该实验卢瑟福，1908年和1913年之间进行包括炸弹0.0004毫米金薄膜厚，α粒子和分析留下了荧光屏上所述粒子的分散图案。
实际上，卢瑟福（Rutherford）进行了无数次实验，越来越细化细节。在仔细分析结果之后，得出了两个非常重要的结论：
-原子的正电荷集中在一个称为核的区域。
-与原子的大小相比，这个原子核非常小。
图1.卢瑟福的实验。资料来源：维基共享资源。库尔宗
欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）（1871-1937）是出生于新西兰的物理学家，他的兴趣领域是放射性和物质的性质。放射性是卢瑟福开始实验时的一种新现象，亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）于1896年发现了这种现象。
1907年，卢瑟福去了英国曼彻斯特大学研究原子的结构，利用这些α粒子作为探查这种微小结构的探针。物理学家汉斯·盖格（Hans Geiger）和欧内斯特·马斯登（Ernest Marsden）陪同他完成了这项任务。
他们希望看到作为双离子氦原子的α粒子如何与单个金原子相互作用，以确保其经历的任何偏差均仅归因于电力。
但是，大多数α粒子仅略有偏离即可穿过金箔。
这一事实与汤姆森的原子模型完全吻合，但是，令研究人员惊讶的是，一小部分的α粒子出现了相当大的偏差。
而且，甚至更少百分比的粒子会回来，完全弹回。这些意外结果是由于什么呢？
实验说明和结论
实际上，卢瑟福用作探针的α粒子是氦核，在那时，才知道这些粒子带正电。今天，众所周知，α粒子由两个质子和两个中子组成。
卢瑟福（Rutherford）已将α粒子和β粒子鉴定为来自铀的两种不同类型的辐射。比电子重得多的α粒子具有正电荷，而β粒子可以是电子或正电子。
图2. Rutherford，Geiger和Marsden实验的详细方案。资料来源：R. Knight。科学家与工程物理：一种策略方法。皮尔森
实验的简化方案如图2所示。α粒子束来自放射源。盖革和马斯登使用ra气作为发射器。
铅块用于将辐射引向金箔，并防止其直接进入荧光屏。铅是吸收辐射的材料。
随后，使如此定向的光束撞击到薄的金箔上，并且大多数粒子继续流向荧光硫酸锌屏幕，并留下少量光迹。盖格负责逐个计数，尽管后来他们设计了一种能够做到这一点的装置。
一些粒子发生了小变形的事实并不会让卢瑟福，盖革和马斯登感到惊讶。毕竟，原子上有正电荷和负电荷，它们对α粒子施加作用力，但是由于原子是中性的（他们已经知道），所以偏差必须很小。
实验的惊奇之处在于，一些阳性粒子几乎直接反弹回去。
结论
8000个alpha粒子中大约有1个在大于90º的角度发生偏转。很少，但足以质疑一些事情。
当时流行的原子模型是卢瑟福卡文迪许实验室前教授汤姆森的葡萄干布丁模型，但卢瑟福想知道没有原子核且嵌入有电子作为葡萄干的原子的想法是否正确。
因为事实证明，仅当原子具有小的，重的正原子核时，才能解释α粒子的这些大偏转以及少数粒子能够返回的事实。卢瑟福（Rutherford）认为，只有库仑定律所指示的吸引力和排斥力才是造成偏差的原因。
当某些α粒子直接接近该原子核时，由于电力随距离的平方成反比，因此它们会受到排斥，从而引起广角散射或向后偏转。
可以肯定的是，尽管这种金属最适合于延展性，但盖格和马斯登曾尝试轰击不同的金属板，而不仅仅是金，以制造非常薄的板。
通过获得相似的结果，卢瑟福确信，原子上的正电荷应位于原子核中，而不是像汤姆森在模型中所假设的那样分散在原子核的整个体积中。
另一方面，由于绝大多数α粒子无偏差地通过，因此与原子尺寸相比，原子核必须非常非常小。但是，这个原子核必须集中大部分原子。
对原子模型的影响
结果使卢瑟福惊讶不已，他在剑桥的一次会议上宣布：“……就像当您向一张薄纸上发射15英寸的炮弹，弹丸直接向您弹跳并击中您时”。
由于汤姆森的原子模型无法解释这些结果，卢瑟福提出该原子是由一个很小，非常大且带正电的原子核组成的。电子像微型太阳系一样留在他周围的轨道上。
图3.左侧为卢瑟福的原子模型，右侧为汤姆森的葡萄干布丁模型。资料来源：维基共享资源。左图：Jcymc90
这就是左图3所示原子的原子模型的全部内容。由于电子也非常非常小，因此事实证明原子几乎就是一切……。空！因此，大部分α粒子几乎不会通过薄片。
与微型太阳系的类比非常准确。原子核扮演着太阳的角色，几乎包含所有的质量加上正电荷。电子像行星一样围绕它们绕行并且携带负电荷。该组件是电中性的。
关于电子在原子中的分布，卢瑟福的实验没有发现任何结果。您可能认为α粒子会与它们发生某些相互作用，但是电子的质量太小，它们不能使粒子发生明显偏转。
卢瑟福模型的缺点
这种原子模型的一个问题恰恰是电子的行为。
如果这些不是静态的，而是在电吸引的作用下使原子核绕圆形或椭圆形轨道运行，那么它们最终将冲向原子核。
这是因为加速的电子会损失能量，如果发生这种情况，那将是原子和物质的崩溃。
幸运的是，这不会发生。有一种动态稳定性可以防止崩溃。在卢瑟福之后，下一个原子模型是玻尔，它给出了为什么原子塌缩不会发生的一些答案。
质子和中子
卢瑟福继续进行散射实验。在1917年至1918年之间，他和助手威廉·凯（William Kay）选择用来自铋214的高能α粒子轰击气态氮原子。
当他检测到氢核时，他再次感到惊讶。这是反应的方程式，这是有史以来的第一个人工核trans变：
答案是：来自相同的氮。卢瑟福给氢分配了原子序号1，因为它是所有原子中最简单的元素：正核和负电子。
卢瑟福发现了一个基本粒子，他将质子命名为质子，该名称首先源自希腊语。这样，质子是每个原子核的重要组成部分。
后来，在1920年左右，卢瑟福提出必须存在质量与质子非常相似的中性粒子。他称该粒子为中子，几乎是所有已知原子的一部分。物理学家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）终于在1932年发现了它。
氢原子的比例模型是什么样的？
正如我们所说，氢原子是最简单的。但是，为该原子开发模型并不容易。
连续的发现产生了量子物理学和描述原子级现象的整个理论。在此过程中，原子模型也得到了发展。但是，让我们看一下大小的问题：
氢原子具有一个由一个质子（正）组成的核，并具有单个电子（负）。
氢原子的半径估计为2.1 x 10 -10 m，而质子的半径为0.85 x 10 -15 m或0.85飞米。这个小单位的名字是由恩里科·费米（Enrico Fermi）命名的，在这种规模的工作中经常使用。
好吧，原子半径与原子核半径的商约为10 5 m，即原子比原子核大100,000倍！
但是，必须记住，在基于量子力学的当代模型中，电子将核包裹在一种称为轨道的云中（轨道不是轨道），而电子在原子尺度上不是准时。
如果将氢原子想象地扩大到足球场的大小，则由正质子组成的原子核将是场中央的蚂蚁大小，而负电子将像是一种幽灵，散布在整个磁场中，并围绕着正核心。
今天的原子模型
这种“行星型”原子模型非常根深蒂固，是大多数人拥有的原子图像，因为它非常易于可视化。但是，它不是当今科学领域公认的模型。
当代的原子模型基于量子力学。她指出，正如卢瑟福所设想的那样，原子中的电子不是遵循精确轨道的带负电荷的点。
相反，电子在正原子核周围的区域（称为原子轨道）中散射。从他那里，我们可以知道处于一种状态或另一种状态的可能性。
尽管如此，卢瑟福的模型还是原子内部结构知识的巨大进步。它为更多的研究人员继续完善它铺平了道路。
参考文献
- Andriessen，M.，2001年。HSC课程。物理学2. Jacaranda HSC科学。
- Arfken，G.，1984年。《大学物理》。学术出版社。
- Knight，R.，2017年。《科学家与工程物理：一种策略方法》。皮尔森
- 物理OpenLab。卢瑟福-盖格-马斯登实验。从以下网站恢复：physicsopenlab.org。
- Rex，A.，2011年。《物理学基础》。皮尔森
- 泰森（Tyson），T.，2013年。卢瑟福散射实验。摘自：122.physics.ucdavis.edu。
- Xaktly。卢瑟福的实验。从以下网站恢复：xaktly.com。
- 维基百科。卢瑟福的实验。摘自：es.wikipedia.org。