Natural de Nueva Zelanda, era el hijo de un pequeño granjero fabricante de ruedas para carros. Era el cuarto de once hermanos.

Se graduó en 1892 en el Canterbury College, en Christchurch. Más tarde consiguió una beca para ir a Cambridge, donde comenzó un largo periplo a través de Montreal, Manchester y de nuevo Cambridge a lo largo del periodo en el que tendría lugar un profundo cambio en las ideas de la física.

A lo largo de su carrera adquirió fama por sus numerosos trabajos sobre la constitución de la materia, la radioactividad, las transmutaciones y la ionización de los gases. Distinguió los rayos a y b en la radiación de los elementos radioactivos. Obtuvo el premio Nobel de química en 1908.

Rutherford utilizó las partículas a y b como herramientas de análisis atómico. En 1909 dos investigadores de su laboratorio de Manchester, Hans Geiger y Ernest Marsden, lanzaban partículas a contra placas delgadas de diversos metales. Encontraron que la dirección de una pequeña fracción (una entre 8000) de las partículas a que llegan a una placa metálica es modificada de tal manera que vuelve a aparecer de nuevo en el lugar de partida.

A Rutherford le pareció que para que una partícula a cambiase su trayectoria en un ángulo de 90 grados o más hacían falta campos eléctricos mucho más intensos de los que podían suministrar los modelos que Thomson manejaba, y en Abril de 1911 consiguió desarrollar una teoría que explicaba las desviaciones observadas.

El modelo que utilizó consistía de un núcleo central (una esfera de menos de 3´ 10^-14 m. de radio) que podía estar cargado eléctricamente rodeado de una "esfera de electrificación", de unos 10^-10 m. de radio, con la misma carga pero con signo opuesto que el núcleo.

Este modelo ya había sido propuesto 1904 por el físico japonés Hantaro Nagaoka, pero con pretensiones diferentes.

Sin embargo el modelo de Rutherford tenía inconvenientes. Si se pensaba en él como una especie de sistema planetario gobernado por fuerzas electromagnéticas, existía un problema obvio: los electrones que orbitaban en torno al núcleo estarían acelerados dado su movimiento circular, y por tanto deberían emitir radiación, lo que implicaba que perderían energía. Esto produciría que se fueran acercando al núcleo, al que terminarían cayendo irremediablemente.

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J. J. Thomson

Niels Bohr

Enlaces y bibliografía

A continuación se muestra la reproducción del artículo "The scattering of the a and b Rays and the structure of the atom", publicado por Ernest Rutherford el 7 de Marzo de 1911 en la Philosophical Magazine:

"Es conocido que las partículas a y b son desviadas de su trayectoria rectilínea al encontrarse con átomos de materia. Debido a su menor momento y energía, la dispersión de las partículasb es en general más pronunciada que para las partículas a . Parece no haber duda de que estas partículas moviéndose rápidamente realmente pasan a través del sistema atómico, y que un estudio detallado de las desviaciones producidas debería arrojar luz sobre la estructura eléctrica del átomo. Se ha asumido que la dispersión observada es el resultado de una multitud de pequeñas dispersiones. Sir J. J. Thomsom recientemente ha propuesto una teoría de pequeña dispersión, y las principales conclusiones de la teoría han sido examinadas experimentalmente por Crowther para partículas b . En esta teoría, el átomo se supone que consiste en una esfera positiva de electrificación conteniendo una igual cantidad de electricidad negativa en forma de corpúsculos. Al comparar la teoría con los experimentos, Crowther concluyó que el número de corpúsculos en un átomo es aproximadamente igual a tres veces su peso atómico en términos de Hidrógeno. Hay, sin embargo, algunos experimentos sobre la dispersión, que indican que una partícula a o b ocasionalmente sufre una desviación de más de 90 º . Por ejemplo, Geiger y Mardsen encontraron que una pequeña fracción de partículas a incidiendo en una delgada lámina de oro sufre una desviación de más de un ángulo recto. Desviaciones tan grandes no pueden ser explicadas por la teoría de la probabilidad, teniendo en cuenta la magnitud de la pequeña dispersión observada experimentalmente. Parece cierto que estas grandes desviaciones de las partículas a son producidas por un simple encuentro atómico.

Para explicar este y otros resultados, es necesario asumir que la partícula electrificada pasa a través de un intenso campo eléctrico dentro del átomo. La dispersión de las partículas electrificadas es considerada para un tipo de átomos que consiste en una carga eléctrica central concentrada en un punto y rodeada por una distribución esférica de electricidad contraria en igual cantidad. Con esta organización atómica, cuando una partícula a o b pasa cerca del centro del átomo, sufre una gran desviación, aunque la probabilidad de semejantes desviaciones es pequeña. Según esta teoría, la fracción del número de partículas electrificadas que son desviadas entre un ángulo Q y Q + dQ es dada por

(P / 4) n t b² cot (Q ) / 2 cosec^2Q / 2 dQ

donde n es el número de átomos por unidad de volumen de material de dispersión, t el espesor del material supuestamente pequeño, y b = 2NeE / m u² donde Ne es la carga en el centro del átomo, E la carga en la partícula electrificada, m su masa, y u su velocidad.

Esto continua que el número de partículas dispersas por unidad de área para una distancia constante desde el punto de incidencia del lápiz de rayos varía como cosec⁴ Q / 2. Esta ley de distribución ha sido experimentalmente probada por Geiger para algunas partículas, y encontró que se encuentran dentro del límite del error experimental. Considerando los resultados generales de dispersión en diferentes materiales, la carga central del átomo se ha encontrado que estará muy cerca de ser proporcional a su peso atómico. El valor exacto de la carga central no ha sido determinado, pero para un átomo de Oro corresponde a sobre 100 unidades de carga. Comparando las teorías de pequeña y gran dispersión, se concluye que los efectos son principalmente controlados por la gran dispersión, especialmente cuando la fracción del número de partículas que han dispersado ángulos considerables es pequeña. Los resultados obtenidos por Crowther son la mayoría explicados por esta teoría de gran dispersión, aunque no hay duda de que son influenciados hasta cierto punto por la pequeña dispersión. Se concluye que para diferentes materiales la fracción de partículas dispersas un gran ángulo es proporcional a NA² donde N es el número de átomos por unidad de volumen, y A el peso atómico del material. Los principales resultados de la gran dispersión son independientes de si la carga central es positiva o negativa. No se ha encontrado todavía posible establecer esta cuestión del signo con certeza. Esta teoría ha sido útil para explicar un número de resultados conectados con la dispersión y absorción de partículas a y b por la materia. Las principales deducciones de la teoría están actualmente bajo examen en el caso de rayos a por el Dr. Geiger usando el scintllation method."