Rutherford's Experiment war deshalb so wichtig, weil es die Grundlage für alle späteren Teilchenbeschleuniger war. Will man Materie untersuchen, beschießt man sie mit kleinen Teilchen und untersucht, wie sich diese nach dem Zusammenstoß verhalten. Das nennt man ein Streuexperiment (F4). Rutherford nahm dazu a-Teilchen und schoss sie durch eine sehr dünne Goldfolie (etwa 10~7 m dick; Abb. 27.4). a-Teilchen sind Heliumkerne und gehören zur radioaktiven Strahlung. (F3).
| Rutherford verwendete für seinen Versuch Pollonium-214. Dieses zerfällt zu Blei-210 und sendet dabei ein a-Teilchen aus. |
Nun war nach dem Rosinenkuchenmodell zu erwarten, dass die energiereichen Alpha-Teilchen wenig abgelenkt werden, weil die positive Ladung gleichmäßig verteilt ist. Tatsächlich betrug die durchschnittliche Ablenkung der a-Teilchen bloß rund 1°. Einige wenige prallten aber richtiggehend von der Folie ab und manche flogen sogar wieder in die Gegenrichtung zurück.
| Messeinrichtung Schematischer Aufbau des Rutherford-Experiments. Es war gewissermaßen das erste „Teilchenbeschleuniger-Experiment“. |
Rutherford soll dazu bemerkt haben: „Es war so ziemlich das unglaublichste Ereignis, das mir je in meinem Leben widerfahren ist. Es war so unglaublich, wie wenn man eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert hätte, und diese wäre zurückgeprallt und hätte den Schützen getroffen“.
Rutherford zog aus den Ergebnissen den richtigen Schluss. Die Atome sind keine Kugeln gleichmäßiger Dichte, sondern bestehen zum größten Teil aus leerem Raum. Die Masse der Atome ist fast vollständig auf den positiven Kern konzentriert. Nur jene a-Teilchen, die in die Nähe dieses Kerns kommen, werden durch die elektrische Abstoßung stark abgelenkt.
| Links: Je näher das positive a-Teilchen dem ebenfalls positiven Kern kommt, desto stärker wird es abgelenkt - im Extremfall sogar zurück. Rechts: Veranschaulichung der Teilchenstreuung mit Hilfe eines „Hügelmodells“. Die Höhe steht dabei für die Stärke der Abstoßung. |
