Ernest Rutherford, oorspronkelijk uit Nieuw-Zeeland, wordt gecrediteerd als de vader van de kernfysica voor zijn ontdekkingen in atomaire structuur, hoewel Hantaro Nagaoka, een fysicus van de keizerlijke universiteit van Tokio, eerst de theorie van de kern voorstelde zoals die bekend is vandaag. Het "goudfolie-experiment" van Rutherford leidde tot de ontdekking dat het grootste deel van de massa van een atoom zich in een dicht gebied bevindt dat nu de kern wordt genoemd. Voorafgaand aan het baanbrekende goudfolie-experiment kreeg Rutherford de Nobelprijs voor andere belangrijke bijdragen op het gebied van chemie.
Geschiedenis
De populaire theorie van atomaire structuur ten tijde van het experiment van Rutherford was de "pruimenpudding". model." Dit model werd in 1904 ontwikkeld door J.J. Thompson, de wetenschapper die de elektron. Deze theorie hield in dat de negatief geladen elektronen in een atoom in een zee van positieve lading dreven - de elektronen waren verwant aan pruimen in een kom pudding. Hoewel Dr. Nagaoka zijn concurrerende theorie had gepubliceerd dat elektronen om een positieve kern draaien, vergelijkbaar met de manier waarop de planeet Saturnus zijn ringen, in 1904, was het pruimenpuddingmodel de heersende theorie over de structuur van het atoom totdat het werd weerlegd door Ernest Rutherford in 1911.
Functie
Het goudfolie-experiment werd in 1909 uitgevoerd onder toezicht van Rutherford aan de Universiteit van Manchester door wetenschapper Hans Geiger (wiens werk uiteindelijk leidde tot de ontwikkeling van de Geigerteller) en student Ernest Marsden. Rutherford, voorzitter van de natuurkundeafdeling van Manchester ten tijde van het experiment, krijgt de eerste eer voor het experiment, aangezien de theorieën die daaruit voortkwamen in de eerste plaats zijn werk zijn. Het goudfolie-experiment van Rutherford wordt ook wel het Geiger-Marsden-experiment genoemd.
Kenmerken
Het goudfolie-experiment bestond uit een reeks tests waarbij een positief geladen heliumdeeltje op een heel dun laagje goudfolie werd geschoten. Het verwachte resultaat was dat de positieve deeltjes slechts een paar graden van hun pad zouden worden verplaatst als ze door de zee van positieve lading zouden gaan, zoals voorgesteld in het pruimenpuddingmodel. Het resultaat was echter dat de positieve deeltjes in een zeer korte tijd bijna 180 graden van de goudfolie werden afgestoten klein deel van het atoom, terwijl de meeste resterende deeltjes helemaal niet werden afgebogen, maar juist dwars door de gingen atoom.
Betekenis
De gegevens van het goudfolie-experiment toonden aan dat het pruimenpuddingmodel van het atoom niet klopte. De manier waarop de positieve deeltjes van de dunne folie afkaatsten, gaf aan dat het grootste deel van de massa van een atoom geconcentreerd was in één klein gebied. Omdat de meerderheid van de positieve deeltjes onbewogen op hun oorspronkelijke pad voortgingen, leidde Rutherford terecht af dat het grootste deel van de rest van het atoom lege ruimte was. Rutherford noemde zijn ontdekking 'de centrale lading', een gebied dat later de kern werd genoemd.
Potentieel
Rutherford's ontdekking van de kern en de voorgestelde atomaire structuur werd later verfijnd door natuurkundige Niels Bohr in 1913. Bohr's model van het atoom, ook wel het Rutherford Bohr-model genoemd, is het basisatoommodel dat tegenwoordig wordt gebruikt. Rutherfords beschrijving van het atoom legde de basis voor alle toekomstige atoommodellen en de ontwikkeling van kernfysica.