从太阳到原子

地球是围绕太阳运转的，在太阳系中，共有九大行星，即金、木、水、火、土、天王星、海王星、冥王星以及人类赖以生存的地球。这九大行星无时无刻地环绕太阳运动，环绕半径，运行周期各不相同；另外各行星自身还有自转。就以地球为例吧，地球绕行太阳一周的时间为一年，而地球自转一周的时间则为一天。然而欧内斯特·卢瑟福却惊人地发现，原子的结构竟与太阳系的构成十分相似！1871年8月13日，卢瑟福生于新西兰，母亲是一名学校教师，父亲干过很多营生，农民、小工厂厂主等。他有六个兄弟和五个姐妹。少年时代的卢瑟福既聪明又伶利，尤其热衷于物理学与化学，这为以后的工作打下了良好的基础。
     原子核式结构的发现则是他为科学所作的一个最突出的贡献。原子是组成物质的基本单元，最初人们一直认为它是不可分割的。上世纪末到本世纪初，电子、质子、中子的发现，使人们认识到原子是可分的，它是由电子和原子核组成的，电子带负电，原子核则带正电，它们又是怎样构成原子的呢？起初，物理学家汤姆逊假想了一种结构模型，即认为原子核均匀分布在整个原子大小的空间里，电子则象一个个小球嵌在原子核上。可以这样打个比方，原子好比糯米粽子，糯米就好比带正电的原子核，而电子则好似嵌在糯米上的一个个大红枣。
     按照这种结构模型，原子核质量很大，几乎集中了所有的原子质量，电子质量与原子核相比则非常小。因此我们可以想到，当用另一个原子核来撞进这个原子核时，由于它们质量相近，两者的运动就应该象两个差不多的钢球碰撞相似。可是，卢瑟福和他的助手通过实验却发现，大部分入射的原子核几乎毫无阻力地通过原子空间，只剩下极小的原子核发生了类似钢球的碰撞！这是什么原因呢？这引起了卢瑟福的深思，显然用汤姆逊的结构是无法解释这个实验结果的。经过反复测量、反复思考，卢瑟福画出了上述原子结构图：原子核集中了几乎所有的原子质量但却占据极小的体积，位于原子的中间。质量极小的电子在原子核外整个原子大小的空间里围绕原子核运动。后来科学家还发现电子除绕核运动外，本身也有身旋，整个结构犹如太阳系的行星图，这就是卢瑟福的原子核式结构模型。