रदरफोर्ड मॉडल: Difference between revisions

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[[File:Rutherford atomic planetary model.svg|thumb|परमाणु परमाणु मॉडल का मूल आरेख: हरे रंग में इलेक्ट्रॉन और लाल रंग में नाभिक]]
[[File:3D anamation of the Rutherford atom.ogv|thumb|300px|रदरफोर्ड मॉडल को सम्मिलित करते हुए एक परमाणु की 3डी सजीवता]]'''रदरफोर्ड मॉडल''' न्यूजीलैंड में जन्मे भौतिक वैज्ञानिक [[अर्नेस्ट रदरफोर्ड]] द्वारा एक परमाणु का वर्णन करने के लिए तैयार किया गया था। रदरफोर्ड ने वर्ष 1909 में गीजर-मार्सडेन प्रयोग का निर्देशन किया, जिसने रदरफोर्ड के वर्ष 1911 के विश्लेषण पर सुझाव दिया कि जे जे थॉमसन का परमाणु का [[बेर का हलवा मॉडल|प्लम पुडिंग मॉडल]] गलत था। परमाणु के लिए प्रयोगात्मक परिणामों पर आधारित रदरफोर्ड का नया मॉडल<ref>{{cite journal
[[File:3D anamation of the Rutherford atom.ogv|thumb|300px|रदरफोर्ड मॉडल को शामिल करते हुए एक परमाणु का 3डी एनिमेशन]]रदरफोर्ड मॉडल एक परमाणु का वर्णन करने के लिए न्यूजीलैंड में जन्मे भौतिक विज्ञानी [[अर्नेस्ट रदरफोर्ड]] द्वारा तैयार किया गया था। रदरफोर्ड ने 1909 में गीजर-मार्सडेन प्रयोग का निर्देशन किया, जिसने रदरफोर्ड के 1911 के विश्लेषण पर सुझाव दिया कि परमाणु का जे जे थॉमसन का [[बेर का हलवा मॉडल]] गलत था। रदरफोर्ड का नया मॉडल<ref>{{cite journal
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}}</ref> परमाणु के लिए, प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर, परमाणु के बाकी हिस्सों की तुलना में बहुत कम मात्रा में केंद्रित एक अपेक्षाकृत उच्च केंद्रीय आवेश की नई विशेषताएं शामिल थीं और इस केंद्रीय मात्रा में परमाणु के परमाणु द्रव्यमान का बड़ा हिस्सा भी था। इस क्षेत्र को परमाणु के [[परमाणु नाभिक]] के रूप में जाना जाएगा।
}}</ref>, परमाणु के शेष भागों की तुलना में बहुत कम आयतन में सांद्रित अपेक्षाकृत एक उच्च केंद्रीय आवेश की नई विशेषताओं को समाहित करता है और इस केंद्रीय आयतन के साथ परमाणु के परमाण्विक द्रव्यमान के बड़े हिस्से को भी समाहित करता है। इस क्षेत्र को परमाणु के "[[परमाणु नाभिक|नाभिक]]" के रूप में जाना जाता है।


== मॉडल के लिए प्रायोगिक आधार ==
== मॉडल के लिए प्रायोगिक आधार ==
रदरफोर्ड ने 1911 में अपने प्रसिद्ध सोने की पन्नी के प्रयोग से थॉमसन के मॉडल को उलट दिया, जिसमें उन्होंने दिखाया कि परमाणु में एक छोटा और भारी नाभिक होता है। रदरफोर्ड ने परमाणु संरचना की अनदेखी दुनिया की जांच के रूप में एक रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित [[अल्फा कण]]ों का उपयोग करने के लिए एक प्रयोग तैयार किया। यदि थॉमसन सही थे, तो किरण सीधे सोने की पन्नी से होकर जाएगी। अधिकांश बीम पन्नी के माध्यम से चले गए, लेकिन कुछ विक्षेपित हो गए।
रदरफोर्ड ने वर्ष 1911 में अपने प्रसिद्ध स्वर्ण-पत्रक प्रयोग से थॉमसन के मॉडल को प्रतिवलित (उलट) कर दिया, जिसमें इन्होंने दिखाया कि परमाणु में एक छोटा और भारी नाभिक होता है। रदरफोर्ड ने परमाणु संरचना के अदृश्य क्षेत्र की जाँच के रूप में एक रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित [[अल्फा कण|अल्फा कणों]] का उपयोग करने के लिए एक प्रयोग तैयार किया। यदि थॉमसन सही थे, तो किरण सीधे स्वर्ण-पत्रक से होकर जानी चाहिए थी। अधिकांश पुंज पत्रक के माध्यम से गए, जबकि कुछ पुंज विक्षेपित हो गए।


रदरफोर्ड ने अप्रत्याशित प्रयोगात्मक परिणामों के लिए एक व्याख्या के रूप में, उप-परमाणु संरचना के लिए अपना स्वयं का भौतिक मॉडल प्रस्तुत किया। इसमें, परमाणु एक केंद्रीय आवेश से बना होता है (यह आधुनिक परमाणु नाभिक है, हालांकि रदरफोर्ड ने अपने पेपर में नाभिक शब्द का उपयोग नहीं किया था) [[इलेक्ट्रॉन]]ों की परिक्रमा (संभवतः) के एक बादल से घिरा हुआ है। इस मई 1911 के पेपर में, रदरफोर्ड ने परमाणु में बहुत उच्च सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज के एक छोटे से केंद्रीय क्षेत्र के लिए खुद को प्रतिबद्ध किया।
रदरफोर्ड ने अप्रत्याशित प्रयोगात्मक परिणामों के लिए एक व्याख्या के रूप में, उप-परमाणु संरचना के लिए अपना स्वयं का भौतिक मॉडल प्रस्तुत किया। इसमें, परमाणु परिक्रमी [[इलेक्ट्रॉन|इलेक्ट्रॉनों]] (संभवतः) के एक बादल से घिरे केंद्रीय आवेश (यह आधुनिक परमाणु नाभिक है, हालाँकि रदरफोर्ड ने अपने पेपर में "नाभिक" शब्द का उपयोग नहीं किया था) से बना होता है। मई, 1911 के इस पेपर में रदरफोर्ड ने परमाणु में अत्यंत उच्च धनात्मक या ऋणात्मक आवेश के एक छोटे से केंद्रीय क्षेत्र के लिए स्वयं को प्रतिबद्ध किया।<blockquote>संक्षिप्तता के लिए, उच्च गति α कण के ''N'' इलेक्ट्रॉनों के प्रतिपूरक आवेश से घिरे हुए धनात्मक केंद्रीय आवेश ''N e'' वाले एक परमाणु के माध्यम से पारित होने पर विचार करें।<ref>E. Rutherford, [http://www.lawebdefisica.com/arts/structureatom.pdf "The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom"], ''Philosophical Magazine''. Series 6, vol. '''21'''. May 1911</ref></blockquote>ज्ञात गति के कणों की 100 ''e'' के केंद्रीय आवेश की ओर प्रवेश क्षमता के विशुद्ध रूप से ऊर्जावान विचारों से रदरफोर्ड यह गणना करने में सक्षम थे कि इनके स्वर्ण के केंद्रीय आवेश की त्रिज्या 3.4 × 10<sup>−14</sup> मीटर से कम (कितना कम यह नहीं बताया जा सकता है) होनी चाहिए। यह एक स्वर्ण के 10<sup>−10</sup> मीटर या लगभग त्रिज्या के परमाणु में था, जो कि एक अत्यधिक आश्चर्यजनक खोज है, क्योंकि इसमें परमाणु के व्यास के 1/3000वें हिस्से से कम एक मजबूत केंद्रीय आवेश निहित था।


<blockquote>संक्षिप्तता के लिए, एक सकारात्मक केंद्रीय आवेश N e वाले परमाणु के माध्यम से एक उच्च गति α कण के पारित होने पर विचार करें, और N इलेक्ट्रॉनों के क्षतिपूर्ति आवेश से घिरा हुआ है।<ref>E. Rutherford, [http://www.lawebdefisica.com/arts/structureatom.pdf "The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom"], ''Philosophical Magazine''. Series 6, vol. '''21'''. May 1911</ref><!-- https://archive.org/details/londonedinburg6211911lond/page/668/mode/2up for 1911 journal -->
रदरफोर्ड मॉडल ने परमाणु के आवेश और द्रव्यमान को एक बहुत छोटे कोर में केंद्रित करने का कार्य किया, लेकिन शेष इलेक्ट्रॉनों और शेष परमाणु द्रव्यमान के लिए किसी भी संरचना को श्रेय नहीं दिया। इसमें [[हंतारो नागाओका|हांतारो नागाओका]] के परमाणु मॉडल का उल्लेख किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को शनि के स्थिर वलयों की विशिष्ट लाक्षणिक संरचना के साथ एक या एक से अधिक वलयों में व्यवस्थित किया जाता है। जे. जे. थॉमसन के प्लम पुडिंग मॉडल में परिक्रमी इलेक्ट्रॉनों के वलय भी थे। [[जीन-बैप्टिस्ट पेरिन]] ने अपने नोबेल व्याख्यान<ref>[https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1926/perrin-lecture.html 1926 Lecture for Nobel Prize in Physics]</ref> में दावा किया कि वे वर्ष 1901 के अपने पेपर में इस मॉडल का सुझाव देने वाले पहले व्यक्ति थे। लेकिन वास्तव में उत्तरी आयरिश भौतिक वैज्ञानिक [[जोसेफ लारमोर|जोसेफ लार्मर]] ने वर्ष 1897 में परमाणु के पहले सौर प्रणाली मॉडल का निर्माण किया था।<ref>”A Dynamical Theory of the Electric and Luminiferous Medium.— Part III.” Joseph Larmor, Phil. Trans., A, vol. 190, 1897, pp. 205-300.</ref>
</ब्लॉककोट>


ज्ञात गति के कण 100 e के केंद्रीय आवेश की ओर कितनी दूर तक प्रवेश करने में सक्षम होंगे, इस विशुद्ध रूप से ऊर्जावान विचारों से, रदरफोर्ड यह गणना करने में सक्षम थे कि उनके सोने के केंद्रीय आवेश की त्रिज्या कम होनी चाहिए (कितना कम नहीं बताया जा सकता है ) 3.4 × 10 से<sup>-14</sup> मीटर। यह एक सोने के परमाणु में था जिसे 10 के रूप में जाना जाता है<sup>−10</sup> मीटर या त्रिज्या में—एक बहुत ही आश्चर्यजनक खोज, क्योंकि इसमें परमाणु के व्यास के 1/3000वें हिस्से से कम एक मजबूत केंद्रीय आवेश शामिल था।
रदरफोर्ड के पेपर ने सुझाव दिया कि एक परमाणु का केंद्रीय आवेश, हाइड्रोजन द्रव्यमान इकाई ''u'' (लगभग इसका 1/2 भाग, रदरफोर्ड के मॉडल में) में परमाणु द्रव्यमान के लिए "आनुपातिक" हो सकता है। स्वर्ण के लिए, यह द्रव्यमान संख्या 197 है (तब अधिक यथार्थ ज्ञात नहीं थी) और इसलिए इसे रदरफोर्ड द्वारा संभवतः 196 ''u'' होने के लिए प्रतिरूपित किया गया था। हालाँकि, रदरफोर्ड ने केंद्रीय आवेश का [[परमाणु संख्या|परमाणु क्रमांक]] से सीधा संबंध बनाने का प्रयास नहीं किया, क्योंकि स्वर्ण का "परमाणु क्रमांक" (उस समय [[आवर्त सारणी]] में केवल इसकी स्थान संख्या) 79 था, और रदरफोर्ड ने आवेश को लगभग +100 इकाई (उन्होंने वास्तव में 196 का आधा बनाने के लिए धनात्मक आवेश की 98 इकाई का सुझाव दिया था) के लिए प्रतिरूपित किया था। इस प्रकार, रदरफोर्ड ने औपचारिक रूप से दो संख्याओं (आवर्त सारणी स्थान, 79, और परमाणु आवेश, 98 या 100) के बिल्कुल समान होने का सुझाव नहीं दिया।


रदरफोर्ड मॉडल ने परमाणु के आवेश और द्रव्यमान को एक बहुत छोटे कोर में केंद्रित करने का काम किया, लेकिन शेष इलेक्ट्रॉनों और शेष परमाणु द्रव्यमान के लिए किसी भी संरचना का श्रेय नहीं दिया। इसमें [[हंतारो नागाओका]] के परमाणु मॉडल का उल्लेख किया गया था, जिसमें शनि के स्थिर छल्ले की विशिष्ट रूपक संरचना के साथ इलेक्ट्रॉनों को एक या एक से अधिक छल्ले में व्यवस्थित किया जाता है। जे. जे. थॉमसन के प्लम पुडिंग मॉडल में इलेक्ट्रॉनों की परिक्रमा करने वाले छल्ले भी थे। [[जीन-बैप्टिस्ट पेरिन]] ने अपने नोबेल व्याख्यान में दावा किया<ref>[https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1926/perrin-lecture.html 1926 Lecture for Nobel Prize in Physics]</ref> कि वह 1901 के अपने पेपर में मॉडल का सुझाव देने वाले पहले व्यक्ति थे। लेकिन वास्तव में उत्तरी आयरिश भौतिक विज्ञानी, [[जोसेफ लारमोर]] ने 1897 में परमाणु का पहला सौर मंडल मॉडल बनाया था। <ref>”A Dynamical Theory of the Electric and Luminiferous Medium.— Part III.” Joseph Larmor, Phil. Trans., A, vol. 190, 1897, pp. 205-300.</ref>
रदरफोर्ड का पेपर सामने आने के एक महीने बाद, [[एंथोनी वैन डेन ब्रोक|एंथनी वैन डेन ब्रोक]] द्वारा परमाणु क्रमांक और परमाणु आवेश की यथार्थ पहचान के बारे में प्रस्ताव दिया गया था, और बाद में [[हेनरी मोस्ले]] द्वारा दो वर्ष के भीतर प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई थी।
रदरफोर्ड पेपर ने सुझाव दिया कि एक परमाणु का केंद्रीय आवेश परमाणु द्रव्यमान इकाई यू (रदरफोर्ड के मॉडल में इसका लगभग 1/2) में इसके परमाणु द्रव्यमान के समानुपाती हो सकता है। सोने के लिए, यह द्रव्यमान संख्या 197 है (तब अधिक सटीकता के लिए ज्ञात नहीं थी) और इसलिए रदरफोर्ड द्वारा संभवतः 196 यू होने के लिए प्रतिरूपित किया गया था। हालांकि, रदरफोर्ड ने [[परमाणु संख्या]] के लिए केंद्रीय आवेश का सीधा संबंध बनाने का प्रयास नहीं किया, क्योंकि सोने की परमाणु संख्या (उस समय [[आवर्त सारणी]] में केवल इसकी स्थान संख्या) 79 थी, और रदरफोर्ड ने लगभग +100 इकाइयों के लिए आवेश का मॉडल तैयार किया था। (उन्होंने वास्तव में सकारात्मक चार्ज की 98 इकाइयों का सुझाव दिया था, 196 का आधा बनाने के लिए)। इस प्रकार, रदरफोर्ड ने औपचारिक रूप से दो संख्याओं (आवर्त सारणी स्थान, 79, और परमाणु आवेश, 98 या 100) का सुझाव बिल्कुल समान नहीं दिया।
 
रदरफोर्ड का पेपर सामने आने के एक महीने बाद, परमाणु संख्या और परमाणु चार्ज की सटीक पहचान के बारे में प्रस्ताव [[एंथोनी वैन डेन ब्रोक]] द्वारा किया गया था, और बाद में [[हेनरी मोस्ले]] द्वारा दो साल के भीतर प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी।


ये प्रमुख संकेतक हैं:
ये प्रमुख संकेतक हैं:
* परमाणु का [[परमाणु कक्षीय]] रदरफोर्ड प्रकीर्णन को प्रभावित नहीं करता है।
*परमाणु का [[परमाणु कक्षीय|इलेक्ट्रॉन बादल]] अल्फा कण प्रकीर्णन को प्रभावित नहीं करता है।
* परमाणु का अधिकांश धनात्मक आवेश परमाणु के केंद्र में अपेक्षाकृत छोटे आयतन में केंद्रित होता है, जिसे आज [[नाभिक (परमाणु संरचना)]] के रूप में जाना जाता है। इस आवेश का परिमाण परमाणु के परमाणु द्रव्यमान के समानुपाती होता है (एक आवेश संख्या तक जो लगभग आधा हो सकता है) - शेष द्रव्यमान को अब ज्यादातर [[न्यूट्रॉन]] के लिए जाना जाता है। यह केंद्रित केंद्रीय द्रव्यमान और आवेश अल्फा और [[बीटा कण]] कणों दोनों को विक्षेपित करने के लिए जिम्मेदार है।
*परमाणु के अधिकांश धनात्मक आवेश परमाणु के केंद्र में एक अपेक्षाकृत छोटे आयतन में केन्द्रित होते हैं, जिसे आज [[नाभिक (परमाणु संरचना)|नाभिक]] के रूप में जाना जाता है। इस आवेश का परिमाण परमाणु के परमाण्विक द्रव्यमान के समानुपाती (एक ऐसी आवेश संख्या तक, जो लगभग इसकी आधी हो सकती है) होता है, शेष द्रव्यमान को अब अधिकतर [[न्यूट्रॉन]] के रूप में जाना जाता है। यह केंद्रित केंद्रीय द्रव्यमान और आवेश, अल्फा और [[बीटा कण]] दोनों कणों को विक्षेपित करने के लिए उत्तरदायी है।
* सोने जैसे भारी परमाणुओं का द्रव्यमान ज्यादातर केंद्रीय आवेश क्षेत्र में केंद्रित होता है, क्योंकि गणना से पता चलता है कि यह उच्च [[गति]] वाले अल्फा कणों द्वारा विक्षेपित या स्थानांतरित नहीं होता है, जिनमें इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक गति होती है, लेकिन एक के संबंध में नहीं एक पूरे के रूप में भारी परमाणु।
*स्वर्ण जैसे भारी परमाणुओं का द्रव्यमान अधिकतर केंद्रीय आवेश क्षेत्र में केंद्रित होता है, क्योंकि गणना से पता चलता है कि यह ऐसे उच्च [[गति]] वाले अल्फा कणों द्वारा विक्षेपित या स्थानांतरित नहीं होता है, जिनका संवेग इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक, लेकिन समग्र रूप से भारी परमाणु के संबंध में अधिक नहीं होता है।
* परमाणु स्वयं लगभग 100,000 (10<sup>5</sup>) नाभिक के व्यास का गुना।<ref name="Giordano2012">{{cite book|author=Nicholas Giordano|title=College Physics: Reasoning and Relationships|url=https://books.google.com/books?id=WcAKAAAAQBAJ&pg=PA1051|date=1 January 2012|publisher=Cengage Learning|isbn=978-1-285-22534-0|pages=1051–}}</ref> यह एक फुटबॉल मैदान (क्षेत्र) के बीच में रेत का एक दाना डालने से संबंधित हो सकता है।<ref name="Constan2010">{{cite journal|last1=Constan|first1=Zach|title=Learning Nuclear Science with Marbles|journal=The Physics Teacher|volume=48|issue=2|year=2010|pages=114–117 |doi=10.1119/1.3293660|bibcode = 2010PhTea..48..114C }}</ref>
*परमाणु स्वयं नाभिक के व्यास का लगभग 100,000 (10<sup>5</sup>) गुना होता है।<ref name="Giordano2012">{{cite book|author=Nicholas Giordano|title=College Physics: Reasoning and Relationships|url=https://books.google.com/books?id=WcAKAAAAQBAJ&pg=PA1051|date=1 January 2012|publisher=Cengage Learning|isbn=978-1-285-22534-0|pages=1051–}}</ref> यह फुटबॉल के मैदान के बीच में स्थित रेत के एक कण से संबंधित हो सकता है।<ref name="Constan2010">{{cite journal|last1=Constan|first1=Zach|title=Learning Nuclear Science with Marbles|journal=The Physics Teacher|volume=48|issue=2|year=2010|pages=114–117 |doi=10.1119/1.3293660|bibcode = 2010PhTea..48..114C }}</ref>
 
 
== आधुनिक विज्ञान में योगदान ==
== आधुनिक विज्ञान में योगदान ==


रदरफोर्ड की खोज के बाद, वैज्ञानिकों ने अनुभव करना प्रारम्भ कर दिया कि परमाणु अंततः एक कण नहीं है, बल्कि बहुत छोटे उप-परमाण्विक कणों से मिलकर बना है। बाद के शोधों ने यथार्थ परमाणु संरचना का निर्धारण किया जिसमें रदरफोर्ड के स्वर्ण पत्रक प्रयोग का उपयोग हुआ। वैज्ञानिकों ने अंततः पता लगाया कि परमाणुओं के केंद्र में लगभग 1.2 × 10<sup>-15</sup> मीटर × [परमाणु द्रव्यमान संख्या]<sup><math>1/3</math></sup> की त्रिज्या वाला एक धनावेशित नाभिक (आवेशों की एक यथार्थ परमाणु संख्या के साथ) होता है।


रदरफोर्ड की खोज के बाद, वैज्ञानिकों ने महसूस करना शुरू कर दिया कि परमाणु अंततः एक कण नहीं है, बल्कि बहुत छोटे उप-परमाण्विक कणों से बना है। बाद के शोध ने सटीक परमाणु संरचना का निर्धारण किया जिसके कारण रदरफोर्ड का गीजर-मार्सडेन प्रयोग हुआ। वैज्ञानिकों ने अंततः पता लगाया कि परमाणुओं के केंद्र में लगभग 1.2 × 10 के त्रिज्या के साथ एक सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक (आवेशों की एक सटीक परमाणु संख्या के साथ) होता है।<sup>−15</sup> मीटर × [परमाणु द्रव्यमान संख्या]<sup>{{frac|1|3}}</सुप>। इलेक्ट्रॉन और भी छोटे पाए गए।
बाद में, वैज्ञानिकों ने [[एक्स-रे|एक्स-किरणों]] का उपयोग करके एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की अपेक्षित संख्या (परमाणु क्रमांक के समान) की खोज की। जब एक एक्स-किरण परमाणु से होकर गुजरती है, तो इसका कुछ भाग प्रकीर्ण (बिखर) हो जाता है, जबकि शेष भाग परमाणु से होकर गुजरता है। चूँकि एक्स-किरण मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों पर [[बिखरने|प्रकीर्णन]] के कारण अपनी तीव्रता खो देती है, अतः एक्स-किरण की तीव्रता में कमी की दर को ध्यान में रखते हुए एक परमाणु में निहित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का यथार्थ अनुमान लगाया जा सकता है।
 
बाद में, वैज्ञानिकों ने [[एक्स-रे]] का उपयोग करके एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की अपेक्षित संख्या (परमाणु संख्या के समान) की खोज की। जब एक एक्स-रे एक परमाणु से होकर गुजरती है, तो इसका कुछ भाग बिखर जाता है, जबकि शेष परमाणु से होकर गुजरता है। चूंकि एक्स-रे मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों पर [[बिखरने]] के कारण अपनी तीव्रता खो देता है, एक्स-रे तीव्रता में कमी की दर को ध्यान में रखते हुए, एक परमाणु में निहित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का सटीक अनुमान लगाया जा सकता है।


== प्रतीकवाद ==
== प्रतीकवाद ==
{{Seealso|Bohr model}}
{{Seealso|बोहर मॉडल}}
[[File:US Atomic Energy Commission logo.jpg|right|thumb|230px|अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग की शील्ड]]नागाओका के अनुसार, रदरफोर्ड का मॉडल छल्ले में कई इलेक्ट्रॉनों के विचार को स्थगित कर दिया। हालांकि, एक बार नील्स बोह्र ने इस दृश्य को प्रकाश परमाणुओं के लिए कुछ ग्रह-जैसे इलेक्ट्रॉनों की तस्वीर में संशोधित किया, रदरफोर्ड-बोह्र मॉडल ने जनता की कल्पना को पकड़ लिया। इसके बाद से लगातार परमाणुओं और यहां तक ​​कि परमाणु ऊर्जा के लिए एक प्रतीक के रूप में उपयोग किया जाता रहा है (भले ही यह अधिक उचित रूप से परमाणु ऊर्जा माना जाता है)। पिछली शताब्दी में इसके उपयोग के उदाहरणों में शामिल हैं, लेकिन इन तक सीमित नहीं हैं:
[[File:US Atomic Energy Commission logo.jpg|right|thumb|230px|अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग का चिह्न]]नागाओका के अनुसार, रदरफोर्ड के मॉडल ने वलयों में कई इलेक्ट्रॉनों के विचार को स्थगित कर दिया। हालाँकि, एक बार नील्स बोहर ने इस दृश्य को प्रकाश परमाणुओं के लिए कुछ ग्रह-जैसे इलेक्ट्रॉनों के चित्र में संशोधित किया, रदरफोर्ड-बोहर मॉडल ने जनता की कल्पना को पकड़ लिया। इसके बाद से इसका उपयोग लगातार परमाणुओं के प्रतीक के रूप में और यहाँ तक ​​कि "परमाणु" ऊर्जा के लिए भी किया जाता रहा है (यद्यपि इसे अधिक उचित रूप से परमाणु ऊर्जा माना जाता है)। पिछली शताब्दी में इसके उपयोग के उदाहरणों में निम्न उदाहरण सम्मिलित हैं, लेकिन इन तक ही सीमित नहीं हैं:
* [[संयुक्त राज्य परमाणु ऊर्जा आयोग]] का लोगो, जो विशेष रूप से [[परमाणु विखंडन]] प्रौद्योगिकी के संबंध में इसके बाद के उपयोग के लिए जिम्मेदार था।
*[[संयुक्त राज्य परमाणु ऊर्जा आयोग]] का प्रतीक-चिह्न, जो विशेष रूप से [[परमाणु विखंडन]] प्रौद्योगिकी के संबंध में इसके बाद के उपयोग के लिए उत्तरदायी था।
* अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी का ध्वज एक रदरफोर्ड परमाणु है, जो [[जैतून]] की शाखाओं में घिरा हुआ है।
*अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी का ध्वज एक रदरफोर्ड परमाणु है, जो [[जैतून]] की शाखाओं से घिरा हुआ है।
* यूएस [[माइनर लीग बेसबॉल]] [[अल्बुकर्क आइसोटोप]]्स का लोगो एक रदरफोर्ड परमाणु है, जिसमें इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ A बनाती हैं।
*यूएस [[माइनर लीग बेसबॉल]] [[अल्बुकर्क आइसोटोप|अल्बुकर्क आइसोटोप्स]] का प्रतीक-चिह्न एक रदरफोर्ड परमाणु है, जिसमें इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ अक्षर A का निर्माण करती हैं।
* एक समान प्रतीक, [[परमाणु भंवर]], [[अमेरिकी नास्तिक]]ों के प्रतीक के रूप में चुना गया था, और सामान्य रूप से [[नास्तिकता]] के प्रतीक के रूप में उपयोग किया जाने लगा है।
*एक समान प्रतीक, [[परमाणु भंवर|परमाणु भँवर]], को [[अमेरिकी नास्तिक|अमेरिकी नास्तिकों]] के प्रतीक के रूप में चुना गया था, और यह सामान्य रूप से [[नास्तिकता]] के प्रतीक के रूप में उपयोग किया जाने लगा है।
* [[यूनिकोड]] [[विविध प्रतीक]] कोड बिंदु U+269B (⚛) रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
*[[यूनिकोड]] [[विविध प्रतीक]] कोड बिंदु U+269B (⚛) रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
* टेलीविजन शो [[बिग बैंग थ्योरी]] अपने लोगो के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
*टेलीविजन शो [[बिग बैंग थ्योरी|''द बिग बैंग थ्योरी'']] अपने प्रतीक-चिह्न के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
* जावास्क्रिप्ट लाइब्रेरी [[प्रतिक्रिया (जावास्क्रिप्ट पुस्तकालय)]] अपने लोगो के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करती है।
*जावास्क्रिप्ट लाइब्रेरी [[प्रतिक्रिया (जावास्क्रिप्ट पुस्तकालय)|रिएक्ट]] अपने प्रतीक-चिह्न के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करती है।
* नक्शों पर, इसका इस्तेमाल आम तौर पर परमाणु ऊर्जा संस्थापन को इंगित करने के लिए किया जाता है।
*इसका उपयोग मानचित्रों पर सामान्यतः परमाणु ऊर्जा प्रतिष्ठापन को इंगित करने के लिए किया जाता है।


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==
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{{Atomic models}}
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Latest revision as of 12:13, 14 February 2023

परमाणु नाभिकीय मॉडल का मूल आरेख: हरे रंग में इलेक्ट्रॉन और लाल रंग में नाभिक
रदरफोर्ड मॉडल को सम्मिलित करते हुए एक परमाणु की 3डी सजीवता

रदरफोर्ड मॉडल न्यूजीलैंड में जन्मे भौतिक वैज्ञानिक अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा एक परमाणु का वर्णन करने के लिए तैयार किया गया था। रदरफोर्ड ने वर्ष 1909 में गीजर-मार्सडेन प्रयोग का निर्देशन किया, जिसने रदरफोर्ड के वर्ष 1911 के विश्लेषण पर सुझाव दिया कि जे जे थॉमसन का परमाणु का प्लम पुडिंग मॉडल गलत था। परमाणु के लिए प्रयोगात्मक परिणामों पर आधारित रदरफोर्ड का नया मॉडल[1], परमाणु के शेष भागों की तुलना में बहुत कम आयतन में सांद्रित अपेक्षाकृत एक उच्च केंद्रीय आवेश की नई विशेषताओं को समाहित करता है और इस केंद्रीय आयतन के साथ परमाणु के परमाण्विक द्रव्यमान के बड़े हिस्से को भी समाहित करता है। इस क्षेत्र को परमाणु के "नाभिक" के रूप में जाना जाता है।

मॉडल के लिए प्रायोगिक आधार

रदरफोर्ड ने वर्ष 1911 में अपने प्रसिद्ध स्वर्ण-पत्रक प्रयोग से थॉमसन के मॉडल को प्रतिवलित (उलट) कर दिया, जिसमें इन्होंने दिखाया कि परमाणु में एक छोटा और भारी नाभिक होता है। रदरफोर्ड ने परमाणु संरचना के अदृश्य क्षेत्र की जाँच के रूप में एक रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित अल्फा कणों का उपयोग करने के लिए एक प्रयोग तैयार किया। यदि थॉमसन सही थे, तो किरण सीधे स्वर्ण-पत्रक से होकर जानी चाहिए थी। अधिकांश पुंज पत्रक के माध्यम से गए, जबकि कुछ पुंज विक्षेपित हो गए।

रदरफोर्ड ने अप्रत्याशित प्रयोगात्मक परिणामों के लिए एक व्याख्या के रूप में, उप-परमाणु संरचना के लिए अपना स्वयं का भौतिक मॉडल प्रस्तुत किया। इसमें, परमाणु परिक्रमी इलेक्ट्रॉनों (संभवतः) के एक बादल से घिरे केंद्रीय आवेश (यह आधुनिक परमाणु नाभिक है, हालाँकि रदरफोर्ड ने अपने पेपर में "नाभिक" शब्द का उपयोग नहीं किया था) से बना होता है। मई, 1911 के इस पेपर में रदरफोर्ड ने परमाणु में अत्यंत उच्च धनात्मक या ऋणात्मक आवेश के एक छोटे से केंद्रीय क्षेत्र के लिए स्वयं को प्रतिबद्ध किया।

संक्षिप्तता के लिए, उच्च गति α कण के N इलेक्ट्रॉनों के प्रतिपूरक आवेश से घिरे हुए धनात्मक केंद्रीय आवेश N e वाले एक परमाणु के माध्यम से पारित होने पर विचार करें।[2]

ज्ञात गति के कणों की 100 e के केंद्रीय आवेश की ओर प्रवेश क्षमता के विशुद्ध रूप से ऊर्जावान विचारों से रदरफोर्ड यह गणना करने में सक्षम थे कि इनके स्वर्ण के केंद्रीय आवेश की त्रिज्या 3.4 × 10−14 मीटर से कम (कितना कम यह नहीं बताया जा सकता है) होनी चाहिए। यह एक स्वर्ण के 10−10 मीटर या लगभग त्रिज्या के परमाणु में था, जो कि एक अत्यधिक आश्चर्यजनक खोज है, क्योंकि इसमें परमाणु के व्यास के 1/3000वें हिस्से से कम एक मजबूत केंद्रीय आवेश निहित था।

रदरफोर्ड मॉडल ने परमाणु के आवेश और द्रव्यमान को एक बहुत छोटे कोर में केंद्रित करने का कार्य किया, लेकिन शेष इलेक्ट्रॉनों और शेष परमाणु द्रव्यमान के लिए किसी भी संरचना को श्रेय नहीं दिया। इसमें हांतारो नागाओका के परमाणु मॉडल का उल्लेख किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को शनि के स्थिर वलयों की विशिष्ट लाक्षणिक संरचना के साथ एक या एक से अधिक वलयों में व्यवस्थित किया जाता है। जे. जे. थॉमसन के प्लम पुडिंग मॉडल में परिक्रमी इलेक्ट्रॉनों के वलय भी थे। जीन-बैप्टिस्ट पेरिन ने अपने नोबेल व्याख्यान[3] में दावा किया कि वे वर्ष 1901 के अपने पेपर में इस मॉडल का सुझाव देने वाले पहले व्यक्ति थे। लेकिन वास्तव में उत्तरी आयरिश भौतिक वैज्ञानिक जोसेफ लार्मर ने वर्ष 1897 में परमाणु के पहले सौर प्रणाली मॉडल का निर्माण किया था।[4]

रदरफोर्ड के पेपर ने सुझाव दिया कि एक परमाणु का केंद्रीय आवेश, हाइड्रोजन द्रव्यमान इकाई u (लगभग इसका 1/2 भाग, रदरफोर्ड के मॉडल में) में परमाणु द्रव्यमान के लिए "आनुपातिक" हो सकता है। स्वर्ण के लिए, यह द्रव्यमान संख्या 197 है (तब अधिक यथार्थ ज्ञात नहीं थी) और इसलिए इसे रदरफोर्ड द्वारा संभवतः 196 u होने के लिए प्रतिरूपित किया गया था। हालाँकि, रदरफोर्ड ने केंद्रीय आवेश का परमाणु क्रमांक से सीधा संबंध बनाने का प्रयास नहीं किया, क्योंकि स्वर्ण का "परमाणु क्रमांक" (उस समय आवर्त सारणी में केवल इसकी स्थान संख्या) 79 था, और रदरफोर्ड ने आवेश को लगभग +100 इकाई (उन्होंने वास्तव में 196 का आधा बनाने के लिए धनात्मक आवेश की 98 इकाई का सुझाव दिया था) के लिए प्रतिरूपित किया था। इस प्रकार, रदरफोर्ड ने औपचारिक रूप से दो संख्याओं (आवर्त सारणी स्थान, 79, और परमाणु आवेश, 98 या 100) के बिल्कुल समान होने का सुझाव नहीं दिया।

रदरफोर्ड का पेपर सामने आने के एक महीने बाद, एंथनी वैन डेन ब्रोक द्वारा परमाणु क्रमांक और परमाणु आवेश की यथार्थ पहचान के बारे में प्रस्ताव दिया गया था, और बाद में हेनरी मोस्ले द्वारा दो वर्ष के भीतर प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई थी।

ये प्रमुख संकेतक हैं:

  • परमाणु का इलेक्ट्रॉन बादल अल्फा कण प्रकीर्णन को प्रभावित नहीं करता है।
  • परमाणु के अधिकांश धनात्मक आवेश परमाणु के केंद्र में एक अपेक्षाकृत छोटे आयतन में केन्द्रित होते हैं, जिसे आज नाभिक के रूप में जाना जाता है। इस आवेश का परिमाण परमाणु के परमाण्विक द्रव्यमान के समानुपाती (एक ऐसी आवेश संख्या तक, जो लगभग इसकी आधी हो सकती है) होता है, शेष द्रव्यमान को अब अधिकतर न्यूट्रॉन के रूप में जाना जाता है। यह केंद्रित केंद्रीय द्रव्यमान और आवेश, अल्फा और बीटा कण दोनों कणों को विक्षेपित करने के लिए उत्तरदायी है।
  • स्वर्ण जैसे भारी परमाणुओं का द्रव्यमान अधिकतर केंद्रीय आवेश क्षेत्र में केंद्रित होता है, क्योंकि गणना से पता चलता है कि यह ऐसे उच्च गति वाले अल्फा कणों द्वारा विक्षेपित या स्थानांतरित नहीं होता है, जिनका संवेग इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक, लेकिन समग्र रूप से भारी परमाणु के संबंध में अधिक नहीं होता है।
  • परमाणु स्वयं नाभिक के व्यास का लगभग 100,000 (105) गुना होता है।[5] यह फुटबॉल के मैदान के बीच में स्थित रेत के एक कण से संबंधित हो सकता है।[6]

आधुनिक विज्ञान में योगदान

रदरफोर्ड की खोज के बाद, वैज्ञानिकों ने अनुभव करना प्रारम्भ कर दिया कि परमाणु अंततः एक कण नहीं है, बल्कि बहुत छोटे उप-परमाण्विक कणों से मिलकर बना है। बाद के शोधों ने यथार्थ परमाणु संरचना का निर्धारण किया जिसमें रदरफोर्ड के स्वर्ण पत्रक प्रयोग का उपयोग हुआ। वैज्ञानिकों ने अंततः पता लगाया कि परमाणुओं के केंद्र में लगभग 1.2 × 10-15 मीटर × [परमाणु द्रव्यमान संख्या] की त्रिज्या वाला एक धनावेशित नाभिक (आवेशों की एक यथार्थ परमाणु संख्या के साथ) होता है।

बाद में, वैज्ञानिकों ने एक्स-किरणों का उपयोग करके एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की अपेक्षित संख्या (परमाणु क्रमांक के समान) की खोज की। जब एक एक्स-किरण परमाणु से होकर गुजरती है, तो इसका कुछ भाग प्रकीर्ण (बिखर) हो जाता है, जबकि शेष भाग परमाणु से होकर गुजरता है। चूँकि एक्स-किरण मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों पर प्रकीर्णन के कारण अपनी तीव्रता खो देती है, अतः एक्स-किरण की तीव्रता में कमी की दर को ध्यान में रखते हुए एक परमाणु में निहित इलेक्ट्रॉनों की संख्या का यथार्थ अनुमान लगाया जा सकता है।

प्रतीकवाद

अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग का चिह्न

नागाओका के अनुसार, रदरफोर्ड के मॉडल ने वलयों में कई इलेक्ट्रॉनों के विचार को स्थगित कर दिया। हालाँकि, एक बार नील्स बोहर ने इस दृश्य को प्रकाश परमाणुओं के लिए कुछ ग्रह-जैसे इलेक्ट्रॉनों के चित्र में संशोधित किया, रदरफोर्ड-बोहर मॉडल ने जनता की कल्पना को पकड़ लिया। इसके बाद से इसका उपयोग लगातार परमाणुओं के प्रतीक के रूप में और यहाँ तक ​​कि "परमाणु" ऊर्जा के लिए भी किया जाता रहा है (यद्यपि इसे अधिक उचित रूप से परमाणु ऊर्जा माना जाता है)। पिछली शताब्दी में इसके उपयोग के उदाहरणों में निम्न उदाहरण सम्मिलित हैं, लेकिन इन तक ही सीमित नहीं हैं:

  • संयुक्त राज्य परमाणु ऊर्जा आयोग का प्रतीक-चिह्न, जो विशेष रूप से परमाणु विखंडन प्रौद्योगिकी के संबंध में इसके बाद के उपयोग के लिए उत्तरदायी था।
  • अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी का ध्वज एक रदरफोर्ड परमाणु है, जो जैतून की शाखाओं से घिरा हुआ है।
  • यूएस माइनर लीग बेसबॉल अल्बुकर्क आइसोटोप्स का प्रतीक-चिह्न एक रदरफोर्ड परमाणु है, जिसमें इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ अक्षर A का निर्माण करती हैं।
  • एक समान प्रतीक, परमाणु भँवर, को अमेरिकी नास्तिकों के प्रतीक के रूप में चुना गया था, और यह सामान्य रूप से नास्तिकता के प्रतीक के रूप में उपयोग किया जाने लगा है।
  • यूनिकोड विविध प्रतीक कोड बिंदु U+269B (⚛) रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
  • टेलीविजन शो द बिग बैंग थ्योरी अपने प्रतीक-चिह्न के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करता है।
  • जावास्क्रिप्ट लाइब्रेरी रिएक्ट अपने प्रतीक-चिह्न के रूप में रदरफोर्ड परमाणु का उपयोग करती है।
  • इसका उपयोग मानचित्रों पर सामान्यतः परमाणु ऊर्जा प्रतिष्ठापन को इंगित करने के लिए किया जाता है।

संदर्भ

  1. Akhlesh Lakhtakia (Ed.); Salpeter, Edwin Ε. (1996). "Models and Modelers of Hydrogen". American Journal of Physics. World Scientific. 65 (9): 933. Bibcode:1997AmJPh..65..933L. doi:10.1119/1.18691. ISBN 981-02-2302-1.
  2. E. Rutherford, "The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom", Philosophical Magazine. Series 6, vol. 21. May 1911
  3. 1926 Lecture for Nobel Prize in Physics
  4. ”A Dynamical Theory of the Electric and Luminiferous Medium.— Part III.” Joseph Larmor, Phil. Trans., A, vol. 190, 1897, pp. 205-300.
  5. Nicholas Giordano (1 January 2012). College Physics: Reasoning and Relationships. Cengage Learning. pp. 1051–. ISBN 978-1-285-22534-0.
  6. Constan, Zach (2010). "Learning Nuclear Science with Marbles". The Physics Teacher. 48 (2): 114–117. Bibcode:2010PhTea..48..114C. doi:10.1119/1.3293660.


बाहरी संबंध