Penemu Inti Atom: Kisah Ernest Rutherford dan Revolusi Model Atom Modern

YOGYAKARTA - Atom adalah partikel terkecil dalam suatu unsur atau materi yang tidak dapat dibagi lagi. Suatu unsur tidak dapat terbentuk tanpa adanya atom di dalamnya. Atom menjadi dasar dari segala sesuatu yang ada di alam semesta.

Namun, penelitian menunjukkan bahwa atom masih memiliki bagian yang lebih kecil, yaitu proton, neutron, dan elektron. Ketiga partikel ini juga disebut sebagai partikel subatom. Proton dan neutron berada di dalam inti atom, sedangkan elektron bergerak mengelilinginya.

Setiap partikel subatom memiliki muatan dan massa yang berbeda. Proton bermuatan positif, neutron bersifat netral, dan elektron bermuatan negatif. Perbedaan massa dan muatan inilah yang menentukan sifat dan karakteristik dari setiap atom.

Penemu Inti Atom: Ernest Rutherford

Ernest Rutherford lahir di Selandia Baru pada 1871. Rutherford merupakan salah satu dari dua belas bersaudara. Pada 1894, ia menerima beasiswa untuk melanjutkan penelitian di Universitas Cambridge, Inggris.

Di Cambridge, Rutherford bekerja di laboratorium Cavendish bersama J.J. Thomson, penemu elektron. Bakatnya segera diakui, pada tahun 1898, ia menjadi profesor di Universitas McGill, Kanada. Di sana, ia berhasil membedakan dua jenis radiasi, yaitu radiasi alfa dan beta.

Pada 1901, Rutherford bersama Frederick Soddy menemukan bahwa unsur radioaktif dapat berubah menjadi unsur lain melalui peluruhan radioaktif. Penemuan besar ini membuatnya meraih Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1908. Meskipun demikian, Rutherford sering bercanda bahwa dirinya lebih cocok disebut fisikawan daripada ahli kimia.

Ketika kembali ke Inggris pada 1907, Rutherford bergabung dengan Universitas Manchester. Pada 1909, ia dan rekannya, Hans Geiger, mencari proyek penelitian untuk seorang mahasiswa, Ernest Marsden.

Saat itu Rutherford telah mempelajari hamburan partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas tipis. Tidak ingin mengabaikan sudut mana pun dalam sebuah eksperimen meskipun tidak menjanjikan, Rutherford menyarankan Marsden untuk memeriksa apakah ada partikel alfa yang terpantul mundur.

Marsden awalnya tidak diharapkan menemukan apa pun, namun ternyata ia melihat kilatan cahaya yang menunjukkan adanya partikel alfa yang memantul ke belakang. Ia mengulangi percobaan berkali-kali, tetapi hasilnya tetap sama. Temuan ini dilaporkan kepada Rutherford yang langsung terkejut dengan hasil tersebut.

Rutherford kemudian menganalisis bahwa satu dari beberapa ribu partikel alfa dipantulkan pada sudut lebih dari 90 derajat. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh model atom yang berlaku saat itu, yaitu model atom milik J.J. Thomson. Model tersebut beranggapan bahwa elektron tersebar dalam bola bermuatan positif, sehingga tidak mungkin terjadi pantulan kuat.

Setelah menganalisis hasil eksperimen selama lebih dari satu tahun, Rutherford menyimpulkan bahwa atom memiliki inti kecil yang padat dan bermuatan positif. Sementara elektron bermuatan negatif mengelilingi inti ini dalam ruang kosong. Dengan kata lain, sebagian besar volume atom hanyalah ruang hampa.

Melalui perhitungan sederhana, Rutherford memperkirakan bahwa ukuran inti atom hanya sekitar 1/100.000 dari ukuran atom itu sendiri. Model ini kemudian dikenal sebagai model atom Rutherford.

Pada tahun 1911, Rutherford mempublikasikan hasil penelitiannya dalam Philosophical Magazine. Penemuan ini menjadi dasar baru bagi pemahaman tentang struktur atom dan membuka jalan bagi penelitian lebih lanjut di bidang fisika nuklir.

Meskipun model Rutherford revolusioner, ia memiliki kelemahan dalam menjelaskan kestabilan elektron yang mengorbit. Berdasarkan hukum elektromagnetik Maxwell, elektron yang terus bergerak seharusnya kehilangan energi dan akhirnya jatuh ke inti. Namun, hal itu tidak terjadi pada atom sebenarnya.

Masalah ini kemudian diselesaikan oleh Niels Bohr dengan menerapkan konsep mekanika kuantum. Bohr menjelaskan bahwa elektron hanya dapat berada pada orbit tertentu dan tidak memancarkan energi selama berada di orbit tersebut. Elektron hanya menyerap atau melepaskan energi ketika berpindah antarorbit.