プラムプディングモデル

このモデルでは、原子は負に帯電した電子で構成されていることが知られていました。トムソンはそれらを「小体」と呼んだが、より一般的には「電子」と呼ばれ、1891年にG.J.ストーニーが「基本的な単位電気量」として提案した。当時、原子は正味の電荷を持たないことが知られていた。これを説明するために、トムソンは、電子の負電荷のバランスをとるために、原子にも正電荷の源がなければならないことを知っていました。彼は、当時知られている原子の特性と一致する3つのもっともらしいモデルを検討しました。

  1. 負に帯電した各電子は、原子内のあらゆる場所に続く正に帯電した粒子とペアになりました。
  2. 負に帯電した電子は、すべての電子の総電荷と同じ大きさの正の電荷の中央領域を周回しました。
  3. 負の電子は、均一に正に帯電した空間の領域を占めていました(多くの場合、正電荷の一種の「スープ」または「雲」。

トムソンは、原子の最も可能性の高い構造として3番目の可能性を選択しました。トムソンは、その日の主要な英国の科学雑誌であるフィロソフィカルマガジンの1904年3月版で彼の提案したモデルを発表しました。トムソンの見解では:

…元素の原子は、均一な正の帯電の球に囲まれた、負に帯電した多数の小体で構成されています。 …

このモデルでは、トムソンは、原子が重要でない渦で構成されている渦原子理論に基づく1890年の「星雲原子」仮説を放棄しました。トムソンは、渦の配置と化学元素の間に見られる周期的な規則性の間に類似性があることを示唆しました。:44–45鋭敏で実用的な科学者であるトムソンは、その日の既知の実験的証拠に基づいて原子モデルを作成しました。正の体積電荷の提案将来の実験を導くためのアイデアを提案するという発見への彼の科学的アプローチの性質を反映しています。

このモデルでは、電子が正に帯電した中心から離れると、電子の軌道は安定していました。球体、それはより大きな正味の正のiにさらされました軌道内により正の電荷があったため、前方への力(ガウスの法則を参照)。電子は、電子間の相互作用によってさらに安定化されたリング内で自由に回転し、分光測定は、異なる電子リングに関連するエネルギー差を説明することを目的としていました。トムソンは、いくつかの元素で実験的に知られている主要なスペクトル線のいくつかを説明するために、モデルの形状を変更しようとしましたが失敗しました。

プラムプディングモデルは、学生のアーネストラザフォードに、実験を考案して、原子。また、トムソンのモデル(ジェームズクラークマクスウェルのサターンリングのモデルの後に長岡によって1904年に提唱された原子電子の同様のサターンリングモデルとともに)は、より正確な太陽系のようなボーアモデルの有用な前身でした。

「プラムプディング」という俗称は、正に帯電した空間領域内の電子の分布が多くの科学者にレーズン(当時は「プラム」と呼ばれていた)を思い出させたため、トムソンのモデルにすぐに起因しました。一般的な英語のデザートであるプラムプディングで。

1909年、ハンスガイガーとアーネストマースデンは薄い金のシートで実験を行いました。彼らの教授であるアーネスト・ラザフォードは、トムソンの原子モデルと一致する結果を見つけることを期待していました。ラザフォードが実験の結果を正しく解釈したのは1911年で、金原子の中心に正電荷の非常に小さな原子核が存在することを示唆していました。 。これは、原子のラザフォードモデルの開発につながりました。ラザフォードが結果を発表した直後、アントニウスファンデンブロークは、原子の原子番号はその原子核に存在する電荷の総数であるという直感的な提案をしました。ヘンリーモーズリーの1913年の実験(モーズリーの法則を参照)は、ファンデンブロークの提案を裏付けるために必要な証拠を提供しました。有効な核電荷は原子番号と一致することがわかりました(モーズリーは電荷の差を1単位しか見つけませんでした)。この研究は、同じ年に原子の太陽系のような(しかし量子制限された)ボーアモデルで最高潮に達しました。このモデルでは、原子番号の正電荷を含む核が軌道シェル内の同数の電子に囲まれています。トムソンのモデルはラザフォードの実験を導き、ボーアのモデルはモーズリーの研究を導きました。

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