Rutherfordspridning

I början av 1900-talet kunde den engelske fysikern lord Rutherford visa att atomen har en kärna i mitten som är ca 10 000 gånger mindre än atomen. Rutherfords assistenter, Geiger och Marsden, genomförde ett experiment där de bestrålade tunna guldfolier med alfa-partiklar (Heliums atomkärna) vilka har positiv laddning. De flesta av alfa-partiklarna gick rakt genom guldfolien utan att knappt spridas eller tappa någon energi. Det var som de gick genom tom luft. Ibland hände det dock att alfa-partiklarna spreds med större vinkel. En del av dem rent av studsade tillbaka från guldfolien. Genom att studera hur stor andel av alfa-partiklarna som spreds till olika vinklar kunde Rutherford dra slutsatsen att atomen har en kärna där massan och den positiva laddningen är koncentrerad.

Med hjälp av Java-programmet "Elektriska fält" kan du efterlikna det experimet som Geiger och Marsden gjorde.

Förslag på försöksuppställning (spara gärna med "Spara"-knappen så kan du lätt återupprepa försöket):

Försöksuppställning

Protonens substruktur

Idag vet vi att protonerna och neutronerna i atomkärnan också har en substruktur, de består av kvarkar och gluoner. Protonens substruktur upptäcktes vid ett experiment vid Stanford Linear Accelerator Center i USA. Genom att skjuta elektroner med hög energi mot ett strålmål av protoner kunde man för första gången "se" kvarkarna i protonen. På samma sätt som Rutherford så studerade man hur elektronerna spreds då de passerade genom protonen. Utifrån spridningsmönstret kunde man dra slutsatser om protonens struktur och därigenom "såg" man kvarkarna.

1990 fick Jerome Friedman, Henry Kendall och Richard Taylor nobelpriset för sina insatser i det experiment som upptäckte kvarkarna i protonen.

Idag studeras protonens beståndsdelar vid mycket högre energi bland annat vid HERA acceleratorn i Hamburg.