Nell'articolo sulle particelle elementari abbiamo letto che, nel 1804, John Dalton dimostrò l'esistenza degli atomi che immaginò come delle sfere dure.
Più di 90 anni dopo, nel 1897, gli esperimenti di Joseph John Thomson, un fisico britannico, dimostrarono che gli atomi contengono elettroni che sono minuscole particelle con carica elettrica negativa. Thomson suggerì che un atomo è come un panettone con carica elettrica positiva contenente "chicchi di uvetta" con carica negativa, che chiamò elettroni.
Nel 1911, Ernest Rutherford, uno scienziato neozelandese, non riuscì a spiegare i risultati del sui esperimenti utilizzando l'idea del panettone di Thomson. Quindi suggerì una nuova idea di atomo in cui le cariche positive e negative sono molto distanti tra loro. Nell'atomo di Rutherford c'è una parte centrale, con carica positiva, chiamata nucleo, circondata da elettroni che si muovono lungo orbite, proprio come i pianeti nel sistema solare.
Questo è il tipo di atomo che siamo abituati a vedere nei marchi d'importanti organizzazioni scientifiche come l'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA) e la Commissione per l'energia atomica degli Stati Uniti.
Purtroppo queste rappresentazioni sono ingannevoli. Secondo Rutherford, l'atomo è più vuoto che pieno: il nucleo, che contiene quasi tutta la massa dell’atomo, è circa 10.000 volte più piccolo dell’intero atomo. Gli elettroni, che sono estremamente piccoli, si trovano molto lontano dal nucleo. Se il nucleo fosse ingrandito fino alle dimensioni di una pallina da tennis, gli elettroni sarebbero più piccoli di granelli di sabbia e si troverebbero a più di 300 metri di distanza, che è la lunghezza di 3 campi di calcio.
Rutherford ha dimostrato che l'intuizione di Leucippo e Democrito che la materia fosse costituita da mattoncini estremamente piccoli circondati da spazio vuoto (vedi articolo sulle particelle elementari) era corretta.
Un senso di vuoto immenso è la prima cosa che Millie nota quando arriva nel mondo delle particelle nella sua prima avventura, per saperne di più leggi l'articolo sullo spazio vuoto nell'atomo.
È interessante notare che le scoperte nel campo della fisica delle particelle non sono mai dovute a osservazioni dirette perché non si può vedere un atomo e tantomeno i suoi componenti. La scoperta dell'elettrone è un esempio di come l'idea di atomo, che i fisici chiamano modello atomico, sia evoluta nel tempo per poter giustificare i risultati di esperimenti successivi. Un modello atomico viene abbandonato ogni volta che non riesce a spiegare un nuovo risultato. Il modello atomico di Rutherford, che è ancora molto popolare, in realtà è stato rimpiazzato nel 1913 da quello del fisico danese Niels Bohr. Ne parleremo nell'articolo dedicato ai livelli di energia degli elettroni e alla quantizzazione.
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