Ernest Rutherford, ursprungligen från Nya Zeeland, krediteras som fader till kärnfysik för sina upptäckter i atomstruktur, även om Hantaro Nagaoka, en fysiker från kejserliga universitetet i Tokyo, föreslog först kärnans teori som den är känd idag. Rutherfords "guldfolieexperiment" ledde till upptäckten att det mesta av en atoms massa ligger i en tät region som nu kallas kärnan. Innan det banbrytande guldfolieexperimentet fick Rutherford Nobelpriset för andra viktiga bidrag inom kemiområdet.
Historia
Den populära teorin om teoretisk struktur vid Rutherfords experiment var "plommonpuddingmodellen". Denna modell utvecklades 1904 av J.J. Thompson, forskaren som upptäckte elektronen. Denna teori hävdade att de negativt laddade elektronerna i en atom flyter i ett hav av positiv laddning - elektronerna är besläktade med plommon i en skål med pudding. Trots att doktor Nagaoka hade publicerat sin konkurrerande teori om att elektroner kretsar en positiv kärna, i likhet med hur planet Saturnus kretsas av sina ringar, år 1904 var plommonpuddingmodellen den rådande teorin om atomens struktur tills den var bestriden av Ernest Rutherford 1911.
Funktion
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 doktorand Ernest Marsden. Rutherford, ordförande i Manchester-fysikavdelningen vid experimentens gång, ges primärt kredit för försöket, eftersom de teorier som resulterade i främst är hans arbete. Rutherfords guldfolieexperiment kallas också ibland Geiger-Marsden-experimentet.
Egenskaper
Guldfolieexperimentet bestod av en serie test där en positivt laddad heliumpartikel sköts vid en mycket tunt lager av guldfolie. Det förväntade resultatet var att de positiva partiklarna skulle flyttas bara några grader från sin väg när de passerade genom havet av positiv laddning som föreslås i plommonpuddingmodellen. Resultatet var emellertid att de positiva partiklarna avstod från guldfolien med nästan 180 grader i en mycket liten region av atomen, medan de flesta av de återstående partiklarna inte böjdes alls utan hellre passerade genom atomen.
Betydelse
Den data som genererades från guldfolieexperimentet visade att atomens plommonpuddingmodell var inkorrekt. Det sätt på vilket de positiva partiklarna studsade bort från den tunna folien visade att majoriteten av en atoms massa koncentrerades i en liten region. Eftersom majoriteten av de positiva partiklarna fortsatte på sin ursprungliga väg, obefintlig, drog Rutherford korrekt av att det mesta av återstoden av atomen var tomt utrymme. Rutherford betecknade sin upptäckt "den centrala avgiften", en region som senare heter kärnan.
Potentiell
Rutherfords upptäckt av kärnan och den föreslagna atomstrukturen raffinerades senare av fysikern Niels Bohr 1913. Bohrs Modellen av atomen, även kallad Rutherford Bohr-modellen, är den grundläggande atommodellen som används idag. Rutherfords beskrivning av atomen satte grunden för alla framtida atommodeller och utvecklingen av kärnfysik.
