Η ανακάλυψη του πυρήνα από τον Rutherford

Πείραμα Νο 9:

Το 1909 στο εργαστήριο του πανεπιστημίου του Manchester, ο Ernest Rutherford και οι συνεργάτες του, έκαναν πειράματα εκτοξεύοντας σωματίδια α  που προέρχονταν από ραδιενεργό ραδόνιο 222, σε ένα φύλλο χρυσού πάχους 1/20.000 του εκατοστόμετρου. Πίσω από το μεταλλικό φύλλο υπήρχε φθορίζουσα πλάκα για να αποτυπωθεί η σκέδαση των σωματιδίων. Παρατήρησαν ότι, στην συντριπτική τους πλειοψηφία, τα σωματίδια ακολουθούσαν σχεδόν ευθείες τροχιές, αρκετά παρέκκλιναν από την αρχική τους διεύθυνση, αλλά υπήρχαν και μερικά που εκτρέπονταν κατά πολύ μεγάλες γωνίες ή επέστρεφαν πίσω. Ο Ράδερφορντ περιέγραψε έκπληκτος τα αποτελέσματα, λέγοντας ότι: " Ήταν το πιο απίστευτο γεγονός που συνέβη στη ζωή μου. Ήταν σαν να πυροβολούσες με πιστόλι ένα τσιγαρόχαρτο και η σφαίρα επέστρεφε πίσω".

Αυτές οι μεγάλες αποκλίσεις δεν μπορούσαν να εξηγηθούν από το ατομικό μοντέλο του Thomson, σύμφωνα με το οποίο τα άτομα αποτελούνταν από συμπαγείς μάζες με θετικό ηλεκτρικό φορτίο, ενώ στο εσωτερικό τους κυκλοφορούσαν ηλεκτρόνια (το μοντέλο του "σταφιδόψωμου").

Μέχρι το 1911 ο Rutherford είχε συγκεντρώσει αρκετά δεδομένα ώστε στο άρθρο του με τίτλο " Η διασπορά από την ύλη των σωματιδίων άλφα και βήτα και η δομή του ατόμου" να διαμορφώσει το δικό του ατομικό πρότυπο.

 
Σύμφωνα με αυτό, το άτομο μπορεί να θεωρηθεί ως μια μικρογραφία ενός πλανητικού συστήματος, όπου όλο το θετικό ηλεκτρικό φορτίο και σχεδόν όλη η μάζα του συστήματος βρίσκεται σε μια πολύ μικρή και συμπαγή κεντρική περιοχή, την οποία ονόμασε πυρήνα. Ο θετικός πυρήνας περιβάλλεται από ένα πλήθος ηλεκτρονίων, που περιστρέφονται γύρω από αυτόν. Οι ηλεκτροστατικές έλξεις που αναπτύσσονται μεταξύ των θετικών φορτίων του πυρήνα και των αρνητικών φορτίων των ηλεκτρονίων κρατούν το άτομο σταθερό και ηλεκτρικά ουδέτερο, γιατί  υπάρχει ίσος αριθμός θετικών και ηλεκτρικών φορτίων.

Το εκκρεμές του Φουκώ και η παλινδρομική κίνηση

Πείραμα Νο 10:

Το 1851 ο Γάλλος πειραματικός επιστήμονας Jean Bernard Léon Foucault κατασκεύασε ένα τεράστιο εκκρεμές που τον έκανε διάσημο. Χρησιμοποίησε ατσαλόσυρμα μήκους 67 μέτρων και μια μεγάλη σιδερένια σφαίρα με διάμετρο γύρω στα 60 cm και μάζα περίπου 28 kg. (το βάρος της σφαίρας δεν έχει ιδιαίτερη σημασία, απλά χρησιμεύει για να κρατά το σχοινί τεντωμένο).Το εκκρεμές κατέληγε σε μια ακίδα που περνούσε σε ελάχιστη απόσταση από το δάπεδο αφήνοντας ένα σημάδι στο στρώμα άμμου που είχε απλωθεί.

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στο Πάνθεον, ένα θολωτό κτίριο στο Παρίσι και απ' την οροφή του θόλου του ανάρτησε το εκκρεμές. 

Το εκκρεμές του Foucault στο Πάνθεον στο Παρίσι, σήμερα

Καθώς το εκκρεμές άρχισε να αιωρείται παρέμεινε πάντα στο ίδιο επίπεδο, όμως λόγω της περιστροφής της Γης άλλαζε συνεχώς ο προσανατολισμός του με σταθερό και αργό ρυθμό. Ο ρυθμός με τον οποίο περιστρέφεται το επίπεδο ταλάντωσης του εκκρεμούς εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος. Έτσι, αν το εκκρεμές βρίσκονταν στο Βόρειο Πόλο, το επίπεδό του θα διέγραφε έναν πλήρη κύκλο σε 24 ώρες. Στο γεωγραφικό πλάτος του Παρισιού ο κύκλος αυτός χρειάζονταν 31 ώρες και 47 λεπτά.

Με αυτό τον τρόπο οι θεατές παρακολούθησαν τη Γη κάτω από το εκκρεμές να περιστρέφεται ... 

Και το πείραμα με το εκκρεμές απέδειξε με απλό και εντυπωσιακό τρόπο την περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της.

Το πείραμα με το εκκρεμές του Foucault,
50 χρόνια μετά,
 στο εξώφυλλο του περιοδικού
 "Le Petit Parisien",
2 Νοεμβρίου του 1902  

Ο ίδιος ο Φουκώ περιέγραψε το εκκρεμές του: "Το φαινόμενο εξελίσσεται αργά, αλλά είναι αναπόφευκτο, ασταμάτητο... 

Οποιοδήποτε άτομο βρεθεί μπροστά σε αυτό το γεγονός, θα σταματήσει για λίγα λεπτά και θα παραμείνει σκεπτικό και σιωπηλό, και στη συνέχεια θα φύγει παίρνοντας μαζί του για πάντα μια οξύτερη αίσθηση της αέναης κίνησής μας στο διάστημα ..."