2. Colisiones: el método experimental

2.2 ALGUNOS DETALLES SOBRE EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

PARA 2º DE BACHILLERATO

   Vamos a aplicar a un experimento "tipo Rutherford" lo que sabemos sobre la fuerza entre una partícula (un núcleo de helio, )y un átomo de oro con Z = 79 protones en su núcleo.

  Supongamos que la única interacción entre las dos partículas es la eléctrica y que es aplicable la Ley de Coulomb. (Ver la figura a.2.2)
Figura a.2.2

1. Con ayuda del dibujo (Fig. a.2.3), explica cómo variaría la desviación de las partículas a según estuviéramos en cada uno de los casos de la figura. (Es importante que los alumnos sepan que la figura NO está a escala, ni mucho menos)

2. Lanzamos una partícula () desde una gran distancia contra un núcleo de oro (Z = 79). Si su energía cinética es de varios MeV y la distancia de varios cm (digamos cuatro):

a) ¿Cuánto valdrá la energía mecánica total?

b) Consideremos ahora el punto de máximo acercamiento (ver figura 2.2.1) rmín. ¿Cuánto valen en él los dos términos de la energía mecánica del proyectil? PISTA: ¿Qué le pasa a la partícula en ese punto?

c) Comparar los resultados de a) y b) para obtener el valor de rmín en este caso.
Figura a.2.3

d) ¿Qué energía cinética inicial debería tener la partícula a para que rmín fuera del orden de 10–15 m, que es más o menos el “tamaño” del núcleo. (Las comillas se deben a que un núcleo no es como una bolita bien definida...)