezzi, non solo non erano più indivisibili, ma alcuni di loro erano anche molto instabili. Non pago, Rutherford fu anche il primo scienziato a trasmutare nel 1919 un elemento in un altro mediante reazione nucleare, chapeau. Tuttavia, come vedremo, anche il suo modello presentava una pecca che finì per essergli fatale.

Nella prossima puntata: Niels Bohr e il problema della caduta a spirale (le cose si complicano).