盧瑟福(拉塞福) | 科普與電腦知識的小天地

盧瑟福(拉塞福)

出生在新西蘭，農民出身，很樸實，當他得到劍橋大學的錄取通知書的時候，他還在地裡挖土豆呢！感慨的說了一句，這是我這輩子挖的最後一個土豆了，然後借了路費錢從紐西蘭來到了劍橋大學，這是1895年的事。

1898年盧瑟福剛剛學習了三年，他老師湯姆森收到了一封信，誰寄的呢？是加拿大的麥克吉爾大學，他們說我們這師資緊缺啊！

想麻煩湯姆森老師看看能不能從您的研究生裡，選一位來我們這當教授啊？您手底下的人隨便挑一位，那都是一夫當關萬夫莫開的，湯姆森一看盛情難卻，就想把他最喜歡的學生盧瑟福派過去。

當年盧瑟福剛27歲，這絕對是繼承了瑞利的優良傳統，當年瑞利就是伯樂相馬相中了湯姆森，湯姆森28就當上了教授現在湯姆森又臨兵點將，把27歲的盧瑟福也派過去當教授了，盧瑟福聽到消息高興壞了，當教授就意味著從學生變老師了呀，最主要的是同樣做科研當教授能賺錢。

去了之後研究的第一個問題就是放射性。

早幾年的時候貝克勒爾和居裡夫婦發現了天然放射性，就是發現鈾岩能夠自發的嗖嗖嗖冒射線，盧瑟福就決定研究研究這個射線到底是啥？

結果通過實驗盧瑟福發現鈾岩放出的射線還不是一束，在磁場下射線會向兩個方向偏轉，這就證明有兩束電性不同的射線啊一正一負，他就把帶正電的這束射線給起了個名叫做α射線，帶負電的叫做β射線，經過測算這束帶負電的β射線，就是老師湯姆森發現的電子。

其實還有一束不帶電的直著跑，盧瑟福當時沒有發現，是後來是法國物理學家維拉爾發現的，並命名為γ射線，γ射線就是電磁波。

但是天然放射出來的這束電子束速度快、穿透性強，就是高能電子束，那這束放射出來的電子為啥能具有那麼高的能量呢？還有這個α射線是啥呢？

一束帶正電的粒子，當時人們只知道原子不帶電電子帶負電，所以在盧瑟福心中這兩個問題還是個迷。

但是他在1902年知道α粒子是怎麼來的了，它是由於某些元素的原子自發性的衰變放射出來的，並且提出了放射性”半衰期”的概念，就是某些元素它不穩定，就像是鈾、還有居裡夫婦發現的鐳、釙，它們在衰變過程中就會放出α粒子，然後就變成別的元素了，這在當時也是個大新聞，元素之間還可以來回變嗎？

這就有點像點石成金的意思，所以當時的人們激動壞了，不過石頭還是不能變成金子的，只有特定的放射性元素才存在衰變，又了過幾年盧瑟福有了新的研究成果，他把這束α射線單獨讓它射進一個管子裡，這樣就比較好研究了，結果卻讓他大吃一驚他得到的這管α粒子居然是氦氣？

反復做了好幾次實驗，沒毛病啊，所以盧瑟福只能無奈的得出結論，α粒子就是帶正電的氦原子，但我們現在知道，α粒子實際上是氦原子核，就是去了電子的氦原子所以才帶的正電，不過盧瑟福當時還沒有提出原子核的概念！

在1907年的時候他把這個結果公佈了出來，諾貝爾獎也是著急，覺得這個成果很好了已經，次年就是1908年就給盧瑟福頒發了諾貝爾獎，不過是化學獎。

其實盧瑟福重大的發現都在後面呢！

此時的盧瑟福已經回到了英國，在曼徹斯特大學當教授，他的兩個助手分別是馬斯登和蓋革，大家聽過的蓋革-馬斯登實驗就是由這二位的名字而來。

盧瑟福太喜歡這個α粒子了，因為是天然放射出來的，不用實驗製備所以即經濟又實惠，他就想用α粒子去轟擊別的原子看看能啥樣，這個想法簡單粗暴，實際上到現在我們發現的很多粒子都是這種辦法，用一種去轟擊另一種。

他當時是用α粒子轟擊金箔，其實他沒期待能有什麼重大發現，為啥這麼說呢？
因為自從湯姆森發現了電子之後，湯姆森就給出了一種原子模型叫做西瓜模型或者是棗糕模型，就是電子就像是西瓜籽一樣鑲嵌在裡面的，然後電子帶負電其他地方帶正電，整體的原子是不帶電的。

這個α粒子的速度每秒鐘將近200萬米，這麼高的速度那肯定直接就穿過去了，打啥都得穿過去啊！

所以最開始的時候盧瑟福就發現α粒子，確實可以穿過金箔打在後面的接收屏上，當然這個實驗都是他兩個助手做的，盧瑟福已經是教授了，有這麼一天盧瑟福就突發奇想，他就和馬斯登說，你去看看把接收屏拿到前邊來看看能不能接收到散射的α粒子，馬斯登心想這不開玩笑麼，這麼高的速度怎麼可能呢？

但他還是照做了，居然就真的有α粒子被反彈了回來！

用盧瑟福自己的話講，這就相當於你用15英寸的炮彈打在一張紙上反彈了回來一樣，不可思議啊！冷靜一想，α粒子能反彈回來這就證明原子當中有很堅硬的東西存在！

這就是原子核，然後它們又趕緊的根據實驗資料計算了α粒子的散射截面，結果表明原子內部大部分都是空的，就中間存在一個硬核，但是不確定電子在哪，有可能在核裡邊有可能繞著核運動。

1911年盧瑟福向世人公佈了自己的行星原子模型，不過這個模型並沒有受到廣泛的關注，大家不太相信，覺得湯姆森的棗糕模型就很好了，同年召開的第一屆索爾維會議上，物理學家都還用棗糕模型討論原子結構。

為啥呢？就是因為有些現象還無法解釋，就比如說電子是不是在核裡啊？

當時有人就已經猜測了，說這個原子核是肯定存在的，放射性元素能夠放射出來α粒子和電子，那能不能是所有元素的原子核都是由α粒子和電子組成的呢？

盧瑟福當時就說肯定不是，因為α粒子的相對質量已經測出來了是4，相對質量就是因為原子的質量太小了，所以如果直接說真實質量不方便，人們定義一個很小的質量為一個單位，然後相對質量就是它的多少倍單位是u。

氫原子是1這個α粒子的相對質量是4，這就比氫原子還大啊，所以肯定不是所有的原子核都包含α粒子。

但是後來盧瑟福又通過實驗發現，就是不管用α粒子轟擊什麼原子，什麼鈉啊、金啊、包括非金屬原子磷，都有一種帶正電的粒子能被轟擊出來，它的質量又和氫原子一樣，這和α粒子差不多，難不成是帶正電的氫原子。

這回盧瑟福終於明白了，看來這個東西才是所有原子核裡都有的東西，盧瑟福就給這個帶正電的氫原子起了個名叫做：質子。

1920年盧瑟福向世人再次公佈了自己的成果，人們才知道原子大部分是空的，中間有一個原子核，原子核週邊圍繞著帶負電的電子，內部是由帶正電質子組成的，並且盧瑟福還預測了，說有可能原子核裡還有存在一種中性粒子，這實際上就是中子的開端。