打开『原子秘宫』

打开『原子秘宫』

卡文迪许实验室网罗了英国及全世界的杰出物理学者，实验室主任是著名物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生爵士。由于这个实验室人才济济，刚开始卢瑟福并没有受到注目，但是，不久，他那踏实的研究态度、精辟的见解，受到大家的重视。身为实验室主任的汤姆生，更注意到他的深厚实力，心想：“这个南半球来的小伙子，将来一定会在物理学界大放光彩！”

卢瑟福

汤姆生计划进行X光对气体放电影响的研究时，第一个想到的人选就是卢瑟福，于是，这个难题就落到了卢瑟福的身上。卢瑟福实验后得到一个结论：“研究气体放电时，利用X光更容易看出放电的情形。”汤姆生和卢瑟福利用这一特性，进一步研究，一一解开了气体放电的奥秘。

后来，卢瑟福用X光照射铀，发现铀也能产生放电现象，他想铀和气体放电间是否也具有某些共同性质呢？于是卢瑟福着手研究铀的放射性，在研究过程中发现，铀含有α射线和β射线。此外，他还发现α射线受磁力影响而改变运动方向的弯曲程度，比β射线的小，因而他推论道：“α射线的粒子应该比β射线的粒子重。”

放射线已经完全吸引卢瑟福，如果不彻底揭开放射线的神秘面纱，他是不会善罢甘休的。他实验着，苦苦思索着……

当时，加拿大麦克吉耳大学正在物色一位物理学教授，请汤姆生推荐适当人选。汤姆生大力推荐卢瑟福前往，这时卢瑟福已经27岁了，虽然他舍不得离开卡文迪许实验室，更不愿意离开汤姆生教授，但是这是汤姆生教授对他的信任，所以卢瑟福依依惜别了英国剑桥大学，来到加拿大麦克吉耳大学接受这一新职——物理学教授。

卢瑟福α粒子散射实验

他在麦克吉耳大学积极地推动研究工作，大大地提高了物理学的研究风气，受到全校师生的爱戴。在这里卢瑟福组织成立了一个研究小组，开展放射性研究。他们发现钍会产生一种具有放射性的物质，而且钍能诱导附近的物质产生微弱的放射性。另外，他们还从铀中提炼出一种新物质，这种新物质和铀的化学性质完全不同，它在铀中的含量很少，但是放射性却比铀来得强。或许是因为释出放射线的关系，才会使一种元素转变成另一种元素？他思考着……

物质都是由原子所构成的，而原子的种类和元素的数目是一样的。那时，人们根本没有想过元素会改变的问题；大家都十分相信原子是构成物质的最小单位，绝对不能再细分，更不用说会变成其他原子了。直到19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了原子中的电子后，他认为原子像个葡萄干面包，面包的部分是带正电的粒子，分散在面包上的葡萄干就是带负电的粒子——电子。这就从科学上证明了原子的可分性，原子不是构成物质的最小单位。据此，卢瑟福大胆假设：“如果一种原子会转变成另一种原子，那不就表示原子并不是构成物质的最小单位了吗？”

卢瑟福根据这个假设深入研究。首先，他制作了一部α射线的侦测仪器，透过这种仪器，用肉眼就可以观测到α粒子撞击时发出的微弱闪光。他率领研究小组一再实验后，证实具有放射性的元素释出放射线时，确实会蜕变成不同的元素。从而创立了放射性衰变的理论。

1907年，卢瑟福重返英国，成为曼彻斯特大学的物理学教授。1919年成为剑桥大学实验物理学教授，并担任了卡文迪许实验室主任。1925年，他当选为英国皇家学会主席。

早在麦克吉耳大学，卢瑟福就发现了镭的放射现象，提出α粒子就是氦原子核的假说。在曼彻斯特大学他又开始进一步证明氦是在镭的放射性衰变时形成的，就这样，卢瑟福一步步地走进了原子的神秘世界。

有一天，卢瑟福正站在实验室的一台新型仪器前边，同年轻的助教罗兹一起进行证明α粒子与氦的相同性的实验，实验得出结论——氦确实是从镭里产生的，而且α粒子的质量同氦原子的质量完全相同，二人无比激动……

卢瑟福正在演讲

正当这时，收发室的通信员闯了进来。

“教授先生，从瑞典寄来的邮件。”通信员把一封信和一份电报递给卢瑟福。

“从瑞典来的？”卢瑟福吃惊地问道。他的目光很快地把电报译文看了一遍，脸上顿时放出了光彩，他把电报递给了助手。

“授予诺贝尔奖的通知！”罗兹叫了起来，“衷心地祝贺您，教授先生！”

“祝贺您，祝贺您！”听到罗兹的喊声，助教盖格和马斯顿等都纷纷走到卢瑟福面前祝贺。

同事们热爱卢瑟福，他们以喜悦的心情迎接这份对他劳动的高度评价。

“谢谢大家，先生们……”卢瑟福回答着，把信拆开看了之后，他突然大笑起来。

“太好了，太妙了！”他挥动着那封信喊了起来……

“这是我一生之中绝妙的一次玩笑！”

助教们吃惊地看着他们的教授，他在瑞典科学院的这封信里发现了什么可笑的事情了呢？

“太妙了！”卢瑟福擦着眼泪，重复地说道，“他们把我变成化学家了。”

“化学家？”

“对，不折不扣的化学家，我是由于化学方面的工作而获得诺贝尔奖的。”

马斯顿大声地念着信和电报的内容，瑞典科学院用恭敬的言词通知卢瑟福教授荣获诺贝尔化学奖。

“真是的。”盖格喊到，“毫无办法，我们应该对现实妥协，看来，我们不是在物理实验室里工作，而是在化学实验室里工作……”

是的，他们的工作既是物理学的领域，也是化学的领域，卢瑟福不仅是著名的物理学家，而且还是著名的化学家。

他与盖格、马斯顿，以α射线照射很薄的金属箔，测量由金属箔反弹回来的α粒子数目。实验结果，大部分的α粒子都透过金属箔，只有少数粒子反弹回来。

α粒子散射实验

“照理说，金属箔是由原子聚密排列而成的，应该不易被α粒子穿透才对啊！”卢瑟福反复思索、实验，最后终于找到了原因：原子是由带正电的原子核与带负电的电子所组成，原子核几乎构成了原子的总重量，电子围绕着原子核旋转，就像行星绕着太阳转一样。各种元素中电子的数量不同，同时原子核的电量等于电子电量的总和，由此导致了原子成为中性的整体。

这一结论发表后，立刻震撼了整个科学界，引起了强烈的反响。接着，卢瑟福又进一步研究α粒子撞击气体原子的情形，发现α粒子撞击气体原子时，气体原子射出的放射线比反弹回来的粒子更具穿透金属膜的力量。为了解开这谜，卢瑟福不断实验，而获得了一个惊人的发现——氮受α粒子撞击，会放射出氢原子，而变成氧原子，成功地得到了元素的人工嬗变，其实这个发现就是原子核的蜕变。使原子核物理学进入了一个新的阶段。在卡文迪许实验室里卢瑟福达到了他科学活动的顶峰。这时，他科学的预言了“中子”的存在，1932年被查德威克的发现所证实。

卢瑟福以大量的著作发表了自己的科学研究成果。许多科学院都选他作为自己的成员。1931年，由于他在科学发展上所建树的功绩，受封骑士称号，并享有纳尔逊勋爵的爵位。

1937年10月19日，这位伟大的科学家在英国剑桥大学去世，人们将他安葬于牛顿、达尔文和法拉第的墓地之侧。

人们在提到卢瑟福的时候，不仅推崇他在科学研究方面取得的突出成就，更推崇他在培养人才方面所做出的卓越贡献。他领导的科研集体，被人们亲切地称为“科学天才的幼儿园”。

提供放射性假说的索迪

通过这个“幼儿园”，他培养了两代世界第一流的物理学家、化学家。在科学前进的道路上立下一块又一块不朽的丰碑。

1921年，他的助手索迪，因发现放射性同位素，获得诺贝尔化学奖；

1922年，他的学生玻尔，因发展了原子结构模型，获得诺贝尔物理学奖；

1922年，他的学生阿斯顿，因发明质谱仪，获得诺贝尔化学奖；

1927年，他的助手威尔逊，因发明云雾室，获得诺贝尔物理学奖；

1935年，他的学生查得威克，因发现中子，获得诺贝尔物理学奖；

1944年，他的学生哈恩，因发现铀核裂变，获得诺贝尔物理学奖；

1978年，他的学生和助手卡皮查，由于在低温物理学中的基本发明和发现，分享了诺贝尔物理学奖。