Rutherfordin atomimalli

Rutherfordin atomimalli on Ernest Rutherfordin vuonna 1911 esittämä atomin rakennemalli, jonka mukaan atomilla on pieni ydin, ja sitä ympäröi elektroniverho. Atomin massa on keskittynyt lähes kokonaan atomin ytimeen. Rutherfordin tutkimusten mukaan atomin halkaisija on suuruusluokkaa 10−10 m ja ydin 10−14 m, joten suurin osa atomin tilavuudesta onkin tyhjää toisin kuin Thomsonin atomimallissa, jossa positiivinen varaus on jakautunut tasaisesti koko atomin tilavuuteen.

Rutherfordin atomimallia on kuvattu planeettajärjestelmää muistuttavana rakenteena, jossa Coulombin sähköinen vetovoima aiheuttaa ympyräradoilla pysytteleville elektroneille normaalikiihtyvyyden.

Rutherfordin sirontakoe
Ernest Rutherford osoitti kuuluisassa sirontakokeessaan vuonna 1911 atomin ytimen olemassaolon. Osan kultakalvosta sironneiden alfahiukkasten liikesuunnat muuttuivat odottamattoman paljon niiden kimpoillessa takaisin tulosuuntaansa. Tämä osoitti edeltävän Thomsonin atomimallin mahdottomaksi.

Rutherfordin mallin epäkohdat
Rutherfordin atomimalli ei kuitenkaan vastaa täysin nykytietämyksen mukaista mallia. Klassisen sähkömagneettisen teorian mukaan kiihtyvässä (tässä tapauksessa keskeiskiihtyvässä) liikkeessä oleva varauksen (elektronin) pitäisi emittoida sähkömagneettista säteilyä. Tällöin elektronin radan tulisi energian menetyksen takia päätyä ytimeen spiraalirataa pitkin. Rutherfordin atomimalli ei pysty myöskään selittämään tutkimuksissa todettuja atomin spektrejä. Pari vuotta myöhemmin Rutherfordin mallin muodostumisesta Niels Bohr postuloikin omassa atomimallissaan, ettei elektroni ydintä kiertäessään noudata klassisen mekaniikan lakeja, vaan elektronin energiatilat ovat kvantittuneita. Bohrin mukaan elektronin energia lisääntyi, kun se absorboi fotonin ja vähentyi, kun se emittoi fotonin.

Huolimatta vanhentumisestaan Rutherfordin malli elää symbolismissa ja populaarikulttuurissa: jos atomeja kuvataan symboleissa tai logoissa tyylitellyssä muodossa, ne useimmiten esitetään Rutherfordin mallin mukaisina. Tästä on esimerkkinä mm. Kansainvälisen atomienergiajärjestön tunnus, ja Unicoden atomisymboli U+269B (⚛).

Katso myös
Rusinapullamalli
Bohrin malli

Lähteet 
 Heikki Lehto, Raimo Havukainen, Janna Leskinen, Tapani Luoma: Fysiikka 8: Aine ja säteily, s. 45

Viitteet

Fysiikan historia
Vanhentuneet tieteelliset teoriat