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L’inizio della fisica atomica

by Adriana Carelli

Certi oggetti mostrano di avere una proprietà detta carica elettrica, che può essere positiva (+) o negativa (-). Le cariche positive e negative si attraggono, mentre due cariche positive o due cariche negative si respingono. Un oggetto elettricamente neutro ha un numero uguale di cariche positive e cariche negative.

La scoperta degli elettroni

Prima dell’avvento degli schermi a cristalli liquidi il CRT (catone ray tube, tubo a raggi catodici) era il cuore del monitor del computer e della televisione. Il primo tubo a raggi catodici fu realizzato da Micael Faraday (1791-1867) sulla fine del diciannovesimo secolo. Facendo passare elettricità attraverso tubi di vetro sottovuoto, Faraday scoprì i raggi catodici, una radiazione emessa dall’estremità negativa catodo, che attraversa il tubo fino a raggiungere l’estremità positiva detta anodo.

Tubo a raggi catodici

I raggi catodici prodotti nel tubo CRT sono invisibili e possono essere rivelati solo grazie alla luce emessa dal materiale che colpiscono. I raggi catodici vengono deflessi da campi elettrici e magnetici e si comportano come le particelle cariche negativamente.

Nel video vediamo la spiegazione del funzionamento del tubo catodico.

 

Nel 1897, J.J. Thomson (1856-1940) stabilì il rapporto della massa (m) e della carica elettrica (e) e giunse alla conclusione che i raggi catodici sono particelle di materia fondamentali, cariche negativamente e presenti in tutti gli atomi. I raggi catodici vennero poi chiamati elettroni.

Millikan (1868-1953) determinò la carica dell’elettrone, e, con una serie di esperimenti con gocce di olio.

Il valore della carica dell’elettrone attualmente accettato, con cinque cifre significative è

e\quad =\quad -1,6022\cdot { 10 }^{ -19 }C

mentre il valore della massa è:

{ m }_{ e }=\quad 9,1094\cdot { 10 }^{ -28 }g

La scoperta dei raggi X e la radioattività

Nel 1895, Whilhelm Roentgen (1845-1923) si accorse che quando erano in funzione i tubi a raggi catodici alcuni materiali esterni ai tubi brillavano o diventavano fluorescenti.  Egli dimostrò che questa fluorescenza era causata dalla radiazione emessa dai tubi a raggi catodici. Roentgen li chiamò Raggi X, poiché la natura di questa radiazione era sconosciuta.

Antoine Henri Becquerel (1852-1908) scoprì accidentalmente la radioattività, mentre investigava la fosforescenza dei sali di uranio. Incoraggiato dal suo amico matematico e fisico Henri Poincaré (1854-1912), cercherà di determinare se il fenomeno avesse la stessa natura dei raggi X. Durante le sue ricerche mise in contatto con il materiale una lastra fotografica, accorgendosi che era stata impressionata anche se non era stata esposta alla luce del sole: Becquerel concluse che il materiale emetteva dei raggi senza bisogno di un’eccitazione da parte della luce. Annunciò i suoi risultati il 2 marzo dello stesso anno, solo pochi giorni prima del lavoro di Sylvanus Thompson (1851-1916) che lavorava in parallelo sullo stesso soggetto a Londra.

Nello stesso periodo, una studentessa, Marie Curie (1867-1934), sposa del suo collega Pierre Curie (1859-1906), scelse come oggetto di tesi lo studio di questo nuovo tipo di radiazione. Ella confermò in qualche mese che l’irraggiamento era una proprietà di diversi elementi chimici, e battezzò tale proprietà come radioattività.

Nel 1903 condivise il Premio Nobel per la con Pierre e Marie Curie “in riconoscimento degli straordinari servizi che ha reso con la sua scoperta della radioattività spontanea“.

Ernest Rutherford (1871-1937) identificò due tipi di radiazione emessa dai materiali radioattivi, alfa (α) e beta (β). I raggi alpha sono particelle con due unità di carica positiva con la stessa massa degli atomi di elio. I raggi beta sono particelle cariche negativamente prodotte da cambiamenti all’interno del nucleo di atomi radioattivi e hanno le stesse proprietà degli elettroni.

Paul Villard (1860-1934) invece, ha scoperto un terzo tipo di radiazione cioè i raggi gamma (γ). Questi raggi hanno un alto potere penetrante.

 

Vedi anche

Modello atomico di Thomson

La scoperta dell’elettrone

L’effetto fotoelettrico

 

 

 

 

 

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