Diskussion:Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Das Experiment von Rutherford

Herkunft der He-Kerne

Das dürfte für das Publikum anhand des Buches komplett unklar sein, woher denn nun die He-Kerne kommen, denn daß ein Radium-Atom zerfallen kann, dabei andere Atomkerne herauskommen, ist anhand der vorherigen Erläuterungen des Buches nicht klar. Und hmmm - wenn zuvor angenommen wurde, daß sich Masse und Ladung gleichmäßig über das Atom verteilen, wo kommt dann plötzlich der Begriff He-Kern her?

Vielmehr hatte man erst kurze Zeit zuvor herausgefunden, daß bestimmte Sorten von Atomen Teilchen abstrahlen, teilweise Elektronen (oder etwas ähnliches, aber mit positiver Ladung, Positronen, beides Beta-Strahlung genannt), teilweise aber auch massereichere, doppelt so stark geladene Teilchen, die man Alpha-Teilchen nannte. Eigentlich braucht es ja das Konzept des Atomaufbaus aus Hülle und Kern, um zu behaupten, das Alpha-Teilchen sei ein He-Kern, die Idee kann also doch erst nach dem Versuch aufgekommen sein, wobei ich mich da mit der Historie nicht so genau auskenne. Wenn man die Alpha-Teilchen zum Zeitpunkt des Versuches bereits als He-Kerne identifiziert hätte, hätte man da ja bereits das Konzept des Atomaufbaus gehabt. Für das Experiment gebraucht hat man lediglich ein geladenes Teilchen. Aufgrund der kleinen Masse sind Elektronen aber bei leitenden Oberflächen wie einer Goldfolie experimentell nicht so einfach zu handhaben. Ein schnelles, deutlich schwereres Alpha-Teilchen ist hingegen gut zu handhaben, Oberflächeneffekte spielen da bei der kinetischen Energie keine Rolle bei der Interpretation der Ergebnisse.

Da solltest du also etwas (innerhalb der Themenreihenfolge im Buch) konsistenter formulieren, um nicht unnötig Rätsel aufzugeben. Dazu könntest du zuvor in einem Kapitel erwähnen, daß es radioaktive Elemente gibt, die eben gelegentlich von selbst zerfallen. Du könntest das natürlich auch hier mit ein oder zwei Sätzen einfließen lassen, um die Quelle irgendwie plausibel zu machen.

Doktorchen 17:00, 8. Feb. 2019 (CET)

Hier triffst du genau die Problematik eines Versuchs zur Erklärung von wissenschaftlichen Begriffen. Genauigkeit und Verständlichkeit wirken ein bisschen wie eine Unschärferelation. Je mehr das eine, desto weniger das andere ;-). Wenn ich die Finsternisse erkläre, muss ich erwähnen, dass Licht sich gerade bewegt. Da bin ich nicht genau. Macht es überhaupt Sinn, da die Ergebnisse der allgemeinen Relativitätstheorie zu erwähnen? Erfahrungsgemäß überhaupt nicht. Ich muss also mich entscheiden, ungenau (zumindest für eine Weile) zu bleiben, damit der andere mich überhaupt versteht oder damit er nicht weit überfordert wird, obwohl ich selber damit nicht zufrieden bin.

Dazu kommt auch die Frage: wie viel muss da geschrieben werden? Das wirkt gegen beide andere Begriffe, Genauigkeit und Verständlichkeit. Eine Entscheidung muss getroffen werden, auch damit der Leser (an den dieses Buch adressiert ist, also der vollständige Laie, der vielleicht sogar nicht einmal die Deutsche Sprache beherrscht) nicht überfordert wird und keine Entscheidung kann vollständig zufriedenstellend sein. Ich bin selber mit meinen Entscheidungen nicht völlig zufrieden. Eine Idee ist, wie ich anderswo schon erwähnt habe, ein extra kurzes Buch mit Lemmata zu schreiben, wo die Begriffe einfach erklärt werden. Auf die Wikipedia Seite zu verweisen ist für dieses Niveau und für die meisten Begriffe nicht einfach eine Herausforderung sondern etwas unmögliches. Z.B. um die Seite über Alphastrahlung zu verstehen, braucht man erst wissen, was ein Element, ein Atomkern usw ist.

Ich kann daher an dieser Stelle des Buches auf gar keinen Fall einen radioaktiven Vorgang beschreiben. Eigentlich nicht mal im ganzen Buch. Dafür ist der Begriff des Elements notwendig, dieser ist allerdings für dieses Niveau schon ziemlich kompliziert und wird in diesem Buch erst am Ende erklärt. Wie schon gesagt, ich schwanke selber zwischen den verschiedenen Möglichkeiten, sowohl was die Reihenfolge als auch was den Inhalt betrifft. Wie du in der Versionsgeschichte sehen kannst, hab ich am Anfang Heliumkerne gar nicht erwähnt. Dass Alphastrahlung Helium ist, wusste Rutherford vielleicht schon (das Periodensystem war schon lang bekannt, als auch die Ladung der Teilchen und ihr Gewicht, also wir können davon ausgehen, dass er das wusste). Dass sie Heliumkernen waren, wusste er allerdings sicher nicht (vielleicht nur vermutet), sonst wäre das Experiment nicht notwendig, wie du auch schon erwähnst. Hätte er allerdings was anderes benutzt (z.B. Atome), wäre das Experiment überhaupt nicht gelungen (aus Gründen, die du sicherlich kennst).

Ich merke allerdings, dass ich oft im Buch von dem was ich eigentlich unterrichte abweiche. Einerseits lasse ich manche Sachen aus, weil ich ihre Beschreibung zu umständlich finde. Andererseits finde ich, dass manche Sachen im Buch stehen sollen, die ich kaum oder gar nicht unterrichte, weil sie doch schwierig sind (wie z.B. die Abstrakte Erklärung über die Prinzipien von Popper, die allerdings mit Beispiel mit dem Papier doch klar wird; ich unterrichte daher nur das Beispiel und nicht die abstrakten Begriffe; ich lasse aber den Teil doch im Buch, falls jemand ihn lesen will, der Teil ist ja nicht so groß). Zum Experiment von Rutherford benutze ich ein mechanisches Analogon. Ich werde bald versuchen, dieses Kapitel mehr wie im Unterricht zu schreiben, ich hoffe und glaube, dass es dann auch für das Buch besser sein wird, obwohl für mich ein bisschen umständlich :-)

Was jetzt die Reihenfolge der Kapitel betrifft, schien mir diese die Beste von allen Varianten an die ich gedacht habe. Ich kann das allerdings nicht ausschließen, dies wieder zu ändern, wenn ein ausreichender Grund auftaucht :-)

Ich danke dir hier noch mal für deine Beiträge. Ich finde es wirklich sehr nett, dass du so umgehst wie hier, und dass du mein Anliegen so stark respektierst, auch wenn ich mal auf die Nerven der anderen gehen kann :-) Yomomo 12:05, 9. Feb. 2019 (CET)

Zur Problematik des Aufbaus des Buches kommt auch dazu das Thema der Prüfung. Soll das Buch so konstruiert sein, dass die Antworten zu bestimmten Fragen leicht zu finden sind? Diese Frage kann ich nicht so leicht beantworten. Ich würde eher nein sagen. Allerdings sollten die wichtigsten Begriffen und Teile leicht erkennbar sein. Ich hab diese Sache nur teils berücksichtigt, da immer mein Hauptanliegen die Verständlichkeit war. Yomomo 17:02, 9. Feb. 2019 (CET)

Meine Idee wäre hier, einfach nur von einer Quelle von geladenen kleinen Teilchen zu sprechen und nicht näher darauf einzugehen, wie die Quelle genau funktioniert und was für Teilchen das sind. Das umgeht die meisten Probleme. Es dürfte schon klar sein, daß man deutlich mehr nachlesen müßte, um das Experiment im Detail zu verstehen, die Grundidee kommt aber rüber, ohne dem Lehrkonzept mit überraschend auftauchenden Begriffen vorzugreifen.

Streuung von Atomen an einer dünnen Goldfolie: Neutrale Atome bekommt man nicht genug beschleunigt, damit etwas durchgeht. Ionisierter Wasserstoff ginge sicherlich ähnlich wie He-Kerne. Beschleuniger für Ionen wurden aber wohl erst später entwickelt, da traf es sich schon gut, daß die He-Kerne aus dem Zerfall fix unterwegs sein dürften. Langsamer geht auch, aber dann dürfte der differenzielle Wirkungsquerschnitt so kompliziert sein, daß die es mit ihrer noch klassischen Ableitung nicht hätten verstehen können. Das Ergebnis, wenn ausreichend aufgelöst hätte sicherlich neue, spannende Fragen aufgeworfen. Eleganter ist es natürlich, zwei Strahlen zu kreuzen, um differenzielle Wirkungsquerschnitte aufzunehmen, das geht auch mit neutralen Atomen, ist expermentell aber deutlich kniffliger (ich habe das ausgiebig getan ;o) Doktorchen 13:23, 9. Feb. 2019 (CET)