كيف تمكن رذرفورد من أكتشاف حقيقة الذرة ؟
في عام 1919 وقبل أن تكتمل الصورة النهائية للذرة كان لدى أرنست روذرفورد فكرة غير عادية على الأطلاق سرعة خطاه نحو أكتشافه للحقيقة الذرة.
تقوم فكرته على أستعمال جسيمات ألفا كطلقات Bullets لتسديدها على الذرات.
ففي عالم الذرة صغير الحجم تعتبر جسيمات الفا قطعاً كبيرة نوعاً ما حيث أنها تنطلق من المواد المشعة بسرعة كبيرة وطاقة عظيمة.
أعتقد رذرفورد أنه إذا ما أستعمل هذه الجسيمات كقذائف فربما يتمكن من تفتيت الذرات وإذا ما كتب له النجاح في ذلك فإن القطع المتفتته من الذرة ستساعده في معرفة ماهية الذرة.
أستعمل روذرفورد قطعة من الراديوم كبندقية قوية تطلق جسيمات ألفا بقوة عظيمة جداً، وبواسطتها قذف روذرفورد بقوة بعضاً من غاز النيتروجين (الآزوت) Nitrogen فصدمت بعض جسيمات الفا ذرات الآزوت في مراكزها وفتتها إلى أجزاء صغيرة تطايرت مبتعدة عن بعضها.
عندما فحص روذرفورد تلك الأجزاء الصغيرة وجد أن هناك جسيمات لم يشاهدها من قبل لها نفس كتلة الهيدروجين وتحمل شحنة كهربائية واحدة لكل منها.
إن هذا النوع من الكهرباء يماثل الموجودة في جسيمات الفا وأطلق عليها فيما بعد أسم البروتونات Protons.
وضع روذرفورد تصوره النهائي للذرة كما يلي : ذرة لابد وأن تكون مؤلفة من نواة Nucleu ضئيلة ذات شحنة كهربائية تختلف عن شحنة الألكترونات بالإضافة إلى الكترونات تدور حول النواة.
وقام صديق روذرفورد الفيزيائي نيلزبور Niels Boher الدنماركي الجنسية وطور طريقة رياضية تبين كيفية حركة الألكترونات حول النواة.
وكما اقترح كل من روذرفورد وبور فإن الذرة مكونة من نواة صغيرة والكترونات تدور حولها والنواة مكونة من بروتونات ونيترونات. إن عدد البروتونات والنيترونات والألكترونات يختلف باختلاف العناصر، ومع ذلك فهناك خطة عامة لجميع العناصر، فكل ذرة لها عدد من البروتونات في نواتها مساوٍ لعدد الألكترونات التي تدور حولها.
يحمل كل بروتون شحنة كهربائية موجبة واحدة وكل الكترون شحنة كهربائية سالبة واحدة، والشحنات الموجبة والسالبة تعادل بعضها بعضاً ولهذا السبب فأن الذرة تبقى طبيعية أي دون أن تحمل شحنة كهربائية
وفي نوى أي عنصر من العناصر لها نفس عدد البروتونات ويطلق على هذا العدد اسم العدد الذري للعنصر Atomic Number.
كما أن البروتونات والنيترونات تشكل كتلة الذرة.
إن ذرة الهيدروجين هي أبسط الذرات فهي مكونة من بروتون واحد يدور حوله الكترون واحد والعدد الذري للهيدروجين هو 1 وكتلته هي 1 أيضاً.
الهليوم Helium وهو غاز مضيء آخر يشبه الهيدروجين وهو العنصر الثاني فنواته مكونة من بروتونين ونيترونين يدور حولها الكترونان اثنان والعدد الذري للهليوم هو 2 وكتلته هي 4. إذاً فإن كتلة الهليوم تعادل 4مرات كتلة الهيدروجين.
هناك عناصر تختلف فيها أعداد البروتونات عن النيترونات فذرة اليورانيوم مكونة من 92 الكترون تدور حول نواة تحوي على 92 بروتون ومع هذا هناك ثلاثة أنواع من اليورانيوم مختلفة قليلاً عن بعضها في عدد النيترونات الموجودة في نواتها.
فالنواة النوع الأول الأكثر شيوعاً تحتوي على 146 نيتروناً إلى جانب 92 بروتوناً فالكتلة الذرية لهذا النوع هي 92+146 أي238 أما النوع الثاني فتحتوي نواته على 143نيتروناً وكتلته الذرية 235 والنوع الثالث تحتوي نواته على 142 وكتلته الذرية234. إن هذه الأشكال المختلفة للعنصر الواحد تدعى النظائر Isotopes