1904 entwickelte Hantaro Nagaoka ein Atommodell, das das Atommodell von Thomson ergänzte. Das Nagaoka-Modell ist auch als saturnisches Atommodell oder Planetenmodell bekannt.
Dieses Atommodell ist ein hypothetisches Modell der Atomstruktur, im Gegensatz zu Thomsons Rosinenpudding-Modell. In diesem Modell wurde erstmals die Existenz des Atomkerns postuliert.
Was ist das Atommodell von Nagaoka?
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatten die Physiker gerade erst begonnen, den Aufbau des Atoms zu verstehen. Es war nach Studien des Atommodells von Dalton und des Atommodells von Thomson. Die Entdeckung des Elektrons zeigte die Existenz negativer Ladungen im Atom. Es implizierte, dass auch positive Ladungen existierten.
Nagaoka stützte seine Theorie auf die Tatsache, dass entgegengesetzte elektrische Ladungen massive, undurchdringliche Kugeln mit einer positiven elektrischen Ladung waren. Diese Kugel war der Atomkern und war von mehreren negativ geladenen Elektronen umgeben, die sie umkreisten. Nagaoka beschrieb diese Umlaufbahnen als kreisförmige Umlaufbahnen, die dem Saturn und seinen Ringen entsprechen.
Nagaoka erklärte die Atomstabilität nach seinem Modell mit einer Analogie zur Stabilität der Saturnringe. James Clerk Maxwell hatte kürzlich eine Studie zu diesem Modell veröffentlicht und zwei Vorhersagen gemacht:
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die Existenz eines sehr massiven Kerns, analog zum Missverhältnis zwischen der Masse von Saturn und der des Rings.
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Elektronen kreisen um den Kern, gebunden durch elektrostatische Kraft, wie die Teilchen des Rings, die sich durch die Schwerkraft um Saturn drehen.
Wie hat das Nagaoka-Modell das Atommodell von Rutherford beeinflusst?
Beide Vorhersagen wurden von Ernest Rutherford hinreichend bestätigt. Rutherford erwähnte das saturnische Modell von Nagaoka in dem Artikel von 1911, der über die Entdeckung des Kerns berichtete.
Rutherfords Atommodell zeigte jedoch, wie falsch das Saturn-Modell war. In Wirklichkeit war der Kern viel kleiner, als Nagaoka angenommen hatte. Außerdem wäre ein elektrisch geladener Ring instabil gegenüber Schwingungen in einer Richtung orthogonal zur Rotationsebene des Rings.
Rutherfords Entdeckungen sollten als Grundlage für Studien zur Entwicklung des Atommodells von Niels Bohr und später des Atommodells von Sommerfeld dienen.
Das Saturn-Modell von Nagaoka war nicht in der Lage, einige Phänomene vorherzusagen. Folglich gab Nagaoka 1908 sein Modell auf.
Wer war Hantaro Nagaoka?
Nagaoka Hantarō (15. August 1865 - 11. Dezember 1950) war der prominenteste japanische Physiker während der späten Meiji-Zeit. Er war einer der Begründer der japanischen Physiker, die die Meiji-Zeit begannen, der Begründer der wissenschaftlichen Schule. Autor verschiedener Arbeiten zu Elektrizität und Magnetismus, Atomphysik und Spektroskopie.
Er wurde in Ōmura in der Präfektur Nagasaki geboren und an der Universität Tokio ausgebildet. Nach seinem Abschluss im Jahr 1887 arbeitete er mit dem britischen Physiker Cargill Gilston Knott an Studien des Magnetismus zusammen. 1893 übersiedelte er nach Europa, wo er seine Ausbildung in Berlin, München und Wien absolvierte.
1900 nahm er am Ersten Internationalen Physikkongress in Paris teil. Auf diesem Kongress hörte er Marie Curies Vortrag über Radioaktivität, eine Veranstaltung, die Nagaokas Interesse an der Atomphysik steigerte.
Nagaoka Hauptwerke
Hantaro Nagaoka lehnte Thomsons Modell ab, weil entgegengesetzte elektrische Ladungen undurchdringlich sind, und schlug das oben erläuterte alternative Atommodell vor. Er gab es jedoch 1908 auf.
Nachdem er sein Atommodell aufgegeben hatte, begann Nagaoka mit der Spektroskopie und anderen Gebieten. 1909 veröffentlichte er eine Arbeit über die Induktivität von Magnetspulen.
Im März 1924 beschrieb er Experimente, bei denen er behauptete, ein Milligramm Gold und etwas Platin gewonnen zu haben. Die Entdeckung wurde gemacht, indem Quecksilber einige Stunden lang einem elektrischen Feld von 15 × 10 ^ 6 V / m ausgesetzt wurde. Er wiederholte das Experiment später mit widersprüchlichen Ergebnissen.
1929 entdeckte Nagaoka von Meteoriten verursachte Funkstörungen. Der japanische Physiker stellte die Hypothese auf, dass es möglich wäre, eine Kommunikation zwischen zwei Stationen am Boden herzustellen. Dazu nutzte es als Funkverbindung die ionisierte Spur, die der Meteorit beim Eintritt in die Atmosphäre hinterlässt.
