ガイガー＝マースデンの実験
1913年の論文『大きな角度でのアルファ粒子の偏向の法則』で、ガイガーとマースデンは、ラザフォードの開発した上記の方程式の検証を試みた一連の実験について記述している。ラザフォードの式では、与えられた角度 Φ での毎分のシンチレーション数は、次の値に比例する。
cscΦ/2
箔の厚さ t
中心の電荷 Qn
1/(mv)
1913年の論文では、これらの4つの比例関係それぞれについての実験を記述している。
偏向の角度による散乱の変化 (s ∝ cscΦ/2 ) をテストするため、ガイガーとマースデンはターンテーブルに載せられた中空の金属シリンダのある装置を制作した。シリンダの内部にある金属箔とラドンによる放射線源は、シリンダとは切り離されている円柱上に設置され、シリンダはこれらに影響を与えずに回転する。この円柱は、シリンダからポンプで空気を抜くときの管の役目もする。対物レンズを蛍光硫化亜鉛膜で覆った顕微鏡がシリンダーの壁を貫通し、金属箔に向けられている。テーブルを回転させると顕微鏡は箔の回りを一周し、ガイガーは最大150°まで偏向したアルファ粒子を観察しカウントすることができた。
ガイガー=マースデンの実験 (ラザフォードの散乱実験とも呼ばれる) は、画期的な一連の実験であり、すべての原子には、正(プラス)に帯電しほとんどの質量が集中している原子核があることが発見された。このことは、アルファ粒子を金属箔に当てたときの散乱の様子から分かった。実験は1908年から1913年まで、マンチェスター大学の物理学研究室でアーネスト・ラザフォードの指導の下でハンス・ガイガーとアーネスト・マースデンによって行われた。
強く偏向したアルファ粒子を記録したとガイガーがラザフォードに告げたとき、ラザフォードは仰天した。後日のケンブリッジ大学の講義で、ラザフォードはこう述べている。
すぐに称賛が押し寄せた。土星型の原子模型を提案していた長岡半太郎は、1911年に東京からのラザフォードに宛てた手紙で「貴殿のシンプルな装置でのあざやかな成果、おめでとうございます」と書いた。天文学者のアーサー・エディントンはラザフォードの発見を、その昔デモクリトスが原子を提案して以来の重要な科学的成果と呼んだ。ラザフォードによる原子核の発見は、原子核物理学の幕開けを告げるものであった。