La scoperta del modello atomico di Rutherford
Il modello atomico di Rutherford, noto anche come modello planetario, è stato pubblicato nel 1911, rappresentando uno dei risultati più significativi degli studi condotti dal chimico e fisico neozelandese naturalizzato britannico, premio Nobel per la Chimica nel 1908. Le ricerche di Rutherford si differenziarono da quelle di Thomson, che nel 1904 aveva ipotizzato un diverso modello atomico.
La ricerca delle interazioni tra radiazioni e atomi
Fin dal 1902, Rutherford intuì che l’osservazione dei fenomeni radioattivi avrebbe potuto fornire importanti informazioni sulla struttura atomica. Di conseguenza, iniziò a esaminare le interazioni tra le radiazioni emesse da elementi radioattivi e gli atomi. Si concentrò sullo studio del comportamento delle particelle-proiettili provenienti da sostanze radioattive quando interagivano con sottili fogli metallici, osservando il fenomeno dello scattering, ovvero la deviazione angolare delle traiettorie delle particelle cariche a seguito di urti con altre particelle.
L’esperimento di Rutherford
Tra il 1906 e il 1911, i fisici Hans Geiger e Ernest Marsden, diretti da Rutherford, condussero una serie di esperimenti di scattering. Utilizzarono particelle α, costituite da due protoni e due neutroni, anche note come nuclei di elio carichi positivamente (4He2+), come proiettili.
In un esperimento noto come “esperimento di Rutherford”, Geiger e Marsden fecero collidere un sottile foglio di oro con un fascio di particelle α emesse da un campione radioattivo. Dopo l’urto, la distribuzione angolare delle particelle α fu misurata conta le scintillazioni prodotte su uno schermo di solfuro di zinco.
I risultati dell’esperimento
I risultati ottenuti mostrarono che la maggior parte delle particelle α attraversava la lamina d’oro senza deviazioni significative, mentre alcune erano deviate ad angoli variabili e poche particelle rimbalzavano indietro fino al 180° rispetto alla direzione di incidenza.
Le conclusioni di Rutherford
Rutherford, basandosi sulla carica e sulla massa delle particelle α, e quindi sulla loro energia cinetica, ipotizzò che l’atomo dovesse possedere una struttura non uniforme caratterizzata da un nucleo centrale estremamente piccolo e denso, con una carica positiva concentrata. Gli elettroni, a loro volta, ruoterebbero intorno al nucleo come i pianeti intorno al Sole, bilanciando la carica positiva. Questa teoria, conosciuta come modello atomico nucleare o modello planetario, ha rappresentato un significativo passo avanti nello studio della struttura atomica.
Il modello atomico di Rutherford ha subito successivamente delle modifiche, ma l’idea fondamentale di un nucleo atomico denso e carico positivamente, bilanciato dagli elettroni, ha continuato a essere una base importante per la comprensione dell’atomo.