RUTHERFORD E A CONSTITUIÇÃO DO ÁTOMO

RUTHERFORD E A CONSTITUIÇÃO DO ÁTOMO

O final do século XIX foi cenário de importantes descobertas, tais como a dos Raios X por Roentgen em 1895, da radioatividade por Becquerel em 1896 e do electrão por J. J. Thomson em 1897, as quais estão na base de um conjunto de experiências que induziram modelos da constituição do átomo. O primeiro foi admitido pelo físico japonês Nagaoka em 1904 ao considerar matematicamente as propriedades de um átomo "Saturnal", suposto consistir de uma massa central atrativa, envolvida por anéis de electrões animados de movimento de rotação. Este modelo não teve na época uma adequada aceitação porque, de acordo com a teoria eletromagnética clássica, tais electrões deviam radiar energia e, consequentemente, acabariam por "precipitar-se" no núcleo.

Com base em resultados experimentais conhecidos na época, relativos à difusão de electrões por pequenas espessuras de matéria e, possivelmente, para evitar as dificuldades inerentes ao modelo de Nagaoka, o físico inglês J. J. Thomson admitiu que o átomo é constituído por uma esfera de eletricidade positiva, uniformemente distribuída, no seio da qual se encontra disseminada a eletricidade negativa, como esquematicamente se representa na Fig. 1. A ordem de Grandeza do raio da esfera era sabido ser de 10-⁸ cm. Os resultados relativos às experiências de difusão das partículas α e β pela matéria eram interpretadas por J. J. Thomson, na base de um elevado número de pequenas difusões provocadas pelos átomos da matéria atravessada. Já em 1906 Rutherford havia sugerido que as experiências deviam de preferência ser realizadas com partículas a pelo facto de possuírem maior massa, momentum e energia que as partículas β. A acumulação de factos experimentais, nomeadamente os resultados das experiências efetuadas por Geiger e Marsden (1909) e por Geiger (1910), induziram o célebre trabalho de Rutherford, publicado na revista "Philosophical Magazine" (1911, sixth series, pg. 669) . Rutherford, após criticar a possibilidade de difusão múltipla, considerou ser razoável admitir que a deflexão segundo um ângulo elevado seja devida a uma só colisão atómica. Admitiu, então, que cada átomo é constituído por um pequeno núcleo central de raio inferior a 10^-12 cm, no qual se concentra a carga eléctrica (Ne), envolvida por uma esfera na qual se distribui igual quantidade de eletricidade de nome contrário; a dimensão da esfera correspondia ao valor atribuído na época ao átomo (r~10^-8 cm). Deste modo, o átomo era essencialmente constituído por vácuo. Considerando, nos cálculos, que a carga central se reduzia a um ponto e admitindo que as grandes difusões das partículas α e β são devidas a um intenso campo eléctrico central, deduziu a célebre fórmula de Rutherford. Com base nessa equação evidenciou a conciliação entre o seu modelo e os resultados experimentais conhecidos na época.

Deu, assim, origem a uma abertura de perspectivas para uma investigação tendente a um conhecimento mais exato da estrutura do átomo. Saliente-se que, dois anos mais tarde (1913), Bohr completou o modelo de Rutherford, impondo nomeadamente condições quânticas ao movimento dos electrões.