Om Rutherfords guldfolieexperiment

Ernest Rutherford, ursprungligen från Nya Zeeland, krediteras för att vara far till kärnfysik för hans upptäckter i atomstrukturen, även om Hantaro Nagaoka, en fysiker från Imperial University of Tokyo, först föreslog teorin om kärnan som den är känd i dag. Rutherfords "guldfolieexperiment" ledde till upptäckten att det mesta av en atommassa ligger i en tät region som nu kallas kärnan. Före det banbrytande guldfolieexperimentet fick Rutherford Nobelpriset för andra viktiga bidrag inom kemiområdet.

Den populära teorin om atomstruktur vid tidpunkten för Rutherfords experiment var "plommonpudding modell. "Denna modell utvecklades 1904 av J.J. Thompson, forskaren som upptäckte elektron. Denna teori hävdade att de negativt laddade elektronerna i en atom svävade i ett hav av positiv laddning - elektronerna liknade plommon i en skål med pudding. Även om Dr. Nagaoka hade publicerat sin konkurrerande teori om att elektroner kretsar kring en positiv kärna, liknar planet Saturnus kretsas av dess ringar, 1904, var plommonpuddingmodellen den rådande teorin om atomens struktur tills den motbevisades av Ernest Rutherford i 1911.

Guldfolieexperimentet genomfördes under överinseende av Rutherford vid University of Manchester 1909 av forskare Hans Geiger (vars arbete så småningom ledde till utvecklingen av Geiger-räknaren) och grundstudenten Ernest Marsden. Rutherford, ordförande för fysikavdelningen i Manchester vid tidpunkten för experimentet, ges primär kredit för experimentet, eftersom de teorier som resulterade i första hand är hans arbete. Rutherfords guldfolieexperiment kallas ibland också Geiger-Marsden-experimentet.

Guldfolieexperimentet bestod av en serie tester där en positivt laddad heliumpartikel sköts mot ett mycket tunt lager av guldfolie. Det förväntade resultatet var att de positiva partiklarna skulle flyttas bara några grader från deras väg när de passerade genom havet med positiv laddning som föreslagits i plommonpuddingmodellen. Resultatet var dock att de positiva partiklarna avstods av guldfolien nästan 180 grader på ett mycket liten del av atomen, medan de flesta av de återstående partiklarna inte böjdes alls utan snarare passerade rakt igenom atom.

De data som genererades från guldfolieexperimentet visade att atommens plommonpuddingmodell var felaktig. Sättet på vilket de positiva partiklarna studsade av den tunna folien visade att majoriteten av en atoms massa koncentrerades i ett litet område. Eftersom majoriteten av de positiva partiklarna fortsatte på sin ursprungliga väg utan rörelse drog Rutherford korrekt av att det mesta av resten av atomen var tomt utrymme. Rutherford kallade sin upptäckt "den centrala laddningen", en region som senare kallades kärnan.

Rutherfords upptäckt av kärnan och den föreslagna atomstrukturen förfinades senare av fysikern Niels Bohr 1913. Bohrs modell av atomen, även kallad Rutherford Bohr-modellen, är den grundläggande atommodellen som används idag. Rutherfords beskrivning av atomen lade grunden för alla framtida atommodeller och utvecklingen av kärnfysik.