2. Experimento de Rutherford

Como ya habrás imaginado, la prueba irrefutable de la existencia del núcleo atómico se encuentra en la interpretación de un experimento realizado por Ernest Rutherford. El diseño consiste en encerrar en una cámara de plomo un material emisor de partículas alfa (de momento, sólo necesitas saber que las partículas alfa tienen carga positiva). La cámara sólo permite la salida de partículas por un pequeño orificio y, posteriormente, este haz de partículas es colimado dirigiéndose hasta una lámina de oro de un espesor aproximado de 5.10-4 cm. A la salida de la lámina las partículas alfa se dirigen a una pantalla de sulfuro de cinc que registra cada uno de los impactos y el ángulo en el que lo hacen respecto de la dirección incidente.

Pensemos en un experimento imaginario en el que disparas perdigones contra una bala de paja. Observas que casi todos los perdigones atraviesan la bala sin desviarse, pero que cada cierto tiempo algunos se desvían (incluso alguno lo hace invirtiendo su trayectoria).

Disparos

                     Imagen de Juancarcole en Wikimedia Commons. CC

¿Qué pensarías?. La respuesta parece fácil, los perdigones salen desviados porque han chocado contra algo (el núcleo) que hay en el interior de la bala. Además, puesto que la distribución de perdigones desviados es uniforme, podemos deducir que ese núcleo está en el centro, y como el número de perdigones desviado es pequeño en comparación con el total también podemos suponer que ese núcleo es muy pequeño en relación con la bala de paja.

 Si analizas la situación presentada en las imágenes anteriores, seguramente llegues a la misma conclusión que Rutherford sobre el átomo. El modelo atómico que propone es:

  • Un núcleo, donde reside la carga positiva (pocos años después se supo que allí se hallan localizados los protones, que tienen esta carga positiva), y la casi totalidad de la masa del átomo. El tamaño de este núcleo es aproximadamente la diezmilésima parte del átomo.
  • La cortezazona donde se localizan los electrones, que giran a alrededor del núcleo de forma similar a un sistema planetario de tal forma que, en un átomo neutro, el número de electrones debe compensar eléctricamente la carga del núcleo.

Hoy sabemos que la carga positiva del núcleo es proporcionada por el número de protones que contiene. Este hecho fue comprobado por Henry Moseley, ayudante de Rutherford, el cual demostró experimentalmente en 1913, analizando los rayos X emitidos por los átomos de diferentes elementos, la existencia de partículas con carga positiva en el núcleo de los átomos. El número de cargas positivas que existen en el núcleo es precisamente el utilizado para ordenar los diferentes elementos de la tabla periódica.