Cosa si è scoperto con l'esperimento di Rutherford con la lamina d'oro?

La materia che noi vediamo come qualcosa di "denso e compatto" a livello macroscopico, in realtà è concentrata a livello microscopico solo nei nuclei degli atomi che hanno dimensioni molto ristrette, motivo per cui il fascio di particelle alfa può tendenzialmente proseguire indisturbato lungo il suo cammino nello scontrarsi con lo schermo senza che venga rilevato un gran numero di deviazioni dei suoi raggi.

Per Thomson la materia era composta secondo il "modello a panettone", ovvero che cariche negative (elettroni) e cariche positive (protoni) fossero distribuiti nell'atomo in modo omogeneo. Rutherford ha sparato particelle alfa su una lamina d'oro. Se il modello di Thomson fosse stato corretto tutte le particelle alfa avrebbero dovuto attraversare la lamina d'oro con una dispersione minima, dovuta dalla collisione delle particelle alfa con gli elettroni distribuiti in modo omogeneo. Invece si è osservato che una piccola parte delle particelle alfa ha subito una grande deflessione. Ciò è spiegabile solo attraverso il fatto che le particelle alfa hanno "sbattuto" contro un qualcosa più grande di loro. Quindi è nato il modello di atomo che noi conosciamo, costituito in maggioranza da spazio vuoto, con la carica positiva concentrata nel suo centro in un volume molto piccolo, circondata da una nube di elettroni.

Sostanzialmente l'esperimento di Rutherford, anche se il grosso del lavoro fu fatto da Geiger e Marsden, dimostrò che la carica positiva di un atomo è concentrata nel nucleo che è molto più piccolo rispetto alle dimensioni di tutto l'atomo, circa 10^-15 m contro 10^-10. Questo esperimento pose fine al modello precedente di Thompson, pudding model in cui la carica positiva occupava tutto il volume dell'atomo e gli elettroni erano come l'uvetta nel panettone.