Arkikielessä käytämme jatkuvasti atomiytimeen liittyviä käsitteitä: ydinvoima, ydinaseet, fuusio, fissio. Näiden käsitteiden ymmärtämisen teki mahdolliseksi Ernest Rutherford v. 1911 löytäessään atomiytimen. Ydinfysiikan voidaan katsoa alkaneen Rutherfordin oivalluksesta.

Rutherford pommitti ohutta kultalevyä heliumatomin ytimillä, eli alfahiukkasilla. Aiemman atomimallin mukaan positiivinen varaus täytti atomin kokonaan harvana aineksena, jonka seassa elektronit olivat. Atomin sisus olisi siis liki neutraalia ainetta joka kohdassa. Tämän mallin mukaan alfahiukkasten olisi pitänyt kulkea liki suuntaansa muuttamatta kultalevyn läpi. Suuri osa hiukkasista käyttäytyikin näin, mutta osa muutti suuntaansa jopa taaksepäin. Rutherfor vertasi tilannetta puuseinään ammuttuun luotiin, joka kimpoaisi taaksepäin puun sisällä olevista nauloista. Kokeen perusteella Rutherford esitti, että atomin positiivinen varaus ei ollut jakaantunut tasaisesti, vaan oli keskittynyt erittäin pieneen osaan atomista, sen ytimeen. Alla olevassa simulaatiossa voi tutkia Rutherfordin koetta.

Simulaatio: Rutherfordin koe

Rutherfordin malli atomin ytimestä oli puutteellinen. Mallissa elektronit kiersivät ydintä kuten planeetat aurinkoa. 1900-luvun alussa fysiikan tutkimus kehittyi nopeasti uusien teknisten apuvälineiden myötä. Ei ollut tavatonta, että käsitys atomista muuttui uusien tutkimustulosten myötä varsin nopeasti. 1920-luvulla alkoi kehittyä nykyinen kvanttimekaaninen atomimalli, jota elektronien osalta kuvattiin edellisessä luvussa. Tässä luvussa tarkastellaan nykykäsitystä atomiytimen rakenteesta.