敲開原子核的大門

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1、敲開原子核的大門敲開原子核的大門　　多年來，湯姆遜兼任著劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任和三一學(xué)院院長的職務(wù)。1919年，他辭去卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任的職務(wù)，并且推薦盧瑟福做他的接班人。　　盧瑟福擔(dān)任了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任以后，開展的第一件重大的科研工作，就是解剖原子核?！　】墒?，一個(gè)金原子核的半徑只有厘米，哪里去找一把能切開它的鋒利的小刀呢？用錘子打吧，原子核又不是個(gè)核桃，要用什么樣的錘子呢？為了這件事，盧瑟福想了好久?！　∷叵肫鹚蜕w革一起做過的α粒子散射實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)有極少數(shù)的α粒子會(huì)反彈回來，說明這些α

2、粒子是正對著金原子核撞去的，只是由于受到同性電荷的斥力而被彈了回來。能不能設(shè)法使α粒子克服斥力，打在原子核上呢？這就需要兩個(gè)條件?！　〉谝唬亮Ｗ拥乃俣纫銐虼?，盧瑟福選用了鐳C′放出來的α粒子，它的速度達(dá)到19200公里／秒。　　第二，同性電荷的斥力的大小與電荷的多少成正比，金原子核有79個(gè)單位陽電荷，所以斥力很大。要使α粒子能打到原子核上，這個(gè)原子核的陽電荷越少越好，所以要選用列在周期表前面的一些元素?！　”R瑟福作了一個(gè)可以抽真空的黃銅罐子，罐中放著一片涂有鐳C′的小片，它不斷地射出快速的α粒子。

3、正對著這個(gè)小片的銅罐一端，有個(gè)小窗口，窗口上涂著硫化鋅。如有α粒子射在窗口上，窗口就會(huì)發(fā)出閃光?！　”R瑟福已經(jīng)知道放射性元素放射出來的α粒子，在空氣中只能通過一定的距離，這叫做α粒子的“射程”。不同的放射性元素放射出來的α粒子的射程是不一樣的，鐳C′放射的α粒子在空氣中能射7厘米遠(yuǎn)?！　≡阢~罐中涂有鐳C′的小片離硫化鋅窗口要比7厘米遠(yuǎn)一些，所以α粒子剛好射不到硫化鋅上，在一般情況下，窗口不會(huì)發(fā)出閃光?！　”R瑟福讓他的助手馬斯登抽掉罐中的空氣，換上各種不同的氣體來研究?！　∮幸惶?，馬斯登向盧瑟福報(bào)告了一

4、個(gè)新發(fā)現(xiàn)：在罐內(nèi)充了氫氣，本來不發(fā)閃光的硫化鋅窗口上出現(xiàn)了閃光。但是這閃光和α粒子所發(fā)出來的閃光不一樣，可能是一種新的粒子。這種新的粒子是什么呢？　　用湯姆遜的方法做實(shí)驗(yàn)證明，這是一種穿透力很強(qiáng)的速度比α粒子更快的粒子。它不是別的，原來就是失去電子的氫原子——?dú)浜??！　〗忉屖沁@樣的：快速的α粒子正對著氫原子核碰去，就像我們彈玻璃球一樣，一個(gè)球彈在另一個(gè)球上，就把另一個(gè)球彈開了；由于α粒子的質(zhì)量是氫核的4倍，所以碰撞以后，氫核以更大的速度彈開去了。　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明，α粒子確實(shí)打到氫原子核上了。　　馬斯登

5、繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)?！　∷麚Q上了二氧化碳?xì)夂脱鯕猓@時(shí)候，硫化鋅窗口不發(fā)生閃光?？磥硌鹾撕吞己硕急容^重，即使受到α粒子碰撞，也彈不遠(yuǎn)?！　Q上了氮?dú)庖院?，窗口上又出現(xiàn)閃光了。難道是α粒子推動(dòng)了氮原子核嗎？這不可能，因?yàn)榈雍说馁|(zhì)量要比α粒子大兩倍多。進(jìn)一步的研究表明，引起硫化鋅閃光的還是氫原子核?！　∵@又是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，盧瑟福的助手們都跑來看，大家熱烈地討論了這個(gè)現(xiàn)象。有人提出來：這是α粒子撞擊了氮原子核，從氮原子核中打出來的氫原子核?！　　斑@是可能的?！北R瑟福說，“但是，現(xiàn)在下這個(gè)結(jié)論還早了一點(diǎn)。誰能保證

6、我們用的氮?dú)庵袥]有混人一些氫氣或水汽呢？要知道，一個(gè)水分子中有兩個(gè)氫原子，α粒子打到水分子上，也會(huì)把氫原子打下來。那就是擊破了分子，而不是擊破了原子核。”　　科學(xué)是不容許一點(diǎn)馬虎的?！　≈謧冮_始更仔細(xì)地做起實(shí)驗(yàn)來。他們把氮?dú)庵械乃涂赡艽嬖诘臍錃舛寂懦蓛粢院?，再把它充到銅罐內(nèi)去做實(shí)驗(yàn)。結(jié)果在α粒子的轟擊下，還是出現(xiàn)了高速的氫原子核。　　氮原子核真的被α粒子打破了！　　是不是還可以打破一些別的元素的原子核呢？他們改裝了儀器，又做了不少實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用α粒子射擊氖、鎂、硅、硫、氯、氬和鉀，都會(huì)打出

7、高速的氫原子核來?！　≡雍吮淮蚱屏?！在各種元素的原子核里面，都打出了氫原子核。這說明氫原子核是各種元素的原子核的重要組成部分。盧瑟福給氫原子核起了一個(gè)專門名字——質(zhì)子。　　α粒子射中氮原子核，放出來質(zhì)子，那么氮原子核變成什么了呢？α粒子又到哪里去了呢？這些問題，在當(dāng)時(shí)人們還不太清楚。又過了幾年才通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：α粒子打到氮原子核里去了，在放出高速質(zhì)子的同時(shí)，氮原子核變成了氧原子核?！　∵@是一件非常了不起的大事。古時(shí)候的煉金術(shù)士早就想把一種元素轉(zhuǎn)變成另一種元素，希望能點(diǎn)石成金，他們始終沒做到。而如今

8、，在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室中，第一次實(shí)現(xiàn)了這個(gè)古老的幻想?！　∵@是第一次實(shí)現(xiàn)的人工核反應(yīng)。