在上世紀(jì)30年代物理學(xué)界探尋原子和原子核的過(guò)程中，物理學(xué)家盧瑟福尋找到了最簡(jiǎn)單的構(gòu)想來(lái)表述它的結(jié)構(gòu)，設(shè)想原子核由剛性的小球組成，像斯諾克臺(tái)球，用這樣難以置信的圖型，盧瑟福可以構(gòu)建宇宙中所有的元素，他可以解釋由同樣基本成為組成的不同原子間如此巨大的差異。
氫是最簡(jiǎn)單的元素，只有一個(gè)球組成，盧瑟福稱其為質(zhì)子，在希臘語(yǔ)中是“第一個(gè)”的意思。通過(guò)往原子核中加入更多的質(zhì)子，全部其他的元素就被制造出來(lái)了，就是如此簡(jiǎn)單。
比如，氦是第二輕的原子，由兩個(gè)質(zhì)子組成，而鋰有三個(gè)質(zhì)子。碳是所有生命最基本的元素，有6個(gè)質(zhì)子，我們所呼吸的氧有8個(gè)。鈾是自然界中最重的元素，有92個(gè)質(zhì)子！
這是盧瑟福充滿靈感的構(gòu)想，每個(gè)元素通過(guò)其原子核質(zhì)子的數(shù)目而定義，這是一個(gè)極為優(yōu)雅而又簡(jiǎn)單的構(gòu)想，解釋了我們周圍所見(jiàn)的宇宙萬(wàn)物多樣性的構(gòu)造！
但正如科學(xué)家們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的那樣，大自然從來(lái)不像它第一眼看上去那樣簡(jiǎn)單。果真，一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題隨著盧瑟福的質(zhì)子出現(xiàn)了，一個(gè)威脅到整個(gè)原子項(xiàng)目發(fā)展的問(wèn)題，并且它是被一個(gè)盧瑟福親手提拔的人第一個(gè)確定的，他就是弗朗西斯-阿斯頓！
在劍橋大學(xué)勢(shì)，阿斯頓發(fā)明了一個(gè)令人難以置信的裝置，一臺(tái)光譜攝制儀，利用它，科學(xué)家們第一次可以測(cè)量單個(gè)原子的重量，之后他們發(fā)現(xiàn)盧瑟福的原子核模型有一個(gè)根本的問(wèn)題，主要是數(shù)字與計(jì)算出的不符，所有已知元素的原子，除了氫之外，都比它們本應(yīng)該的重的多。
比如，有兩個(gè)質(zhì)子的氦應(yīng)該是只有一個(gè)質(zhì)子的氫的兩倍重，但事實(shí)上是四倍重。盧瑟福明白那只能意味著一件事，除了質(zhì)子，原子核內(nèi)部還有別的東西，但那是什么呢？
科學(xué)家尋找這個(gè)答案花了12年時(shí)間。盧瑟福把全部資源都投入到這個(gè)項(xiàng)目里，他用各種手段督促學(xué)生和研究人員，一直到一個(gè)人的出現(xiàn)，一個(gè)出身卑微的北方小伙子，名叫查德威克。
查德威克發(fā)現(xiàn)的是在原子核內(nèi)與質(zhì)子在一起的另一種粒子，它幾乎和質(zhì)子一樣重，卻難以捉摸的多，因?yàn)樗粠щ姾?。技術(shù)上我們說(shuō)它對(duì)電視中立的，因此取名為中子。
中字的出現(xiàn)立刻解決了原子重量的問(wèn)題。比如，氦是氫的4倍重，原因就是它有兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，氧有8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子，使得它比氫重16倍。到了1932年，原子的家族終于完整了，科學(xué)家們宣布，宇宙中的每個(gè)原子都由三個(gè)基本成分組成：電子，繞原子核運(yùn)行的微小粒子，還有組成原子核的質(zhì)子和中子！
聯(lián)系客服
