物理史話–盧瑟福的故事
文﹕朱琳琅    

盧瑟福
恩那斯特•盧瑟福 (Ernest Rutherford) 在 1871 年 8 月 30 日生於新西蘭納爾附近的泉林村,是家中的老四,他另外還有八個弟妹。在小學時代,盧瑟福就對科學試驗有極濃厚的興趣。13歲時他的兩個弟弟不幸遇溺浸死,為了不辜負父母的期望,他下定決心要取得優秀的成績。經過不懈的努力,他果然在原子物理、核物理學和放射化學諸方面作出了重要的研究和發現。由於他在元素的轉變和放射性物質的研究有卓越的成就,在1908年獲得了諾貝爾化學獎,使他成為歷史上一位舉足輕重的科學家。

1882年,盧瑟福在家境貧困的情況下,取得獎學金到納爾遜市中學讀書。在十年的中學生涯裡,他深刻地認識到數學在科學研究中的無比重要性。在打好數學根基的基礎上,他學會並掌握了很多物理實驗的技巧,結果以驕人的成績考上 坎特伯雷書院。1894 年他以數學和物理雙第一的卓越成績取得碩士學位。一年後他到英國劍橋卡文迪什實驗室深造。1898 年他到麥吉爾大學擔任教授,後來又轉到曼秩粟S大學任教。1919 年起,他一直在劍橋大學任教,同時兼任卡文迪什實驗室主任。1925年他出任倫敦皇家學會會長。

在卡文迪什實驗室工作時,盧在著名物理學家約瑟夫•約翰•湯姆生的指導下,研究氣體的放電,逐漸在科學界上建立了一定的知名度。但真正令他成名的,是在 1897 年發現兩種貫穿能力不同的放射性射線- 射線和 射線。後來法國物理學家維拉德發現了射線。於是盧就把放射性物質的輻射類型分為以上三種。為了對射線的本質加以瞭解,盧經過多番功夫,花了一年的時間去進行實驗研究,可是始終沒有甚麼新的發現。他毫不氣餒,在1903年再接再勵,用簡陃的儀器,精心設計了一個實驗,終於發現射線是原子類型的帶正電的粒子流,它的電荷質與氫離子數量級相同,而速度大概是光速的十分之一。1909年盧和他的學生透過實驗,證明了氦是在鐳的放射衰變時形成的。後來他發現所有放射性物質有衰減的特性,祗是衰減速度不同,於是他引入「半衰期」一詞來定量地表示這一特性。

1921年盧發表自己對原子模型的分析:(1) 原子是由帶正電的原子核與帶負電的電子組成;(2) 原子核的佔了整個原子大部份的質量,電子圍繞著原子核旋轉;(3) 原子核的電量等於電子電量的總和。後來由他的學生波爾為了克服了這模型的一些缺點,採用了普朗克的量子論定律。

1937年10月19日盧瑟福在倫敦劍橋與世長辭,享年66歲。