Tagesrückspiegel – Heute vor 112 Jahren: Ernest Rutherford entdeckt die Atomkerne

Warum ist Sauerstoff gasförmig und Titan hart? Warum rostet Eisen, Gold aber nicht? Diese viele andere Eigenschaften kann man verstehen, wenn man weiß, dass die Welt aus Atomen besteht, die sich wiederum zu Molekülen verbinden.

Die Idee der Atome als „unteilbare Teilchen“ ist uralt, und bis ins 19. Jahrhundert kam niemand auf die Idee, dass diese selbst aus Teilchen bestehen könnten. Erst als 1897 Elektronen entdeckt wurden, wurde klar, dass Atome sich aus negativer und positiver Ladung zusammensetzen. Der Entdecker der Elektronen, Joseph Thomson, ging von einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung aus, in der die negativen Elektronen stecken müssten wie Rosinen in einem Kuchen. Ein neuseeländischer Physiker allerdings war skeptisch.

Ernest Rutherford, 1871 in Neuseeland geboren und als eines von zwölf Geschwistern aufgewachsen, hatte bereits in jungen Jahren Bahnbrechendes geleistet. Für die Entdeckung des radioaktiven Zerfalls hatte er 1908 den Nobelpreis für Physik erhalten. Sein berühmtestes Experiment gelang ihm aber erst nach der Auszeichnung. Am 20. 12. 1910 beschoss er – nach vielen Vorversuchen – zusammen mit zwei Mitarbeitern eine dünne Goldfolie mit energiereichen Alphateilchen. Viele der Teilchen flogen ungehindert durch die Goldfolie hindurch, manche aber prallten ab.

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Mit einem Rosinenkuchen-Modell der Atome ließ das nicht vereinbaren. „Das ist so unwahrscheinlich, als ob man mit einer Pistole auf einen Wattebausch schießt, und die Kugel zurückprallt“, soll Rutherford das Ergebnis kommentiert haben.

Im folgenden Jahr veröffentlichte er sein neues Atommodell: Die gesamte positive Ladung eines Atomkerns konzentriert sich auf das Zentrum, den Atomkern, der fast die gesamte Masse enthält. Um den Kern kreisen Elektronen, die aber zusammen weniger als ein Promille der Masse ausmachen.

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Verglichen mit den Abmessungen des Atoms ist der Atomkern winzig klein, nicht größer als ein Stecknadelkopf in einem Fußballstadion. Natürlich ist das nicht das Ende der Geschichte. Später wurden Elektronen zu Wahrscheinlichkeitswolken, anschauliche Bilder zu mathematischen Gleichungen. Rutherford sei Dank haben aber auch die mathematisch Unkundigen einen Blick ins Innerste der Materie werfen können. Birgit Herden