原子是元素或物质中最小的颗粒,不能再分裂。一个元素不能在没有原子的情况下形成。原子是宇宙中所有东西的基础。
然而,研究表明,原子仍然有较小的部分,即原子,中和和电子。这三个颗粒也称为子原子粒。原子和中和原子位于原子的核心,而电子在其周围移动。
每个亚原子粒子都有不同的负载和质量。原子负载正,中性原子和负载电子。正是质量和负载的差异决定了每个原子的特性和特性。
欧内斯特·卢瑟福于1871年出生于新西兰。卢瑟福是十二个兄弟之一。1894年,他获得奖学金,继续在英国剑桥大学学习。
在剑桥,卢瑟福与电子发明家J.J. Thomson一起在Cavendish实验室工作。他的才能很快得到认可,1898年,他成为加拿大麦吉尔大学的教授。在那里,他设法区分了两种类型的辐射,即阿尔法和贝塔辐射。
1901年,卢瑟福和弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)发现放射性元素可以通过放射性颗粒转化为其他元素。这一重大发明使他在1908年获得了诺贝尔化学奖。然而,卢瑟福经常开玩笑说,他更适合被称为物理学家而不是化学家。
1907年,卢瑟福加盟曼彻斯特大学。1909年,他和他的搭档汉斯·盖格(Hans Geiger)为一名学生欧内斯特·马斯登(Ernest Marsden)寻找一个研究项目。
当时,卢瑟福研究了向薄金板发射的阿尔法颗粒的混乱。卢瑟福不希望忽视实验中的任何角度,尽管这并不有希望,但他建议马斯登检查是否有任何反弹回去的阿尔法颗粒。
马斯登最初没想到会发现任何东西,但事实证明,他看到了一声闪电,显示了反弹向后的阿尔法颗粒的存在。他重复了多次尝试,但结果仍然相同。这些发现被报告给卢瑟福,他立即对结果感到惊讶。
卢瑟福随后分析,在90度以上的角度反射的数万个阿尔法颗粒中,有一颗是反射的。这种现象不能由当时的原子模型解释,即J.J. Thomson的原子模型。该模型假设电子分散在正负荷球中,因此不可能有强反射。
一年多来分析实验结果后,卢瑟福得出结论,原子具有密集的小核,并具有正负荷。而负荷电子在空空间中环绕这些核。换句话说,大部分原子量只是空空间。
通过简单的计算,卢瑟福估计,原子核的尺寸仅为原子本身的1/1万左右。这种模型后来被称为卢瑟福的原子模型。
1911年,卢瑟福在哲学杂志上发表了他的研究成果。这一发现成为了解原子结构的新基础,并为核物理领域的进一步研究铺平了道路。
虽然卢瑟福的模型是革命性的,但他在解释轨道电子的稳定性方面存在弱点。根据麦克斯韦的电磁法,不断移动的电子应该失去能量,最终落入核。但是,它不会发生在实际的原子上。
尼尔斯·博赫(Niels Bohr)通过应用量子机理学的概念来解决这个问题。博赫解释说,电子只能在特定的轨道上,而不会在轨道上发射能量。电子只有在轨道之间移动时才吸收或释放能量。
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