RUTHERFORDscher Streuversuch
Schlagwörter: Rutherford, Streuversuch, Atommodell, Aufbau der Atome, Kernphysik, Atom, Atomkern, Atomhülle, Proton, Neutron, Nukleon, Nuklid, Isotop, Nuklidkarte
Ernest RUTHERFORD untersuchte die Struktur der Atome. Neben Untersuchungen zur Ladung von Atomen gelang es ihm, 1911 ein neues Atommodell vorzustellen.
►01 zeigt den Aufbau des Originalversuchs von Hans Geiger und Ernest Rutherford im Deutschen Museum in München.
Das Experiment
Rutherford beschoss eine sehr dünne Goldfolie (Au) mit α-Teilchen. α-Teilchen sind Heliumkerne. Sie bestehen aus 2 Protonen und 2 Neutronen.
Um zu beobachten, wie sich die α-Teilchen verhalten, positionierte er um den Aufbau eine Detektorfolie. ►02
Die Goldfolie hatte eine Dicke von ca. 0,5 µm, was einer Dicke von ca. 1000 Atomen entsprach.
Die Erwartungen RUTHERFORDs
Auf der Basis des THOMPSONschen Atommodells erwartete Rutherford, dass die α-Teilchen die Folie geradlinig, quasi ungehindert durchqueren.
Ergebnisse des RUTHERFORDschen Streuversuchs
Viele α-Teilchen verhielten sich wir erwartet, sie durchdrangen die Folie nahezu ungehindert. Einige α-Teilchen wurden geringfügig abgelenkt. Wenige α-Teilchen wurden um 90° und mehr abgelenkt. Ein sehr geringer Anteil der α-Teilchen wurde in Winkeln bis zu 180° gestreut.
RUTHERFORD: “ Es war bestimmt das unglaublichste Ergebnis, das mir in meinem Leben widerfuhr. Es war fast so unglaublich, als wenn einer eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert hätte und diese zurückgekommen wäre und ihn getroffen hätte.“
Schlussfolgerungen
Die geringe Streuung der α-Teilchen an der ca. 1000 Lagen dicken Goldfolie lässt vermuten, dass die Atome nicht aus einer dichten Masse bestehen. Es muss in den Atomen große „Freiräume“ geben. Die Masse des Atoms muss sich auf einen kleinen Raum beschränken, der, wie die α-Teilchen, positiv geladen ist.
Damit wird deutlich:
„Ein Atom besteht vor allem aus Nichts.“
Die Elektronen bewegen sich in dem großen leeren Raum, der Atomhülle. Aus diesen Beobachtungen konnte RUTHERFORD ein neues Atommodell formulieren.
Zur Veranschaulichung. Wenn der Atomkern die Größe eines Kirschkerns hätte, dann hätte die Atomhülle die Ausmaße eines Fußballstadions.
Das RUTHERFORDsche –Atommodell
- Die Masse des Atoms ist in einem sehr kleinen Bereich, dem Kern konzentriert.
- Der Kern ist positiv geladen.
- Die Elektronen befinden sich in der Atomhülle und umkreisen den Kern.
- Das Atom ist nach außen elektrisch neutral.