Rutherfords atommodell

Rutherfords atommodell ble foreslått av Ernest Rutherford i 1911 basert på eksperiment som hans medarbeidere Hans Geiger og Ernest Marsden hadde utført. De viste at α-partikler kunne spredes til store vinkler ved kollisjoner med tunge atomer. Det fikk Rutherford til å foreslå at atomets positive ladning og storparten av dets masse er konsentrert i en liten kjerne med elektronene kretsene omkring i stor avstand. Atomkjernen måtte være så mye mindre enn selve atomet at den var som «a fly in the cathedral».

Skjematisk bilde av Rutherfords atommodell med en liten kjerne (rød) i sentrum av atomet med elektroner (grønne) kretsene omkring.

Dette bildet av atomet var veldig forskjellig fra den tidligere lanserte rosinbollemodellen til Thomson. Her skulle den positive ladning være jevnt fordelt over hele atomet, mens de lette elektronene befant seg som diskrete punkt i denne bakgrunnen. En slik fordeling av elektrisk ladning ville gi spredning konsentrert om små vinkler.^[1]

Hvis den elektriske ladningen til kjernen er Q = Ze hvor e er elementærladningen, viste Rutherford at spredningstverrsnittet økte med kvadratet av ladningstallet Z. Da hele atomet er elektrisk nøytralt, må dette også være lik med antall elektroner det inneholder. Med en viss usikkerhet kunne det bestemmes ut fra målingene. For gull som ble benyttet i eksperimentene, så verdien ut til å være rundt 100 som ikke var så langt unna dets plass i periodesystemet. Denne verdien var omtrent halvparten av dets atomvekt, men det var uklart hvordan dette ladningstallet kunne bestemmes mer nøyaktig. Det ble først mulig et par år senere ved oppdagelsen av Moseleys lov for røntgenstråling.

Niels Bohr hørte Rutherford fortelle om denne modellen da han var ved Cavendish-laboratoriet høsten 1911. Det fikk han til å flytte over til Rutherfords gruppe ved Universitetet i Manchester året etterpå. Tilbake i Danmark viste han i 1913 at ved å kvantisere elektronbanene i Rutherfords atommodell kunne han forklare spektrallinjene for hydrogenatomet. Det var begynnelsen på moderne atomfysikk.^[2]

Referanser

1. E. Rutherford, The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom, Phil. Mag. Series 6, 21, 669-688 (1911).
2. A. Pais, Inward Bound, Oxford University Press, England (1986). ISBN 0-19-851971-0.

Eksterne lenker

• (en) Rutherford model – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
• C. Baily, Early Atomic Models - From Mechanical to Quantum (1904-1913), arxiv.org-1208.5262.