Basiswissen

Aufbau des Versuchs====

• Alphateilchen werden im rechten Winkel auf eine Goldfolie geschossen Blattgold ↗
  

• Alphateilchen sind submikroskopisch klein aber recht schwer Alphateilchen ↗
  

• Die Goldfolie ist etwa 5 Mikrometer dick, das sind etwa 1000 Atome hintereinander.
  

• Rund um die Goldfolie sind Detektoren für Alphateilchen angebracht Detektor ↗
  

• Die Detektoren zeigen, wie viele Teilchen wo ankommen.
  

Wie mühsam war der Versuch?

Ergebnis des Versuchs

• Fast alle Alpha-Teilchen können die Goldfolie ungehindert passieren.
  

• Etwa jedes 10000ste Alpha-Teilchen wird um 90 Grad oder mehr abgelenkt.
  

• Je größer der Streuwinkel, desto seltener tritt diese Ablenkung auf.
  

• Einige Alpha-Teilchen werden zurückgestreut.
  

• Siehe auch Streuung ↗
  

Deutung des Versuchs

• Die Goldfolie besteht aus Atomen.
  

• Die Atome haben in ihrer Mitte einen schweren und kleinen Atomkern ↗
  

• Der Abstand von Atomkern zu Atomkern ist sehr (sehr) groß.
  

• Die meisten Alphateilchen fliegen ungestört durch diesen Freiraum.
  

• Einige fliegen nah genug am Kern vorbei, um von ihm abgelenkt zu werden.
  

• Alphateilchen und Kerne sind beide positiv geladen.
  

• Die Ablenkung ist also eine elektrostatische Abstoßung.
  

Die (fehlende) Wirkung der Elektronen

• Die Atome haben auch genauso viele Elektronen wie Protonen.
  

• Die Frage ist dann, warum die Elektronen die Bahn der Alphateilchen nicht beeinflussen.
  

• Der Grund liegt in der geringen Masse der Elektronen.
  

• Ein Stoß zwischen Alphateilchen und Elektron wäre wie ...
  

• ein Schubsen zwischen einem Elefanten und einer Maus.
  

• Der Elefant würde davon nichts merken.
  

• Siehe auch elastischer Stoß ↗
  

Fußnoten

• [1] Die Originalveröffentlichung von Rutherford aus dem Jahr 1911 steht im Internet. Die wesentlichen Gedankengänge sind gut nachvollziehbar. Siehe unter The Structure of the Atom (Rutherford) ↗
  

• [2] Das Zitat zur inneren Leere der Atome lautet im englischen Original: "The atom is as porous as the solar system. If we eliminated all the unfilled space in a man’s body and collected his protons and electrons into one mass, the man would be reduced to a speck just visible with a magnifying glass." Diese Erkenntis von der Leere der Atome sei für den Umbruch des physikalischen Weltbildes folgenreicher gewesen als die etwa zeitgleich entwickelten Theorien Einsteins und Minkowskis zur Krümmung von Raum und Zeit. Diese Würdigung der großen Bedeutung von Rutherfords Versuche findet sich in: Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. MacMillan, 1928 (Gifford Lectures). Dort "Chapter I The Downfall of Classical Physics". Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. MacMillan, 1928 (Gifford Lectures). Siehe auch Klassische Physik ↗
  

• [3] Rutherfords Versuch beerdigte endgültig jede Vorstellung von einem Billard-Ball Atom: Rutherfords "scattering experiments proved that the atom was able to exert large electrical forces which would be impossible unless the positive charge acted as a highly concentrated source of attraction; it must be contained in a nucleus minute in comparison with the dimensions of the atom. Thus for the first time the main volume of the atom was entirely evacuated, and a “solar system” type of atom was substituted for a substantial “billiard-ball”. Two years later Niels Bohr developed his famous theory on the basis of [Pg 3]the Rutherford atom, and since then rapid progress has been made. Whatever further changes of view are in prospect, a reversion to the old substantial atoms is unthinkable." In: Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. MacMillan, 1928 (Gifford Lectures). Dort "Chapter I The Downfall of Classical Physics". Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. MacMillan, 1928 (Gifford Lectures). Siehe auch Billardkugelwelt ↗