Ernest Rutherford, oorspronkelijk afkomstig uit Nieuw-Zeeland, wordt beschouwd als de vader van de kernfysica vanwege zijn ontdekkingen in atomaire structuur, hoewel Hantaro Nagaoka, een fysicus van de Imperial University of Tokyo, eerst de theorie van de kern voorstelde is vandaag bekend. Rutherford's "goudfolie-experiment" leidde tot de ontdekking dat het grootste deel van de massa van een atoom zich bevindt in een dicht gebied dat nu de kern wordt genoemd. Voorafgaand aan het baanbrekende goudfolie-experiment ontving Rutherford de Nobelprijs voor andere belangrijke bijdragen op het gebied van chemie.

Geschiedenis

De populaire theorie van atomaire structuur ten tijde van Rutherford's experiment was het "plum pudding-model". Dit model werd in 1904 ontwikkeld door J.J. Thompson, de wetenschapper die het elektron ontdekte. Deze theorie hield in dat de negatief geladen elektronen in een atoom drijvend waren in een zee van positieve lading - de elektronen zijn verwant aan pruimen in een kom met pudding. Hoewel Dr. Nagaoka zijn concurrerende theorie had gepubliceerd dat elektronen in een baan rond een positieve kern cirkelen, vergelijkbaar met de manier waarop de planeet Saturnus wordt omringd door zijn ringen, was het pruimenpuddingmodel in 1904 de heersende theorie over de structuur van het atoom totdat het werd weerlegd door Ernest Rutherford in 1911.

Functie

Het goudfolie-experiment werd uitgevoerd onder toezicht van Rutherford aan de Universiteit van Manchester in 1909 door wetenschapper Hans Geiger (wiens werk uiteindelijk leidde tot de ontwikkeling van de geigerteller) en student Ernest Marsden. Rutherford, voorzitter van de fysica-afdeling van Manchester op het moment van het experiment, krijgt primaire eer voor het experiment, omdat de theorieën die het resultaat zijn voornamelijk 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 werd afgeschoten op een hele dunne laag goudfolie. Het verwachte resultaat was dat de positieve deeltjes slechts een paar graden van hun pad zouden worden bewogen toen ze door de zee van positieve lading liepen die was voorgesteld in het pruimenpuddingmodel. Het resultaat was echter dat de positieve deeltjes in een zeer klein gebied van het atoom met bijna 180 graden van de goudfolie werden afgeweerd, terwijl de meeste resterende deeltjes helemaal niet werden afgebogen maar eerder door het atoom werden geleid.

Betekenis

De gegevens die uit het goudfolie-experiment werden gegenereerd, toonden aan dat het pruimenpudymodel van het atoom onjuist was. De manier waarop de positieve deeltjes van de dunne folie stuiterden, gaf aan dat de meerderheid van de massa van een atoom geconcentreerd was in een klein gebied. Omdat de meerderheid van de positieve deeltjes onbewogen op hun oorspronkelijke pad bleef, trok Rutherford correct af dat het grootste deel van het atoom lege ruimte was. Rutherford noemde zijn ontdekking 'de centrale lading', een regio die later de kern wordt genoemd.

Potentieel

Rutherford's ontdekking van de kern en 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 basismodel dat tegenwoordig wordt gebruikt. Rutherford's beschrijving van het atoom vormde de basis voor alle toekomstige atoommodellen en de ontwikkeling van kernfysica.