揭开原子结构秘密(2)

在曼彻斯特大学工作期间，卢瑟福最大的科学成就之一是提出了原子的核式结构学说。事情是这样的，汤姆生发现电子的事实，使人们打破了原子是不可分割的物质最小单位的概念。既然电子是从原子里出来的，那么除电子之外，原子里还有什么东西呢？电子在原子里又是怎样分布的呢？为了说明原子的结构，汤姆生提出了一个原子模型。 他认为，既然原子从整体上看是中性的，而电子是带负电荷的，所以原子里必定有等量的正电荷存在。为了说明原子的稳定性，他假设电子均匀地分布在原子内的正电荷中，并在平衡位置附近振动。人们俗称汤姆生的原子模型为“葡萄干蛋糕模型”。当时，许多人认为汤姆生的模型已经成功地解决了原子结构的问题。而卢瑟福则认为，要了解原子里面有什么东西，最好是用“炮弹”打到原子里面去试探一下。他所选用的“炮弹”就是α粒子。 1909 年，卢瑟福的助手盖革和马斯顿进行了著名的“α粒子散射实验”。他们用α粒子去轰击很薄的金箔做的靶子，并通过荧光屏记数来观测穿过金箔的α粒子被金原子散射的情况。实验表明，绝大多数α粒子笔直地穿过金箔，有少数α粒子发生了偏折，只有极少数α粒子发生了大角度的偏折，甚至被反弹回来。如果根据汤姆生的模型来计算，根本不可能出现向后反弹的α粒子。事后卢瑟福回忆道：“在我的一生中，那是一件最难以置信的事。这就像你发射了一颗38 厘米口径的炮弹射向一张薄薄的卫生纸时，却被那张纸弹回来而打在你身上一样不可置信。”但是，实验事实是毋容置疑的。始终把实验看得高于一切的卢瑟福认为，汤姆生的模型与实验事实不相符。于是，在1911 年，他提出了“小太阳系”的原子模型：“原子的中心有一个核心，叫做原子核。电子围绕原子核在不停地旋转，原子质量的绝大部分以及原子内的全部正电荷都集中在原子核上。”卢瑟福根据“α粒子散射实验”发现了原子核，这件事具有重大科学意义。他因为开创了原子核物理学这一新领域，被人们尊称为原子核物理学之父。

1919 年，汤姆生因身兼两职而辞去了剑桥大学卡文迪许实验室主任职务，让贤推荐卢瑟福担任这个现代物理研究中心的主任职务。就在这一年，他用α粒子轰击氮的原子核，成功地实现了原子核的人工转变，并发现了质子。

从1925 年到1930 年，卢瑟福担任了伦敦皇家学会主席。1931 年，由于他在科学发展上所建立的功绩，受封骑士称号，并享有纳尔逊勋爵的爵位。他于1937 年10 月19 日卒于剑桥，并葬于牛顿和法拉第的墓地之侧。

卢瑟福不仅在科学研究方面取得了巨大的成就，而且在培养人才方面也做出了卓越的贡献。他培养的科研集体被人们亲切地称为“科学家的幼儿园”。在这个幼儿园里，他培养了两代世界上第一流的物理学家。在他的助手和学生中有14 人获得了诺贝尔奖，其中玻尔、威尔逊、里查逊、查德威克、阿普顿、布莱克特、鲍威尔、卡皮查、科克罗夫特和瓦尔顿共10 人获得诺贝尔物理学奖；索迪、阿斯顿、亥维赛和哈恩共4 人获得诺贝尔化学奖。这在科学发展史上和教育学史上是空前的，一个人能培养出这么多的世界科学冠军，使全世界的人们都感到惊讶和敬佩！那么，卢瑟福是怎样培养和教育学生的呢？下面就请看一看卢瑟福培养人才的故事。

1919 年4 月2 日，卢瑟福担任了剑桥大学卡文迪许实验室主任的职务。当时，他已经是一个赫赫有名的科学家了，但他仍然是那样和蔼可亲、平易近人。晚上，学生们常常到他家去，听他夫人弹钢琴，或听他活泼愉快的谈话。他坐在圆椅上，一边喝茶，一边给学生们讲自己的在科研活动中的经验教训，启发学生独立思考，鼓励学生走自己的道路。