Rutherfordsches Atommodell

Im Jahr 1911 berichtete Ernest Rutherford (1871 – 1937) über Experimente zur Untersuchung des Atomaufbaus mit α—Strahlen:

Ein α—Strahl wurde gegen eine 4*10^-3 mm dicke Folie aus Gold, Silber oder Kupfer gerichtet. Dabei beobachtete er, dass die grösste Zahl Teilchen geradlinig durch die Folie flogen, einige jedoch wurden von ihrer geraden Flugbahn abgelenkt und ein kleiner Teil kehrte sogar zur Strahlungsquelle zurück. Diese Tatsachen führten zu folgenden Annahmen des Atomaufbaus:

Im Zentrum des Atoms befindet sich der Atomkern. In ihm ist fast die gesamte Masse enthalten. Er ist positiv geladen und nimmt ein relativ kleines Volumen ein. Die Elektronen nehmen fast das gesamte Volumen des Atoms ein. Sie befinden sich ausserhalb des Atomkerns und umkreisen diesen in schneller Bewegung. Damit das Atom insgesamt neutral ist, muss die Anzahl Elektronen mit der Anzahl positiv geladener Teilchen übereinstimmen.

Nach heutiger Erkenntnis besteht der Atomkern aus Protonen und Neutronen, welche unter dem Begriff Nukleonen bekannt sind und fast die gesamte Atommasse einnehmen. Die Protonen sind für die positive Ladung des Kerns verantwortlich. Trotz ihrer gleichsinnigen Ladung werden die Protonen durch die starke Kernkraft zusammengehalten, welche stärker als die elektrostatische Abstossung ist. Diese Kernkraft hat aber nur eine geringe Reichweite, das heisst, sie wirkt nur, solange die Teilchen dicht beieinander sind.

Der Atomkern hat einen Durchmesser von 1 fm (1 Femtometer = 10^-15m). Verglichen mit dem Atom, das einen Durchmesser von 100 bis 400 pm (1 Picometer = 10^-12m) hat, ist er mehr als 100'000 mal kleiner.

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