El 1904 Hantaro Nagaoka va desenvolupar un model atòmic que compementava el model atòmic de Thomson. El model de Nagaoka també és conegut com a model atòmic saturnino.
El model saturní és un model atòmic hipotètic de lestructura atòmica a diferència del model de pudding de panses de Thomson. En aquest model, es va postular per primera vegada l'existència del nucli atòmic.
En què consisteix el model atòmic de Nagaoka?
A principis del segle XX, després dels estudis del model atòmic de Dalton i del model de Thomson, els físics amb prou feines havien començat a comprendre l'estructura de l'àtom. El descobriment de l'electró va demostrar l'existència de càrregues negatives a l'àtom i això, perquè fos globalment neutre, implicava necessàriament que també hi havia càrregues positives.
Hantarō Nagaoka, basant-se que les càrregues elèctriques oposades són impenetrables, va proposar un model atòmic basat en una esfera gran i massiva amb càrrega elèctrica positiva. Aquesta esfera era el nucli atòmic i estava envoltada per diversos electrons orbitant al seu voltant. Nagaoka va descriure aquestes òrbites com a òrbites circulars, equivalents a Saturn i els seus anells.
Nagaoka va explicar l'estabilitat atòmica segons el model amb una analogia amb l'estabilitat dels anells de Saturn. James Clerk Maxwell havia publicat recentment un estudi sobre aquest model i va fer dues prediccions:
- l‟existència d‟un nucli molt massiu, en analogia amb la desproporció entre la massa de Saturn i la de l‟anell;
- que els electrons giren al voltant del nucli lligats per la força electrostàtica, igual que les partícules de l'anell giren al voltant del planeta lligats per la força gravitacional.
Model Saturnino
El model de Nagaoka es coneix com a model saturní perquè el físic japonès Hantaro Nagaoka va proposar una representació de l'àtom el 1904 que s'assemblava a un sistema planetari similar a Saturn. En aquest model:
- El nucli atòmic està representat per una esfera gran i positiva, semblant al planeta Saturn.
- Els electrons estan disposats en un anell giratori al voltant del nucli, com ara els anells de Saturn.
Nagaoka es va inspirar en l'estabilitat dels anells de Saturn per suggerir que els electrons podien mantenir-se en òrbites circulars al voltant del nucli a causa de forces atractives i repulsives.
Com va infulenciar el model de Nagaoka al model atòmic de Rutherford?
Ambdues prediccions van ser suficientment confirmades per Ernest Rutherford, que va esmentar el model de Hantarō Nagaoka a l'article de 1911 en què comunicava el descobriment del nucli.
No obstant això, el model atòmic de Rutherford revelava com estava de equivocat el model de Saturn. En realitat, el nucli era molt més petit del que havia suposat Nagaoka. A més, un anell amb una càrrega elèctrica hauria estat inestable a les oscil·lacions en una direcció ortogonal al pla de rotació de l'anell.
Els descobriments de Rutherford servirien com a base per als estudis per desenvolupar el model atòmic de Niels Bohr i el posterior model atòmic de Sommerfeld.
També cal dir que Nagaoka a través del model de Saturn va ser incapaç de predir els fenòmens espectrogràfics, com la formació de línies espectrals i la radioactivitat. Després d'aquests nous descobriments, el mateix Nagaoka va abandonar el seu model el 1908.
Biografia breu de Hantarō Nagaoka
Nagaoka Hantarō (15 d'agost de 1865 - 11 de desembre de 1950) va ser el físic japonès més destacat durant l'últim període Meiji. de diversos treballs sobre electricitat i magnetisme, física atòmica i espectroscòpia.
Nascut a Ōmura, prefectura de Nagasaki, Nagaoka es va formar a la Universitat de Tòquio. Després de graduar-se el 1887, va col · laborar amb el físic britànic Cargill Gilston Knott en estudis de magnetisme. El 1893 es va traslladar a Europa, on va completar la seva formació a les universitats de Berlín, Munic i Viena. El 1900 va assistir al Primer Congrés Internacional de Física a París, on va escoltar la conferència de Marie Curie sobre radioactivitat, un esdeveniment que va augmentar l'interès de Nagaoka per la física atòmica.
Treballs principals de Nagaoka
Hantaro Nagaoka va rebutjar el model de Thomson sobre la base que les càrregues elèctriques oposades són impenetrables i va proposar el model atòmic alternatiu explicat anteriorment. Tot i això, ell mateix el va abandonar el 1908.
Després d'abandonar el model atòmic, Nagaoka es va ocupar de l'espectroscòpia i altres camps. El 1909, va publicar un treball sobre la inductància dels solenoides.
El març de 1924, va descriure experiments en què va afirmar haver obtingut un mil·ligram d'or i una mica de platí. amb resultats contradictoris, resultat de la contaminació de l'or ja present al mercuri.
El 1929, Nagaoka va detectar les pertorbacions de ràdio produïdes per meteors. El físic japonès va plantejar la hipòtesi que seria possible establir una comunicació entre dues estacions a terra. Per fer-ho, va utilitzar, com a enllaç de ràdio, el rastre ionitzat que deixa el meteoroide en entrar a l'atmosfera.