Tilbage i det antikke Grækenlands dage, filosoffergættet om stoffets indre struktur. Og de første modeller af atomernes struktur dukkede op allerede i begyndelsen af det 20. århundrede. J. Thomsons hypotese blev ikke accepteret kritisk af det tids videnskabelige samfund - trods alt var der allerede fremsat forskellige teorier om, hvad der er inde i de mindste partikler af stof.
Indtil det 19. århundrede antog forskere, at atometer udelelig. Alt ændrede sig imidlertid, efter at Joseph Thomson i 1897 opdagede elektronen - det blev klart, at forskere tog fejl. Både Thomsons og Rutherfords atommodeller blev fremsat i begyndelsen af det sidste århundrede. Den første optrådte modellen af W. Thomson, der foreslog, at atomet er en materieklump med en positiv elektrisk ladning. Der er jævnt fordelt elektroner inde i denne flok - det er derfor, denne model blev kaldt "cupcake". Ifølge det er elektroner i materie arrangeret som rosiner i en kage. Et andet uofficielt navn på modellen er "Raisin Pudding".
Denne model er blevet udviklet endnu mere detaljeret.Af J.J. Thomson. I modsætning til W. Thomson antog han, at elektronerne i atomet befinder sig strengt på det samme plan, som er koncentriske ringe. På trods af den lige så store betydning af modellerne for atomet i Thomson og Rutherford for videnskaben på det tidspunkt er det værd at bemærke, at J. Thomson blandt andet var den første til at foreslå en metode til bestemmelse af antallet af elektroner inde i et atom. Hans metode var baseret på røntgenspredning. J. Thomson foreslog, at det er elektronerne, der er partiklerne, der skal være i centrum for strålingens spredning. Derudover var det Thomson, der var videnskabsmanden, der opdagede elektroner. I moderne skoler er det med studiet af hans opdagelser, at studiet af et kursus i kvantemekanik begynder.
Imidlertid sammenlignet med Rutherfords modelThomsons atom havde en væsentlig ulempe. Hun kunne ikke forklare den diskrete natur af atomets stråling. Det var umuligt med hendes hjælp at sige noget om grundene til atomets stabilitet. Det blev endelig afvist, da Rutherfords berømte eksperimenter blev udført. Samtidig havde Thomsons model af atomet ikke mindre værdi for videnskaben på det tidspunkt end andre hypoteser. Det skal huskes, at alle disse modeller, der var tilgængelige på det tidspunkt, var rent hypotetiske.
I 1906-1909 G. Geiger, E. Mardsen og E. Rutherford gennemførte eksperimenter, hvor alfapartikler blev spredt på overfladen af en guldfolie. Thomson og Rutherfords atommodeller er kort beskrevet som følger. I Thomsons model er elektroner ujævnt fordelt i atomet, og i Rutherfords teori roterer de i koncentriske planer. En markant faktor i Rutherfords eksperiment var brugen af alfapartikler i stedet for elektroner. Alfa-partikler havde, i modsætning til elektroner, en meget højere masse og gennemgik ikke betydelige afbøjninger, da de kolliderede med elektroner. Derfor havde forskere mulighed for kun at registrere de kollisioner, der opstod med den positivt ladede del af atomet.
Denne oplevelse var afgørende for videnskaben. Med hans hjælp var forskere i stand til at få svar på de spørgsmål, der forblev et mysterium for forfatterne af forskellige atommodeller. Thomson, Rutherford og Bohr, skønt de havde den samme base, leverede ikke desto mindre lidt forskellige bidrag til videnskaben - og resultaterne af Rutherfords eksperimenter i dette tilfælde var fantastiske. Deres resultater viste sig at være nøjagtigt det modsatte af, hvad forskere forventede at se.
De fleste af alfapartiklerne passerede gennem arketfolie langs lige (eller næsten lige) stier. Banerne for nogle alfapartikler afvigede imidlertid med betydelige vinkler. Og dette var bevis for, at der var en formation i atomet med en meget høj densitet, og som havde en positiv ladning. I 1911 blev der på baggrund af eksperimentelle data fremsat en model for strukturen i Rutherford-atomet. Thomson, hvis teori tidligere blev betragtet som dominerende, fortsatte på dette tidspunkt med at arbejde i laboratoriet på Cavendish University. Indtil slutningen af sit liv fortsatte videnskabsmanden med at tro på eksistensen af en mekanisk ether på trods af alle de succeser inden for videnskabelig forskning på den tid.
Sammenfatning af resultaterne af eksperimenterne, ErnestRutherford fremsatte de vigtigste bestemmelser i sin teori: Atomet består ifølge hende af en tung og tæt kerne med meget små dimensioner; omkring denne kerne er elektroner i kontinuerlig bevægelse. Disse elektroners orbitale radier er også små: de er 10-9 m. Denne model blev navngivet "planetarisk" på grund af sin lighed med modellen i solsystemet. I den bevæger planeterne sig i elliptiske baner rundt om et stort og massivt centrum med tyngdekraften - Solen.
Elektroner roterer i et atom med en sådan kæmpehastighed, der dannes omkring atomoverfladen noget som en sky. Ifølge Rutherfords teori er atomer placeret i en vis afstand fra hinanden, hvilket gør det muligt for dem ikke at holde sammen. Når alt kommer til alt er der en negativt ladet elektronskal omkring hver af dem.
Hvad er de største forskelle mellem de tode vigtigste teorier om atomets struktur? Rutherford antog, at der i kernen af atomet er en kerne med en positiv elektrisk ladning, og hvis volumen i sammenligning med atomets størrelse er ubetydelig. Thomson antog imidlertid, at hele atomet er en formation med en høj densitet. Den anden store forskel var forståelsen af elektronernes placering i atomet. Ifølge Rutherford drejer de sig om kernen, og deres antal er omtrent lig med ½ atommassen for et kemisk element. I Thomsons teori er elektronerne inde i atomet ujævnt fordelt.
På trods af alle fordeleneøjeblikket Rutherfords teori indeholdt en vigtig modsigelse. I henhold til lovene om klassisk elektrodynamik måtte en elektron, der drejer sig om kernen, konstant udsende dele af elektrisk energi. På grund af dette måtte kredsløbets radius, langs hvilken elektronen bevæger sig, kontinuerligt udsende elektromagnetisk stråling. Ifølge disse begreber skal et atoms levetid være ubetydelig.
Oftest, når de taler om at åbne det indrestrukturen af atom, nævne navnene på Thomson og Rutherford. Rutherfords eksperimenter, hvis atommodel nu er kendt af alle studerende på fysik- og matematikafdelinger på universiteter, er i øjeblikket en del af videnskabens historie. Da Rutherford gjorde sin opdagelse, udbrød han: "Nu ved jeg, hvordan et atom ser ud!" Men i virkeligheden tog han fejl, fordi forskerne meget senere fik kendskab til det sande billede. Selvom Rutherfords model har gennemgået betydelige justeringer over tid, har dens betydning været uændret.
Men ud over modellerne af Thomson-atomet ogRutherford, der var en anden teori, der forklarede den indre struktur af disse små stofpartikler. Det tilhører Niels Bohr, en dansk fysiker, der foreslog sin forklaring i 1913. Ifølge hans model overholder en elektron i et atom ikke standard fysiske love. Det var Bohr, der var videnskabsmanden, der introducerede i videnskaben begrebet forholdet mellem radius af elektronens bane og dens hastighed.
I processen med at skabe sin teori tog Bohr detgrundlaget for Rutherfords model udsatte den dog for betydelig forfining. Modellerne af atomerne i Bohr, Rutherford og Thomson kan virke noget enkle nu, men de dannede grundlaget for moderne ideer om atomets indre struktur. I dag er den generelt accepterede kvantemodel af atomet. På trods af at kvantemekanik ikke kan beskrive bevægelsen af solsystemets planeter, forbliver kredsløbskonceptet stadig i teorier, der beskriver atomens indre struktur.
