Esperienza di Rutherford

Sotto questo nominativo vanno tutti gli studi sistematici condotti dal fisico sulla diffusione delle particelle a nella materia. Egli sapeva che una singola particella a, quando colpisce uno schermo di solfuro di zinco, produce un lampo visibile di luce; così egli si servì del dispositivo rappresentato in figura e insieme a Geiger e Marsden lavorò per 2 anni mettendo a punto la sua famosa esperienza.

Le particelle a emesse da una sorgente radioattiva erano confinate in un cono grazie ad un collimatore di piombo. Dopo essere state diffuse dalla lamina d’oro, le particelle a colpivano uno schermo di solfuro di zinco e venivano rivelate con un piccolo microscopio grazie all’osservazione dei lampi di luce. Il rivelatore poteva essere rotato per misurare il numero relativo di particelle a diffuse sotto vari angoli.
Secondo il modello atomico di Thomson, le particelle a sarebbero dovute riuscire ad attraversare liberamente gli atomi d’oro; e solo di tanto in tanto una particella a sarebbe dovuta essere lievemente deflessa dal campo coulombiano degli elettroni. Ci si aspettava perciò che un fascio di particelle a subisse un certo "sparpagliamento" nell’attraversare la sottile lamina e che il valore medio degli angoli di diffusione fosse quindi di qualche grado. In verità, questa diffusione a piccoli gradi fu osservata, ma, cosa affatto imprevista, si trovò che la traiettoria di circa una particella a su 20.000 particelle incidenti era completamente invertita. Rutherford commentò:"Era l’evento più incredibile che fosse mai capitato nella mia vita. Era come se una granata di 15 pollici, sparata contro un pezzo di carta velina, fosse tornata indietro colpendo chi l’aveva sparata".

Egli concluse che l’unico modo in cui si potevano spiegare i risultati sperimentali era supporre che la carica positiva di un atomo fosse concentrata in un piccolo volume nel centro dell’atomo stesso, invece che distribuita come nel modello di Thomson, il cosiddetto  nucleo.