Der modernen Chemie und Physik wären viele Türen verschlossen geblieben, hätte nicht vor rund 100 Jahren ein relativ simples Experiment in der Adventszeit unserem Verständnis vom Aufbau der Materie gehörig auf die Sprünge geholfen. Am 20. Dezember 1910 zog es der Physiker und Nobelpreisträger Ernest Ruhterford vor, statt Weihnachtsplätzchen zu backen lieber Alphastrahlen auf Goldfolie zu schießen – und entdeckte so die Atomkerne.

Die Idee, dass die winzigen Bausteine unserer Materie einen Kern besitzen könnten, war Anfang des 20. Jahrhunderts gänzlich neu. Bis zum damaligen Zeitpunkt galt das Atommodell von Joseph Thomson, das auch heute gerne noch als "Rosinenkuchen-Modell" bezeichnet wird. Thomson entdeckte zwar als erster Forscher das Elektron, mit seinem Teilchenmodell traf er allerdings damals nicht unbedingt ins Schwarze. Der britische Physiker nahm an, dass das Atom aus einer Kugel gleichmäßig verteilter positiver Ladung bestand, in die die Elektronen eingebettet waren – eben wie Rosinen in einem Kuchen.

Rutherford konnte diese Theorie in seinem bekannten Experiment zusammen mit Hans Geiger und Ernest Marsden widerlegen. Dazu nahm er einen Bleiblock mit einer kleinen Öffnung, in den er eine Substanz legte, die radioaktive Strahlung in Form von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung abgeben konnte. Die Alphastrahlen – positiv geladene Heliumkerne, was man zu dieser Zeit allerdings noch nicht wusste – leitete er schließlich durch eine dünne Goldfolie und machte sie auf einem Leuchtschirm rundherum wieder sichtbar.

Nach Thomsons Atommodell hatte Rutherford eigentlich erwartet, dass die Alphateilchen häufig, aber dafür nur wenig von ihrer Bahn abgelenkt würden, wenn sie mit der positiven Materie in Kontakt kamen. Beobachten konnte er jedoch etwas ganz anderes: Die meisten Teilchen passierten die Folie ungehindert und nur einige wenige wurden umgelenkt, dafür aber oft sehr stark.

Aus seinen Ergebnissen schloss Rutherford, dass sich nur in einem sehr kleinen Zentrum der Atome positive Masse befinden musste und nannte dieses Zentrum "Atomkern". Wenn die Alphateilchen hier gegenstießen, dann wurden sie sofort zurückgestreut. Zwischen dem Kern und den umgebenden Elektronen musste dafür ein großer Freiraum herrschen, weshalb die meisten Alphateilchen ungehindert passieren konnten. Zusammen lassen der positive Kern und die negativen Elektronen das Atom nach außen hin neutral scheinen. Anhand der Anzahl der abgelenkten Teilchen konnte Rutherford außerdem bereits auf die ungefähre Größe des Atomkernes im Vergleich zum restlichen Atom schließen.

Das Atommodell von Rutherford löste schließlich 1911 das von Thompson ab, das letzte Teilchenmodell war es dennoch bis heute nicht. Niels Bohr brachte schon 1913 die Elektronen auf festgelegte, konzentrische Bahnen um den Atomkern herum, und die moderne Quantenmechanik versucht mittlerweile mit Hilfe so genannter Orbitale die Elektronen im Atom noch genauer zu lokalisieren.

Obwohl Rutherford mittlerweile als einer den bedeutendsten Experimentalphysiker aller Zeiten gehandelt wird und sein Goldfolienexperiment ihn noch heute hauptsächlich bekannt macht, bekam er seinen Nobelpreis schon 1908 auf dem Gebiet der Chemie: für seine Untersuchungen zur Radioaktivität. Später entdeckte er außerdem noch das Proton.