Tán xạ Rutherford: thăm dò nguyên tử bằng hạt α

Bắn chùm α song song vào lá vàng và dò các quỹ đạo: gần như tất cả xuyên qua, một số lệch, và hiếm hạt bật thẳng ngược lại.

Mục tiêu

Tái dựng cách hiện tượng vài hạt α bật ngược buộc phải kết luận rằng hầu hết khối lượng nguyên tử nằm trong hạt nhân dương rất nhỏ.

Dụng cụ và hoá chất

Nguồn α che trong khối chì có khe thoát hẹp, lá vàng chỉ dày ~0,4 µm, màn kẽm sunfua phát sáng mỗi lần trúng, tất cả trong chân không.

Giải thích

Trong mô hình “bánh pudding”, điện tích dương trải khắp nguyên tử nên hạt α nặng, nhanh không bao giờ có thể bật ngược từ lá mỏng. Tỉ lệ bật ngược ~1/8000 quan sát được buộc ra mô hình Rutherford năm 1911: hạt nhân siêu nhỏ ($\sim10^{-14}$ m, so với $\sim10^{-10}$ m của nguyên tử) mang toàn bộ điện tích dương và gần hết khối lượng. Cùng bức tranh hạt nhân ấy sau này giải thích đồng vị — hạt nhân cùng điện tích Z nhưng khác số neutron, như cặp $^{235}\ce{U}$/$^{238}\ce{U}$ — và đặt mọi phân rã α, β, γ thành các quá trình trong hạt nhân.

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.