Khám phá electron
Vào cuối thế kỉ mười chín, một số nhà khoa học lỗi lạc chuyển sang tuyên bố rằng các công trình vĩ đại của vật lí học nay đã hoàn chỉnh và toàn bộ những gì còn lại chỉ là tăng cường độ chuẩn xác của việc đo lường, ‘…đến chữ số thập phân thứ sáu’. Tuy nhiên, những khám phá mới vào những năm cuối thế kỉ cho thấy bản chất đích thực của vật chất vẫn chưa được người ta hiểu tường tận.
Vào năm 1897, J.J. Thomson phát hiện rằng, trái với các nguyên tử rắn chắc và không thể phá hủy của John Dalton, những miếng vật chất tí hon có thể được tách ra dễ dàng. Các tia bí ẩn tuôn ra từ cực âm của dụng cụ ‘ống chân không’ của ông được làm bằng những hạt rời rạc, mang điện âm và vô cùng nhẹ. Việc khám phá một hạt y hệt thế trong bức xạ beta báo trước khả năng rằng chúng được cung cấp bởi lực điện. Bức tranh về vật chất ở cấp độ nhỏ nhất phải thay đổi về căn bản và kết quả là cái gọi là mô hình ‘bánh bông lan nhân nho’ – các electron mang điện âm phân bố ngẫu nhiên, giống như mấy hạt nho khô dìm trong ‘mẩu bánh’ đầy ních điện tích dương chiếm phần lớn khối lượng của nguyên tử.
Hạt nhân nguyên tử
Một trong những thí nghiệm đẹp nhất trong vật lí học là thí nghiệm Geiger-Marsden năm 1911, được thiết kế để khảo sát cấu trúc của nguyên tử. Dưới sự giám hộ của nhà vật lí vĩ đại Ernest Rutherford (1871–1937), Geiger và Marsden cho bắn các hạt alpha vào một lá vàng mỏng. Nếu điện tích dương và khối lượng được phân bố đồng đều trong các nguyên tử vàng, như trong mô hình ‘bánh bông lan rắc nho’ của Thomson, thì người ta có thể kì vọng các hạt alpha tích điện dương chỉ bị lệch ở những góc nhỏ. Tuy nhiên, các detector phát hiện một số hạt alpha ở những góc lớn hơn 90 độ. Rutherford nói, “Chuyện hầu như khó tin như thể bạn bắn một viên đạn 15 inch vào một tờ giấy mỏng và nó dội ngược và đập lại bạn.”
Thí nghiệm lá vàng cho thấy khối lượng của mỗi nguyên tử tập trung trong hạt nhân –99,9999999999999 phần trăm vật chất đúng là không gian trống rỗng. Để hình dung khám phá mới này, Rutherford giả định một mô hình nguyên tử kiểu “hệ mặt trời”, với “các hành tinh” electron quay xung quanh “ngôi sao” hạt nhân ở giữa.
Khối lượng phân bố đồng đều trong mỗi nguyên tử sẽ làm cho các hạt alpha lệch những góc nhỏ. Chỉ có khối lượng tập trung mới gây ra các góc lệch lớn mà Geiger và Marsden quan sát thấy.
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành | Dan Green
Bản dịch của Thuvienvatly.com
