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欧内斯特卢瑟福

欧内斯特卢瑟福(英语:Ernest Rutherford,1st Baron Rutherford of Nelson,1871年8月30日-1937年10月19日),英国著名物理学家,知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。

卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,他荣获1908年诺贝尔化学奖。

卢瑟福领导团队成功地证实在原子的中心有个原子核,创建了卢瑟福模型(行星模型)。他最先成功地在氮与α粒子的核反应里将原子分裂,他又在同实验里发现了质子,并且为质子命名。第104号元素为纪念他而命名为“”。

1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位(文学学士、文学硕士、理学学士)。1895年在新西兰大学毕业后,获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室,成为汤姆孙的研究生。提出了原子结构的行星模型,为原子结构的研究做出很大的贡献。1898年,在汤姆孙的推荐下,担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那儿呆了9年。于1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆孙,担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会会长。1931年受封为纳尔逊男爵,1937年10月19日因病在剑桥逝世,与牛顿和法拉第并排安葬,享年66岁。

他关于放射性的研究确立了放射性是发自原子内部的变化。放射性能使一种原子改变成另一种原子,而这是一般物理和化学变化所达不到的;这一发现打破了元素不会变化的传统观念,使人们对物质结构的研究进入到原子内部这一新的层次,为开辟一个新的科学领域原子物理学,做了开创性的工作。

1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型。该实验被评为“物理最美实验”之一。

1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子,并测定了它的电荷与质量,它的电荷量为一个单位,质量也为一个单位,卢瑟福将之命名为质子。

他通过α粒子为物质所散射的研究,无可辩驳的论证了原子的核模型,因而一举把原子结构的研究引上了正确的轨道,于是他被誉为原子物理学之父。由于电子轨道也就是原子结构的稳定性和经典电动力学的矛盾,才导致玻尔提出背离经典物理学的革命性的量子假设,成为量子力学的先驱。

人工核反应的实现是卢瑟福的另一项重大贡献。自从元素的放射性衰变被确证以后,人们一直试图用各种手段,如用电弧放电,来实现元素的人工衰变,而只有卢瑟福找到了实现这种衰变的正确途径。这种用粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应的方法,很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。在卢瑟福的晚年,他已能在实验室中用人工加速的粒子来引起核反应。

有个外号叫“鳄鱼”

卢瑟福从小家境贫寒,通过自己的刻苦努力,这个穷孩子完成了他的学业。这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回勇往直前的精神。后来学生为他起了一个外号鳄鱼,并把鳄鱼徽章装饰在他的实验室门口。因为鳄鱼从不回头,他张开吞食一切的大口,不断前进。

摇身一变成为“化学家”

1908年,卢瑟福获得该年度的诺贝尔化学奖,他对自己不是获得物理学奖感到有些意外,他风趣地说:“我一个搞物理的怎么就得了个化学奖呢?”“这是我一生中绝妙的一次玩笑!”

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。1922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。

是我制造了波浪

卢瑟福属于那种“性格极为外露”的人,他总是给那些见过他的人留下深刻的印象。 他个子很高,声音洪亮,精力充沛,信心十足,并且极不谦虚。当他的同事评论他有不可思议的能力并总是处在科学研究的“浪尖”上时,他迅速回答道:“说的很对,为什么不这样?不管怎么说,是我制造了波浪,难道不是吗?”几乎所有的科学家都同意这一评价。

最后一个土豆

1895年,在农场挖土豆的卢瑟福收到了英国剑桥大学发来的通知书,通知他已被录取为伦敦国际博览会的奖学金生。卢瑟福接到通知书后扔掉挖土豆的锄头喊道:“这是我挖的最后一个土豆啦!”

身后哀荣

卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值100元上面,作为国家对他最崇高的敬意和纪念。
  

桃李满天下

当人们评论卢瑟福的成就时,总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖:

1921年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖;

1922年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖;

1922年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖;

1927年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖;

1935年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖;

1948年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖;

1951年,卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿,共同获得诺贝尔物理奖;

1978年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。

有人说,如果世界上设立培养人才的诺贝尔奖金的话,那么卢瑟福是第一号候选人。

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,即原子不可能是质量均匀分布大小为1埃的球。

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。

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。

不要让我看到任何人在我们(物理)系里谈论宇宙。

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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