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 zurück gestreut.
  

• 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
  

• [4] Die Übersetzung ins Deutsche stammt von mir. Christiaan Huygens originaler Gedanke zur Löchrigkeit von Materie in einer englischen Übersetzung aus dem Jahr 1912: "The second mode then of explaining transparency, and one which appears more probably true, is by saying that the waves of light are carried on in the ethereal matter, which continuously occupies the interstices or pores of transparent bodies. For since it passes through them continuously and freely, it follows that they are always full of it. And one may even show that these interstices occupy much more space than the coherent particles which constitute the bodies. For if what we have just said is true: that force is required to impress a certain horizontal velocity on bodies in proportion as they contain coherent matter; and if the proportion of this force follows the law of weights, as is confirmed by experiment, then the quantity of the constituent matter of bodies also follows the proportion of their weights. Now we see that water weighs only one fourteenth part as much as an equal portion of quicksilver: therefore the matter of the water does not occupy the fourteenth part of the space which its mass obtains. It must even occupy much less of it, since quicksilver is less heavy than gold, and the matter of gold is by no means dense, as follows from the fact that the matter of the vortices of the magnet and of that which is the cause of gravity pass very freely through it." Aus dem Französischen übersetzt von Silvanus P. Thompson. Französisches Original aus dem Jahr 1690: Traite de la Lumiere. Online: https://www.gutenberg.org/files/14725/old/14725-h/14725-h.htm
  

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