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为什么人们称卢瑟福为“原子核之父”?

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  说起“原子核之父”人们就会想起卢瑟福,因为卢瑟福的发现,人们才知道原子核的存在,因此,卢瑟福被人们称为“原子核之父”了。

卢瑟福及原子核模型
卢瑟福及原子核模型

  为什么人们称卢瑟福为“原子核之父”?

  英国物理学家卢瑟福根据α粒子的散射实验结果,于1911年发现了原子核的存在,并据此提出了类似太阳系结构的原子模型:原子中央是带有正电荷的原子核,所有带负电荷的电子就像行星绕着太阳一样围着原子核旋转。这一理论模型极大地改变了科学界对原子结构的认识,为后来深入探讨原子结构奠定了基础。1919年,卢瑟福通过放射性元素钋的α粒子轰击氮原子,获得了氧的同位素,第一次实现了元素的人工转变。1920年,他预言了中子的存在,认为原子核内部存在某些不带电的粒子,这些粒子很容易打入原子核内,和原产核结合或者完成蜕变,这种粒产就是中子。人们用中子作“炮弹”轰击原子核,引发原子核的链式反应,并释放出巨大的原子能。现代原子研究从此进入了一个全新时代,而卢瑟福也理所当然地被人们称为“原子核之父”了。

  卢瑟福简介

  卢瑟福全名,欧内斯特·卢瑟福(1871年8月30日——1937年10月19日),英国著名物理学家,知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。

  卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,他荣获1908年诺贝尔化学奖。

  不仅如此,当人们评论卢瑟福的成就时,总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖:

  1921年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖;

  1922年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖;

  1922年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖;

  1927年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖;

  1935年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖;

  1948年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖;

  1951年,卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿,共同获得诺贝尔物理奖;

  1978年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。

α粒子的散射实验模型
α粒子的散射实验模型

  α粒子的散射实验

  实验用α粒子轰击金箔,根据之前汤姆孙的“枣糕模型”,所有α粒子应该都能穿过金箔沿原方向前进。然而真实的实验结果出乎卢瑟福的意料:

  1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进.

  2、少数α 粒子发生了较大的偏转.

  3、极少数α粒子的偏转超过90°.

  4、有的甚至几乎达到180 °

  按照卢瑟福的话说,“好像把一颗炮弹发射到一张砂纸上,竟被砂纸弹回来一样不可思议”。他不得不再提出一个新的假设来解释这些现象。后来,卢瑟福推翻汤姆孙的“枣糕模型”,确定原子内部必须有个小原子核。

原子核的结构

  原子核由什么组成?

  原子核(atomic nucleus)简称“核”。位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。

  原子核极小,它的直径在10-15m——10-14m之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。原子核的密度极大,核密度约为1017kg/m3,即1m3的体积如装满原子核,其质量将达到1014t,即1百万亿吨。

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