Física

Em 1911, partículas alfa que voltavam de uma folha de metal levaram Rutherford a propor um átomo com centro minúsculo

Publicado em 04/10/2026 · Última alteração em 05/10/2026

Em 1909, Hans Geiger e Ernest Marsden, no laboratório de Rutherford em Manchester, viram que algumas partículas alfa, lançadas contra uma folha de metal, voltavam desviadas em mais de 90°. O modelo de Thomson, com carga positiva espalhada por todo o átomo, não previa isso. Em 1911, Rutherford concluiu que o desvio exigia um centro pequeno, pesado e carregado. O termo "núcleo" ainda não aparecia no artigo.

O modelo dominante era o de J. J. Thomson, em que a eletricidade positiva se distribuía de modo uniforme pelo átomo. Com ele, uma partícula alfa só poderia sofrer pequenos desvios acumulados. Geiger e Marsden, porém, observaram, num detector de sulfeto de zinco, que cerca de 1 em 8.000 partículas alfa que atingiam a platina saía desviada em mais de 90°. Rutherford fez as contas: um desvio desses, num único encontro, exigia um campo elétrico intenso e concentrado. No artigo de maio de 1911 supôs uma carga central, de cerca de 100 unidades para o ouro, cercada por uma carga oposta espalhada. O modelo só foi amplamente aceito depois do trabalho de Niels Bohr, em 1913, e da medição de Henry Moseley com raios X; por volta de 1916 já era consenso entre os físicos.

Rutherford nem chamou aquilo de núcleo

Segundo o historiador Helge Kragh, em nenhum ponto do artigo de 1911 Rutherford usa a palavra "núcleo" ou fala em "átomo nuclear". O termo apareceu pela primeira vez, ainda em 1911, em um artigo do astrofísico britânico John Nicholson, ligado a outro modelo de átomo.

O átomo de Thomson

No início do século XX, o modelo mais aceito era o de J. J. Thomson, com elétrons embutidos em uma esfera de eletricidade positiva distribuída de modo uniforme. Nele, uma partícula alfa, muito pesada e veloz, atravessaria o átomo com desvios minúsculos. Em 1908, Rutherford e Royds já tinham provado que a partícula alfa é um átomo de hélio sem dois elétrons, o que a tornava uma boa sonda.

A experiência de Manchester

Geiger e Marsden, a partir de 1909, lançaram partículas alfa contra folhas de metal e contaram as cintilações num anteparo de sulfeto de zinco. Para a platina, cerca de 1 em 8.000 partículas voltava com desvio maior que 90°. Segundo o AIP, Rutherford descreveu o resultado como o evento mais incrível de sua vida, comparável a disparar um projétil de 15 polegadas contra papel de seda e vê-lo voltar.

O artigo de 1911

Rutherford calculou que uma partícula alfa só poderia ser desviada em mais de 90° num único encontro com uma carga intensa e concentrada. Propôs um centro de carga cercado por carga oposta distribuída, estimou cerca de 100 unidades para o ouro e disse que o sinal da carga central não podia ser decidido pelos dados. O próprio texto admite incertezas: não discutia a estabilidade do átomo.

Da proposta à aceitação

Segundo Kragh, o termo "núcleo" só surgiu mais tarde em 1911, com Nicholson. Em 1913, novos dados de Geiger e Marsden confirmaram a fórmula de espalhamento, e Niels Bohr, que trabalhava em Manchester desde 1912, usou o átomo de Rutherford como base de seu modelo quântico. Com as medidas de Moseley em 1913, o modelo ganhou apoio decisivo, e por volta de 1916 já era geral entre os físicos.

Como sabemos

Conferido no próprio artigo de Rutherford (1911), no AIP e em uma revisão histórica de Helge Kragh; as nuances de atribuição estão descritas.

Em debate: "Descobrir o núcleo" é uma simplificação: o artigo de 1911 propõe uma carga central concentrada, sem usar o termo "núcleo" e sem decidir o sinal da carga, e a aceitação plena veio entre 1913 e 1916, com Bohr e Moseley. Hantaro Nagaoka já havia proposto em 1904 um modelo saturniano, com a carga positiva concentrada no centro, embora sem influência direta sobre Rutherford.

• Fato estabelecido: Hans Geiger e Ernest Marsden, nas experiências de 1909 sob a supervisão de Rutherford, observaram partículas alfa desviadas em ângulos de 90° ou mais ao atravessar ou incidir sobre folhas de metal. [1] [3]
• Fato estabelecido: Cerca de 1 em 8.000 partículas alfa que atingiam a platina saía desviada em mais de 90°. [2] [3]
• Fato estabelecido: Marsden tinha 21 anos na época das primeiras experiências. [3]
• Fato estabelecido: No modelo de Thomson a eletricidade positiva era considerada distribuída uniformemente pela esfera do átomo. [1]
• Fato estabelecido: Rutherford concluiu, no artigo de maio de 1911 no Philosophical Magazine, que desvios acima de 90° exigiam um único encontro com uma massa altamente carregada e concentrada. [2] [3]
• Estimativa: Pelos dados da época, Rutherford estimou uma carga central de cerca de 100 unidades para o ouro; a hipótese de que a carga central é aproximadamente proporcional ao peso atômico era sustentada pelos dados. [2] [3]
  O valor 100 para o ouro estava acima do real (79); o próprio texto de 1911 trata a estimativa como aproximada.
• Estimativa: No artigo de 1911 o raio do átomo era tomado como da ordem de 10⁻⁸ cm, e a partícula alfa chegava a cerca de 3,4 × 10⁻¹² cm da carga central. [2]
  Valores calculados por Rutherford sob a hipótese de uma carga central de 100 unidades; são ordens de grandeza, não medidas modernas.
• Fato estabelecido: Rutherford não usou o termo "núcleo" no artigo de 1911; o termo foi usado pela primeira vez por John Nicholson ainda naquele ano, em outro contexto. [3]
• Fato estabelecido: Em 1913, novos dados de Geiger e Marsden concordaram bem com a fórmula de espalhamento, e Bohr construiu seu modelo sobre o átomo de Rutherford. [3]
• Consenso científico: O modelo nuclear só foi amplamente aceito após Bohr e Moseley, e por volta de 1916 era geral na comunidade de físicos. [3]

Fontes

1. American Institute of Physics, Center for History of Physics — Rutherford's Nuclear World: Alpha particles and the atom
   consultada em 04/10/2026
2. Philosophical Magazine, série 6, vol. 21 (1911) — The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom
   consultada em 04/10/2026
3. Aarhus University (preprint no arXiv) — Rutherford, Radioactivity, and the Atomic Nucleus
   consultada em 04/10/2026

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