Ernest Rutherford, originaire de Nouvelle-Zélande, est considéré comme le père de la physique nucléaire pour ses découvertes dans la structure atomique, même si Hantaro Nagaoka, un physicien de l'Université impériale de Tokyo, a d'abord proposé la théorie du noyau telle qu'elle est connue aujourd'hui. "L'expérience de la feuille d'or" de Rutherford a conduit à la découverte que la majeure partie de la masse d'un atome est située dans une région dense maintenant appelée le noyau. Avant l'expérience révolutionnaire de la feuille d'or, Rutherford a reçu le prix Nobel pour d'autres contributions clés dans le domaine de la chimie.
Histoire
La théorie populaire de la structure atomique à l'époque de l'expérience de Rutherford était le « plum pudding modèle." Ce modèle a été développé en 1904 par J.J. Thompson, le scientifique qui a découvert le électron. Cette théorie soutenait que les électrons chargés négativement dans un atome flottaient dans une mer de charge positive - les électrons ressemblaient à des prunes dans un bol de pudding. Bien que le Dr Nagaoka ait publié sa théorie concurrente selon laquelle les électrons tournent autour d'un noyau positif, semblable à la façon dont la planète Saturne est en orbite autour de ses anneaux, en 1904, le modèle du plum pudding était la théorie dominante sur la structure de l'atome jusqu'à ce qu'il soit réfuté par Ernest Rutherford en 1911.
Une fonction
L'expérience de la feuille d'or a été menée sous la supervision de Rutherford à l'Université de Manchester en 1909 par le scientifique Hans Geiger (dont les travaux ont finalement conduit au développement du compteur Geiger) et l'étudiant de premier cycle Ernest Marsden. Rutherford, président du département de physique de Manchester au moment de l'expérience, se voit attribuer le mérite principal de l'expérience, car les théories qui en ont résulté sont principalement son travail. L'expérience de la feuille d'or de Rutherford est aussi parfois appelée l'expérience Geiger-Marsden.
Caractéristiques
L'expérience sur la feuille d'or consistait en une série de tests dans lesquels une particule d'hélium chargée positivement était projetée sur une très fine couche de feuille d'or. Le résultat attendu était que les particules positives ne seraient déplacées que de quelques degrés de leur trajectoire lorsqu'elles traverseraient la mer de charge positive proposée dans le modèle du plum pudding. Le résultat, cependant, était que les particules positives ont été repoussées de la feuille d'or de près de 180 degrés dans un très petite région de l'atome, tandis que la plupart des particules restantes n'étaient pas du tout déviées mais passaient plutôt à travers le atome.
Importance
Les données générées par l'expérience de la feuille d'or ont démontré que le modèle de pudding de prune de l'atome était incorrect. La manière dont les particules positives rebondissaient sur la feuille mince indiquait que la majorité de la masse d'un atome était concentrée dans une petite région. Parce que la majorité des particules positives ont continué sur leur chemin d'origine sans bouger, Rutherford a correctement déduit que la plupart du reste de l'atome était de l'espace vide. Rutherford a appelé sa découverte « la charge centrale », une région nommée plus tard le noyau.
Potentiel
La découverte par Rutherford du noyau et de la structure atomique proposée a ensuite été affinée par le physicien Niels Bohr en 1913. Le modèle atomique de Bohr, également appelé modèle Rutherford Bohr, est le modèle atomique de base utilisé aujourd'hui. La description de l'atome par Rutherford a jeté les bases de tous les futurs modèles atomiques et du développement de la physique nucléaire.