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20世紀(jì)初，人類在認(rèn)識宏觀世界的過程中不斷取得重大突破時，也開始了向微觀世界的進(jìn)軍。于是，一門被稱為原子核物理學(xué)(簡稱核物理學(xué))的新興學(xué)科發(fā)展起來了。盡管在19世紀(jì)的頭10年里，約翰·道爾頓就創(chuàng)立了一種化學(xué)原子理論，認(rèn)為一切元素都是由不可再分的微粒(原子)組成的，但是在后來差不多100年的時間里，科學(xué)界一直認(rèn)為原子是堅硬、實心的物體，它沒有任何結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)末，科學(xué)發(fā)現(xiàn)了原子結(jié)構(gòu)的兩種成分——電子和質(zhì)子，但原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到底是什么，它有什么規(guī)律尚不得知。爾后，英國物理學(xué)家盧瑟福用他艱苦不懈的探索，終于揭示了原子世界的奧秘，尤其是他提出的原子核概念，為解答這一課題奠定了堅實基礎(chǔ)。  盧瑟福在劍橋大學(xué)的一間研究室 盧瑟福，1871年出生于新西蘭的一個英國移民家庭。他的家境并不富裕，父親是個車匠，經(jīng)營著一個小規(guī)模的農(nóng)場。在這個擁有12個孩子的大家庭中，盧瑟福從小就顯出聰穎的天性。他喜歡自制水車模型、擺弄照相機(jī)和鐘表，還喜歡游泳、騎馬、釣魚、射獵等。5歲的時候，父母就送他上了小學(xué)。這之后，一家人縮減開支一直供他念完大學(xué)。多年以后，當(dāng)盧瑟福已是享譽世界的大科學(xué)家時，他在一次盛大的社交宴會上還滿懷深情地說：“如果不是因為我的母親和父親，我永遠(yuǎn)也不會站在今天所處的位置上?！?/p> 當(dāng)然，盧瑟福也一直是父母的驕傲。在他15歲那年，就獲得進(jìn)入納爾遜學(xué)校學(xué)習(xí)的獎學(xué)金。3年后，又以優(yōu)異的成績通過大學(xué)獎學(xué)金考試而進(jìn)入坎特伯雷學(xué)院深造。1894年，他發(fā)表了《使用高頻放電法使鐵磁化》的論文，成為引人注目的人。由于他在電學(xué)和磁學(xué)研究方面的出色成就，1895年他又榮獲英國皇家管理委員會頒發(fā)的“1851年獎學(xué)金”，從而使他能夠進(jìn)入久負(fù)盛名的劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室，成為著名物理學(xué)家J.J.湯姆生的學(xué)生和助手，這無疑是盧瑟福一生重要的轉(zhuǎn)折點。后來，他還應(yīng)邀到加拿大蒙特利爾和英國曼徹斯特等地的實驗室工作。1918年，他擔(dān)任劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室主任。 繼電學(xué)和磁學(xué)的研究之后，盧瑟福在研究放射性現(xiàn)象和原子結(jié)構(gòu)方面取得了重大成果。1896年放射性鈾的發(fā)現(xiàn)，立即引起了盧瑟福的注意。他從與居里夫婦不同的角度研究放射性，著重研究放射出來的射線到底是什么。1899年，他發(fā)現(xiàn)了放射性輻射中的兩種成分，并由他命名為α射線和β射線。1902年，他在加拿大工作期間，與英國化學(xué)家索迪一道，通過對鈾的放射性研究，提出了原子自然蛻變的理論：自然界中的一些重元素如鐳、鈾等，都有自發(fā)地放出射線而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌氐奶匦?。這種理論，沖破了原子不可再分的觀念，揭開了物理學(xué)上新的一頁。由于這一貢獻(xiàn)，盧瑟福在1908年獲得諾貝爾化學(xué)獎。而且不久，英國政府又授予他爵士頭銜。 1911年，記載了盧瑟?？茖W(xué)生涯不平凡的一項重要成就。他根據(jù)α粒子的散射實驗，發(fā)現(xiàn)了原子核的存在，并進(jìn)而提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型：原子的結(jié)構(gòu)與太陽系的結(jié)構(gòu)相似，原子中心有一個帶正電的核，帶負(fù)電的電子圍繞原子核轉(zhuǎn)動;原子內(nèi)電子的電量總和等于核的電量，使整個原子呈中性。盧瑟福提出的原子核概念，成為現(xiàn)代物理學(xué)的重要基礎(chǔ)，被稱為“人類自德謨克利特以來對物質(zhì)這一概念的最重大的改變”。
盧瑟福的探索并沒有終止。他考慮，既然重元素可以發(fā)生自發(fā)蛻變，那么，輕元素在極強(qiáng)的外力作用下，也應(yīng)當(dāng)能發(fā)生蛻變。于是，他用鐳放射出來的α粒子轟擊氮原子核，結(jié)果獲得了氧的同位素，第一次實現(xiàn)了元素的人工嬗變。古人夢寐以求的煉金術(shù)竟被科學(xué)變?yōu)楝F(xiàn)實，這不能不說是個奇跡。盧瑟福還預(yù)言中子的存在，認(rèn)為原子核內(nèi)部存在某些不帶電的粒子。能很容易地打入原子核內(nèi)，或者和原子核結(jié)合起來，或者在它的強(qiáng)大場內(nèi)蛻變。后來，這種中子果然被人們所發(fā)現(xiàn)，成為轟擊原子核的最佳炮彈，為原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、釋放原子能提供了條件。 為了紀(jì)念盧瑟福對原子物理學(xué)所作的貢獻(xiàn)，他的名字被命名為放射性強(qiáng)度的單位，他出生的小鎮(zhèn)，也被人們改用了他的名字。1937年秋天，盧瑟福在一次小手術(shù)后不幸與世長辭。他走得雖匆忙，但他所引導(dǎo)的科學(xué)之路絕不會就此走到終點。后來，人們終于揭示了原子世界的秘密，并把原子分裂開來，讓那些從來也料想不到的巨大能量置于人類隨心所欲的控制之中。 |
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