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Figura 1.2 Experiencia de Rutherford.

¿Pero cómo puede una partícula α 'rebotar' hacia atrás, al decir de Rutherford "como si una bola de billar rebotara contra una bala de cañón"? Tenía que haber tropezado con algo tremendamente másico, por lo que hubo que admitir que la materia está prácticamente vacía y que toda la masa del átomo se encuentra concentrada en una especie de 'núcleo', con los electrones 'revoloteando' fuera de él y definiendo el tamaño del átomo: Rutherford descubre la existencia del núcleo atómico. ¿Y por qué situar fuera a los electrones? Ya se había estudiado que la materia se ioniza, al frotarla, por pérdida o ganancia de electrones; y para que tales electrones tengan esa facilidad de trasiego es por lo que Rutherford los ubica externamente, fuera del núcleo.

Rutherford llega además, a través de experiencias muy cuidadosas, a establecer el tamaño del núcleo: su diámetro es del orden de 10^-14 a 10^-15 m, es decir, más de 10.000 veces más pequeño que el de todo el átomo, de unos 10^-10 m. En resumen, la masa de toda la materia está prácticamente concentrada en núcleos atómicos extraordinariamente pequeños.