Thí nghiệm về sự bức xạ của các hạt alpha

Trước khi Ernest Rutherford thực hiện thử nghiệm về sự bức xạ của các hạt alpha tại trường Đại học Manchester vào năm 1911, người ta vẫn nhầm tưởng rằng nguyên tử có cấu trúc "mềm": gồm các hạt tích điện dương đan xen với các electron, tạo thành một hỗn hợp "plum pudding" (mứt mận).

Nhưng khi Rutherford cùng với những người trợ lý cho thực hiện thí nghiệm bắn các hạt alpha vào lá vàng mỏng, họ rất ngạc nhiên vì một phần trăm các hạt alpha đã phản hồi lại. Rõ ràng, nếu cấu trúc nguyên tử có dạng mềm như "plum pudding" thì đã không thể có sự phản hồi này, mà các hạt alpha sẽ bị dính hết vào các nguyên tử vàng, tương tự như khi người ta ném một cục bột mềm vào một chậu bánh mứt. Điều đó cho thấy trong cấu trúc nguyên tử, ngoài các electron, phải có một hạt nhân rất cứng. Rutherford đã kết luận là hầu hết khối lượng nguyên tử phải được tập trung trong một lõi nhỏ xíu gọi là hạt nhân, với những điện tử khác chuyển động xung quanh nó trên những quỹ đạo khác nhau, ở giữa là những khoảng không.

Với những sự thay đổi từ những lý thuyết định lượng, mô hình nguyên tử của Rutherford vẫn còn nguyên giá trị.

Vào năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie đề xướng rằng electron và những những hạt vật chất khác cũng có những thuộc tính sóng như bước sóng và tần số. Về sau, có một thí nghiệm về tính chất sóng của electron đã được thực hiện bởi Clinton Joseph Davisson và Lester Halbert Germer ở Phòng thí nghiệm Bells.

Để giải thích ý tưởng cho bản thân mình và những người khác, các nhà vật lý đã lặp đi lặp lại thí nghiệm giống của của Young về sự giao thoa ánh sáng nhưng thay chùm ánh sáng bằng chùm tia electron. Theo định luật, những dòng hạt này sau khi được chia làm hai sẽ giao thoa với nhau, để lại những phần sáng và tối như đã thấy ở thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young.

Đến nay, người ta vẫn không biết chắc thí nghiệm trên được thực hiện lần đầu tiên ở đâu, và ai là tác giả. Theo ông Peter Rodger, biên tập viên khoa học của tạp chí Physics Today, thì lần đầu tiên ông đọc được một bài viết về thí nghiệm này là năm 1961, và tác giả là nhà vật lý Claus Joensson ở Đại học Tueblingen (Tây Đức). Tuy nhiên, có lẽ thí nghiệm trên đã được thực hiện trước đó, có điều, đây là thời kỳ mà người ta tập trung nhiều vào các chương trình khoa học lớn, và đã không có ai để ý đến nó. Mãi đến khi người ta lật lại lịch sử các thí nghiệm khoa học và cảm nhận được "vẻ đẹp" của các chùm electron thì họ không biết được ai là người đầu tiên chứng minh được tính sóng của chúng nữa.