本文內(nèi)容部分來源于第44期《少年時(shí)》讀物，詳情看文末

- 原子核的發(fā)現(xiàn) -

上回說到1911年，一個(gè)更先進(jìn)的模型被盧瑟福提出了：這就是大家非常熟悉的“行星模型”。但他的成就，又離不開“放射性元素”的發(fā)現(xiàn)——時(shí)間回到1896年，貝克勒爾在研究一種鹽晶體的熒光現(xiàn)象時(shí)，把晶體放在了用紙包裹的照相底片上。在晶體沒有接受陽光照射的情況下，把晶體和底片一起放進(jìn)了抽屜。幾天后，他發(fā)現(xiàn)，在黑暗環(huán)境中，這些底片竟然被嚴(yán)重曝光了！這說明，這些金屬鹽本身就會(huì)發(fā)出輻射！

這一發(fā)現(xiàn)，引起了居里夫婦的好奇心，他們明白這種輻射的源頭應(yīng)該是某些元素——在處理了大量的礦石后，他們設(shè)法分類出兩種新的放射性元素，釙和鐳。

圖片來源：2018年8月第44期《少年時(shí)》

放射性元素的發(fā)現(xiàn)，給了科學(xué)家這樣的啟示——首先，當(dāng)時(shí)認(rèn)為組成物質(zhì)的基本粒子的原子會(huì)從一種元素衰變成另一種元素。這從某種意義上也暗示著，原子是可分的，而且原子里或許還有著很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

就在居里夫婦向世人宣告他們發(fā)現(xiàn)的這兩種新元素的同一年，1898年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物所發(fā)出的射線有兩種不同類型：一種是極易吸收的，他稱之為α射線；另一種有較強(qiáng)的穿透能力，他稱之為β射線。后來法國化學(xué)家維拉爾又發(fā)現(xiàn)具有更強(qiáng)穿透本領(lǐng)的第三種射線γ射線。

圖片來源：2018年8月第44期《少年時(shí)》

現(xiàn)在我們知道，這三種射線的本質(zhì)其實(shí)是不一樣的。α射線其實(shí)是不帶電子的氦原子核，里面有兩個(gè)中子兩個(gè)質(zhì)子。當(dāng)鈾衰變的時(shí)候，會(huì)散放出α射線，變成釷。α射線的強(qiáng)度很弱，不足以穿透一張白紙。

β射線其實(shí)就是電子。當(dāng)碳衰變成氮時(shí)，會(huì)散發(fā)出β射線，它的強(qiáng)度是可以穿透白紙的，不過卻不足以穿透掌心。順便說一句，碳的衰變，是碳定年法的理論基礎(chǔ)。

此外，鈾還可以衰變散發(fā)出γ射線，它由光子組成，其強(qiáng)度可以穿透白紙和掌心，但不足以穿透水泥墻。

當(dāng)然，這都是后話?；氐疆?dāng)時(shí)，可以說這些高速射線的發(fā)現(xiàn)，是給了物理學(xué)家一個(gè)“轟開”原子并了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力武器。在這其中，又由于組成α射線的α粒子帶有巨大能量和動(dòng)量，就成為盧瑟福用來打開原子大門的鑰匙。

圖片來源：2018年8月第44期《少年時(shí)》

這個(gè)被評為“物理最美實(shí)驗(yàn)”之一的實(shí)驗(yàn)聽上去非常簡單：他們用α射線去轟擊一層金箔，在某些情況下，α粒子的路徑與入射的原始方向發(fā)生了很大角度的偏轉(zhuǎn)，甚至出現(xiàn)了被反彈回來的情況。這讓盧瑟福驚喜不已，因?yàn)檫@證明葡萄干面包木星是存在問題的——因?yàn)樵谶@一模型中，電子是均勻分布在帶正電荷的物質(zhì)中，那么這種物質(zhì)的密度應(yīng)該很小，α粒子如果裝不到質(zhì)量較大的物質(zhì)是絕不應(yīng)該發(fā)生這種情況的。

圖片來源：2018年8月第44期《少年時(shí)》

這就好比用子彈射擊一只西瓜，結(jié)果子彈被彈了回來！

因此，盧瑟福提出：原子中有一個(gè)質(zhì)量非常大、但體積非常小、而且?guī)д姾傻脑雍?。也正是這個(gè)核，使得α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，甚至反彈！