Das neuartige Phänomen der Radioaktivität war für viele Naturwissenschaftler zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein vielversprechendes Forschungsgebiet, so auch für Ernest Rutherford (1871‑1937). Er war ein neuseeländischer Physiker und erhielt 1908 den Nobelpreis für Chemie „für seine Untersuchungen über den Zerfall der Elemente und die Chemie der radioaktiven Stoffe“. Wie viele Wissenschaftler zu dieser Zeit, wollte auch er herausfinden wie Atome aufgebaut sind.

Ab dem Jahr 1907 arbeitete er als Professor an der Universität in Manchester und untersuchte mit seinen Mitarbeitern die Eigenschaften eines bestimmten Teils der radioaktiven Strahlung. Dieser Teil wird α-Strahlung genannt. Er besteht aus zweifach positiv geladenen Heliumatomen, den α-Teilchen. Sie können dünne Schichten aus anderen Materialien durchdringen. 1908 konnte sein Mitarbeiter Hans Geiger feststellen, dass ein schmaler Strahl aus α-Teilchen anscheinend aufgefächert wird, wenn er auf eine dünne Goldfolie trifft, bzw. diese durchdringt. Die Streuung, die Geiger dabei feststellen konnte, lag im Bereich von ungefähr einem Grad. Daraufhin betraute Rutherford Geiger und einen weiteren jungen Mitarbeiter, Ernest Marsden, damit, diese Streuung genauer zu untersuchen. Rutherford wollte herausfinden, ob sie auch zurückgestreut werden können. Er hielt es aber nicht für möglich.

Geiger und Marsden entwarfen also ein Experiment, um zu untersuchen, ob die α-Teilchen auch stärker als nur ein Grad von einer dünnen Metallfolie gestreut werden können. Sie konnten in den Jahren ab 1908 bis 1913 durch mehrere, umfangreiche Experimente zeigen, dass α-Teilchen stärker an Materie gestreut werden als allgemein angenommen wurde. Eines der wichtigsten Experimente kannst du dir in der folgenden Animation ansehen.

Im Jahr 1911 hatte Rutherford selbst eine Formel entwickelt, die die Streuung der α-Partikel beschreiben konnte, aber auf einigen Annahmen beruhte, die nicht bewiesen waren.

Da Rutherford seine Formel aber nur theoretisch hergeleitet hatte, wollten Geiger und Marsden diese experimentell bestätigen. Mit dem Experiment, welches du in der Animation gesehen hast, konnten Rutherfords Mitarbeiter die Gültigkeit der Formel bestätigen. Das Experiment ist allgemein als Rutherfordscher Streuversuch bekannt.

Rutherford selbst beschrieb rückblickend die Forschung seiner Arbeitsgruppe und welche Schlussfolgerungen über den Aufbau der Atome er aus den experimentellen Daten ziehen konnte.