« Le noyau atomique/Introduction historique : la découverte du noyau atomique » : différence entre les versions
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Le problème principal était que certaines particules rebondissaient avec un angle de plus de 90° : elles revenaient en arrière. Les règles de la mécanique, appliquées aux collisions entre deux corps, nous disent que cela n'est possible que si l'impacteur est plus léger que le corps impacté. La seule explication au rebond des particules alpha est donc qu'elles cognent sur quelque chose de plus lourd qu'elles. Mais les électrons sont bien plus légers que les particules alpha, ce qui fait qu'il doit y avoir autre chose dans l'atome... Le faible nombre de particules renvoyées donne quelques contraintes sur la taille de cet autre chose : il doit être très petit. Plus cet objet massif est gros, plus les particules alpha ont de chances de cogner dessus et plus il devrait y en avoir qui rebondissent vers l'arrière. Le faible nombre de particules alpha renvoyées implique que c'est un petit objet, à peine un pourcent du volume de l'atome, voir moins. En clair : l'atome contient un petit objet très petit mais très massif, vraisemblablement de charge positive. Pour rendre compte des résultats de cette expérience, Rutherford proposa un modèle de l'atome similaire au modèle de Nagaoka (qu'il cite dans son article), mais sans ses défauts. Les particules alpha étaient repoussées par le noyau de l'atome, chargé positivement.
Rutherford établi alors une formule qui relie le pourcentage de particules qui rebondissent avec un angle de rebond <math>\omega</math>. Nous la démontrerons dans le chapitre sur les diffusions nucléaires et l'étudierons plus en détail. Pour le moment, contentons-nous de dire qu'elle suppose ceci : la particule alpha ne rebondit pas vraiment sur le noyau, mais est en réalité repoussée par répulsion électrostatique. Cette répulsion dévie la particule et peut même la renvoyer si elle arrive avec la bonne trajectoire. La formule
: <math>N(\omega) = N_i \frac{n L}{4 r^2 \sin(\omega*2)} \frac{k^2 Z^2 e^4}{E}</math>, avec :
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* e la charge de l'électron, l la constante de Coulomb et Z la charge de l'atome cible.
La formule de Rutherford
Rutherford utilisa cette formule pour calculer la taille du noyau et l'appliqua sur les expériences de ses assistants. Il pu ainsi déterminer la taille du noyau atomique, qui se révéla extrêmement petite. Le noyau ne fait que 1% du volume de l'atome, alors qu'il concentre la majorité de sa masse. Environ 99% de l'atome est intégralement composé de vide, électrons et noyau compris...
===La découverte du proton et du neutron===
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