Penemuan Neutron

Eksperimen Rurherford mengawali penemuan neutron. Dalam eksperimennya, Rutherford berusaha untuk menghitung jumlah muatan positif dalam inti atom dan massa inti atom. Ia berharap massa muatan positif sama dengan massa atom mengingat massa elektron sangat kecil. Akan tetapi, ia mendapati bahwa massa inti atom hanya setengah dari massa atom.

Di tahun 1920, ahli fisika Amerika William Draper Harkins menduga adanya partikel lain dalam inti atom selain proton. Partikel tersebut mempunyai massa yang hampir sama dengan proton, tetapi tidak bermuatan. Ia menamakan partikel tersebut neutron.Oleh karena partikel tersebut tidak bermuatan, maka keberadaannya sulit dibuktikan. Baru pada tahun 1932, James Chadwick dari Inggris berhasil membuktikan keberadaan partikel neutron.

Gambar diatas merupakan eksperimen Chadwick. Penembakan partikel α ke pelat berilium menghasilkan suatu radiasi yang tidak bermuatan. Apabila materi padat yang mengandung banyak atom hidrogen seperti lilin parafin ditempatkan sebagai penghalang, maka radiasi tidak bermuatan tersebut akan mengakibatkan proton dalam atom hidrogen terlempar keluar. Chadwick menunjukkan bahwa radiasi tidak bermuatan mengandung partikel-partikel tidak bermuatan yang memiliki massa 1.675 × 10^-27 kg, yang hampir sama dengan massa proton (1.675 × 10^-27 kg).

Dengan penemuan neutron ini, struktur atom menjadi semakin jelas. atom tersusun dari inti atom yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Inti atom sendiri terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. Kedua partikel penyusun atom ini disebut nukleon. Oleh karena atom bersifat netral, maka jumlah proton yang bermuatan positif harus sama dengan jumlah elektron yang bermuatan negatif.

Jadi, atom tersusun dari inti atom yang mengandung proton dan neutron, serta elektron yang berada di luar inti atom.

Model Atom Rutherford

Pada tahun 1903, seorang ahli fisika Jerman bernama Philipp Lenard (1862-1947) mempelajari pengaruh fotolistrik. Ia memodifikasi tabung sinar katoda dengan menempatkan suatu jendela dari lempeng aluminium (Al) yang sangat tipis. Lalu ia mengamati perilaku elektron yang menembus lempeng tersebut. Menurutnya jika model atom Thomson benar, maka berkas elektron yang menembus lempeng akan kehilangan energi sehingga berkas elektron akan dibelokan. Akan tetapi, iamenemukan bahwa sebagian berkas elektron tidak dibelokkan. Hal ini membuktikan model atom Thomson yang menyatakan bahwa elektron tersebar tersebar merata dalam muatan positif atom adalah tidak benar.

Eksperimen Rutherford. Bekas partikel α ditembakkan ke lapisan emas yang tipis melalui celah pelat timbal. Pengamatan terhadap perilaku partikel α yang menembus lapisan emas dilakukan dengan memasang lempeng berlapis seng sulfida. Lempeng ini akan berpendar jika partikel α mengenainyasehingga dapat diamati secara visual. Pengamatan menunjukan bahwa sebagian partikel α menembus lapisan emas tanpa mengalami pembelokkan atau hambatan, sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan kembali.

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford tertarik untuk melanjutkan eksprimen Lenard dengan partikel α sebagai elektron. Eksperimen tersebut dilakukan oleh 2 asisten Rutherford, yakni Hans Geiger dan Ernst Marsden. sebagai berikut :

- Sebagian ruang dalam atom adalah ruang hampa. Hal ini dikarenakan sebagian besar partikel α diteruskan.

- Terdapat suatu bagian yang sangat keciltetapi sangat padat yang disebut inti atom. Hal ini ditunjukkan oleh adanya partikel α yang dapat dipantulkan kembaali oleh inti atom dengan fraksi yang sangat kecil.

- Muatan inti atom sejenis dengan muatan partikel α, yaitu bermuatan positif. Hal ini dikarenakan adanya sebagian kecil partikel α yang dibelokkan. Pembelokkan ini akibat gaya tolak menolak antara muatan listrik sejenis.

Hasil eksperimen tersebut menggugurkan model atom Thomson. sebagai gantinya, Rutherford mengajukan model atom berikut.

Model Atom Rutherford :

Atom tersusun dari inti yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif, seperti halnya planet-planet mengelilingi matahari. Massa atom terpusat pada inti dan sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa. Karena atom bersifat netral, maka jumlah muatan positif dalam inti (jumlah proton) harus sama dengan jumlah elektron.

Selanjutnya Rutherford berhasil memprkirakan jari-jari inti atom, yakni sekitar 10^-10 m). Model atom Rutherford baru menyebutkan bahwa elektron-elektron barada dalam ruang hampa dan bergerak mengelilingi inti, tetapi belum menyatakan distribusi elektron-elektron di luar inti atom.