量子物理学の発見 その5 ラザフォード

近所にモンタボーというパン屋があり、サフジュというパンが10周年(?)を迎えたということで、キャンペーンをやっていました。もらった紙を次持っていくとサフジュ1個サービス。さらに、サフジュPR用の絵を描いて送って抽選で当たると、サフジュ20個サービス。
何が何でも副賞はサフジュのようです。そうくるかと思いましたが、この副賞で絵を描いてくれる人は、間違いなくサフジュを愛してやまない人でしょう。そう考えると、正しい副賞の付け方なんですね。
言い添えておくと、サフジュ美味しいです。ロングセラーなのもわかります。
以下、通販サイト
http://www1.enekoshop.jp/shop/mont-thabor/


さて、本題です。
今回は「量子物理学の発見 ヒッグス粒子の先までの物語 (レオン・レーダーマン、クリストファー・ヒル 著、 青木薫 訳)」の「第2章 そのとき、ニュートン力学は崩れた」より。大昔の研究「物質が原子でできていて・・・」といった話から、順を追って解説がなされていきます。その中で、ここでは、原子の中心には原子核というプラスの電荷を持つ密集したものがあって、その周りを電子が回っていることを突き止めた、有名なラザフォード散乱の実験について取り上げます。

学生の頃から実験屋としての突出した能力があったようで、1890年代の頃に自作の無線装置で800 m先と信号を送受信していたとのこと。電子の発見で有名な当時のキャヴェンディッシュ研究所の所長J. J. トムソンに「ラザフォード君ほど、独創的な研究をしようという熱意と、そのための能力を持つ学生を、わたしは知りません。」と言わしめたほどのようです。

ラザフォード散乱の実験というと、薄い金箔にアルファ粒子と呼ばれる比較的に重くてプラスの電荷を持つ粒子を打ち込んで、その進路がどう逸れるかを調べた実験です。粒子の逸れる角度や、逸れる粒子数の割合から、原子の中のプラスの電荷は薄く分布しているのではなく、非常に小さな領域に密集しているんだと見出したわけですが、どうも狙いすましてやったわけではなさそうです。当時は、プラスの電荷は薄く分布しているはずと考えられていて、そうだとすると粒子はほとんど真っ直ぐに金箔を突き抜けてくると予想されますから、ラザフォードと仲間たちは、突き抜けてくる粒子を精密に測定していたわけです。しかし、念には念を入れようと思ったらしく、金箔に跳ね返されて戻ってくる粒子が一つでもあるかをチェックしようと思ったそうです。すると、8000個に1つの割合で戻ってきたのだそうです。ラザフォード曰く「それはまるで、十五インチ砲弾を、一枚の紙切れに向けて発射したら、砲弾があなたの方に戻ってきて命中したようなものだ」

いや、やってみるものですな。そしてまた、やってみようと思って、本当にやってしまうのが才能というものなんでしょうな。検出器の場所を変えればいいだけじゃないかと思うでしょうが、ただ場所を変えただけでは何も見つからないはずです。私はこの実験をやったことはないですが、大体そういうものだというのは分かるんです。計画通りの実験をするのだって実際にやってみたら相当骨が折れますから。

私もいくつか予想外の実験結果というのはあるのですが、どうしても本筋の実験の方に忙しくて、そこを調べ尽くす余裕がないんですよね。また、予想外の実験結果は大発見の元かもしれないとはいえ、ほとんどの場合何も分からずに終わりますから。しかしそんなこと言っているようでは小者に終わってしまうなあと、反省した次第でありました。


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プロフィール

バラッくま

Author:バラッくま
色々あったのち東京深川在住の科学技術系の研究者。
クマに似ている。最近はカピバラにも似ている。
専門: 量子エレクトロニクスなど。
休みのときは、(有休を取ってまでして)落語、スキューバダイビング、スポーツ観戦(相撲など。両国が近いのでうれしい。)、音楽鑑賞などを少しずつ。

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