Techniklexikon

Rutherfordscher Streuversuch

Atom- und Molekülphysik, von E. Rutherford 1911 durchgeführtes Streuexperiment, bei dem er eine Goldfolie mit Alphateilchen beschoss und die Streuverteilung bestimmte, d.h. er notierte die Zahl der gestreuten Teilchen als Funktion Winkels zwischen Projektilstrahl und Beobachtungsrichtung (siehe Abb.). Dabei fand er, dass die gemessene Streuverteilung umgekehrt proportional zur vierten Potenz des Sinus des halben Streuwinkels war, in Übereinstimmung mit seinen Berechnungen zur Streuung zweier geladener Teilchen aneinander (Rutherfordsche Streuformel).

Er folgerte daraus, dass das Atom aus einem positiv geladenen Atomkern besteht, dessen Radius weniger als 10^-12 cm beträgt und der den Grossteil der Atommasse beinhaltet, und aus sehr viel leichteren negativ geladenen Elektronen, die den Kern umgeben. Auf Grund der geringen Masse ist der Impulsübertrag von den Elektronen auf die Alphateilchen vernachlässigbar.

1920 fand Chadwick für die Ladung der Atomkerne .

Bei sehr grossen und sehr kleinen Streuwinkeln weicht die gefundene Streuverteilung von der Rutherfordschen Streuformel ab: Bei sehr kleinen Stossparametern, die zu grossen Streuwinkeln führen, spürt das Alphateilchen nicht nur das Coulomb-Potential des Atomkerns, sondern auch das Kernpotential, das durch die starke Wechselwirkung verursacht wird. Bei kleinen Streuwinkeln (das entspricht einem grossen Stossparameter) kommt eine Abweichung zustande, da dann die Hüllenelektronen die Ladung des Atomkerns abschirmen.

Rutherfordscher Streuversuch: a) Ausschnitt aus der Versuchskammer mit Leuchtschirm; b) Packung der Goldfolie; c) Schema des Durchgangs von a-Teilchen durch eine Goldfolie (a\': abgelenktes a-Teilchen).