مدل هسته ای اتم
ارنست رادرفورد (1937-1871)، فیزیکدان بریتانیایی، ایده جدید مدل هسته ای اتم را در 1911 بر اساس آزمایشهای انجام گرفته در آزمایشگاهش توسط هانس گیگر و ارنست مارسدین ارائه کرد. این دانشمندان اثر بمباران ورق نازک طلا (و صفحات فلزی دیگر) با اشعه آلفا تولید شده از مواد رادیو اکتیو نظیر اورانیوم (شکل 1) را مشاهده کردند. قبلا رادرفورد نشان داده بود که اشعه آلفا شامل ذرات باردار مثبت است. گیگر و مارسدین دریافتند که اغلب ذرات آلفا از میان صفحه فلزی عبور کردند و در نتیجه در قسمتهایی که عبور انجام گرفت چیزی وجود ندارد. ولی تعدادی (تقریبا 1 در 8000) با زوایای بزرگ پراکنده و کمی هم برگشتند.
مطابق با مدل رادرفورد، اغلب جرم اتم (99/95% یا بیشترش) در مرکز با بار مثبت، یا هسته، که اطرافش الکترون با بار منفی حرکت می کند، متمرکز شده است. با وجود اینکه قسمت اعظم جرم یک اتم در هسته اش است، هسته فقط قسمت خیلی کوچکی از فضای اتم را اشغال می کند. هسته قطر حدود pm 10-3 ) m 10-15) دارد، در حالیکه قطر اتمی m 10-10، صد هزار مرتبه بزرگتر است. اگر شما از توپ گلف برای نشان دادن هسته استفاده نمایید، قطر اتم حدود 3 مایل خواهد شد.
شکل 1
پراکندگی ذرات-آلفا از ورقه های فلزی
اشعه آلفا از منبع رادیواکتیو تولید شده و با یک صفحه سربی دارای سوراخ به صورت پرتو درآمده است. (سرب اشعه را جذب می کند.) ذرات آلفا پراش شده با سطح روی سولفید مرئی شده اند، که به صورت تشعشع های ریز منتشر می شوند وقتی که ذرات به آن برخورد می کنند. یک میکروسکوپ متحرک برای دیدن تشعشع ها استفاده شده است.
مدل هسته ای اتم به راحتی نتایج بمباران کردن ورقه طلا و سایر ورقه های فلزی را با ذرات آلفا توضیح می دهد. ذرات آلفا خیلی سبکتر از اتم های طلا هستند. (ذرات آلفا هسته هلیم هستند.) بیشتر ذرات آلفا از میان اتم های فلزی بدون منحرف شدن با الکترون های سبک وزن عبور می کنند. گرچه، وقتی یک ذره آلفا به هسته اتم فلزی اصابت می کند، با یک زوایه وسیع پراکنده می شود، زیرا که با هسته با بار مثبت بزرگ منحرف می شود (شکل 2).
شکل 2
نمایش پراکندگی ذرات-آلفا با ورقه طلا
بیشتر ذرات آلفا از ورقه بدون انحراف عبور می کنند. گرچه تعداد کمی از ذرات آلفا با هسته برخورد کرده و با زاویه بزرگ پراکنده شده اند. (اندازه نسبی هسته کوچک تر از اینی است که ذر اینجا نشان داده شده است.)
