2.    Penemuan Proton

Proton merupakan partikel bermuatan positif yang ditemukan oleh Eugen Goldstein melalui percobaan sinar terusan. Goldstein membuat lubang-lubang pada katoda dalam tabung Crookes bertekanan rendah yang berisi gas hidrogen. Setelah elektrode tabung Crookes dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi, maka di belakang katoda terbentuk seberkas sinar yang disebut sinar terusan atau sinar positif.

Menurut Goldstein, ketika sinar katoda bergerak menuju anoda dalam tabung Crookes, maka partikel-partikel sinar katoda tersebut akan menumbuk gas hidrogen di dalam tabung. Tumbukan tersebut akan menyebabkan elektron atom hidrogen menjadi terlepas, sehingga atom hidrogen menjadi bermuatan positif dalam bentuk ion hidrogen (H⁺). Ion ini bergerak menuju katoda yang melalui lubang, sehingga menumbuk dinding kaca di belakang katoda. Ion hidrogen tersebut kemudian disebut sebagai proton dan sebuah proton mempunyai massa 1,67 x 10^-27 kg dan muatan sebesar +1,6 x 10^-19 C.

Beberapa sifat sinar katode adalah sebagai berikut.

a.    Dapat memutar kincir sehingga merupakan radiasi partikel.

b.    Dapat dibelokkan medan listrik atau magnet menuju ke kutub negatif sehingga sinar anode bermutan positif.

c.    Ukuran partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung. Ukuran terkecil terjadi jika dalam tabung menggunakan gas hidrogen. Selanjutnya, partikel sinar anode itu disebut proton. Massa proton adalah 1 sma = 1,67 x 10^-24 g.

d.   Muatan proton adalah +1 atau 1,6 x 10^-19 C. Berdasarkan hasil eksperimen, muatan dan massa partikel sinar anode selalu merupakan kelipatan bulat dari massa dan muatan proton. Oleh karena itu, semua partikel diduga terdiri atas proton.

e.    Makin besar massa partikel, sinar anodenya makin sukar dibelokkan. 

 

 

3.    Penemuan Neutron

Penemuan neutron tidak terlepas dari percobaan Geiger, Marsden, dan Ernest Rutherford, yaitu percobaan dengan menembakkan alfa (partikel bermuatan positif) pada lempeng emas tipis. Pada percobaan tersebut sebagian besar partikel alfa diteruskan, dan sebagian kecil lainnya dibelokkan dan dipantulkan.

Menurut Rutherford, partikel alfa tersebut diteruskan karena mengenai ruang kosong pada atom-atom emas, sehingga sebagian besar atom merupakan ruang kosong. Sementara itu, partikel alfa yang dibelokkan adalah partikel alfa yang menyinggung inti dan partikel alfa yang dipantulkan merupakan partikel alfa yang menumbuk inti secara tepat dan mengalami gaya tolak (gaya Coulomb). Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kira-kira setengah dari massa inti atom berasal dari massa proton. Jika demikian, harus ada partikel lain yang tidak bermuatan yang bermassa hampir sama dengan massa proton.

Rutherford berhasil mengukur (menghitung) massa inti atom yang kira-kira dua kali dari massa proton dalam inti. Sehingga, menurut Rutherford harus ada partikel di dalam inti atom dan partikel tersebut tidak bermuatan. Baru pada tahun 1932, J. Chadwick menemukan neutron dari penembakan berilium menggunakan partikel-partikel alfa, dan kemudian neutron ini diketahui sebagai partikel penyusun inti atom. Neutron merupakan partikel tak bermuatan yang mempunyai massa kira-kira 1,6 x 10^-27 kg.

Proton dan neutron terdapat dalam inti di pusat atom, sedangkan elektron mengisi ruang di sekitar inti.