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12.近代原子核物理学之父

 惊涛拍岸849 2016-04-09

年轻的卢瑟福

“卢瑟福不仅是一位伟大的科学家,而且也是一位伟大的导师,在他的实验室中培养出如此众多杰出物理学家,恐怕没有一位同时代的科学家能与卢瑟福相比。科学史告诉我们,一位杰出科学家不一定是一位伟人,而一位伟大的导师则必须是伟人。” ——1978年诺贝尔物理奖获得者俄罗斯科学家卡皮查,同时也是卢瑟福的学生。

1.卢瑟福年表

1871年 8月30日生于新西兰(New Zealand)尼耳逊(Nelson)。

1889年 卢瑟福进入坎特布里学院

1895年 赴英入剑桥大学卡分地西(cavindish)实验班为研究生,深受主持人汤木生赏识。

1898年 卢瑟福到加拿大蒙特利尔麦吉尔大学担任麦克唐纳实验室的物理教授。他依放射性物质的贯穿能力将此分类为α射线、β射线和γ射线,并且完成放射性转变的学说。

1903~1905 卢瑟福发现镭

1907年 回到英国在曼彻斯特的维多利亚大学担任教授。

1908年 因他证明了放射性是原子的自然衰变,获诺贝尔(Nobel)化学奖。

1909年~1911年 卢瑟福在英国曼彻斯特(Manchester)大学用α粒子撞击一片薄的金箔,他注意到大部分的α粒子都能通过金箔,但却有八千分之一会回跳。完成α粒子散射的实验。后称之为”卢瑟福散射”(又称为金箔实验)

1911年 证明原子是由带负电的电子环绕带正电的原子核所组成,

1919年 他成功的证明了氮原子核,会被快速的阿尔法粒子撞击而分裂,并放出氧原子核,这个伟大的实验,使得卢瑟福成为第一个改变元素的人。并发现质子,预言中子的存在.

1937年10月19日 逝于剑桥。

2.早期的经历

1871年8月13日,卢瑟福出生在新西兰南岛纳尔孙附近的一个普通农民家庭,父亲是一名农民,母亲是一名农村教师,家庭的环境使卢瑟福从小习惯了艰苦的生活,养成了热爱劳动,艰苦朴素的生活习惯.5岁时,进入福克斯希尔村小学,11岁那年,全家搬到了皮洛拉桑德,在这里考入纳尔孙中学,在入学考试中,满分600分,他得了580分,英语、法语、拉丁语、历史、数学、物理、化学都是第一名。

1890年又进入坎特伯雷学院(大学)学习,在这里他有了自己的第一个实验室,当年又发表了自己的第一篇论文,是关于用高频放电使铁磁化的问题,后来又用巧妙的实验证明了高频放电。仅仅是“表面一层,他是这样做的,将磁化的铁丝浸入硝酸,把表面溶解掉,磁性消失,这篇论文使获他得了硕士学位。”卢瑟福和居里夫人都是以研究铁的磁性开始了他们的科学生涯,这是个奇妙的巧合。

卢瑟福一直想进入英国(当时的科技中心)继续进行学习研究,却苦于没有资金,但机遇总偏爱有准备的人。恰好在1894年,有一次争夺1851年伦敦博览会提供的奖学金考试,他参加了,并获得了成功。他接到通知时,正在帮父亲挖土豆,当他读完送来的喜讯电报时,高兴地举着里的锄头和土豆说:“爸爸,这是我一生中挖的最后一颗土豆了”之后,卢瑟福远涉重洋,于1895年9月到达英国剑桥大学,作了J·J·汤姆孙的研究生,真正开始了物理学研究的生涯。

3.“鳄鱼的精神”

进入剑桥大学,卢瑟福敏锐的观察力和思维方式使他很快便崭露头角,名声大振。他到来不久,一位同学写到:“我们这里从地球上与我们相对的地方来了一只兔子,它正在挖掘非常深的洞。”(这里的“兔子”并非贬义)汤姆孙非常欣赏他的才能,1898年加拿大麦克吉尔大学物理学教授空缺,学校派人前往英国物理学人才最集中的卡文迪许实验室来聘请教授,J·J·汤姆孙向他们推荐了自己最得力的助手卢瑟福,他在推荐信中写到:“在独创性的科学研究中,我从未见过有比卢瑟福更加有热情和干练有为的学生。无论哪所大学请到卢瑟福去担任物理学教授,都将是十分荣幸的。”

就这样,27岁的卢瑟福前往加拿大的蒙特利尔,在麦克吉尔大学担任了物理学教授。在这里不久便硕果累累,接连不断,一发而不可收。1899年对天然放射性的研究取得了重大突破,他将辐射的三种射线命名为α射线、β射线和γ射线,并揭示了它们的本质。1902年又提出了放射性元素衰变的理论,后来,卢瑟福又根据放射性元素蜕变过程释放能量的原理,初步算出了地球的年龄约为50亿年,这一论断与今天公认的50亿至60亿年基本吻合。

1907年卢瑟福回到英国,应聘担任了曼彻斯特大学的物理学教授,曼彻斯特大学第一次成为全世界科学中心。

卢瑟福对放射性的研究使他在1908年获得诺贝尔化学奖,在得奖演说中幽默地说:“我现在从一个物理学家向化学家的转变是我到目前所见的最大的变化。”说完,大家报以热烈的掌声,卢瑟福并没有被这无上的荣誉和热烈的掌声所倾倒,而止步不前,他继续大步前进,探索科学的奥秘。

1909年他做了著名的α粒子散射实验,找到了打开原子迷宫的钥匙,1911年又提出了原子核式结构模型,纠正了以前人们对原子结构的错误认识,1919年第一次实现了元素的人工转变,用α粒子轰击氮原子,获得氧的同位素,1920年又预言了中子的存在,1932年被法国的查德威克证实。卢瑟福对真理孜孜不倦的追求不正像一只勇往直前、势不回头的鳄鱼吗?因此,1933年在剑桥大学修建蒙德实验室时,卢瑟福的学生,俄国的低温物理之父——卡皮查,专门请来了英国艺术家基尔,雕刻了三个雕像,其中的鳄鱼,用来纪念伟大的物理学家——卢瑟福。

4.杰出的学科带头人

     卢瑟福还是一位杰出的学科带头人,被誉为“从来没有树立过一个敌人,也从来没有失去一位朋友”的人。在他的助手和学生中,先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人。1912年度诺贝尔物理学奖的获得者玻尔曾深情地称卢瑟福是“我的第二个父亲”。 科学界中,至今还传颂着许多卢瑟福精心培养学生的小故事。

5.卢瑟福 - 名言警句

卢瑟福有很多有趣的名言,反映了他对科学的独特理解和幽默的语言   

1)这是我一生中碰到的最不可思议的事情。就好像你用一颗15英寸大炮去轰击一张纸而你竟被反弹回的炮弹击中一样。很生动地叙述了汤姆逊模型碰到的困难.  

2)科学研究,除了物理就是集邮。在卢瑟福的时代仅物理学形成了严密的体系和理论架构,而其他科学如生物学很大程度上还停留在分类和猜测的阶段。   

3)社会科学能够得到仅是:一些可以,另一些不可以。即认为社会科学是描述性的,是分类性的。   

4)不要让我看到任何人在我们(物理)系里谈论宇宙。反映了卢瑟福反对空谈,强调实际的工作态度,但具有讽刺意味的是正是卢瑟福开创的量子物理开启了谈论宇宙的大门,在今天的物理系里,宇宙论是标准的话题而非离经叛道。   

5)如果你的实验结果需要一个统计员,那你就需要重新设计一个实验了。好的实验应当是明晰,清楚的。不过今天大型实验所获得的数据不但需要统计员,还需要大型计算机的帮助。

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