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20. Dezember 2008

GEISTESBLITZ: Das löchrige Atommodell

Die Platte blitzt auf. Immer wieder und vor allem: immer an der gleichen Stelle. Ernest Rutherford traut seinen Augen kaum. Am 20. Dezember 1910 sitzt der Physiker mit zwei Mitarbeitern in einem abgedunkelten Labor in Manchester und zählt Lichtblitze. Je länger das Experiment dauert, desto klarer wird ihm, dass mit den Grundlagen der Physik etwas nicht stimmen kann. Wenn die Masse eines Atoms mitsamt der Elektronen tatsächlich gleichmäßig über seine ganze Größe verteilt ist – wieso können dann die positiv geladenen Heliumteilchen, die Rutherford gerade in regelmäßigen Abständen auf eine dünne Goldfolie schießt, auf der anderen Seite mühelos wieder austreten? Nach dem vorherrschenden Atommodell müssten die Goldatome in der Folie wie massive Kugeln dicht an dicht sitzen. Für einzelne Heliumionen sollte es folglich äußerst schwierig sein, diese Schicht zu durchdringen. Genau das tun sie aber. Die meisten Ionen verhalten sich, als hätten sie das Hindernis überhaupt nicht bemerkt: Sie kommen genau dort an, wo Rutherford die Strahlenquelle hinrichtet und erzeugen mit Hilfe der mit Zinksulfid beschichteten Platte hinter der Folie einen Lichtblitz. Ein paar wenige Teilchen scheint die Goldfolie auf ihrem Weg aber abzulenken. Der 39-Jährige überlegt. Wenn der Großteil der Heliumionen die Folie mühelos passiert, dann können die Atome nicht so gleichmäßig beschaffen sein, wie gedacht. In der Mitte muss sich tatsächlich Materie befinden, aber so komprimiert, dass die Wahrscheinlichkeit für ein durchfliegendes Teilchen gering ist, ausgerechnet darauf zu prallen. Der größte Teil des Atoms muss dagegen aus fast massefreiem Raum bestehen, in dem zwar einige Elektronen herumschwirren, den die Heliumionen aber passieren können. Ein neues Atommodell ist geboren.

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Autor: jom