Em 1904, Hantaro Nagaoka desenvolveu um modelo atômico que complementava o modelo atômico de Thomson. O modelo Nagaoka também é conhecido como modelo atômico saturnino.
Este modelo atômico é um modelo hipotético da estrutura atômica, ao contrário do modelo de pudim de passas de Thomson. Nesse modelo, a existência do núcleo atômico foi postulada pela primeira vez.
Qual é o modelo atômico Nagaoka?
No início do século 20, após estudos do modelo atômico de Dalton e do modelo de Thomson, os físicos apenas começaram a entender a estrutura do átomo. A descoberta do elétron demonstrou a existência de cargas negativas no átomo e isso, para que fosse globalmente neutro, implicava necessariamente que também existissem cargas positivas.
Nagaoka, com base no fato de que cargas elétricas opostas são impenetráveis, propôs um modelo atômico baseado em uma esfera grande e massiva com uma carga elétrica positiva. Esta esfera era o núcleo atômico e era cercada por vários elétrons orbitando ao seu redor. Nagaoka descreveu essas órbitas como órbitas circulares, equivalentes a Saturno e seus anéis.
Nagaoka explicou a estabilidade atômica de acordo com seu modelo com uma analogia à estabilidade dos anéis de Saturno. James Clerk Maxwell publicou recentemente um estudo sobre este modelo e fez duas previsões:
-
a existência de um núcleo muito massivo, em analogia com a desproporção entre a massa de Saturno e a do anel;
-
que os elétrons giram em torno do núcleo ligados pela força eletrostática, assim como as partículas do anel giram em torno do planeta amarradas pela força gravitacional.
Como o modelo Nagaoka influenciou o modelo atômico de Rutherford?
Ambas as previsões foram suficientemente confirmadas por Ernest Rutherford, que mencionou o modelo Nagaoka no artigo de 1911 relatando a descoberta do núcleo.
No entanto, o modelo atômico de Rutherford revelou o quão errado estava o modelo de Saturno. Na realidade, o núcleo era muito menor do que Nagaoka havia assumido. Além disso, um anel com carga elétrica seria instável a oscilações em uma direção ortogonal ao plano de rotação do anel.
As descobertas de Rutherford serviriam de base para estudos para desenvolver o modelo atômico de Niels Bohr e mais tarde o modelo atômico de Sommerfeld.
Também deve ser dito que Nagaoka através do modelo de Saturno foi incapaz de prever fenômenos espectrográficos, como a formação de linhas espectrais e radioatividade. Após essas novas descobertas, o próprio Nagaoka abandonou seu modelo em 1908.
Quem foi Hantaro Nagaoka?
Nagaoka Hantarō (15 de agosto de 1865 - 11 de dezembro de 1950) foi o físico japonês mais proeminente durante o final do período Meiji. Ele foi um dos fundadores dos físicos japoneses que iniciaram o período Meiji, o fundador da escola científica. Autor de diversos trabalhos sobre eletricidade e magnetismo, física atômica e espectroscopia.
Nascido em Ōmura, Prefeitura de Nagasaki, Nagaoka estudou na Universidade de Tóquio. Depois de se formar em 1887, ele colaborou com o físico britânico Cargill Gilston Knott em estudos de magnetismo. Em 1893 mudou-se para a Europa, onde completou a sua formação nas universidades de Berlim, Munique e Viena. Em 1900, ele participou do Primeiro Congresso Internacional de Física em Paris, onde ouviu a palestra de Marie Curie sobre radioatividade, um evento que aumentou o interesse de Nagaoka pela física atômica.
Obras principais de Nagaoka
Hantaro Nagaoka rejeitou o modelo de Thomson alegando que cargas elétricas opostas são impenetráveis e propôs o modelo atômico alternativo explicado acima. No entanto, ele próprio o abandonou em 1908.
Depois de abandonar seu modelo atômico, Nagaoka dedicou-se à espectroscopia e outros campos. Em 1909, ele publicou um trabalho sobre a indutância de solenóides.
Em março de 1924, ele descreveu experiências nas quais afirmava ter obtido um miligrama de ouro e um pouco de platina. A descoberta foi feita submetendo o mercúrio a um campo elétrico de 15 × 10 ^ 6 V / m por algumas horas. O experimento foi repetido posteriormente com resultados conflitantes, resultado da contaminação do ouro já presente no mercúrio.
Em 1929, Nagaoka detectou distúrbios de rádio produzidos por meteoros. O físico japonês levantou a hipótese de que seria possível estabelecer comunicação entre duas estações no solo. Para isso, ele utilizou, como link de rádio, a trilha ionizada deixada pelo meteoróide ao entrar na atmosfera.