前面的文章我们已经说完了电子的发现过程，电子电荷值的测量，然后我们还按照电子的电荷值，算出了原子的质量，以及体积的大小。
当然，电子的发现，以及跟电子有关的所有的测量都告诉了我们，物质确实是由原子组成的，并且原子不是组成物质的最小单位，在此中还有一个带负电的粒子，就是电子，这是构成所有元素原子的根基材料。
是以电子发现今后，根基上就没有人在思疑原子的真实性了。但接下来的问题又来了，既然原子存在，并且还有内部布局，那您就要说清晰原子的布局是如何的？
关于原子的布局，其实本家儿要就是要说清晰三件事，它的质量是如何分布的？它的正电荷是如何分布的？质量和正电荷之间有什么联系关系？
那为什么要诠释这三个问题？因为在汤姆逊测量出了电子的质荷比今后，我i们就揣度出了氢原子质量和电子质量的比值，大约是2000倍。
这个推算的过程很简单，上节课我们就说了在法拉第时代就算出了氢原子和单元电荷的比值是10^-8千克/库仑，此刻汤姆逊测出了电子质荷比，所以就能算出氢原子和电子的比值了。
您看，一个相对原子质量最小的氢原子都比电子重了2000倍，我们还知道电子是原子中的一个根基材料，所以就要诠释其他的大部门质量是如何分布的？
还有我们知道电子带负电，而原子不带电，这就申明在原子中除了带负电的电子以外，还要有带正电的工具才能包管物质的电中性，那这个带正电的工具是啥？它又是如何分布的？它跟原子的本家儿要质量有啥关系？
这就是那时人们所面对的问题，而解决这些问题的人叫欧内斯特·卢瑟福，1871年出生在新西兰，他是人类汗青上最伟大的尝试物理学家，在1895年到1898年这三年间在卡文迪许尝试室跟过汤姆逊，接触并研究了X射线和元素的放射性，这是那时尝试物理学最前沿，最时髦的研究偏向。
1898年的后半年就去了加拿大的麦克吉尔大学起头了自力的工作，在这个处所待了9年的时候，研究的工作重点也是放射性，在这其间发现了元素的善变，以及半衰期，那卢瑟福也凭借这个当作就，获得了1908年的诺贝尔化学奖。
1906年他就去了曼彻斯特大学工作，在这个处所，卢瑟福开创了核物理，粒子物理研究的一般方式，用阿尔法粒子作为探针，轰击金箔，就领会了原子的内部布局，提出了广为人知的行星原子模子。
1919年卢瑟福接替了教员汤姆逊的工作，当作为了卡文迪许尝试室第四任掌门人。那在他的率领下，就做出了人类汗青上第一台加快器，他的学生查德威克发现了中子，他的学生考克罗夫特和瓦尔顿操纵中子轰击重核，诱发重核裂变，开启了核物理时代。
所以说，卢瑟福的当作就已经不是用诺贝尔奖可以或许权衡的，其实他也把那时能获得的所有奖项，声誉都获得了一遍，但这不是最关头的，再关头的是，他有一个称号叫：诺贝尔幼儿园园长。因为在他的学生中，有11小我获得了诺奖，估量这很难再被其他人超越了。
既然我们到了卢瑟福，那就把和他有关的主要发现都说一下，这就包罗了人类对放射性的发现，以及研究，还有原子核的发现和原子核大小的测量，以及原子序数的发现，核电荷数的测量，这些问题。
说句其实话，这其实有点跑题了，我们的标题问题叫根基粒子，或者是粒子物理，这些其实都是核物理的范围，我就不管了，归正都是科普，说啥都一样。
我们就从放射性元素的发现起头，还记得最起头的时辰我们说的阴极射线管吧，汤姆逊就是经由过程它发现电子的，还有阴极射线管结尾的绿色辉光也很是的神秘，所以在那时阴极射线管是每一个尝试物理学家的必备玩具。
在那时德国维尔茨堡大学的尝试室里也有这么个工具，他的本家儿人叫伦琴，在1895年某一天，伦琴就发此刻他做阴极射线尝试的时辰，距离阴极射线管很远的荧光屏上也出了闪光，伦琴经由过程纸片、木板、薄金属板遮挡今后闪光依旧存在，这申明这种新呈现的射线比阴极射线的穿透能力要强的多，因为不知道这是啥，就取名叫X射线。
此刻我们知道这时阴极射线，也就是电子撞击了阳极上的金属原子，把此中基态的电子敲了出来，上层电子在跃迁的时辰，就释放出了高能电磁波，就是X射线。
但那时的人们并不知道这是咋回事，所以伦琴就在年末颁发了一篇论文《关于一种新射线》，论文一经颁发立即在全球就引起了庞大的颤动，颤动的并不是这篇论文，而是伦琴媳配偶手部的X射线照片。可以说这张照片是人类从蛮荒时代以来，看到过的最诧异的气象，很是不成思议，完全跟魔法一样神奇。
当然这件事也很快就传到了法国，法国人亨利·贝克勒尔，他家祖上是研究荧光物质的，还记得小时辰的荧光表盘和荧光镯子吧，这工具在太阳底下一晒，在暗中的情况下就能发出幽幽的绿光，当然在贝克勒尔家里还有一种荧光物质，叫亚硫酸铀钾，是一种含铀元素的荧光物质，这工具，不需要太阳照，也可能发光，可是太阳照了今后发光更强。
总之都跟太阳有关，所以贝克勒尔就想，太阳光是不是也可以让这些晶体发出跟X射线一样，具有穿透性的射线。
最后的研究成果是，只如果含有铀元素的物质，不管是不是荧光物质，也不管有没有太阳照射，都可以发出看不见的、穿透能力很强的射线。因为这些铀盐可以穿透层层包裹，使拍照底片曝光。
最后贝克勒尔就得出这样的结论，铀元素可以释放出未知射线，具有穿透能力，这种射线被称为铀射线。
那随后在法国关于放射性的研究本家儿要就是居里夫人和他的丈夫了，他俩发现了镭和钋两种元素，而且给元素的这种现象取名叫放射性。
此刻我们将目光放回到英国的剑桥，卢瑟福和教员汤姆逊正在研究X射线经由过程气体后的电离效应，他们就传闻了在法国又发现了一种新射线叫铀射线。
它们对铀射线也采用了同样的研究方式，看它颠末气体今后，测量对气体导电率的影响，最后得出结论，X射线跟铀射线一样，都可以电离气体。
并且卢瑟福还经由过程研究铀射线的穿透性发现，铀射线其实有两种，一种叫α射线，他的穿透能力很弱，一张纸都可以盖住大部门的α射线。一种穿透能力跟X射线差不多，叫β射线。经由过程以上的研究，卢瑟福就顺遂结业，获得了加拿大麦克吉尔大学的传授职位。在去加拿大的时辰，卢瑟福还趁便带了良多的铀盐和钍盐。
那接下来的问题是，α射线和β射线到底是啥工具，这需要搞清晰，其实这两个问题都不难，在1899年的时辰，贝克勒尔就发现β射线可以被磁场偏转，而且操纵汤姆逊的方式测量了β射线的质荷比，发现和电子的很接近，到了1907年考夫曼切确的测量了这个值，确认了β射线就是电子，不外它的速度要比阴极射线的快了良多。
确认α射线就稍微坚苦了一点，1903年卢瑟福在麦克吉尔大学也操纵汤姆逊的方式对α射线进行了研究，发现这工具的质荷比，是氢离子质荷比的两倍，前面的文章说了，氢离子的质荷比可以经由过程电解尝试测量出来。
这个成果就有两种可能，α粒子的电荷跟氢离子的电荷一样，可是相对原子质量是氢原子的2倍，也就是2。
可是没有相对原子质量是2的工具，在元素周期表中，氢的相对原子质量是1，下来就是相对原子质量为4的氦。
所以就剩下第二种可能了，α粒子的质量是氢离子的4倍，电荷是氢离子的2倍，这就可以诠释尝试成果了，那么得出来的结论就是，α粒子就是氦离子，也就是我们今天说的氦原子核。
不外可以看出，上面的推论其实猜测的当作分很大，并不克不及严酷地申明阿尔法粒子就是氦核，卢瑟福那时之所以这样认为，还有另一个证据。
1895年化学家拉塞姆在铀矿里面发现了“来自太阳的元素”，就是氦元素，之所以说它来自于太阳，是因为氦最早是从太阳的光谱里面看到的，地球上以前没有发现过这种元素。
此刻我们发现这种元素可以从铀矿中发生，并且在1903年这个现象已经获得了确认，所以汤姆逊就认为氦跟放射性有关，所以他相信α粒子就是氦核。
不外卢瑟福这人比力严谨，任何的猜测都要颠末尝试验证，所以在1907年卢瑟福就收集了足够的α粒子，而且不雅察了它们的光谱，和太阳上发现的一致，至此α粒子就是氦离子才获得了完美的证实。
其实还有第三种射线，叫γ射线，这个名字也是卢瑟福在1903年给起的，他的穿透能力最强，并且不克不及被电磁偏转，所以随便一猜都能知道这工具跟X射线一样，是波长极短的电磁波，1914年卢瑟福才证实的他的设法，经由过程晶体散射γ射线测出来它的波长。
此刻我们领会了放射性的三种路子，α射线、β射线和γ射线，其实γ射线在放射性中不怎么主要，因为它是放射性元素的原子核在履历了衰变今后，有时会处在激发态，这种激发态也跟电子一样要落回到基态，这时就会释放出γ射线。
好，那接下来摆在卢瑟福面前的问题就是，为什么这些元素会释放出这些射线呢？这就是卢瑟福关于元素善变现象的发现，这时辰卢瑟福已经来到了麦克吉尔大学，在这里他有一个来自英国的同伴，他叫索迪，就是提出同位素概念的那小我。是他俩一路发现了元素的善变。
一起头卢瑟福就注重到钍元素的放射性具有涨落，也就是波动，尤其是放在通风的处所，钍元素的放射性强度一会高，一会低很不不变。
所以它就把钍元素四周的空气收集到一个瓶子里面，居然发现这些气体也具有放射性，很较着钍元素的四周发生了一种气体，它的放射性是钍放射性强度的一部门。
卢瑟福将这种气体叫钍射气，随后在镭元素的四周也发现了近似的气体，就叫镭射气。到了1903年，卢瑟福和索迪就发现，钍元素包罗钍射气在内的总放射性强度的54%都来自于一种叫钍X的物质。
他们的尝试过程是这样的，在硝酸钍的溶液中插手氨，就可以让钍离子酿成氢氧化钍沉淀下来，而其他的元素会继续留在溶液傍边，这样钍就被分手出来了。
那么颠末分手今后的钍的沉淀物，放射性就小了良多，并且发生的钍射气也变少了，这就申明有别的一种放射性元素被留在溶液傍边，我们称他为钍X，是它供给了本家儿要的放射性强度。
神奇的是，这些钍的沉淀物在静止了3周今后，又恢复了它本来的反射性强度，也发生了同样品貌的钍X和钍射气。
所以卢瑟福和索迪得出结论，钍在发出放射性的时辰，会发生钍X，钍X又会发生钍射气。索迪是比力有名的化学家，判定元素对他来说并不难，所以他们很快就确认了钍射气，包罗镭射气其实就是拉塞姆发现的惰性气体中的那一列，是氡气，是氡的两种分歧的同位素。
钍X是镭元素的一种同位素是镭224，所以说是钍先酿成了镭，然后酿成了氡气。氡气随风飘摇，随意放射性强度忽高忽低。
在1903年的时辰卢瑟福和索迪就把以上发现写当作了两篇论文，论文中最主要的结论就是，放射性其实就是一种元素酿成别的一种元素，他们的改变是经由过程释放α粒子和β粒子实现的。
这个结论在那时也很是具有颤动性，因为元素不成变是化学正义，而卢瑟福所说的善变，在那时很难被人接管，就像是我此刻走在大街上告诉您，我可以把您手机，酿成纯金的，您相信不。
除了元素的善变，卢瑟福还发现了放射性元素的半衰期，也就是放射性物质，其放射性强度下降一半所需要的时候，也可以表述为，在某一时候段内，某个放射性原子具有50%的衰变概率，这段时候就是这个放射性元素的半衰期。
我们此刻知道钍的半衰期快要140亿年，所以很难看到一块钍的放射性发生衰减，可是氡和镭的半衰期很短，所以在剔除这两种元素今后，钍样品的放射性就衰减了良多。
等过一段时候今后，钍元素衰变就会发生镭，然后生当作氡，放射性强度又会恢复到以前的程度。
好了，那关于放射性就说到这里，下节课，卢瑟福就回到了曼彻斯特，我们在说他关于原子核研究。
