Em 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) realizou uma experiência com o objetivo de aprofundar os conhecimentos sobre o modelo atômico até então adotado, que era o de Thomson; no qual o átomo seria uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada de elétrons (negativos), de modo que sua carga elétrica total seria nula.
Para realizar tal experimento ele bombardeou uma finíssima folha-de-ouro (espessura de aproximadamente 10-4 mm), por um feixe de partículas alfa (α), vindo de uma amostra de polônio. Conforme o esquema abaixo, o polônio estava dentro de um bloco de chumbo, com um orifício, por onde apenas seria permitida a saída das emissões de partículas alfa.
Além disso, foram colocadas placas de chumbos com orifícios em seus centros, que orientariam o feixe na direção da lâmina de ouro. E, por fim, colocou-se atrás da lâmina um anteparo recoberto com sulfeto de zinco, que é uma substância fluorescente, onde era possível visualizar o caminho percorrido pelas partículas alfa.
Ao final deste experimento, Rutherford notou que a maioria das partículas alfa atravessava a lâmina, não desviava, nem retrocedia. Algumas partículas alfa se desviavam, e muito poucas retrocediam.
Baseando-se nestes dados, Rutherford concluiu que, ao contrário do que Dalton pensava o átomo não poderia ser maciço. Mas, na verdade, grande parte do átomo seria vazio e ele conteria um núcleo muito pequeno, denso e positivo, conforme a figura abaixo mostra.
Comportamento das partículas alfa na lâmina de ouro
Em razão de o átomo ter sua maior parte vazia, a maioria das partículas não sofreu alteração no seu percurso.
Além disso, visto que as partículas alfa são positivas – da mesma forma que os núcleos dos átomos que compõem a lâmina de ouro – ao passarem próximas a estes núcleos, elas se desviavam. Estes núcleos seriam muito pequenos, por isso a incidência deste fato era menor. E quando as partículas alfa se chocavam diretamente com os núcleos dos átomos (incidência menor ainda), eles se repeliam e por isso poucas retrocediam.
Desse modo, Rutherford criou um modelo atômico que seria semelhante ao sistema planetário: o Sol seria o núcleo, e os planetas seriam os elétrons girando ao redor do núcleo.
Modelo de Rutherford para o átomo
No entanto, surge a pergunta: se carga de sinais iguais se repelem, como poderia o átomo permanecer estável se no núcleo só haviam partículas positivas, denominadas prótons?
Esta pergunta obteve uma resposta satisfatória quando, em 1932, houve a descoberta da terceira partícula subatômica: o nêutron (partícula sem carga elétrica que ficaria no núcleo, isolando os prótons uns dos outros, evitando que houvesse possíveis repulsões e que o núcleo desmoronasse).