|基本粒子8︱卢瑟福是怎样发现原子核的？这个过程可不简单

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上节课我们说了卢瑟福在加拿大麦克吉尔大学工作了9年的时间，在这期间他发现了元素的善变以及放射性元素的半衰期，因此获得了1908年诺贝尔化学奖。
虽然这个奖是科学家最大的荣誉，但这并不是卢瑟福研究的终点，他其实一直想离开待了9年的地方，因为卢瑟福觉得加拿大离欧洲的科学中心有点远，尤其是远离了英国、法国和德国，可以说当时最厉害的人都在这三个地方。
1906年，卢瑟福如愿以偿就获得了曼彻斯特大学的教授职位， 1907年卢瑟福的实验室就来了两位年轻的物理学家，一个是博士后研究员汉斯·盖革，一位是大学生马斯登。
这就是回到英国的好处，不仅实验条件好，而且人才很多，实验室的脏活累活都可以让年轻人去干，自己只需要安排研究项目就行了。
很快卢瑟福就确定了研究的题目，用α粒子轰击金箔，观察α粒子穿过金箔以后的散射情况，那研究这个题目有两个原因：
第一个是卢瑟福的老师汤姆逊在1903年的时候提出了一个原子模型，他说：正电荷弥散着原子的空间里，而电子就镶嵌在正电荷里面，就像是布丁里面镶嵌着葡萄干一样。这个说法一直没有实验检验。
第二个是，本身α粒子的散射实验就是卢瑟福在1906的时候，当时他还在麦克吉尔大学，就做过这个实验，可能是限于当时的实验条件，以及精力有限，没做出啥结果。
所以他在曼彻斯特首要研究的就是这个题目，这个实验的设备说起来也简单，就是一个α粒子源，当时没有人工加速器，使用的是天然放射性元素镭释放出来的α粒子，速度大约为2.09×10^7米/秒， α粒子的速度可以通过电磁偏转实验测量出来，
然后我们先让镭源发出的α粒子经过一个开有狭缝的遮挡屏，在经过狭缝以后， α粒子就会变成狭窄的一束，然后我们在用这束α粒子去轰击金箔。
当α粒子经过金箔原子的时候， α粒子就会和金箔原子里面的东西发生相互作用，使得α粒子的路径发生偏移，然后我们在让这些被散射的α粒子，射到后面的硫化锌荧光屏上，当α粒子击中荧光屏的话，就会出现闪光。
所以我们只需要统计闪光的次数和位置，就能知道α粒子被散射以后的角度分布情况，当然也能看出在哪个角度上， α粒子被散射的概率最大。这个实验说起来容易，其实做起来是一个累活，需要在全黑的环境，统计数小时的闪光情况。当然这些活都是由盖革和马斯登完成的。
起初的实验并没有啥特别的发现，比如在1908年的时候，盖革给卢瑟福的报告是这样的，他说，随着偏转角度的增大，被散射以后的α粒子的数目会越来越少，在大于几度以后，就看不到α粒子了。
这个结果很符合当时的预期，当然也很符合汤姆逊的原子模型，只要一个α粒子可以穿透金原子，那所有的α粒子都可以轻松地穿过金原子。
因为汤姆逊说了正电荷弥散在整个原子空间，这样的情况会带来两种可能结果：α粒子它要么一个都通过不了，要么全都可以通过；
那实验结果是原子中弥散的正电荷整体上没有对α粒子产生影响， α粒子都可以通过金原子。那α粒子所发生的小角度的偏转，可以解释为是和质量很小的电子发生相互作用。
但到了1909年，有一天盖革就找到卢瑟福说，马斯登现在也可以独立地做实验了，要不要让他也做一些研究？卢瑟福当时也觉得马斯登现在也可以，就给盖革说，你要不让他去看一下，在大角度上不是也有α粒子被偏转了？后来卢瑟福回忆说，他当时觉得这完全不可能，就是随口那么一说而已。
没想到两三天以后，盖革激动地找到了卢瑟福，就告诉了他，不仅在大角度上看到α粒子被偏转了出来，而且在2万个α粒子中，会出现一个α粒子向后散射，这意味着α粒子像是撞到一堵墙一样，直接转了180度的弯，朝后面飞了出来。