Por que o modelo nuclear de Rutherford para o átomo é mais consistente com os resultados de seus experimentos de dispersão de partículas alpha do que o modelo de 'pudim de ameixa ’ de Thomson?

Passo 1

Beleza, o enunciado tá perguntando por que o modelo nuclear de Rutherford bate melhor com os dados do experimento de dispersão de partículas α que o modelo do pudim de ameixa do Thomson. Aqui a matéria é Física Moderna – modelos atômicos e espalhamento de partículas. Vamos precisar entender:
  1. Como cada modelo enxerga a distribuição de carga no átomo.
  2. O que o experimento de Rutherford mediu (ângulos de espalhamento das α).
  3. As previsões qualitativas (e até um pouquinho quantitativas) de cada modelo para esses ângulos.

Passo 2

Explicando o modelo de Thomson (“pudim de ameixa”):
  • Na cabeça do Thomson, o átomo era uma “massa” positiva difusa, com os elétrons mergulhados nela, tipo passas num bolo.
  • Isso significa que, quando uma partícula α (que é bem positiva) passasse pelo átomo, encontraria uma carga positiva suavemente espalhada.
  • Teoricamente, isso gera um pequeno desvio, porque a força elétrica em cada ponto não é muito forte. Então o modelo prediz só espalhamentos de ângulos bem pequenos.

Passo 3

O que Rutherford viu no experimento:
  • Ele disparou partículas α contra uma lâmina de ouro e contou quantas saíam em cada ângulo θ.
  • Constatou que a maioria passava quase reto (θ≈0°), mas algumas sofriam desvios enormes, até mais de 90°.
  • Conclusão: tem algo de muito concentrado e muito carregado positivamente pra causar aquele “rebatimento” forte.

Passo 4

Como o modelo nuclear de Rutherford explica isso:
  • Rutherford propôs que todo o positivo do átomo está concentrado num pontinho – o núcleo – com carga +Ze.
  • A partícula α, ao chegar perto desse núcleo, sente uma força Coulomb intensa: V(r)=14pivarepsilon0,Z,e^2r,
    - Isso permite grandes deflexões quando a α chega com pequena distância de impacto.
    - A fórmula do espalhamento de Rutherford (clássico) até mostra que a seção de choque diferencial varia como
    dsigmadOmegapropto1sin^4(theta/2),, o que descreve bem o número de partículas que aparecem em cada θ, inclusive nos ângulos grandes.
  • Isso casa direitinho com os dados experimentais, coisa que o “pudim de ameixa” não consegue.

Resposta

O modelo nuclear de Rutherford é mais consistente porque só ele prevê que algumas partículas α sejam fortemente desviadas (ângulos grandes), graças à concentração de carga positiva num núcleo pequeno, casando perfeitamente com os resultados do experimento.

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