最后一個(gè)土豆

盧瑟福的家庭并不富裕，他的父親是從蘇格蘭到新西蘭的移民，以種植亞麻和裁鋸鐵路所需的枕木為生，他的母親是一名鄉(xiāng)村小學(xué)的教員。盧瑟福從小就幫著父親開墾土地和勞作。他小時(shí)候在村里的學(xué)校上學(xué)，雖然成績優(yōu)異，但是大家并沒有想到他以后會(huì)成為一位科學(xué)家。

小學(xué)畢業(yè)后，他以優(yōu)異的成績考入納爾遜中學(xué)，并獲得了獎(jiǎng)學(xué)金。后來，他參加了新西蘭大學(xué)的獎(jiǎng)學(xué)金考試，也順利考上。得知考試結(jié)果的那天，盧瑟福正在地里挖土豆。他的母親興奮地?fù)]舞著手臂大聲朝他喊道：“歐內(nèi)斯特，你考上了！”盧瑟福一開始沒明白母親指的是什么考上了，過了一會(huì)兒，他突然明白了母親的意思，隨即甩掉手中的鐵鍬，說道：“這也許是我挖的最后一個(gè)土豆吧?！?/p>

而后，盧瑟福來到新西蘭大學(xué)讀書并順利獲得理學(xué)學(xué)士、文學(xué)學(xué)士、文學(xué)碩士學(xué)位。1895年，盧瑟福從新西蘭大學(xué)畢業(yè)后，在“1951獎(jiǎng)學(xué)金”的資助下到英國卡文迪許實(shí)驗(yàn)室深造。1898年，他又到加拿大麥吉爾大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)教授。1907年，他返回英國，到曼徹斯特大學(xué)任物理系主任。1919年，他到卡文迪許實(shí)驗(yàn)室當(dāng)主任。在科研領(lǐng)域，他取得了眾多開創(chuàng)性成果，首先提出放射性半衰期概念，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功證實(shí)原子的中心有原子核，根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，首次實(shí)現(xiàn)人工核聚變反應(yīng)，等等。

物理學(xué)家緣何獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

1908年，盧瑟福榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)原因是他在“對(duì)元素衰變以及放射化學(xué)的研究”上取得了重要成果?；瘜W(xué)元素半衰期一詞就是盧瑟福引入的。盧瑟福在研究釷的射氣（實(shí)際上就是氡氣）時(shí)，發(fā)現(xiàn)釷射氣的放射性衰減得很快，后來發(fā)現(xiàn)鐳、錒產(chǎn)生的射氣也有這些特征。為了更好地描述這一規(guī)律，盧瑟福引入了半衰期一詞。盧瑟福指出，鈾、釷和鐳的明顯不變的放射性強(qiáng)度，是因?yàn)樗鼈兊陌胨テ诒热说膲勖L得多。后來，盧瑟福還將他對(duì)化學(xué)元素放射性的研究寫成了一本書——《放射性》，該書也成為了這一領(lǐng)域的經(jīng)典著作。而后，盧瑟福在研究中發(fā)現(xiàn)鈾、鐳、釷原子可以自發(fā)裂解，在裂解的過程中，它們產(chǎn)生α和β粒子，這一發(fā)現(xiàn)打破了之前奉行的原子永恒不變學(xué)說。

獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的盧瑟福也有些意外。在他的一生中，他經(jīng)歷過各種不同的變化，但最快的變化要算這一次了，因?yàn)樗谷粡奈锢韺W(xué)家一下子變成了化學(xué)家。他曾說：“我一個(gè)搞物理的怎么就得了個(gè)化學(xué)獎(jiǎng)呢？這是我一生中絕妙的一次玩笑?！?/p>

撕裂原子的“煉金術(shù)士”

1937年，盧瑟福出版《當(dāng)代煉金術(shù)》一書，他在研究中分解了原子，成為世界上第一個(gè)成功的“煉金術(shù)士”（盧瑟福不太喜歡這個(gè)頭銜）。盧瑟福的實(shí)驗(yàn)裝置十分簡單，裝置內(nèi)的氣體可以通過活栓通入或抽出，裝置內(nèi)的放射源可以左右移動(dòng)，往裝置中充入氮?dú)?，并進(jìn)行觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。盧瑟福及其學(xué)生通過威爾遜云室的記錄，找到了氮?dú)庠讦亮Ｗ愚Z擊下產(chǎn)生氫核的證據(jù)。盧瑟福將從氮中轟擊出來的粒子稱為質(zhì)子。

參考資料

[1]田川.紀(jì)念原子核物理學(xué)家E·盧瑟福誕辰150周年[J].物理教師，2021，42（10）：72-75.

[2]趙繼軍，劉嬋，劉樹勇.發(fā)現(xiàn)質(zhì)子-中子-核裂變的“三部曲”：紀(jì)念盧瑟福原子核結(jié)構(gòu)探索百年[J].物理通報(bào)，2015（5）：122-126.

[3] 王藝霖，周順.盧瑟福：嬗變與質(zhì)子[J].現(xiàn)代物理知識(shí)，2019，31（5）：60-62.

歐內(nèi)斯特·盧瑟福

歐內(nèi)斯特·盧瑟福（1871—1937），著名物理學(xué)家，1908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，被譽(yù)為“原子核物理學(xué)之父”。1871年，他生于新西蘭的一個(gè)工人家庭，1895年進(jìn)入英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。1911年，他根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，該實(shí)驗(yàn)被評(píng)為“物理最美實(shí)驗(yàn)”之一。他提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型，為原子結(jié)構(gòu)的研究作出很大的貢獻(xiàn)，也為原子物理學(xué)這一新的科學(xué)領(lǐng)域作了許多開創(chuàng)性的工作。