Ядерную модель атома предложил Эрнест Резерфорд в 1911 году.
Он объяснил результаты опытов Ханса Гейгера и Эрнеста Марсдена тем, что почти вся масса и положительный заряд атома сосредоточены в очень малом ядре.
Что представляли об атоме раньше
После открытия электрона Джозеф Томсон предложил модель «пудинга»: отрицательные электроны находятся внутри распределённого по всему атому положительного заряда. Такая модель предсказывала, что быстрые положительно заряженные альфа-частицы при прохождении через тонкое вещество будут отклоняться лишь немного.
Чтобы проверить рассеяние, в манчестерской лаборатории Резерфорда Гейгер и Марсден направляли альфа-частицы на очень тонкую золотую фольгу и регистрировали вспышки на экране.
Что показал опыт с золотой фольгой
Большинство частиц прошло почти прямо, значит основная часть объёма атома пуста. Однако небольшая доля отклонилась на большие углы, а некоторые частицы отразились почти назад. Распределённый положительный заряд не мог создать настолько сильное отклонение за один пролёт.
Резерфорд рассчитал, что результат объясняется компактным положительно заряженным центром. При близком пролёте альфа-частица испытывает сильное электростатическое отталкивание. Так появилась ядерная, или планетарная, модель: маленькое ядро и электроны вокруг него.
Чей вклад стоит за открытием
Автором физической интерпретации и модели был Резерфорд, но экспериментальные данные получили Гейгер и Марсден. Поэтому корректно говорить об опытах Гейгера—Марсдена под руководством Резерфорда и о модели Резерфорда.
Нобелевскую премию по химии Резерфорд получил в 1908 году за исследования распада элементов и химии радиоактивных веществ — до публикации ядерной модели. Иногда эти события ошибочно объединяют.
Почему модель пришлось развивать
Классическая модель не объясняла, почему движущийся электрон не теряет энергию и не падает на ядро, а также не воспроизводила линейчатые спектры атомов. В 1913 году Нильс Бор добавил квантованные состояния для атома водорода. Современная квантовая механика отказалась от буквальных планетных орбит, но центральное ядро осталось основой описания атома.
Позднее выяснилось, что ядро состоит из протонов и нейтронов, а сами нуклоны — из кварков. Поэтому модель Резерфорда была решающим шагом, но не последней картиной строения вещества.
Резерфорд открыл электрон?
Нет. Электрон открыл Джозеф Джон Томсон. Резерфорд связал сильное рассеяние альфа-частиц с компактным положительным ядром.
Почему модель называют планетарной?
В раннем образе электроны движутся вокруг ядра подобно планетам вокруг Солнца. Это полезная историческая метафора, но современная квантовая механика описывает электрон состоянием и распределением вероятности, а не классической орбитой.