토론 ) 일반생물학 - 세균의 유전자 수평 전달 방식, 화학개론 - 러더퍼드의 입자 산란 실험은 처음엔 톰슨의 원자 모형을 증명하기 위해 고안된 실험이었다

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토론 ) 일반생물학 - 세균의 유전자 수평 전달 방식, 화학개론 - 러더퍼드의 입자 산란 실험은 처음엔 톰슨의 원자 모형을 증명하기 위해 고안된 실험이었다에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

. 하지만 실제 전자는 alpha 입자보다 수천 배나 가벼웠기 때문에 alpha 입자와 전자가 단 한번의 충돌로 인해 후방산란을 겪는다는 것은 불가능에 가까운 이야기였다.
따라서 그는 건포도 푸딩 안에 퍼져있는 양전화와 alpha 입자가 복합 산란을 통해 정반대로 튕겨나가게 될 확률을 계산해봤으나, 이는 전자와의 단일 산란에 의한 후방 산란을 겪는 확률보다 더 낮다는 것을 확인하였다. 그렇기 때문에 그는 alpha 입자가 원자 안에 있는 특정 물질과 단일 산란을 겪게 된다는 것을 예측하게 되었다.
이후 러더퍼드는 충격 변수를 계산함으로써 가상의 원을 그렸을 때, alpha 입자가 그 원 안에 들어가게 입사를 하게 될 경우, 특정 각도보다 더 큰 각으로 산란을 하게 된다는 점을 정리하였고, 이는 유효 단면적의 0.00196배인 것을 확인하였다.
따라서 이러한 실험과 계산 결과를 바탕으로 하여 러더퍼드는 다음과 같이 원자의 새로운 모형을 제안하게 된다.
러더퍼드에 의한 원자는 대부분 빈공간으로 이루어져 있으며, 중심부인 핵에는 밀도가 크고, 부피는 극히 일부분인 양전하가 모두 집중되어 있다고 보았다. 왜냐하면 alpha 입자가 핵에 가까이 접근하게 될 경우, 큰 반발력을 느껴 휘어지게 되고, 따라서 후방산란이 발생되는 것이라고 여겨졌기 때문이다. 또한, 전자는 핵에서 상대적으로 큰 거리에 위치한 후 핵 주위에 퍼져 있으며, 원자핵과의 전자기력에 의존하여 원자핵 주변을 돌고 있는데, 이러한 원운동이 가능한 이유는 전자와 원자핵 간의 전자기력이 전자의 원심력과 균형을 이루기 때문이라고 보았다. 이렇게 정의된 양성자의 질량은 전자 질량의 약 2,000배로 1.67262*10-24 g으로 계산되었다.
러더퍼드의 alpha 입자 산란 실험은 톰슨의 모형을 실험적으로 보여주고자 시작되었지만, 새롭게 원자핵이라는 존재를 발견하게 되었고, 이후 다양한 연구자들에 의해 현재의 원자 모형을 정의하는데 이바지하게 되었다.
참고문헌
강의안 자료
동아사이언스, 2021.09.18., ”[사이언스N사피엔스] 푸딩 같기도, 태양계 같기도…원자모형의 진화“
https://m.dongascience.com/news.php?idx=49388
Pulves 외, 이광웅 외 역, 생명 생물의 과학, 2006, 교보문고, ISBN 89-7085-516-5, p. 200~201.
화학공학연구정보센터 홈페이지
https://www.cheric.org/

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일반생물학,   세균,   유전