Ernest Rutherford veröffentlicht 1911 die Ergebnisse seiner Experimente mit Alpha- Strahlen. In einem von ihm beschriebenen Versuch wird eine 0,004 mm dünne Goldfolie mit Alpha-Teilchen beschossen. Um die Folie herum wird ein Leuchtschirm aufgebaut, der auf Alpha-Strahlen reagiert.
Erwartungsgemäß durchdringt der größte Teil der Alpha-Teilchen die Folie ungestreut.
Rutherford erlebt jedoch eine große Überraschung, da einige Alpha-Teilchen (ca. 1 von 8000) abgelenkt werden und an verschiedenen Stellen auf dem Schirm auftreffen. Kleine Ablenkwinkel kommen öfter, größere seltener vor.
Im Mittelpunkt der Atome befindet sich ein Atomkern, der 99,9% der Atommasse und die gesamte positive Ladung beherbergt. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen, die zusammen die Masse des Kerns ausmachen. Trotz gleicher Ladung der Protonen und der dadurch bedingten gegenseitigen Abstoßung hält der Kern zusammen. Dies wird durch die starke „Kernkraft“
vermittelt. Diese Kraft ist eine der fundamentalsten Kraftwirkungen in der Natur, noch stärker als die elektrostatische Abstoßung gleichsinnig geladener Atome.
Sie hat jedoch nur eine sehr geringe Reichweite, wie beispielsweise im Atomkern (wirkt nur, wenn Teilchen dicht beieinander sind).
Die Elektronen hingegen nehmen beinahe das ganze Volumen des Atoms ein.
Sie befinden sich in der Atomhülle außerhalb des Atomkerns und umkreisen diesen mit schneller Bewegung. Damit das Atom insgesamt elektrisch neutral ist, muss die Anzahl der negativ geladen Elektronen mit der Anzahl der positiv geladenen Protonen übereinstimmten.
Der Atomkern muss also sehr klein sein. Sein Durchmesser liegt in der Größenordnung von 10-15 m. Der Durchmesser der Atomhülle beträgt hingegen 100- 400 pm (10-12 m) und ist somit 100000-mal größer als der Atomkern. Der Gro0teil des Volumens eines Atoms ist dem Zufolge leerer Raum und deshalb können die meisten Alpha-Teilchen die Folie passieren. Die abgelenkten Teilchen treffen also auf die Atomkerne der Teilchen in der Goldfolie.
