Experimento de Rutherford

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O experimento de Rutherford melhorou o modelo atómico de Thomson.

Acima Resultados esperados: As partículas alfa passando através do modelo do pudding com passas sem ver-se alteradas

Abaixo: Resultados observados: Uma pequena parte das partículas eram desviadas, demonstrando a existência de um minúsculo volume de ónus positiva

O experimento de Rutherford, também chamado experimento da lâmina de ouro", foi realizado por Hans Geiger e Ernest Marsden em 1909, e publicado em 1911^[1], baixo a direcção de Ernest Rutherford nos Laboratórios de Física da Universidade de Manchester. Os resultados obtidos e a posterior análise tiveram como consequência a rectificação do modelo atómico de Thomson (modelo atómico do pudding com passas) e a proposta de um modelo nuclear para o átomo.

O experimento consistiu em mandar com um faz de partículas alfa uma fina lâmina de ouro e observar como as lâminas de diferentes metais afectavam à trajectória de ditos raios.

As partículas alfa obtinham-se da desintegração de uma substância radiactiva, o polonio. Para obter um fino faz colocou-se o polonio em uma caixa de chumbo, o chumbo detém todas as partículas, menos as que saem por um pequeno orifício praticado na caixa. Perpendicular à trajectória do faz interpunha-se a lâmina de metal. E, para a detecção de trajectória das partículas, empregou-se um ecrã com sulfuro de zinco que produz pequenos destellos a cada vez que uma partícula alfa choca com ele.

Segundo o modelo de Thomson , as partículas alfa atravessariam a lâmina metálica sem desviar-se demasiado de sua trajectória:

O ónus positivo e os elétrons do átomo encontravam-se dispersos de forma homogénea em todo o volume do átomo. Como as partículas alfa possuem uma grande massa (8.000 vezes maior que a do elétron) e grande velocidade (uns 20.000 km/s), as forças eléctricas seriam muito débis e insuficientes para conseguir desviar as partículas alfa.
Ademais, para atravessar a lâmina do metal, estas partículas encontrar-se-iam com muitos átomos, que iriam compensando os desvios para diferentes direcções.

Mas observou-se que uma pequena percentagem de partículas se desviavam para a fonte de polonio, aproximadamente uma da cada 8.000 partícula ao utilizar uma finísima lâmina de ouro com uns 200 átomos de espessura. Em palavras de Rutherford esse resultado era "tão surpreendente como se lhe disparasses balas de canhão a uma folha de papel e rebotasen para ti".

Rutherford concluiu que o facto de que a maioria das partículas atravessassem a folha metálica, indica que grande parte do átomo está vazio, que o desvio das partículas alfa indica que o deflector e as partículas possuem ónus positiva, pois o desvio sempre é dispersa. E o rebote das partículas alfa indica um encontro directo com uma zona fortemente positiva do átomo e ao mesmo tempo muito densa.

O modelo atómico de Rutherford mantinha a proposta de Thomson, de que os átomos possuem elétrons, mas sua explicação sustentava que todo átomo estava formado por um núcleo e uma corteza. O núcleo devia ter ónus positiva, uma rádio muito pequeno e nele se concentrava quase toda a massa do átomo. A corteza estaria formada por uma nuvem de elétrons que orbitam ao redor do núcleo.

Segundo Rutherford, as órbitas dos elétrons não estavam muito bem definidas e formavam uma estrutura complexa ao redor do núcleo, lhe dando um tamanho e forma indefinida. Também calculou que a rádio do átomo, segundo os resultados do experimento, era dez mil vezes maior que o núcleo mesmo, o que implicava um grande espaço vazio no átomo.