Scattering Rutherford

Teoria dello scattering
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Fisica
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Lo scattering Rutherford è un fenomeno osservato da Ernest Rutherford nel 1911 allorquando inviò un fascio di particelle alfa (un nucleo di elio) contro una collezione di atomi d'oro (una lamina sottile). L'idea era quella di determinare la struttura dell'atomo e capire se essa fosse quella supposta da Thomson (atom] senza nucleo, noto anche come atomo a panettone) o se c'era qualcosa di diverso.

In particolare, se l'atomo avesse avuto un nucleo al suo interno separato dagli elettroni esterni, allora si sarebbero dovuti osservare anche eventi, ovvero particelle, a grande angolo di deviazione. Ottenuti, effettivamente, questi risultati, il fisico neozelandese concluse allora che l'atomo era costituito da un centro piccolo ma con alta densità di carica circondato da una nuvola elettronica.

Questo particolare urto è noto anche come scattering coulombiano o di Coulomb, poiché l'interazione in gioco nell'urto è la forza di Coulomb.

Calcoli di sezione d'urto

Per un calcolo semplice della sua sezione d'urto, si considera, in prima approssimazione, che gli impulsi iniziale e finale, in modulo, sono uguali. Detto, quindi b il parametro d'impatto (vedi i cenni teorici sullo scattering), il flusso del fascio incidente sarà:

Poiché Δp = FΔt, stimando l'intervallo di tempo come il rapporto tra b e v velocità del fascio incidente, è semplice calcolare la variazione nell'impulso:

Dividendo, infine, per l'impulso si ottiene la tangente dell'angolo di diffusione, per avere alla fine il seguente parametro d'impatto:

e una sezione d'urto, dipendente dall'angolo di diffusione, della seguente forma:

dove z_α e z sono il numero di elettroni rispettivamente della particella alfa e dell'atomo targhetta, e è la carica dell'elettrone ed E l'energia totale.

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