卢瑟福在蒙特利尔度过了整整9个年头的科学生涯后,于1907年接受了 英国曼彻斯特大学的聘请,担任教授并主持曼彻斯特实验室的工作。¨二\芭+墈¨书!王+ /最^鑫.漳,节+哽*新*筷\在他离 校之际,玻维博士充满惋惜之情地说:“卢瑟福自始至终都把麦克唐纳物理 实验室与具有深远意义的发现联系在一起,这些出现对于物理世界的概念的 最终影响,确实是难以预言的。”
四、发现原子核的存在
1907年5月24日,卢瑟福一家到达英国。
卢瑟福在其光辉的科学生涯中,曾经不止一次地避开研究课题中的某些 次要方面,而把主要精力贯注于最重要的方面,这是他的一种超人的才干。 来到曼彻斯特后,他把α粒子作为主要的研究课题。
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,自 然界从来就不像人们想象的那么简单,电子是这样轻,只相当于已知的最轻 原子——氢原子重量的1/1800,而且它总是带一个负电荷,很明显,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。-求,书*帮? ?首.发¢
在年青的助手汉斯·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。根据这种方法,他们制成了计数器,用来探测放射性 粒子。这种计数器后来被称为盖革计数器。
他们很快地又把这种方法应用于各种不同的放射性物质,人们第一次在 实验室里观察到单个的原子。计算一下进入计数器内的α粒子数,就可能算 出α粒子带电的总数。卢瑟福不久就宣布,α粒子的电荷数是氢离子电荷数 的两倍。通过实验,他也证实了过去一直被人怀疑的说法——α粒子就是带 电的氢原子。
尽管卢瑟福已经取得了如此辉煌的成就,他的经济状况仍然没有获得彻 底的改善,这与他紧张忘我的工作是不协调的。由于他全力以赴地埋头于工 作中,他的夫人和女儿很难得见他一面。他感到欣慰的是他有一位理解他的 夫人和一个可爱的女儿。
卢瑟福在放射现象的研究中所取得的成就得到了公认,它揭开了物理学 史上新的一页。_躌*4?墈!书\ ?蕞,芯.璋+劫^庚~鑫\筷¢也使卢瑟福达到了科学家们都希望达到的最显要的地位。1908 年11月,卢瑟福和他的妻子应邀前往斯德哥尔摩,接受瑞典国王颁发的诺贝 尔奖金。作为世界上最伟大的物理学家,他对接受化学奖金感到有点惊讶。 这是因为他在物理学上的伟大成绩显然同化学有密切的联系。接受奖金后, 卢瑟福发表了演说,他讲到,在他一生中,曾经历过各种不同的变化,但最 快的变化要算这一次了——他竟从物理学家一下子变成了化学家。
获得荣誉是他引以为荣的,至少7000英镑奖金使他一直操心的经济困难 得到了圆满的解决。
到了1908年,在卢瑟福的周围聚集起一批当时兰开夏最杰出的青年学生 和研究助手。他已将自己正常的事务工作安排就绪了,他可以把更多的时间 用在实验室里指导他的学生和助手。他定时讲课,并经常到其他大学和实验 室参观访问。
他决定解决现存的问题之一——原子核问题。他已经证实,电子是原子 外壳的一部分,α粒子一定存在于原子内部的某处。他开始把原子想象为微 型太阳系,原子核好比太阳,是它的中心,电子就像是行星,围绕着原子核 运转。
他认为只有采用打碎原子核的方法才能获得关于原子核的更为详尽的知 识。1911年,卢瑟福完成了闻名的α粒子散射实验。
人们对于原子模型曾作过各种各样的猜测。汤姆生提出:球形的原子内 部均匀地分布着正电荷,带负电的电子夹杂其中。这个原子模型在科学史上 被称为“西瓜模型”,因为它很像一个切开的西瓜。按照西瓜模型,如果用
α粒子轰击原子,α粒子会很轻易地穿过这个原子,而不致于发生α粒子的 散射现象,然而当卢瑟福以高能量的α粒子流来轰击金属箔时,发现了一种 奇妙的现象。
他用α粒子来射击原子,发现了α粒子的散射现象:当用α粒子射向一 片极薄的金属箔时,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