बेर का हलवा मॉडल

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परमाणु का प्लम पुडिंग मॉडल
उप-परमाणु संरचना के वर्तमान मॉडल में इलेक्ट्रॉनों के संभाव्य बादल से घिरा एक घना नाभिक शामिल होता है

प्लम पुडिंग मॉडल परमाणु के कई ऐतिहासिक वैज्ञानिक मॉडलिंग में से एक है। पहली बार 1904 में जे. जे. थॉमसन द्वारा प्रस्तावित[1] इलेक्ट्रॉन की खोज के तुरंत बाद, लेकिन परमाणु नाभिक की खोज से पहले, मॉडल ने उस समय ज्ञात परमाणुओं के दो गुणों को ध्यान में रखने की कोशिश की: इलेक्ट्रॉन विद्युत आवेश वाले उप-परमाणु कण हैं और परमाणुओं में कोई शुद्ध विद्युत आवेश नहीं होता है। प्लम पुडिंग मॉडल में सकारात्मक चार्ज की मात्रा से घिरे इलेक्ट्रॉन होते हैं, जैसे कि सकारात्मक चार्ज वाले क्रिसमस का हलवा में नकारात्मक चार्ज वाले प्लम एम्बेडेड होते हैं।

सिंहावलोकन

यह कई वर्षों से ज्ञात था कि परमाणुओं में नकारात्मक रूप से आवेशित उपपरमाण्विक कण होते हैं। थॉमसन ने उन्हें कणिकाएं (कण) कहा, लेकिन उन्हें आमतौर पर इलेक्ट्रॉन कहा जाता था, नाम जॉर्ज जॉनस्टोन स्टोनी|जी। जे. स्टोनी ने 1891 में प्राथमिक प्रभार के लिए गढ़ा था।[2] यह भी कई वर्षों से ज्ञात था कि परमाणुओं में कोई शुद्ध विद्युत आवेश नहीं होता है। थॉमसन का मानना ​​था कि परमाणुओं में कुछ धनात्मक आवेश भी होना चाहिए जो उनके इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश को सुपरपोजिशन सिद्धांत देता है।[3][4] थॉमसन ने अपने प्रस्तावित मॉडल को उस समय की प्रमुख ब्रिटिश विज्ञान पत्रिका, दार्शनिक पत्रिका के मार्च 1904 संस्करण में प्रकाशित किया। थॉमसन के विचार में: <ब्लॉकक्वॉट>... तत्वों के परमाणु एक समान सकारात्मक विद्युतीकरण के क्षेत्र में संलग्न कई नकारात्मक विद्युतीकृत कणिकाओं से बने होते हैं, ...[5]</ब्लॉककोट>

थॉमसन का मॉडल किसी परमाणु को एक विशिष्ट आंतरिक संरचना प्रदान करने वाला पहला मॉडल था, हालांकि उनके मूल विवरण में गणितीय सूत्र शामिल नहीं थे।[6][7] उन्होंने लॉर्ड केल्विन के काम का अनुसरण किया था जिन्होंने 1867 में एक भंवर परमाणु का प्रस्ताव करते हुए एक पेपर लिखा था,[8] जे.जे. थॉमसन ने परमाणु के भंवर सिद्धांत के आधार पर अपनी 1890 की नेबुलर परमाणु परिकल्पना को त्याग दिया, जिसमें परमाणु अभौतिक भंवरों से बने थे और सुझाव दिया कि रासायनिक तत्वों के बीच पाए जाने वाले भंवरों की व्यवस्था और आवधिक नियमितता के बीच समानताएं थीं।[9] थॉमसन ने अपने परमाणु मॉडल को उस समय के ज्ञात प्रायोगिक साक्ष्यों पर आधारित किया और वास्तव में, लॉर्ड केल्विन के नेतृत्व का फिर से अनुसरण किया क्योंकि केल्विन ने एक साल पहले एक सकारात्मक क्षेत्र परमाणु का प्रस्ताव दिया था।[10][11] केल्विन के सकारात्मक वॉल्यूम चार्ज के मॉडल पर आधारित थॉमसन के प्रस्ताव ने भविष्य के प्रयोगों का मार्गदर्शन करने का काम किया।

प्रारंभिक प्रकाशन के बाद थॉमसन के मॉडल का मुख्य उद्देश्य परमाणु की विद्युत रूप से तटस्थ और रासायनिक रूप से विविध अवस्था का हिसाब लगाना था।[5]शास्त्रीय यांत्रिकी के तहत इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ स्थिर थीं। जब कोई इलेक्ट्रॉन धनावेशित गोले के केंद्र से दूर जाता है तो उसकी कक्षा के अंदर अधिक धनात्मक आवेश की उपस्थिति के कारण उस पर अधिक शुद्ध धनात्मक आंतरिक बल का प्रभाव पड़ता है (गॉस का नियम देखें)। इलेक्ट्रॉन रिंगों में घूमने के लिए स्वतंत्र थे जो इलेक्ट्रॉनों के बीच परस्पर क्रिया द्वारा और अधिक स्थिर हो गए थे, और स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप का उद्देश्य विभिन्न इलेक्ट्रॉन रिंगों से जुड़े ऊर्जा अंतर को ध्यान में रखना था। जहाँ तक पदार्थ के गुणों का सवाल है, थॉमसन का मानना ​​था कि वे विद्युत प्रभाव से उत्पन्न हुए हैं। उन्होंने आगे एक सिद्धांत की आवश्यकता पर जोर दिया जो कणिकाओं और विद्युत आवेश के सिद्धांत का उपयोग करके एक परमाणु के भौतिक और रासायनिक पहलुओं को चित्रित करने में मदद करेगा।[12] थॉमसन ने प्रयोगात्मक रूप से कई तत्वों के लिए ज्ञात कुछ प्रमुख वर्णक्रमीय रेखाओं को ध्यान में रखते हुए अपने मॉडल को दोबारा आकार देने का असफल प्रयास किया।[13] रेडियोधर्मिता की वैज्ञानिक खोज के बाद, थॉमसन ने यह कहकर इसे अपने मॉडल में संबोधित करने का निर्णय लिया: <ब्लॉककोट> ... हमें परमाणु के गठन की समस्या का सामना करना चाहिए, और देखना चाहिए कि क्या हम एक ऐसे मॉडल की कल्पना कर सकते हैं जिसमें रेडियो-सक्रिय पदार्थों द्वारा दिखाए गए उल्लेखनीय गुणों को समझाने की क्षमता हो ...[14] </ब्लॉककोट>

थॉमसन का मॉडल अपने प्रारंभिक प्रकाशन के दौरान बदल गया, अंततः एक अधिक गतिशीलता वाला मॉडल बन गया जिसमें स्थिर संरचना के बजाय सकारात्मक चार्ज के घने क्षेत्र में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन शामिल थे। इसके बावजूद, बोलचाल का उपनाम बेर का हलवा जल्द ही थॉमसन के मॉडल के लिए जिम्मेदार ठहराया गया क्योंकि अंतरिक्ष के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए क्षेत्र के भीतर इलेक्ट्रॉनों के वितरण ने कई वैज्ञानिकों को किशमिश की याद दिला दी, जिसे आम अंग्रेजी मिठाई, प्लम पुडिंग में प्लम कहा जाता था।[15]

बेर का हलवा

1909 में, हंस गीगर और अर्नेस्ट मार्सडेन ने ऐसे प्रयोग किए जहां अल्फा कण गीगर-मार्सडेन प्रयोग थे। उनके प्रोफेसर अर्नेस्ट रदरफोर्ड को थॉमसन के परमाणु मॉडल के अनुरूप परिणाम मिलने की उम्मीद थी। हालाँकि, जब परिणाम 1911 में प्रकाशित हुए, तो उन्होंने प्रत्येक सोने के परमाणु के केंद्र में धनात्मक आवेश के एक बहुत छोटे नाभिक की उपस्थिति का संकेत दिया।[16] इससे परमाणु के रदरफोर्ड मॉडल का विकास हुआ।[17] रदरफोर्ड द्वारा अपने परिणाम प्रकाशित करने के तुरंत बाद, एंथोनी वैन डेन ब्रोक ने सहज प्रस्ताव दिया कि किसी परमाणु की परमाणु संख्या उसके नाभिक में मौजूद आवेश की इकाइयों की कुल संख्या है। हेनरी मोसले के 1913 प्रयोगों (मोसले का नियम देखें) ने वैन डेन ब्रोक के प्रस्ताव का समर्थन करने के लिए आवश्यक साक्ष्य प्रदान किए। प्रभावी परमाणु चार्ज परमाणु क्रमांक के अनुरूप पाया गया (मोसले ने चार्ज अंतर की केवल एक इकाई पाई)। यह कार्य उसी वर्ष परमाणु के सौर-मंडल-जैसे बोह्र मॉडल में समाप्त हुआ, जिसमें सकारात्मक आवेशों की परमाणु संख्या वाला एक नाभिक कक्षीय कोश में समान संख्या में इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है। जैसे थॉमसन के मॉडल ने रदरफोर्ड के प्रयोगों को निर्देशित किया, वैसे ही बोह्र के मॉडल ने मोसले के शोध को निर्देशित किया। बोह्र मॉडल को पुराने क्वांटम सिद्धांत के समय में विस्तृत किया गया था, और फिर क्वांटम यांत्रिकी के पूर्ण विकास में शामिल किया गया था।[18][19]


संबंधित वैज्ञानिक समस्याएँ

साइंटिफिक_मॉडलिंग के एक महत्वपूर्ण उदाहरण के रूप में, प्लम पुडिंग मॉडल ने कई संबंधित वैज्ञानिक समस्याओं को प्रेरित और निर्देशित किया है।

गणितीय थॉमसन समस्या

प्लम पुडिंग मॉडल से संबंधित एक विशेष रूप से उपयोगी गणित समस्या एक इकाई क्षेत्र पर समान बिंदु आवेशों का इष्टतम वितरण है, जिसे थॉमसन समस्या कहा जाता है। थॉमसन समस्या प्लम पुडिंग मॉडल के समान सकारात्मक पृष्ठभूमि चार्ज की अनुपस्थिति का एक स्वाभाविक परिणाम है।[20][21]


संदर्भ

  1. ↑ "Plum Pudding Model". Universe Today. 27 August 2009. Retrieved 19 December 2015.
  2. ↑ O'Hara, J. G. (March 1975). "George Johnstone Stoney, F.R.S., and the Concept of the Electron". Notes and Records of the Royal Society of London. 29 (2): 265–276. doi:10.1098/rsnr.1975.0018. JSTOR 531468. S2CID 145353314.
  3. ↑ "Discovery of the electron and nucleus (article)". Khan Academy. Retrieved 9 February 2021.
  4. ↑ Alviar-Agnew, Marissa; Agnew, Henry (4 April 2016). "4.3: The Nuclear Atom". Introductory Chemistry. LibreTexts. Retrieved 9 February 2021.
  5. ↑ 5.0 5.1 Thomson, J. J. (March 1904). "On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure". Philosophical Magazine. Sixth series. 7 (39): 237–265. doi:10.1080/14786440409463107. Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
  6. ↑ Hon, Giora; Goldstein, Bernard R. (2013). "J. J. Thomson's plum-pudding atomic model: The making of a scientific myth". Annalen der Physik. 525 (8–9): A129–A133. Bibcode:2013AnP...525A.129H. doi:10.1002/andp.201300732.
  7. ↑ Thomson, J. J. (December 1899). "On the masses of the ions in gases at low pressures". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 48 (295): 547–567. doi:10.1080/14786449908621447.
  8. ↑ Thomson, William (1869). "On Vortex Atoms". Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. 6: 94–105. doi:10.1017/S0370164600045430.
  9. ↑ Kragh, Helge (2002). Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century (Reprint ed.). Princeton University Press. pp. 43–45. ISBN 978-0691095523.
  10. ↑ Models of the Atom, Michael Fowler, University of Virginia https://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/more_atoms.html#Plum%20Pudding
  11. ↑ Kumar, Manjit, Quantum Einstein, Bohr and the Great Debate, ISBN 978-0393339888, 2008.
  12. ↑ E. R. (1908). "The Corpuscular Theory of Matter". Nature. 77 (2005): 505–506. Bibcode:1908Natur..77..505R. doi:10.1038/077505a0. S2CID 36356538.
  13. ↑ Models of the Atom, Michael Fowler, University of Virginia https://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/more_atoms.html#Plum%20Pudding
  14. ↑ Thomson, J. J. (1904). Electricity and Matter. Mrs. Hepsa Ely Silliman Memorial Lectures. New Haven: Yale University Press. ISBN 978-0-686-83533-2.
  15. ↑ Hon, Giora; Goldstein, Bernard R. (2013). "J. J. Thomson's plum-pudding atomic model: The making of a scientific myth". Annalen der Physik. 525 (8–9): A129–A133. Bibcode:2013AnP...525A.129H. doi:10.1002/andp.201300732.
  16. ↑ Angelo, Joseph A. (2004). Nuclear Technology. Greenwood Publishing. p. 110. ISBN 978-1-57356-336-9.
  17. ↑ Heilbron, John L. (2013). "The path to the quantum atom". Nature. 498 (7452): 27–30. doi:10.1038/498027a. PMID 23739408. S2CID 4355108.
  18. ↑ Hentschel, Klaus (2009). "Zeeman Effect". In Greenberger, Daniel; Hentschel, Klaus; Weinert, Friedel (eds.). Compendium of Quantum Physics. Berlin, Heidelberg: Springer. pp. 862–864. doi:10.1007/978-3-540-70626-7_241. ISBN 978-3-540-70622-9.
  19. ↑ Eckert, Michael (April 2014). "How Sommerfeld extended Bohr's model of the atom (1913–1916)". The European Physical Journal H. 39 (2): 141–156. Bibcode:2014EPJH...39..141E. doi:10.1140/epjh/e2013-40052-4. S2CID 256006474.
  20. ↑ Levin, Y.; Arenzon, J. J. (2003). "Why charges go to the Surface: A generalized Thomson Problem". Europhys. Lett. 63 (3): 415–418. arXiv:cond-mat/0302524. Bibcode:2003EL.....63..415L. doi:10.1209/epl/i2003-00546-1. S2CID 250764497.
  21. ↑ Roth, J. (2007-10-24). "थॉमसन की हाइपरस्फीयर पर आवेशों की समस्या में देखे गए एक अत्यधिक सममित पॉलीटोप का विवरण". Physical Review E. 76 (4): 047702. Bibcode:2007PhRvE..76d7702R. doi:10.1103/PhysRevE.76.047702. ISSN 1539-3755. PMID 17995142. Although Thomson's model has been outdated for a long time by quantum mechanics, his problem of placing charges on a sphere is still noteworthy.
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