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原子核物理學之父歐內斯特·盧瑟福

2022-05-30 10:48:04
科學導報 2022年59期
關鍵詞:實驗研究

1871年8月30日生于新西蘭納爾遜的一個手工業工人家庭并在新西蘭長大。后來他進入新西蘭的坎特伯雷學院學習。23歲時獲得了三個學位(文學學士、文學碩士、理學學士)。1895年在新西蘭大學畢業后,獲得英國劍橋大學的獎學金進入卡文迪許實驗室,成為湯姆孫的研究生。提出了原子結構的行星模型,為原子結構的研究做出很大的貢獻。

他關于放射性的研究確立了放射性是發自原子內部的變化。放射性能使一種原子改變成另一種原子,而這是一般物理和化學變化所達不到的;這一發現打破了元素不會變化的傳統觀念,使人們對物質結構的研究進入到原子內部這一新的層次,為開辟一個新的科學領域——原子物理學,做了開創性的工作。

1911年,盧瑟福根據α粒子散射實驗現象提出原子核式結構模型。該實驗被評為“物理最美實驗”之一。1919年,盧瑟福做了用α粒子轟擊氮核的實驗。他從氮核中打出的一種粒子,并測定了它的電荷與質量,它的電荷量為一個單位,質量也為一個單位,盧瑟福將之命名為質子。

他通過α粒子為物質所散射的研究,無可辯駁的論證了原子的核模型,因而一舉把原子結構的研究引上了正確的軌道,于是他被譽為原子物理學之父。由于電子軌道也就是原子結構的穩定性和經典電動力學的矛盾,才導致玻爾提出背離經典物理學的革命性的量子假設,成為量子力學的先驅。

人工核反應的實現是盧瑟福的另一項重大貢獻。自從元素的放射性衰變被確證以后,人們一直試圖用各種手段,如用電弧放電,來實現元素的人工衰變,而只有盧瑟福找到了實現這種衰變的正確途徑。這種用粒子或γ射線轟擊原子核來引起核反應的方法,很快就成為人們研究原子核和應用核技術的重要手段。在盧瑟福的晚年,他已能在實驗室中用人工加速的粒子來引起核反應。

綜合

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