新西蘭物理學(xué)家盧瑟福出生

在143年前的今天，1871年8月30日 (農(nóng)歷七月十五)，新西蘭物理學(xué)家盧瑟福出生。

盧瑟福出生

盧瑟福是新西蘭最偉大的科學(xué)家，他也完全能夠被稱之為任何時代最偉大的實(shí)驗物理學(xué)家之一。他的事業(yè)幾乎正好縱伸核物理學(xué)的第一個偉大時期，他對這個領(lǐng)域作了許多貢獻(xiàn)并長期居于主導(dǎo)地位。

盧瑟福，1871年8月30日生于新西蘭納爾遜。他是12個孩子中的第四個。他在克賴斯特徹奇的坎伯雷學(xué)院受教育。1895年獲得獎學(xué)金進(jìn)入英國劍橋大學(xué)。

盧瑟福在新西蘭已經(jīng)作了關(guān)于高頻磁場的一些工作，他到劍橋后在湯姆生指導(dǎo)下起初仍然從事這項研究，到1896年才開始研究χ射線電離空氣的導(dǎo)電性。

1898年他遷到加拿大任麥基爾大學(xué)教授。有一位牛津培養(yǎng)的化學(xué)家弗雷德里克-索迪同他進(jìn)行了最有成效的18個月的合作，1901年10月到1903年4月這段期間，他發(fā)表了9篇重要論文，為放射學(xué)的嚴(yán)格研究奠定了基礎(chǔ)。

1899年盧瑟福的第一個重要進(jìn)展是他證明有兩種完全不同的放射物，他稱之為α射線和β射線。α射線透射能力很小，但產(chǎn)生很大電離，而β射線具有χ射線那樣的透射能力，但電離能力很小。盧瑟福又費(fèi)了10年功夫仔細(xì)進(jìn)行實(shí)驗，同索迪一起提出了一種大膽的原子嬗理論。

1900年盧瑟福指出，第三種輻射在磁場中不偏轉(zhuǎn)，是高能電磁輻射，他稱這種輻射為“γ射線”。

盧瑟福還開始研究放射性元素釷，釷除了α、β、γ射線之外，還發(fā)出一種放射性氣體，他稱之為“射氣”。他指出，射氣在活動性方面以一種特定速度衰減，在某一固定期間（半衰期）失去活動性的一半。盧瑟福和索迪開始積極研究釷的化合物，指出有一種更為活動的物質(zhì)釷χ存在。他們終于了解到，射氣是釷χ產(chǎn)生的，而釷χ又是從天然釷產(chǎn)生的。也就是說，有一種序列存在，其中一種化學(xué)元素正在改變（嬗變）為其它元素。

1905年，盧瑟福和索迪發(fā)表了他們關(guān)于嬗變序列的理論。（）盧瑟福后來出版了一本書，叫作《新煉金術(shù)》，索迪繼續(xù)進(jìn)行這項工作，最終引入了同位素的概念。

盧瑟福又把注意力轉(zhuǎn)到放射性衰變中發(fā)射的α輻射，證明α輻射是失去兩個電子的氦原子組成的。1907年他遷到英格蘭曼徹斯特大學(xué)，繼續(xù)研究α輻射。在曼徹斯特，盧瑟福和漢斯-蓋革于1908年發(fā)明了蓋革計數(shù)器。也是在這里，蓋革和歐內(nèi)斯特-馬斯登在1910年按照盧瑟福的建議研究了α粒子穿過薄金屬箔的散射，他們用涂有硫化鋅的屏探測這些粒子，當(dāng)高能粒子撞到屏上，就發(fā)出短暫的閃光（閃爍）。

蓋革和馬斯登發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)粒子在穿過金箔時只有微小的偏轉(zhuǎn)，但有極小比例（大約8000個中有1個）偏轉(zhuǎn)很大。盧瑟福后來將此描述為“我一生中所遇到過的最驚人的事件，……它就像你用一顆15英寸的炮彈轟擊一張薄紙而炮彈反彈回來將你擊中那樣令人難以置信。”為了對這種結(jié)果作出解釋，盧瑟福在1911年提出了一種原子模型，指出幾乎所有的質(zhì)量都集中在一個很小的區(qū)域，原子的大部分區(qū)域都是“空的空間”。這就是核原子（雖然盧瑟福到1912年才用“核”這個術(shù)語）。他還提出了一個理論公式，表明在不同角度被一個核所散射的粒子數(shù)。核原子的觀念又得到尼耳斯-玻爾的進(jìn)一步發(fā)展。

在第一次世界大戰(zhàn)中，盧瑟福用聲學(xué)方法探測潛艇為海軍服務(wù)，戰(zhàn)后于1919年到英格蘭劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗室任卡文迪什物理學(xué)講座教授兼主任。

1919年就在這個實(shí)驗室，他又作出第三項重要發(fā)現(xiàn)--人工核蛻變。按照馬斯登某些早期實(shí)驗，在一個可以充入不同氣體的圓筒中裝置一個α粒子源，在圓筒的一端開一個小孔，蓋上金屬片，一些原子可以穿過金屬片逸出。圓筒內(nèi)充入氮，就產(chǎn)生高能粒子，它們正是氫核（即質(zhì)子）。盧瑟福指出，“在與高速α粒子迎頭碰撞中產(chǎn)生的強(qiáng)力作用下，氮原子蛻變了，而釋放出來的氫原子是構(gòu)成氮核的一個組成部分。”盧瑟福成功地作出了第一次嬗變。[www.LiShiJinTian.com]盧瑟福同詹姆斯-查德威克在1920年到1924年間繼續(xù)指出，在用α粒子轟擊時，大多數(shù)較輕元素發(fā)射質(zhì)子。

盧瑟福在這一領(lǐng)域中的種種成就，實(shí)際上開創(chuàng)了一門完全嶄新的學(xué)科--核物理學(xué)。