1908

卢瑟福

Ernest Rutherford

卢瑟福（1871—1937），英国物理学家和化学家，1871年8月30日生于新西兰奈尔生附近的移民区。自幼聪明、勤奋好学，对科学技术产生浓厚兴趣。1889年卢瑟福考入坎特伯雷学院，1891年获文学学士学位，1892年获理学学士学位，1893年获得硕士学位。1895年他成为世界一流的剑桥大学卡文迪许实验室的第一位研究生。由于他入校前就已发明制作了可以收到几百米以外无线电信号的无线电检测器，而受到实验室主任汤姆生教授及剑桥大学教师们的赞赏，闻名全校。

卢瑟福的第一项重要研究，是对原子物理学起重大作用的放射性研究。他研究了铀和镭所发出的射线，发现了穿透力很强的射线，这就是命名为α、β、γ的射线；并且证实了α射线是带正电的氦离子流。1898年由汤姆生推荐，卢瑟福到麦基尔大学实验室任物理教授。在此期间，他于1900年又发现了从钍中逸出的气态放射性物质，这就是他命名的“射气”。他在研究钍射气和镭射气及它们的放射沉积物以及放射性元素钋时，发现这些放射性物质在某个特定时间的若干年之后，便失去放射性，即放射性是逐渐衰变的。其衰变速度均可用一个公式表示。通常放射性核素的衰变速度，是以衰变到原来一半数量时所需的时间，即半衰期表示。半衰期成为识别放射性核素的特性。例如镭的放射性核素衰变到原来数量的一半时需要1620年，即它的半衰期为1620年。卢瑟福还与索迪合作，发现从钍的化合物中分离出放射性核素也都会发生衰变，依此，他们确立了核素衰变理论“放射性既是原子产生的现象，又是新生物质化学变化的产物”。例如放射性元素钍，经过一系列的衰变反应，最后得到稳定的同位素铅。卢瑟福和索迪合作更重要的贡献，是他们提出了一个重要的概念“原子并非不可破”。

1904年卢瑟福的名著《放射性》一书在剑桥大学出版社出版后，受到科学界的普遍推崇。1905年卢瑟福与博特夫德合作，第一次提供了测定远古矿物样品年龄的方法。1907年卢瑟福开始主持曼彻斯特实验室的工作，该实验室是当时世界上仅次于卡文迪许实验室的物理实验室。在此期间，他的重大发现是以α粒子的散射实验为基础建立的“含核原子模型”。他认为原子的中心有一个带正电的原子核，电子在它的周围旋转，由于原子核和电子在整个原子中只占有很小的空间，因此原子中大部分是空的。1908年他因在核化学方面的巨大贡献而获得了诺贝尔化学奖，成为第八位获此殊荣的科学家。1911年他正式提出“行星系式”原子模型，在世界科学史上第一次打开了原子的神秘大门，使原子结构理论得以继续发展，对科学技术的发展具有极其深刻的意义。这一年，卢瑟福通过α粒子散射实验首先发现有原子核存在，并据此提出核型原子模型，这是他对科学的最大贡献。1912年玻尔来访，将卢瑟福的原子模型加上普朗克的量子论得到玻尔原子模型，计算结果与由实验得到的氢原子光谱完全一致，玻尔因此获得1922年诺贝尔物理学奖。

1919年，卢瑟福首次进行了人工核反应实验，成功地用高速α粒子轰击氮原子¹⁴N，结果氮原子转化为质子和氧原子¹⁷O。标志着人类第一次实现了改变化学元素的人工核反应，很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。1920年，卢瑟福曾预言重氢和中子的存在。1921年他接替了汤姆生继任卡文迪许实验室主任。这座实验室培养了包括卢瑟福在内的诺贝尔奖得主共25位，成为世界知名的科学家的摇篮。卢瑟福1922年获得英国皇家学会最高奖章——科伯莱奖章；1925年当选为英国皇家学会主席；1931年被封为勋爵，英王乔治五世亲赐卢瑟福一等功的最高荣誉。卢瑟福一生贡献卓著，然而他从不居功自傲、十分谦虚。他总结一生有三项发现：一是为汤姆生证实了电子的存在；二是放射性；三是指导他的学生莫斯莱发现元素的原子序数与它产生的X射线波长之间的关系。他首先提出了放射性元素的蜕变理论，首先完整地阐述了具有核结构的原子模型，并首次成功地实现了元素的人工嬗变。在物理和化学两大领域均作出重大贡献，成为放射学的开拓者和原子物理学的奠基人。

卢瑟福一生培养了许多杰出的科学家，包括玻尔、威尔逊、莫斯莱等，其中有12位获得诺贝尔奖。这位揭开原子秘密的伟大科学家，于1937年10月19日在英国剑桥大学逝世，享年66岁。

著作：《放射性》（1904）、《放射性的转变》（1906）、《放射性物质及其辐射》（1913）、《新点金术》（1937）等。