Путь к веку электричества указал Майкл Фарадей, ученик Г. Дэви. Путь к веку атомной энергии — Эрнест Резерфорд. Когда была открыта радиоактивность, весь ученый мир был заинтересован природой лучей, испускаемых радием. Пьер Кюри, испытывая влияние на них магнитного поля, нашел, что бета-лучи при этом резко изгибаются, а альфа-лучи летят прямо вперед. Резерфорд решил проверить это исследование. Для повышения точности эксперимента Резерфорд сконструировал чувствительный электроскоп с золотыми листочками. Конструируя электроскоп, Резерфорд использовал открытие Де Фая, сделанное еще в 1733 году. Этот ученый установил тогда, что тонкие листочки золота отталкиваются от натертого шелком стекла и в то же время притягиваются к копалу (вид смолы), натертому шерстью. От этого опыта и пошло тогда определение «стеклянного» и «смоляного» электричества, что в нашем понятии соответствует положительному и отрицательному заряду. Пропуская в щели, расположенные под заряженным электроскопом, альфа-частицы, Резерфорд достигал ионизации атомов водорода, в атмосфере которого проводился опыт. Ионами снимался заряд с золотого листочка, и он принимал вертикальное положение. С помощью шкалы, отмечающей скорость опускания листочка, Резерфорд смог определить интенсивность альфа-излучения. При воздействии магнитного поля скорость опускания золотого листочка уменьшалась, что говорило об отклонении альфа-лучей. С помощью золотого листочка ученый установил, что альфа-частицы заряжены положительно, что они обладают значительно большей массой, чем бета-частицы, что они двигаются с огромными скоростями.
В дальнейшем Резерфорд определил, что альфа-частицы — это ионизированные атомы гелия. Работы этого ученого привели к переоценке существовавших тогда понятий о строении вещества. Начались же они с золотого листочка. Почему же именно золото избрал в этом случае Резерфорд? Из него можно изготовить листочки наименьшей толщины. Пластичность металла как нельзя лучше соответствовала этому требованию. Ведь ювелиры брали всего лишь как исходный материал для изготовления фольги листочки золота толщиной, соизмеримой с толщиной бумаги.
Продолжая свои эксперименты, Резерфорд вместе с Гейгером сконструировал трубку, в которой на пути прохождения альфа-частиц помещался диск с щелью. Из трубки выкачивали воздух, а на торцовой ее части устанавливали экран, покрытый сульфидом цинка. Через микроскоп можно было наблюдать, как на экране вырисовывается резко очерченная полоска света. Это отверстие в опыте закрывалось золотым листом, и тогда полоска света расплывалась, теряя свои очертания. Вывод напрашивался сам собой: проходя через золотой листок, альфа-частицы искривляют траекторию. С первого взгляда не столь уж значительный факт привел к революции в понятии о строении атома.
К тому времени общепринятым было представление учителя Резерфорда Дж. Дж. Томсона об атоме как о «пудинге с изюмом». Изюм — электроны равно распределялись в этой модели по всей массе атома. Опыт Резерфорда показал, что в атоме есть какая-то сила, способная отклонять от себя быстро летящие альфа-частицы, причем сила эта сосредоточена не во всем объеме атома, а лишь в небольшом его пространстве. Подтверждение этому последовало в следующем эксперименте. Прямой путь альфа-частицам к экрану был прегражден свинцовым блоком. Под косым углом они направлялись на золотую фольгу, и часть из них, вместо того чтобы пройти фольгу насквозь, отражалась и попадала на экран, вызывая сцинтилляционную вспышку. Как выразился сам Резерфорд, «это было почти неправдоподобно, как если бы вы выстрелили пятнадцатифунтовым снарядом в листок папиросной бумаги и снаряд отскочил бы обратно и поразил вас». Предстояло выяснить, от поверхности ли золота отражаются альфа-частицы или они проникают в толщу металла. Стали укладывать золотые листочки пачками и нашли, что чем толще пачка, тем больше рассеяние альфа-частиц. Ответ был однозначным: альфа-частицы проникают в атомы металла и там наталкиваются на какую-то преграду, способную мощным толчком отбросить их. Так Резерфорд пришел к представлению о положительно заряженном ядре атома, сосредоточившим в себе всю основную его массу, и об электронах, расположенных от ядра на значительных расстояниях. Во всех этих экспериментах вспомогательным материалом было золото. Почему же именно к нему обратился Резерфорд? Это станет ясным, если взглянуть на периодическую систему элементов Д. И. Менделеева. Для отражения альфа-частиц Резерфорд подбирал металлы с большей массой. Чем выше был атомный вес металла, тем большее число альфа-частиц от него отражалось. Какой же из металлов мог лучше соответствовать этому требованию? Осмий, иридий, платина имеют меньший атомный вес, чем золото. Самые тяжелые металлы — уран и торий для этой цели явно не подходили, так как сами были радиоактивными. Полоний и таллий были очень редки. (Полоний к тому же и радиоактивен). Элементы № 85 и № 87 (астатин и франций) еще не значились как открытые. Оставались золото, ртуть, свинец и висмут. Из двух последних приготовить фольгу очень нелегко. Ртуть — жидкость. Оставалось золото — металл с высокой пластичностью. Конечно, Резерфорд не ограничивался золотым отражателем, он пробовал и платину, и олово, и серебро, и медь, и железо, и алюминий. Именно эти пробы и привели его к заключению, что лучший металл для его экспериментов — золото.
