Experimento de Rutherford
Ellos dedujeron esto midiendo cómo un haz de partículas alfa se dispersa cuando golpea una delgada hoja metálica.
Thomson creía que el átomo era una esfera de carga positiva en la cual estaban dispuestos los electrones.
Hantaro Nagaoka, un científico japonés, lo rechazó alegando que las cargas eléctricas opuestas no pueden penetrar entre sí.
En cambio, propuso que los electrones orbitaban la carga positiva como los anillos de Saturno.
Solo se vería afectada por los campos eléctricos del átomo, y en el modelo de Thomson los campos eléctricos eran demasiado débiles para afectar una partícula alfa pasajera en un grado significativo.
Esto sugirió que esas esferas minúsculas de la carga positiva intensa fueron separadas por vastos golfos del espacio vacío.
En 1906, recibió la visita de un físico alemán llamado Hans Geiger, y quedó tan impresionado que le pidió a Geiger que se quedara y le ayudara en sus investigaciones.
Las partículas alfa son demasiado pequeñas para ser vistas incluso con un microscopio, pero Rutherford sabía que las partículas alfa ionizan las moléculas de aire, y si el aire está dentro de un campo eléctrico, los iones producirán una corriente eléctrica.
Rutherford carecía de la resistencia para este trabajo, por lo que se lo dejó a sus colegas más jóvenes.
El extremo opuesto del tubo se cubrió con una pantalla fosforescente (Z).
Se utilizó un microscopio (M) para contar los centelleos en la pantalla y medir su propagación.
Geiger bombeó todo el aire del tubo para que las partículas alfa estuvieran desobstruidas y dejaron una imagen limpia y apretada en la pantalla que correspondía a la forma de la hendidura.
Geiger luego bombeó el aire y colocó una hoja de oro sobre la ranura en AA.
Esto también hizo que el parche de luz en la pantalla se extendiera más.
Este experimento demostró que tanto el aire como la materia sólida podrían dispersar notablemente las partículas alfa.
El aparato, sin embargo, solo podía observar pequeños ángulos de deflexión.
Rutherford quería saber si las partículas alfa estaban siendo esparcidas por ángulos aún mayores-quizás más de 90°.
En su experimento prepararon un pequeño tubo de vidrio cónico (AB) que contenía radio, y su apertura fue sellada con mica.
Se dieron cuenta de más centelleos en la pantalla porque las partículas alfa estaban rebotando en la lámina.
Geiger y Marsden entonces querían estimar el número total de partículas alfa que se estaban reflejando.
Geiger construyó un tubo de vidrio hermético del que se bombeaba el aire.
Rutherford desarrolló un ecuación que modelaba cómo la lámina debía dispersar las partículas alfa si toda la carga positiva y la mayor parte de la masa atómica se concentraban en un solo punto en el centro de un átomo.
Para probar cómo la dispersión varió con el ángulo de deflexión (i.e., si s ∝ csc4Φ/2) Geiger y Marsden construyeron un aparato que consistía en un cilindro de metal hueco montado en un plato giratorio.
La columna era también un tubo por el cual se bombeaba aire fuera de cilindro.
Al girar la mesa, el microscopio se puede mover un círculo alrededor de la lámina, permitiendo que Geiger observe y cuente las partículas alfa desviadas hasta 150°.
[8] Geiger y Marsden luego probabron cómo la dispersión varió con el espesor de la lámina (i.e.
Contaron el número de centelleos por minuto que cada lámina produjo en la pantalla.
Para cada metal, entonces dividieron este número por el cuadrado del peso atómico, y encontraron que las proporciones eran más o menos iguales.
[8] Por último, Geiger y Marsden probaron cómo la dispersión varió con la velocidad de las partículas alfa (i.e.
