A Geiger – Marsden kísérletek (más néven Rutherford aranyfólia kísérlet) egy sor olyan mérföldkő kísérletnek, amellyel a tudósok felfedezték, hogy minden atom magot tartalmaz, ahol pozitív töltése és tömege koncentrálódik. Erre a következtetésre jutott, amikor megfigyelte, hogy az alfa-részecskék szétszóródnak, amikor egy vékony fémfóliát találnak. A kísérletet 1908 és 1913 között Hans Geiger és Ernest Marsden végezte Ernest Rutherford irányítása alatt a Manchester Egyetem Fizikai Laboratóriumában.
Amit nagy meglepetésnek találtak, az volt, hogy míg az alfa-részecskék többsége egyenesen áthaladt a fólián, egy kis százalékuk nagyon nagy szögben elhajlott, és néhányuk még vissza is repedt. Mivel az alfa-részecskék körülbelül 8000-szerese egy elektron tömegének, és nagyon nagy sebességgel ütköztek a fóliára, egyértelmű volt, hogy nagyon erős erőkre volt szükség ezeknek a részecskéknek az elhajlásához és visszaszorításához.
Rutherford elmagyarázta ezt a jelenséget annak az atomnak az újjáélesztett modelljével, amelyben a tömeg nagy része egy kompakt magba koncentrálódott (az összes pozitív töltést megtartva), az elektronok elfoglalták az atom térének nagy részét, és távolról keringtek a magon.
Mivel az atom nagyjából üres térből áll, akkor nagyon könnyű volt olyan forgatókönyvet készíteni, ahol az alfa-részecskék többsége áthaladt a fólián, és csak azok, amelyek közvetlenül érintkeztek egy aranymaggal, elhajlottak vagy szétszóródtak.
A kísérlet jó leírása az applettel megtalálható itt:
Mit mutatott Rutherford aranyfólia kísérlete az atomokról?
Van egy csomó üres hely, és van egy kis mag a közepén. Egy atom közepén protonok, pozitív töltés és neutronok, semleges töltés van. Körülbelül az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek. Azonban elég messze vannak a magtól, ami azt jelenti, hogy sok üres hely van közöttük. Az aranyfólia kísérlet csak azt mutatta, hogy sok az üres hely, amikor az arany végigment. Viszont, amikor visszajött, az arany ütötte a magot.
Miért fontos Rutherford aranyfólia kísérlete?
Rutherford kísérlete kimutatta, hogy az atomok sűrű tömegből álltak, amelyet többnyire üres tér körül - a mag! Rutherford kísérlete pozitív töltésű alfa-részecskéket használt (Ő +2 töltéssel), amelyet a sűrű belső tömeg (mag) elhajlított. Ebből az eredményből levonható következtetés az volt, hogy az atomok egy belső magot tartalmaztak, amely egy atom tömegét tartalmazza, és pozitív töltésű volt. Az atom korábbi modelljei (Plum puding) feltételezték, hogy a
Miért meglepte a Rutherford diákjai az aranyfólia kísérlet eredményeit?
Az alfa-részecskék többsége nem volt visszatartva, hanem áthaladt az aranyfólián. Rutherford csoportja megerősítette a Thompson 'Plum Pudding' modelljét. Vagyis a Thompson atomot feltételezték, hogy a zselatin pudingban lévő térfogatban, mint plomákban beágyazott (felfüggesztett) elektronok gömb alakú területe. Ha a posztulátum helyes volt, akkor az alfa-részecskék (feltöltött hélium-magok => He ^ (+ 2)) az aranyfóliától távolodnak el, mint a falról kilógó