Ernest Rutherford, porijeklom s Novog Zelanda, zaslužan je za oca nuklearne fizike za svoja otkrića u atomskoj strukturi, iako je Hantaro Nagaoka, fizičar s Carskog sveučilišta u Tokiju, prvi predložio teoriju jezgre kako je poznata danas. Rutherfordov "eksperiment sa zlatnom folijom" doveo je do otkrića da se većina atomske mase nalazi u gustom području koje se danas naziva jezgra. Prije revolucionarnog eksperimenta sa zlatnom folijom, Rutherford je dobio Nobelovu nagradu za druge ključne doprinose na polju kemije.
Povijest
Popularna teorija atomske strukture u vrijeme Rutherfordovog eksperimenta bila je "puding od šljive ". Ovaj model je 1904. godine razvio J.J. Thompson, znanstvenik koji je otkrio elektron. Ova je teorija smatrala da negativno nabijeni elektroni u atomu plutaju u moru pozitivnog naboja - elektroni su slični šljivama u posudi s pudingom. Iako je dr. Nagaoka objavio svoju konkurentsku teoriju da elektroni kruže oko pozitivne jezgre, slično načinu na koji oko planete Saturn kruži njegovih prstenova, 1904. godine, model pudinga od šljive bio je prevladavajuća teorija o strukturi atoma sve dok ga Ernest Rutherford nije opovrgnuo u 1911.
Funkcija
Eksperiment sa zlatnom folijom proveo je pod nadzorom Rutherforda na Sveučilištu u Manchesteru 1909. godine znanstvenik Hans Geiger (čiji je rad na kraju doveo do razvoja Geigerovog brojača) i student preddiplomskog studija Ernesta Marsden. Rutherford, predsjedatelj fizičkog odjela u Manchesteru u vrijeme eksperimenta, dobio je glavnu zaslugu za eksperiment, jer su teorije koje su rezultirale prvenstveno njegovo djelo. Rutherfordov eksperiment sa zlatnom folijom također se ponekad naziva Geiger-Marsdenovim eksperimentom.
Značajke
Pokus sa zlatnom folijom sastojao se od niza testova u kojima je pozitivno nabijena čestica helija pucala u vrlo tanak sloj zlatne folije. Očekivani rezultat bio je da će se pozitivne čestice pomaknuti samo nekoliko stupnjeva od svoje staze dok su prolazile kroz more pozitivnog naboja predloženog u modelu pudinga od šljive. Rezultat je, međutim, bio da su pozitivne čestice odbijene sa zlatne folije za gotovo 180 stupnjeva u vrlo malo područje atoma, dok većina preostalih čestica uopće nije bila skrenuta, već je prošla točno kroz atom.
Značaj
Podaci dobiveni eksperimentom sa zlatnom folijom pokazali su da model atoma pudinga od šljive nije točan. Način na koji su se pozitivne čestice odbijale od tanke folije ukazivao je na to da je većina mase atoma koncentrirana u jednom malom području. Budući da je većina pozitivnih čestica nepomično nastavila svoj izvorni put, Rutherford je ispravno zaključio da je većina ostatka atoma prazan prostor. Rutherford je svoje otkriće nazvao "središnjim nabojem", regijom koja je kasnije nazvana jezgra.
Potencijal
Rutherfordovo otkriće jezgre i predloženu strukturu atoma kasnije je usavršio fizičar Niels Bohr 1913. godine. Bohrov model atoma, koji se naziva i Rutherford Bohrov model, osnovni je atomski model koji se danas koristi. Rutherfordov opis atoma postavio je temelje svim budućim atomskim modelima i razvoju nuklearne fizike.