3、原子核之父-砸开院子的卢瑟福（发现质子预言中子）在线免费阅读

知识就是力量，大家好，我是妈咪叔，咱们上回说到28岁就当上了教授和卡文迪许实验室主任的汤姆森成功改变了历史，发现了电子于是受到了万人敬仰，但是汤姆森啊，从来不摆架子，就为人和蔼可亲，所以奔着他报考研究生的人越来越多。在汤姆森所有的学生当中啊，这个得意门生太多了，咱们重点介绍两位，一位叫做查尔斯·威尔逊，

另外一位叫做卢瑟福。

这位查尔斯·威尔逊啊也是从欧文斯学院来到剑桥大学的，小伙子很有想法，当年他自己做了个仪器叫做灰尘计数器。就正常来说，这灰尘太小了，不容易看见，对吧？他就发现准备好说到这个空气突然膨胀的时候，水蒸气就会在这个灰尘微粒上凝结成一个小水珠，哎，这样不就容易观察了吗？然后你还能给他拍照，所以他就给起了个名叫“灰尘计数器”，正常来说灰尘太小了不容易看到，他就发现当空气突然膨胀的时候，水蒸气就会在灰尘微粒上凝结成一个小水珠，这样不就容易观察了嘛，还能拍照，所以他给起了个名叫灰尘计数器。你一天可能会觉得这东西能有啥用？哎，之后可有大用。

有一天汤姆森就问他说威尔逊说你这个东西能拍到灰尘，你能拍到电子吗？老师这么一问，这在学生心里那就是一道论文题目啊。不过灰尘再小，有的时候我们透过阳光还是能够看见的，对吧？电子可是小到无法想象啊，你要想让电子显形，那还真不是那么容易。不过功夫不负有心人啊，用了十几年的时间，查尔斯威尔逊终于在1911年完成了自己的实验仪器，起名为“云室”。原理和刚才说的差不多，就是它能够让足够潮湿的这个空气瞬间膨胀，这种膨胀就可以让一个封闭的容器里的温度降到露点以下，就是使容器中的水分达到一个过饱和的状态，这样一来，电子等微观粒子通过这个空气的时候就会在粒子周围产生小水珠就像是一个一个小云朵一样，所以叫做“云室”。然后你可以在云室上下加个电场磁场啊，这样就可以分析粒子的运动轨迹，但是即便是这样啊，你想要拍到电子完整的运动轨迹，那也是很困难的，所以这个设备啊就那就不是一般人能用的。1927年查尔斯威尔逊因此获得了诺贝尔物理学奖啊，他是和另一个人康普顿一起得的，咱们之后也会介绍到这位康普顿。

汤姆森的另一个得意门生是卢瑟福，

其实这位呀呃咱们之前介绍过，出生在新西兰农民出身很朴实，他们得到这个剑桥大学录取通知书的时候，他还在地里挖土豆呢，然后感慨到说了一句啊，这是我这辈子挖的最后一个土豆了。然后就借了路费钱从新西兰赶到了剑桥大学，这是1895年的事儿，卢瑟福刚来到剑桥大学的时候看他都惊呆了，看着剑桥大学这个庄严的建筑啊，心想这可是牛顿，麦克斯韦这些大神学习和工作过的地方。估计他自己都没想到，若干年后他也能被人们铭记在心，也成为了神一样的人物。1898年卢瑟福刚刚学习了三年，，他老师汤姆森那边就收到了一封信，谁记寄呢？加拿大的麦克吉尔大学，他们说说我们这边儿师资紧缺，想麻烦汤姆森老师看看能不能从您的研究生里边儿选一位来我们这儿当教授啊，您手底下的人随便挑一位，那都是一夫当关万夫莫开的主儿。汤普森一看，盛情难却呀，就想把她最喜欢的学生卢瑟福派过去，当年卢瑟服务刚27岁，这绝对是继承了瑞利的优良传统，那当年瑞利就是伯乐相马相中了汤姆森。汤姆森28岁就当上教授了，现在这个汤普森又临兵点将啊，又把27岁的卢瑟福也派过去了。

这卢瑟福听到之后高兴坏了，当教授就意味着从学生变成老师了呀，最主要的是啊，你同样搞科研，当教授能挣钱呢。去了之后研究的第一个问题就是放射性，早几年的时候，贝克勒尔和居里夫妇发现了天然放射性，关于贝克勒尔发现这个天然放射性的故事也很有趣啊，咱们在量子故事会当中提到过，就是发现这个铀岩能够自发的嗖嗖嗖冒射线，卢瑟福就决定说，那我就研究研究这个射线到底是啥？通过实验卢瑟福发现铀岩放出的射线还不是一束，它在磁场下这个射线会像两个方向偏转，

这就证明是两束电性不同的射线呢，一正一负呗，他就把带正电这束射线给起了个名α射线，带负电的这束叫做β射线，其实啊还有一束不带电的直着跑，这卢瑟福没发现，后来是法国物理学家啊，这个维拉尔发现的，并命名为伽玛射线,伽玛射线就是电磁波.经过测算，这束带负电的β射线啊，就是老师汤姆森发现了电子，但是天然放射出来的这束电子束啊，速度快，穿透性强，就高能电子束。那这束放射出来的电子为啥具有这么高的能量呢？还有这个α射线啊是啥呢？一束带正电的粒子。当时人们就只知道啊，这原子是不带电的，电子带负电的，所以在卢瑟福心中，这两个问题还是个谜。但到了1902年的时候，他知道这个α粒子是怎么来的了啊，它是由于某些元素的原子自发性的衰变放射出来的，并且提出了放射性半衰期的概念，就是某些元素它不稳定，就像是铀啊，还有居里夫妇发现的镭呀，钋呀，它们在衰变过程当中就会放出α粒子，然后就变成别的元素了，这在当时也是一个大新闻，说这元素之间还可以来回变吗？这就有点儿像那个点石成金的意思啊，所以当时人们都激动坏了。不过石头啊还是不能够变成金子的啊，就只有特定的放射性元素才能够衰变，又过了几年卢瑟福有了新的研究成果，他把这束α射线单独让它射进一个管子里，这样就好研究了，结果大吃一惊，他得到的这管α粒子居然是氦气？反复做了好几次实验，没毛病啊，所以卢瑟福就只能够无奈的得出结论啊，这α粒子就是带正电的氦原子，我们现在知道啊，α粒子实际上是氦原子核，就是去了电子的氦原子，所以才带的正电，不过卢瑟福当时还没有提出这个原子核的概念啊，然后他1907年的时候就把这个结论公布出去了。这诺贝尔奖也是着急，觉得这个成果已经很好了啊，次年就1908年的时候就给卢瑟福颁发了诺贝尔奖，不过他得的是化学奖啊。其实卢瑟福重大的发现都在后边儿，此时的卢瑟福已经回到了英国，他在曼彻斯特大学当教授，他的两个手分别是马斯登和盖革，

大家听过的这个盖革-马斯登实验就是由这二位的名字而来啊。卢瑟福太喜欢这个α粒子了，因为是天然放射出来的嘛，你不用实验设备，所以这既经济又实惠啊，他就想说我用这个α粒子去攻击别的原子，看看能啥样的，这个想法简单粗暴，实际上我们现在发现的很多粒子都是用的这种办法，就是用一种去轰击另一种，他当时是用的α粒子轰击金箔。其实他没有期待啊，是能有什么重大发现，为啥这么说呢？因为自从这个汤姆森发现了电子之后，汤姆森就给出了一种原子模型叫做西瓜模型或者是枣糕模型，

就这个电子它就像西瓜子儿一样是嵌在里边儿的，然后电子带负电，其他的地方带正电，整体的原子是不带电，这个α粒子的速度能够达到每秒钟将近200万米，这么高的速度，那肯定直接就穿过去了呀，你打啥都得打穿过去，所以最开始的时候这卢瑟福就发现α粒子确实可以穿过金箔，打在后边儿这个接收屏上。当然这个实验是他两个助手做的啊，卢瑟福已经是教授了吗？有这么一天卢瑟福就突发奇想，他就和这个马斯登说，你去看看啊，你把这个接收屏给它拿到前面来啊，看看还能不能接收到这个散射的α粒子，那马斯登就心想说，老师，您这不是开玩笑的吗？这么高的速度，它怎么可能呢？，但是还是照做了啊，居然就真的有α法粒子被反弹了回来，用卢瑟福自己的话说啊，这就相当于你用一个15英寸的炮弹打在一张纸上，被反弹回来了一样。不可思议呀，你冷静一下啊，阿尔法粒子能反弹回来，那就证明这个原子当中是有很坚硬的东西存在的，就是原子核。然后他们又赶紧啊根据这个实验数据计算了α粒子的散射截面。结果表明原子内部大部分都是空的，就中间存在一个硬核，哎，但是呢不能确定啊，这个电子在哪儿，这有可能在这河里边儿有可能是绕核运动的。1911年，卢瑟福向世人公布了自己的这个行星原子模型。不过这个模型啊没有受太广泛的关注，大家都不太相信，觉得汤姆森的枣糕模型就很好了啊。同年召开的第一届索尔维会议上，这物理学家还都用这个枣糕模型讨论原子结构呢。为啥呢？就因为有一些现象它还无法解释，你就比如刚才说的啊，这电子它是不是在核里呀？当时啊就已经有人猜测了，说这个原子核它肯定是存在的啊，然后呢放射性元素它能够放出α粒子和电子啊，那能不能是所有的这个元素啊？那这个原子核都是由α粒子和电子组成的呢，卢瑟福当时就说肯定不是，因为α粒子的相对质量已经测出来了，是四。这个相对质量就是因为原子的质量太小了，所以如果直接说这个真实质量就不方便啊，人们就定义了一个很小的质量为一个单位，然后相对质量就是它的多少多少倍单位是u，最早定义相对质量的人是道尔顿。他说用一个氢原子的质量为单位啊，就是一个相对质量的，后来又改了好几次，到现在我们使用的相对质量是以碳12原子质量的1/12为一个单位啊，那碳原子的相对质量就是12，氢原子还是1，这个α粒子的相对质量是4，这就比氢原子还要大呀，所以肯定不是所有的原子核啊，都包括α粒子，但是后来这卢瑟福又通过实验发现就不管α粒子轰击什么原子，什么钠啊、金啊，包括非金属原子磷啊，都有一种带正电的粒子能够被轰击出来，它的这个质量又和氢原子一样。你看这不就和α粒子的情况差不多吗？难不成轰击出来的是带正电的氢原子？这回卢瑟福明白了，看来这个东西才是所有的原子核里都有的东西，卢瑟福就给这个带正电的氢原子起了个名叫做：质子。

1920年卢瑟福向世人再次公布了自己的成果啊，这时人们才知道原子大部分都是空的，中间有一个原子核，这原子核外围围绕着带负电的电子，内部就是有带正电的质子组成的。并且卢瑟福还预测了说有可能这个原子核里边儿还存在一种中性粒子，，这实际上就是中子的开端。至此人类的另一个基本例子也被发现了，23年前汤姆森发现了电子，23年后，他的学生卢瑟福再次刷新了人类的认知，发现了质子。此时的卢瑟福已经是卡文迪许实验室的主任了，这汤姆森安心的把自己的工作交接给了这位当年还在挖土豆，抓兔子的新西兰人。几乎与此同时，德国人和美国人那边有动静了，说我们这边儿啊好像也发现基本粒子了，咋回事儿呢？咱们下回接着聊，下期见，拜拜。

更多同类型书籍>>>>

提升学历-成人高考报名入口提升学历-成人高考报名时间成人高考考试时间
业余时间，轻松拿提升学历，知名高校：国家开放大学（免试入学）

成人高考指南

工厂招工小时工

联系方式

1、成人高考介绍 手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师

1、成人高考介绍手机号：13333709510(微信同号) 13068761630 张老师