α粒子(りゅうし)の散乱(さんらん)実験(じっけん)と原子核(げんしかく)の発見(はっけん)

20世紀(せいき)の初(はじ)め、原子(げんし)の中(なか)に電子(でんし)が存在(そんざい)することがわかると、原子(げんし)の中(なか)で正(せい)の電荷(でんか)と電子(でんし)がどう配置(はいち)されているかが問題(もんだい)になった。イギリスのトムソンは、正(せい)の電荷(でんか)が原子(げんし)全体(ぜんたい)に薄(うす)く広(ひろ)がった球(きゅう)の中(なか)に、負(ふ)の電荷(でんか)をもつ電子(でんし)がまばらに埋(う)め込(こ)まれているという原子(げんし)模型(もけい)を考(かんが)えた。これは、果実(かじつ)の中(なか)に種(たね)が散(ち)らばる様子(ようす)にたとえて、ブドウパン型(がた)の原子(げんし)模型(もけい)とよばれる。

この模型(もけい)では、正(せい)の電荷(でんか)が原子(げんし)全体(ぜんたい)に広(ひろ)く薄(うす)く分布(ぶんぷ)しているため、原子(げんし)に高速(こうそく)の粒子(りゅうし)を当(あ)てても、大(おお)きな角度(かくど)で向(む)きを変(か)えるようなことは起(お)こらないと予想(よそう)された。

ラザフォードと、彼(かれ)のもとで実験(じっけん)を行(おこな)ったガイガー、マースデンは、放射性物質(ほうしゃせいぶっしつ)（新しいタブで開きます）から出(で)るα粒子(りゅうし)（ヘリウムの原子核(げんしかく)）を、きわめて薄(うす)い金箔(きんぱく)に当(あ)てる実験(じっけん)を行(おこな)った。金箔(きんぱく)のまわりを蛍光(けいこう)幕(まく)で囲(かこ)み、散乱(さんらん)されたα粒子(りゅうし)が当(あ)たった位置(いち)の光(ひかり)を観察(かんさつ)し、どの角度(かくど)にどれだけのα粒子(りゅうし)が散乱(さんらん)されるかを数(かぞ)える、散乱(さんらん)実験(じっけん)の方法(ほうほう)である。

実験(じっけん)の結果(けっか)、大(だい)部分(ぶぶん)のα粒子(りゅうし)はほとんど向(む)きを変(か)えずに金箔(きんぱく)を直進(ちょくしん)し、これはトムソンの模型(もけい)の予想(よそう)どおりだった。ところが、ごくわずかな割合(わりあい)（およそ8000個(こ)に1個(こ)程度(ていど)）のα粒子(りゅうし)だけが、90°を超(こ)える大(おお)きな角度(かくど)で散乱(さんらん)され、中(なか)には入射(にゅうしゃ)方向(ほうこう)へほぼ逆戻(ぎゃくもど)りするように跳(は)ね返(かえ)るものもあった。この結果(けっか)は、当時(とうじ)誰(だれ)も予想(よそう)していないものだった。

（押すと拡大して表示します）

電荷(でんか)が原子(げんし)全体(ぜんたい)に薄(うす)く広(ひろ)がっているトムソンの模型(もけい)では、このような大(だい)角度(かくど)の散乱(さんらん)は説明(せつめい)できない。ラザフォードは、正(せい)の電荷(でんか)と質量(しつりょう)のほとんどが、原子(げんし)よりもはるかに小(ちい)さい一点(いってん)に集中(しゅうちゅう)していると考(かんが)えれば、ごくまれにα粒子(りゅうし)がその近(ちか)くを通(とお)ったときだけ強(つよ)いクーロン力(りょく)（新しいタブで開きます）を受(う)けて大(おお)きく跳(は)ね返(かえ)ることを説明(せつめい)できると示(しめ)した。

こうして、原子(げんし)の中心(ちゅうしん)に正(せい)の電荷(でんか)と質量(しつりょう)が集中(しゅうちゅう)した小(ちい)さな原子核(げんしかく)があり、そのまわりの広(ひろ)い空間(くうかん)を電子(でんし)が回(まわ)っているという原子核(げんしかく)模型(もけい)が確立(かくりつ)された。

（押すと拡大して表示します）