Pada tahun 1911, Ernest Rutherford dan timnya melakukan eksperimen yang berujud pada penemuan struktur inti atom. Dalam eksperimen ini, mereka menggunakan partikel alpha (2p) untuk menyerang inti atom unsur lain. Hasil eksperimen ini mengungkapkan bahwa inti atom bukanlah bola api seperti yang diyakini sebelumnya, tetapi memiliki struktur yang lebih kompleks.

Rutherford Scattering Formula

Proses tabrakan alpha partikel dengan nukluis dapat dianggap sebagai interaksi antara gaya Coulomb dan orbit. Dalam hal ini, proses tabrakan dapat dihitung secara statistik berdasarkan cross-section untuk interaksi dengan nukluis yang dianggap sebagai titik muatan Ze. Jumlah partikel per satuan luas yang menghantarkan detektor pada sudut tertentu terhadap arah beam incident dapat dinyatakan oleh formula Rutherford:

σ (θ) = Z²e⁴ / 4ε₀mv² sin²(θ/2)

Dalam formula di atas, σ mewakili cross-section untuk tabrakan, θ adalah sudut antara partikel alpha dan nukluis, Z adalah nomor atom nukluis, e adalah muatan listrik dasar, ε₀ adalah konstanta dielektrik, m adalah massa partikel alpha, dan v adalah kecepatan partikel alpha.

Pengamatan Geiger-Marsden

Data eksperimen yang dikumpulkan oleh Geiger dan Marsden pada tahun 1919-1920 memungkinkan kita untuk menguji formula Rutherford. Hasil pengamatan mereka menunjukkan bahwa variasi deteksi alfa partikel dengan sudut sangat dekat dengan prediksi formula Rutherford.

Cross-Section untuk Tabrakan

Formula Rutherford juga dapat diinterpretasikan sebagai cross-section untuk tabrakan dari nukluis tertentu. Cross-section ini memungkinkan kita untuk mengetahui kemungkinan tabrakan antara partikel alpha dan nukluis.

Kontribusi pada Pengertian Struktur Inti

Formula Rutherford juga memiliki kontribusi pada pengertian struktur inti atom. Departure dari bentuk titik muatan scattering ini telah menjadi indikator struktur inti, serta struktur proton pada energi yang lebih tinggi.

Dalam kesimpulan, formula Rutherford menjelaskan proses tabrakan alpha partikel dengan nukluis dan memberikan informasi tentang cross-section untuk interaksi dengan nukluis. Formula ini juga telah berkontribusi pada pengertian struktur inti atom dan masih digunakan hingga saat ini dalam bidang fisika dan teknologi.