Атом учун Томсон модели

Замонавий модел: Субатом тузилишининг ҳозирги модели электронларнинг эҳтимолий „булути“ билан ўралган зич ядрони ўз ичига олади.

Томсон модели атомнинг бир қанча тарихий илмий моделларидан биридир. Биринчи марта 1904-йилда ЖЖ Томсон томонидан таклиф қилинган электрон кашф этилгандан сўнг, лекин атом ядроси кашф этилишидан олдин, модел атомларнинг ўша пайтда маълум бўлган иккита хусусиятини тушунтиришга ҳаракат қилди: электронлар манфий зарядланган зарралар ва атомлар ҳеч қандай зарядга эга эмас. Томсон модели „Олхўри модели“ деб ҳам юритилади. Унга кўра мусбат зарядли „олхўри“ мавжуд ва унинг зарядига тенг электронлар ичида ҳаракатланиб юради

Назарий қисм

Кўп йиллар давомида атомлар манфий зарядланган субатомик зарраларни ўз ичига олиши маълум эди. Томсон уларни „корпускулалар“ (зарралар) деб атаган, лекин улар кўпроқ „электронлар“ деб аталган, 1891-йилда ГЖ Стоней номи „электр энергиясининг асосий бирлиги миқдори“ учун ўйлаб топган эди. Атомларда электр заряди йўқлиги ҳам кўп йиллар давомида маълум эди. Томсон атомлар электронларининг манфий зарядини йўқотадиган мусбат зарядга эга бўлиши керак, деб ҳисоблади. Томсон ўзининг таклиф қилган моделини 1904-йил март ойидаги Фалсафий журналда, Британиянинг энг машҳур илмий журналида нашр этди. Томсоннинг фикрига кўра:

… элементларнинг атомлари бир хил мусбат электрификация сферасида ўралган бир қанча манфий электрлаштирилган корпускулалардан иборат, …

Томсоннинг модели биринчи бўлиб атомга ўзига хос ички тузилмани белгилаган, аммо унинг дастлабки тавсифида математик формулалар мавжуд эмас эди. У 1867-йилда гирдобли атомни таклиф қилган ҳолда мақола ёзган Уилям Томсоннинг ишига эргашди. ЖЖ Томсон 1890-йилги „булут атоми“ гипотезасидан воз кечди, атомнинг гирдоб назариясига асосланиб, атомлар номоддий элементлардан иборат эди ва гирдобларнинг жойлашиши ва кимёвий элементлар орасидаги даврий мунтазамлик ўртасида ўхшашлик борлигини таклиф қилди. Томсон ўзининг атом моделини ўша куннинг маълум экспериментал далилларига асослади ва аслида, Келвин бир йил олдин мусбат шар атомини таклиф қилганидек, Келвиннинг йўлига эргашди. Томсон Келвиннинг мусбат ҳажм зарядининг моделига асосланган таклифи келажакдаги тажрибаларни бошқаришга хизмат қилди. Томсон моделининг дастлабки нашр этилганидан кейин асосий мақсади атомнинг электр нейтрал ва кимёвий жиҳатдан ўзгарувчан ҳолатини ҳисобга олиш эди. Классик механика шароитида электрон орбиталари барқарор эди. Электрон мусбат зарядланган шарнинг марказидан узоқлашганда, унинг орбитасида кўпроқ мусбат заряд борлиги сабабли унга кўпроқ аниқ мусбат ички куч таъсир қилади. Электронлар ўзлари ўртасидаги ўзаро таъсирлар натижасида барқарорлашадиган ҳалқаларда эркин айланишлари мумкин эди ва спектроскопик ўлчовлар турли электрон ҳалқалар билан боғлиқ энергия фарқларини ҳисобга олиш учун мўлжалланган. Модданинг хусусиятларига келсак, Томсон улар электр таъсиридан келиб чиқади деб ҳисобларди. Бундан ташқари, у корпускуляр ва мусбат заряд назариясидан фойдаланган ҳолда атомнинг физик ва кимёвий томонларини тасвирлашга ёрдам берадиган назария зарурлигини таъкидлади. Томсон бир нечта элементлар учун экспериментал равишда маълум бўлган баъзи асосий спектрал чизиқларни ҳисобга олиш учун ўз моделини қайта шакллантиришга кўп ва самарасиз уринди. Радиоактивликнинг илмий кашфиётидан сўнг Томсон буни ўз моделида кўриб чиқишга қарор қилди:

… биз атом қонуниятлари муаммосига дуч келишимиз ва унда радиоактив моддаларнинг ажойиб хусусиятларини тушунтириш имкониятига эга бўлган моделни тасаввур қилишимиз керак…

Томсоннинг модели ўзининг дастлабки нашри давомида ўзгарди ва ниҳоят, статик тузилишдан кўра мусбат заряднинг зич майдонида айланадиган электронларни ўз ичига олган анча ҳаракатчанликка эга моделга айланди. Шунга қарамай, тез орада Томсон моделига „олхўри пудинги“ лақаби қўйилди, чунки унинг таклиф этган назарияси кўплаб олимларга ўша пайтда " олхўри " деб номланган майизни эслатди.

1909-йилда Ҳанс Геигер ва Эрнест Марсден тажриба ўтказдилар, унда алфа зарралари юпқа олтин варақлар орқали бомбардимон қилинди. Уларнинг профессори Эрнест Резерфорд Томсоннинг атом моделига мос келадиган натижаларни топишини кутган эди. Бироқ, натижалар 1911-йилда эълон қилинганида, улар ҳар бир олтин атомининг марказида жуда кичик мусбат зарядли ядро мавжудлигини айтишди. Бу атом учун Резерфорд моделининг ривожланишига олиб келди. Резерфорд ўз натижаларини эълон қилгандан сўнг, Антониус ван ден Броэк интуитив таклифни айтди: атомнинг атом рақами унинг ядросида мавжуд бўлган заряд бирликларининг умумий сонидир. Генри Мозилининг 1913-йилдаги тажрибалари Ван ден Броэкнинг таклифини қўллаб-қувватлаш учун зарур далилларни келтирди. Мусбат ядро заряди атом рақамига мос келиши аниқланди (Мозли заряд фарқининг фақат бир бирлигини топди). Бу иш ўша йили атомнинг қуёш тизимига ўхшаш Бор модели билан якунланди, бунда атом сони мусбат зарядга эга бўлган ядро орбитал қобиқларда тенг миқдордаги электронлар билан ўралган. Томсон модели Резерфорд тажрибаларини бошқарганидек, Бор модели Мозлининг тадқиқотларини бошқарган. Бор модели „эски квант назарияси“ даврида ишлаб чиқилган ва кейинчалик квант механикасининг тўлиқ ривожланиши билан ўзлаштирилган.

Илмий моделнинг муҳим намунаси сифатида олхўри пудинг модели бир нечта тегишли илмий муаммоларни ҳосил қилди.

Битта электронга эга олхўри пудинг модели қисман физик Артур Эрич Хаас томонидан 1910-йилда Планк доимийси ва водород атомлари учун Бор радиусининг миқдорий қийматини баҳолаш учун ишлатилган. Ҳааснинг иши биринчи бўлиб бу қийматларни катталик тартибида баҳолаган ва Ниэлс Бор ишидан уч йил олдин бўлган.

Олхўри пудинг модели билан боғлиқ бўлган катта математик муаммо Томсон муаммоси деб аталадиган бирлик сферада тенг нуқтали зарядларни оптимал тақсимлашдир. Томсон муаммоси олхўри пудинг моделининг бир хил мусбат фон заряди йўқлигининг табиий натижасидир.

Манбалар

К.Кране „Интродуcтион нуcлеар пҳйсиcс“
Б.Юлдашев „Амалий ядро физикаси“
Г.Аҳмедова „Атом физикаси“