Ernest Rutherford veröffentlicht 1911 die Ergebnisse seiner

Ernest Rutherford veröffentlicht 1911 die
Ergebnisse seiner Experimente mit AlphaStrahlen. In einem von ihm beschriebenen
Versuch wird eine 0,004 mm dünne Goldfolie
mit Alpha-Teilchen beschossen. Um die Folie
herum wird ein Leuchtschirm aufgebaut, der
auf Alpha-Strahlen reagiert.
Erwartungsgemäß durchdringt der größte Teil
der Alpha-Teilchen die Folie ungestreut.
Rutherford
erlebt
jedoch
eine
große
Überraschung, da einige Alpha-Teilchen (ca. 1
von 8000) abgelenkt werden und an
verschiedenen Stellen auf dem Schirm
auftreffen. Kleine Ablenkwinkel kommen öfter,
größere seltener vor.
Im Mittelpunkt der Atome befindet sich ein Atomkern, der 99,9% der Atommasse
und die gesamte positive Ladung beherbergt. Der Atomkern besteht aus
Protonen und Neutronen, die zusammen die Masse des Kerns ausmachen. Trotz
gleicher Ladung der Protonen und der dadurch bedingten gegenseitigen
Abstoßung hält der Kern zusammen. Dies wird durch die starke „Kernkraft“
vermittelt. Diese Kraft ist eine der fundamentalsten Kraftwirkungen in der Natur,
noch stärker als die elektrostatische Abstoßung gleichsinnig geladener Atome.
Sie hat jedoch nur eine sehr geringe Reichweite, wie beispielsweise im Atomkern
(wirkt nur, wenn Teilchen dicht beieinander sind).
Die Elektronen hingegen nehmen beinahe das ganze Volumen des Atoms ein.
Sie befinden sich in der Atomhülle außerhalb des Atomkerns und umkreisen
diesen mit schneller Bewegung. Damit das Atom insgesamt elektrisch neutral ist,
muss die Anzahl der negativ geladen Elektronen mit der Anzahl der positiv
geladenen Protonen übereinstimmten.
Der Atomkern muss also sehr klein sein. Sein Durchmesser liegt in der
Größenordnung von 10-15 m. Der Durchmesser der Atomhülle beträgt hingegen
100- 400 pm (10-12 m) und ist somit 100000-mal größer als der Atomkern. Der
Gro0teil des Volumens eines Atoms ist dem Zufolge leerer Raum und deshalb
können die meisten Alpha-Teilchen die Folie passieren. Die abgelenkten
Teilchen treffen also auf die Atomkerne der Teilchen in der Goldfolie.