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證實原子核的存在
1911年，盧瑟福完成了聞名的α粒子散射實驗，證實了原子核的存在，建立了原子的核模型。
人們對原子模型曾作過各種各樣的猜測。盧瑟福老師湯姆生提出：球形的原子內部均勻地分布著陽電荷，帶陰電的電子夾雜其中。這個原子模型在科學史上被稱為“西瓜模型”，因為它像一個西瓜：整個西瓜分布著陽電荷，而瓜籽帶陰電荷，所以對整個“西瓜”——原子而言——顯現中性。
按照“西瓜模型”，如果用α粒子轟擊原子，α粒子會容易地穿過這個原子，而不至于發生α粒子的散射現象。然而，盧瑟福和他的學生們做了多次實驗，表明湯姆生的結論不符合事實。
當盧瑟福以高能量的α粒子流來轟擊金屬箔時，發現了一種奇妙的現象：大多數α粒子穿過金屬箔后依然沿直線前進，但有少數α粒子偏離了原來的運行方向，還有個別的α粒子被射回來，即和原來的放射方向恰好相反。這種偏離現象稱為α粒子的散射。那些少數的不依原來的放射方向前進的α粒子的行為，好比一個彈球打在一塊硬石上，彈球被反射回來或被彈到別處一樣。
同學們玩玻璃球時，會有這樣的體驗：玻璃球打玻璃球，其中之一必定會彈射到別的方向去，而玻璃打到小砂粒上，決不會彈射回來，因為玻璃球比砂粒大的多。同樣，由于α粒子的質量要比電子的約大7000~8000倍，因此，電子是不可能將α粒子彈回的。
盧瑟福作了在各種金屬薄膜下α粒子流的散射實驗，計數了在不同方向上散射的粒子數。通過實驗、觀察和計算，一副嶄新的原子圖就出現在他的面前：原子具有很小的、堅硬的、很重的并且帶正電的中心核。盧瑟福把這個核稱之為“原子核”。
 盧瑟福發現兩種射線
原子模型
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