За експеримента със златното фолио на Ръдърфорд

Ърнест Ръдърфорд, родом от Нова Зеландия, се смята за баща на ядрената физика за своите открития в атомната структура, въпреки че Хантаро Нагаока, физик от Императорския университет в Токио, първо предложи теорията за ядрото, както е известна днес. „Експериментът със златното фолио“ на Ръдърфорд доведе до откритието, че по-голямата част от масата на атома се намира в гъста област, която сега се нарича ядро. Преди новаторския експеримент със златно фолио, Ръдърфорд получи Нобелова награда за други ключови приноси в областта на химията.

Популярната теория за атомната структура по време на експеримента на Ръдърфорд е „пудингът от слива модел. "Този модел е разработен през 1904 г. от Дж. Дж. Томпсън, ученият, открил електрон. Тази теория смята, че отрицателно заредените електрони в атома плават в море от положителен заряд - електроните са подобни на сливи в купа с пудинг. Въпреки че д-р Нагаока беше публикувал своята конкурираща се теория, че електроните обикалят около положително ядро, подобно на начина, по който планетата Сатурн е в орбита от нейните пръстени, през 1904 г. моделът на пудинг от слива е преобладаващата теория за структурата на атома, докато не е опроверган от Ърнест Ръдърфорд през 1911.

Експериментът със златно фолио е проведен под наблюдението на Ръдърфорд в Университета в Манчестър през 1909 г. от ученият Ханс Гайгер (чиято работа в крайна сметка доведе до разработването на брояча на Гайгер) и студента Ернест Марсден. Ръдърфорд, председател на физическия отдел в Манчестър по време на експеримента, получава първостепенна заслуга за експеримента, тъй като получените теории са предимно негова работа. Експериментът със златно фолио на Ръдърфорд понякога се нарича и експериментът на Гайгер-Марсден.

Експериментът със златно фолио се състои от поредица от тестове, при които положително заредена хелиева частица е изстреляна върху много тънък слой златно фолио. Очакваният резултат беше, че положителните частици ще бъдат преместени само на няколко градуса от пътя си, докато преминават през морето от положителен заряд, предложен в модела на сливовия пудинг. Резултатът обаче беше, че положителните частици бяха отблъснати от златното фолио с почти 180 градуса за много малка част от атома, докато повечето от останалите частици изобщо не са били отклонени, а по-скоро са преминали точно през атом.

Данните, получени от експеримента със златно фолио, показват, че моделът на пудинг от слива на атома е неправилен. Начинът, по който положителните частици се отблъскват от тънкото фолио, показва, че по-голямата част от масата на атома е концентрирана в една малка област. Тъй като по-голямата част от положителните частици продължават по своя първоначален път неподвижен, Ръдърфорд правилно заключи, че по-голямата част от останалата част от атома е празно пространство. Ръдърфорд нарече откритието си "централен заряд", регион, по-късно наречен ядро.

Откритието на Ръдърфорд за ядрото и предложената атомна структура е по-късно усъвършенствано от физика Нилс Бор през 1913 година. Моделът на атома на Бор, наричан още модел на Ръдърфорд Бор, е основният атомен модел, използван днес. Описанието на Ръдърфорд за атома поставя основата за всички бъдещи атомни модели и развитието на ядрената физика.