¡Estamos hechos de nada!

Para poder descubrir la estructura interna del átomo eran necesarias nuevas ideas y técnicas. Algunas de ellas nos resultan extremadamente útiles aun en nuestros días. Rutherford, especialista en partículas alfa (núcleos de Helio de carga +2) resolvió estudiar la estructura de los átomos bombardeando láminas muy finas de oro con partículas alfa aceleradas hasta casi un décimo de la velocidad de la luz.

Observando la dispersión de las partículas luego de atravesar el oro realizó fundamentales descubrimientos: la mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin deflexión alguna y unas pocas, aproximadamente una de cada 20.000 se desviaban en grandes ángulos, llegando incluso a rebotar en la dirección contraria. Eso de ninguna manera podía suceder si el átomo era tal cual lo había pensado Thomson, ya que de acuerdo a ese modelo este debía tener una densidad de masa muy baja (con toda su masa distribuida en el volumen del átomo). El átomo debía estar necesariamente formado por un núcleo muy pesado y pequeño, llevando casi toda su masa y de carga positiva. Sólo en el caso de que una partícula alfa pasara cerca de este su trayectoria sería alterada considerablemente; de lo contrario proseguía su “viaje” sin modificación. Los electrones debían encontrarse girando alrededor del núcleo como en una versión miniatura de un modelo planetario. La mayor parte del átomo de oro (un 99,9999999999999% de su volumen) se encuentra vacío, lo cual explica que la gran mayoría de las partículas alfa los atravesaran sin sufrir deflexión alguna.

Con estas experiencias fue además posible realizar una estimación más precisa del tamaño del átomo: del orden del Ángstrom, esto es, 10^-10 m.

El modelo de Rutherford también tenía serios problemas para explicar las propiedades de radiación de los elementos. En particular, como el electrón tiene carga eléctrica y se encuentra girando alrededor del núcleo, debe estar emitiendo energía electromagnética todo el tiempo, debido a su aceleración. Esta pérdida de energía debería causar una reducción en el respectivo radio de giro. Si esto fuera así, en menos de una billonésima de segundo, los electrones de cualquier átomo colapsarían en el núcleo con la correspondiente destrucción de la materia tal cual la conocemos. Esta situación sería resuelta sólo apelando a los conceptos revolucionarios de la mecánica cuántica.

A partir de la idea de Rutherford, los experimentos de dispersión de partículas se volvieron la herramienta adoptada por la comunidad científica para estudiar estructuras subatómicas, invisibles con cualquier instrumento óptico.