Un po’ di storia (da http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrone):

Thomson mostrò come il rapporto carica-massa e/m […] fosse indipendente dal materiale

del catodo [e come] le particelle cariche negative prodotte dai materiali radioattivi, dai

materiali riscaldati e dai raggi catodici fossero universali […]. Il nome elettrone fu

nuovamente proposto per queste particelle dal fisico irlandese George F. Fitzgerald, e da

allora il nome venne universalmente accettato.

Mentre studiava i minerali naturalmente fluorescenti nel 1896, il fisico francese

Henri Becquerel scoprì che essi emettono radiazione senza alcuna esposizione ad una

sorgente di energia esterna. Nel 1900, Becquerel mostrò che i raggi beta emessi dal radio

potessero essere deflessi da un campo elettrico e che il loro rapporto massa-carica era lo

stesso dei raggi catodici. Questa evidenza sottolineò il fatto che gli elettroni esistessero

come componenti degli atomi.

La carica degli elettroni fu misurata con maggiore precisione dai fisici americani

Robert Millikan e Harvey Fletcher nel loro esperimento della goccia d'olio del 1909, i cui

risultati furono pubblicati nel 1911. In questo esperimento venne usato un campo elettrico

per [influenzare] la caduta, dovuta alla gravità, di una goccia d'olio elettricamente carica.

[L’esperimento permise di determinare che la carica elettrica era granulare; si ottenne per

l’elettrone] un valore pari a -1,602 · 10-19 C e fu quindi possibile stimare che la sua massa

dovesse valere 9,109 · 10-31 kg.

I “raggi Goldstein” e il protone

Nel 1886 Goldstein modificò un tubo di Crookes impiegando un catodo forato. Applicando

un’elevata tensione tra gli elettrodi egli notò che la parete di vetro dietro al catodo

diveniva fluorescente in corrispondenza dei fori.

Immagine da: http://www.mondadorieducation.it/media/contenuti/sfoglialibro/120900030082_tottola_chimica_per_noi/files/assets/seo/page18.html

catodo anodo

Goldstein chiamò “raggi canale” i raggi in apparenza generati nei fori del catodo. Il loro studio,

compresa l’analisi della deflessione in un campo magnetico, indicava che essi erano composti di

particelle con carica positiva e rapporto massa/carica variabile. Il rapporto più piccolo si aveva

quando il tubo era riempito di idrogeno.

Tra gli esperimenti successivi fondamentali sono quelli di Rutherford (fisico di cui parleremo in

seguito) che nel 1917 bombardò azoto gassoso con particelle alfa espellendo nuclei di idrogeno,

riconoscibili dalla “firma” lasciata nei rivelatori a scintillazione al tempo utilizzati (ritorneremo su

questo tipo di rivelatori più avanti). Rutherford concluse che questi nuclei provenissero dagli atomi

di azoto. Queste ed altre evidenze mostravano che il nucleo di idrogeno era un componente

fondamentale dei nuclei di altri atomi e si poteva considerare una particella con carica positiva cui

venne dato il nome di “protone”. Il protone si dimostra avere una carica uguale a quella

dell’elettrone, ma opposta, e una massa circa 1840 volte maggiore.

Il neutrone

- se la massa del nucleo atomico fosse data dai soli protoni allora massa e carica

dovrebbero crescere secondo lo stesso multiplo; era noto, però, che il nucleo di

elio ha carica doppia di quella dell’idrogeno, ma massa quattro volte maggiore;

- diversi esperimenti mostravano che bombardando con particelle alfa energetiche

nuclei di elementi leggeri veniva emessa una radiazione neutra molto penetrante

che, fra l’altro, era in grado di espellere protoni ad alta energia dalla paraffina;

- nel 1932 James Chadwick - ripercorrendo e sviluppando alcuni degli esperimenti

precedenti - eseguì una serie di misurazioni che fornirono prove dell’esistenza di

una particella neutra con la stessa massa del protone.

Nel rivelatore proporzionale i protoni in arrivo producono una corrente elettrica la cui intensità dipende dalla loro energia cinetica, pari a 1/2mv2; misurando la corrente si può dunque risalire alla velocità dei protoni stessi, poiché la loro massa è nota. Si dimostra che se la radiazione in uscita dal berillio fosse costituita da particelle neutre con massa analoga a quella del protone la velocità dei protoni emessi dalla paraffina sarebbe circa il 17% di quella della luce, cosa che si conferma sperimentalmente.

L’esperimento di ChadwickDal sito: http://www.dima.unige.it/~denegri/PLS2/PENSIERO_SCIENTIFICO%20DEF/RADIOATTIVITA'/pages/scoperta%20neutrone.htm

(modificato)

L’atomo di Rutherford

LHC:

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- I.C

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– G

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Clas

se 3

A - A

.s. 2

012/

2013

- Pr

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Modello corpuscolare della luce

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La teoria ondulatoria della luce

LHC:

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Analogie nell’ondoscopio simulato

Diffrazione della luce che attraversa due fenditure

LHC:

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Diffrazione della luce che attraversa due fenditure(con un po’ di inglese)