原子科学的丰碑原子核的发现

在探索原子奥秘的征途中，原子核和电子的发现是近代物理学发展中的里程碑。1911年，英国物理学家卢瑟福证实了原子核的存在，这一发现为原子科学的发展树立了不朽的丰碑，对于认识原子结构具有重要的意义。

在20世纪的钟声即将敲响的时候，物理学上爆出了震惊科学界的“三大发现”：1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线；1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射性；1897年，英国物理学家汤姆逊发现了电子。

这些伟大的发现，激励了英国物理学家欧内斯特·卢瑟福，使他决心对原子结构进行深入研究。当时很多科学家认为，原子里所包含的全都是电子，但是卢瑟福认为，在原子内部一定存在着某些别的东西。

早在1903年以前，拉姆齐和索迪就提出，可以从镭的样品中出现氦原子，而这种去掉电子后的氦原子正是卢瑟福长期以来一直试图鉴别的神秘的α粒子。

欧内斯特·卢瑟福

在年轻的助手汉斯·盖革的协助下，卢瑟福设计出一种用来计算由镭放射出的α粒子的方法。他们很快又把这种方法应用于各种不同的放射性物质，使人们第一次在实验室里观察到单个的原子。通过实验，卢瑟福证明了放射性是原子的自然衰变，并因此而获得了诺贝尔化学奖。

1908年，卢瑟福决定把更多的时间用在实验室里，解决原子核的问题。卢瑟福认为，要了解原子内部的情形，最好的办法是把它砸开。他们选择α粒子的核作为砸开原子的子弹。射击α粒子的枪是极少量的镭。镭是放射性元素，它连续不断地放射出α粒子。镭放在一个仅开一个小口的铅容器里面，让α粒子射出。

卢瑟福在实验室。

1909年～1911年间，卢瑟福和他的合作者们做了用α粒子轰击金箔的实验，然而实验却得到了出人意料的结果。大多数α粒子穿过金箔依然沿直线前进，而另外一些α粒子却偏离方向，少数则反射回来，而反射回来的速度几乎或完全与射出时的速度相等。这些少数的反射回来的α粒子，正如一个弹球打在一块硬石上，弹球被反弹回来或被弹到别处。由于α粒子的质量要比电子大约7 000倍，因此电子是不可能将α粒子弹回的。

卢瑟福的实验仪器，通过它做轰击原子的实验后，卢瑟福发现了原子核。

在反复实验研究的基础上，卢瑟福于1911年出版了这一理论的著作，并正式提出了他的原子模型构想：在原子的核心，包含着一个带有正电荷的硬核。大量带电的电子就围绕着这个硬核旋转。原子越重，正电荷就越大；而正电荷越大，电子数就越多。

这一理论使原子的面目豁然清晰起来，从而奠定了原子核物理学的基础。原子具有核结构这一物理学思想，对于当时的物理学家和化学家震动很大。

1919年，卢瑟福在用α粒子轰击氮原子核的实验的时候，确定了质子的存在。十多年后，英国物理学家查德威克在研究玻特和贝克尔发现的穿透力很强的射线中确定了中子的存在。这样原子核是由质子和中子构成则被人们所公认，并且不同类的原子核内质子数是不同的；每一个质子带一个电位的正电荷，中子不带电。卢瑟福因为在物理学上的贡献，被称为“近代原子物理学的真正奠基者”。此后，揭示原子核结构的序幕被拉开了。

学海拾贝

盖革计数器是一种专门探测电离辐射（α粒子、β粒子、γ射线）强度的记数仪器。这是卢瑟福和他的助手汉斯·盖革一起制成的，当时是为了探测放射性粒子。