——原子核的发现
上回说到物理学家卢瑟福,却收到一张要他去领诺贝尔化学奖的通知。但是卢瑟福还是关心物理本身的问题,领奖回来之后便将助手们召集在一起说:“过去我们只是捕捉到了放射性元素自己衰变时放出的粒子,除了这些粒子到底原子内还有什么东西就不得而知。还有那些不会天然放射的元素我们就更难知其家底。不入虎穴,焉得虎子,现在唯一的办法就是要将原子砸碎,看看它里面到底还有什么东西。”
卢瑟福天生一个帅才,他来曼彻斯特还没有几天,身边早已聚集了盖革、莫斯利、玻尔、查德威克、安德雷德等一批年轻人,他们来自德、英、法、丹麦等国,卢瑟福的实验室简直是一个“科学国际”,而这些人以后也都成为一个个很有建树的物理学家。当时他们一听卢瑟福的战斗动员令,立刻摩拳擦掌,开始了一个新实验。
新实验是这样设计的:要打碎原子就得找一种炮弹,当时看来最理想的就是α粒子,它速度快,质量大。原子结构如果真的是汤姆孙所说的西瓜模型,α粒子就会顺利地穿过松软的瓜瓤而笔直地前进。而这时盖革已经帮卢瑟福设计好了一个能计算出镭放射出α粒子的仪器,这是以后所有向原子核进攻的科学家都离不开的武器,它就以盖革的名字命名,叫“盖革计数器”。靠盖革计数器,他们已能准确地算出在1‰克镭里每秒钟能发射出136万个α粒子。现在他们准备好了放射源,又以金箔为靶子,靶子一边放一个荧光屏,通过显微镜观察穿过金箔的α粒子是否都落在了屏上。
这是一种很费力又很枯燥的工作,助手们常常坐一天也看不出什么新情况。一天,卢瑟福推门走进实验室,凑到显微镜前看了一会儿荧光屏上那一点点的闪光。盖革说:“也许汤姆孙的模型是对的,你看α粒子全都顺利通过了。”
“果真是全部吗?要多看,细看,实验要重复几次、几十次、上百次,只有重复才能发现偶然的现象,而必然的规律又常常寓于这偶然之中,居里夫人不是重复测试了几乎能找到的所有元素,才找到有放射性的镭吗?”
卢瑟福说着将荧光屏和显微镜从金箔后面移到侧面,他吩咐盖革多换几个角度,多看一会儿。又过了一天,他正在办公室里备课,盖革急慌慌地跑进来,拉着老师就往实验室里走。原来他发现了一个偶然的现象,就是虽然绝大部分α粒子都沿直线穿过了金箔,但是也有极少数的α粒子却出现偏转,有的大于90°,还有的甚至出现180°的偏转,竟直直地反弹回来。卢瑟福从此就钻进实验室里,一连几天没有出来。他对学生们说:“我们发现了一个多么奇怪的现象,就好像是一群炮兵对着一张薄纸片开炮,而炮弹反而又被弹回炮筒里。虽然弹回来的极少,但这里面必定有一个我们还未发现的秘密。”
他们经过大量的数据记录分析,知道了射出去的每八千个α粒子就有一个被弹回来或者偏到一旁。
正是:
阿翁海边点沙粒,第谷深夜查星辰。
更有卢氏数电子,科学属于细心人。
却说卢瑟福和他的学生们将反弹回来的α粒子仔细一数,立即悟出一个道理。β粒子带正电,比电子大7000倍,电子没有这么大的力气使它偏转。那么除电子外,原子内一定有一个集中了全部正电荷而且质量很大的核,它对α粒子有一个很强的电荷排斥力,α粒子一碰到它就会被一把推了回来。但是这个核很小,它在整个原子中的位置犹如太阳在整个太阳系里的位置,四周是大大的宇宙空间,难怪发射八千个粒子才有一个可能撞上它。于是卢瑟福立即抓过一支铅笔在纸上随手画了一个图说:“你们看,我认为原子模型可能不是汤姆孙先生描绘的那个西瓜,倒是哥白尼描绘的太阳系。原子的中心有一个带正电、体积小、质量大的核,核外空****的天空里有一些质量很小、带负电的电子在绕它运动。”
助手们闻听此言一齐欢呼起来:“您是说我们在小小的原子内部又发现了一个太阳系?”