Atomun çekirdeğini ve çekirdekle ilgili birçok özelliğini ilk kez keşfeden bilim adamı Ernest Rutherford’ dur. Rutherford bu merkeze çekirdek adını vermiştir.

Ernest Rutherford Kimdir?

1. Atom kütlesinin tamamına yakını merkezde toplanır, bu merkeze çekirdek denir.
2. Atomdaki pozitif yüklere proton denir.
3. Elektronlar çekirdek etrafında gezegenlerin Güneş etrafında döndüğü gibi dairesel yörüngelerde devamlı dönerler. Çekirdekle elektronlar arasında çekim kuvveti olduğundan elektronların çekirdeğe düşmemeleri için dolanmaları gerekir. (Yörünge daire şeklinde değil, enerji seviyesine karşılık gelen orbitallerde dolanır).
4. Elektronların bulunduğu hacim çekirdeğin hacminden çok büyüktür.
5. Çekirdekteki protonların sayısı (yük miktarı) bir maddenin bütün atomlarında aynı, fakat farklı maddenin atomlarında farklıdır.
6. Çekirdekteki proton (yük) sayısı, elektron sayısına eşittir.
7. Çekirdekteki pozitif yüklerin kütlesi yaklaşık atom kütlesinin yarısına eşittir.

Yeni Zellanda’da doğmuş ve başarılı bir öğrenci olduğundan 1894 yılında İngiltere’ye gelmiştir. İlk önceleri elektromanyetik radyasyon hakkında çalışmalar yapmıştır. sonraları X ışınlarına ve radyoaktivite ilgisini çekmiştir. Farklı tipte elektromanyetik radyasyonların varlıklarını ortaya atmış bunlara ilk defa α,β ve γ olarak adlandırmış ve sembollendirmiştir. Devamla α ışımasının helyum çekirdeği, β ışımasının ise elektron içerdiğini bulmuş ve bu çalışmasından dolayı 1908′ de kimya Nobel ödülü almıştır. 1911 yılında atomun kütlesini içine alan çok küçük bir merkezinin olduğunu ortaya atmıştır. Rutherford bu merkeze çekirdek adını vermiştir. Ernest Rutherford atomun yapısının açıklanmasında önemli katkıları vardır.

Rutherford’dan önce Thomsan atom modeli geçerliydi. Bu modele göre atom küre biçimindedir. Küre içerisinde proton ve elektronlar bulunur. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belli bir yere mi yoksa rastgele mi dağılım içerisinde mi bulunuyordu? Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa (α) parçacıkları deneyinde bir model geliştirdi.

Radyum ve polonyum bir a- ışını kaynağıdır. Rutherford bir radyoaktif kaynaktan çıkan a- taneciklerini bir demet halinde iğne ucu büyüklüğündeki yarıktan geçirdikten sonra kalınlığı 10-4 cm kadar olan ve arkasında çinko sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine gönderdi. Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a – parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerine ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen a – parçacıklarını sayma olanağı elde edilebilirdi. Rutherford deneyinde metal levha üzerine gönderilen a – parçacıklarının %99,99 kadarının ya hiç yollarından sapmadan veya yollarından çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, ama çok az bir bölümünün ise metale çarptıktan sonra büyük bir açı yaparak geri döndüklerini gördü. Rutherford sonra deneyi altın levha yerine kurşun, bakır ve platin levhalar üzerinde denedi. Tümünde de sonuç aynı çıkmıştı.

Kinetik enerjisi yüksek olan çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan α – parçacıklarının geriye dönmesi için;

1. Metal levhada pozitif bölümün olması
2. Bu pozitif yüklü bölümün kütlesinin çok büyük olması gerekir.

Rutherford’ un deneyden çıkardığı sonuç;

1. Eğer α – tanecikleri atom içerisinde ki bir elektrona çarpsaydı kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirdi. Ayrıca α – taneciği pozitif, elektron olduğundan söz konusu olmaması gerekirdi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford metale çarparak geriye dönen α  parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğu için atom içerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla çok küçük olmalıdır diyerek, bu pozitif yüklü kısma çekirdek dedi.
2. Rutherford atomun kütlesinin ortalama çekirdeğin kütlesine eşit olduğu ve elektronlar da çekirdek etrafındaki yörüngelere döndüğünü ileri sürmüştür. Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiştir. Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötronların varlığı bilinmiyordu. Günümüzde ise çekirdeğin proton ve nötronlar içerdiği ve bunların çekirdeğin kütlesini meydana getirdiklerine inanılmaktadır. Rutherford’un atom modelinin boyutlarını anlamak önemlidir. Eğer bir atomun çekirdeği, bir tenis topu büyüklüğünde olmuş olsaydı, bu atom büyük bir stadyum büyüklüğünde olurdu.