第417章 原子學巨大突破！原子核可再分！質子面世！物理學界轟動！

  第417章 原子學巨大突破！原子核可再分！質子面世！物理學界轟動！

  20世紀前期三十多年，物理學最重要的理論就是相對論和量子力學。

  這兩種理論都有各自的物質和存在基礎。

  相對論適用於宇宙時空和宏觀天體的研究。

  而量子力學則是描述微觀粒子運動規律的，其根基就是原子結構的研究。

  理論和實踐的關係，在兩大理論上得到了很好的體現。

  在李奇維前世，天文學和微觀粒子學都有各自的終極問題。

  本章節來源於sto9.𝘤𝘰𝘮

  天文學：宇宙的起源是什麼？

  微觀粒子學：宇宙中存在的幾十種基本粒子，它們之間的關係是什麼？能否統一？

  這兩個終極問題，一直困擾著無數物理學家。

  前人挖的坑，只能後人來填了。

  而現在，1919年，原子學即將開始挖坑了。

  劍橋大學，卡文迪許實驗室。

  盧瑟福在擔任實驗室主任後，默默向李奇維偷師了很多教學方面的經驗。

  大組會就是其中一項。

  每月選取其中一天作為大組會，整個實驗室所有人都要參加。

  然後按照固定的順序，各研究生輪流上台報告自己的研究成果，台下其他人可以隨意提問。

  有時候，各導師和研究員也要上台分享。

  通過這種方式，一方面讓學生查漏補缺，看清自己研究的問題。

  另外一方面，還能給學生製造一點心理壓力。

  當著那麼多同門和導師的面，要是自己的研究是鬼混的，做的和翔一樣，那簡直無地自容。

  這種模式對於天才毫無影響，但是卻能有效提高普通學生的自制力。

  所以盧瑟福試用一段時間後，就立刻採用了。

  然而制度實施後，所有人心中只有一個想法：

  「布魯斯教授也太狠了。」

  「他到底是怎麼想出這種招數的？」

  「以前的盧瑟福教授是多麼和藹可親，現在怎麼變得如此陌生。」

  盧瑟福聽聞後，說道：「再苦一苦學生，罵名我來擔。」

  不過，今天的大組會卻有點不同。

  往常愁眉苦臉的學生們，此刻滿面紅光，仿佛遇到什麼極為開心的事情。

  盧瑟福站在前方，意氣風發，好像年輕了幾十歲。

  「之前你們應該得到通知了。」

  「今天，就不需要你們分享自己的研究成果了。」

  台下一陣哇哦的聲音。

  不過，盧瑟福緊接著說道：

  「而是讓查德威克代替我，和大家分享我對於原子核的研究進展。」

  嘩！

  眾人立刻從喜悅轉為震驚！

  難道是導師的實驗取得突破了嗎？

  「盧瑟福教授是原子結構領域的大佬。」

  「他的實驗能力更是冠絕物理學界，這可是布魯斯教授親口說的。」

  「竟然花費了如此多的時間，才終於有了進展。」

  「今天的分享一定非同小可。」

  台下所有學生們在交頭接耳，顯得極為興奮。

  盧瑟福和湯姆遜一樣，都是那種如沐春風型的導師。

  他們對於學生，從來都是鼓勵多於批評。

  而且不管多忙，一定會抽出時間，指導學生的學業。

  所以，實驗室的所有人都對他非常尊重和敬愛。

  眾人雖然對大組會哭天搶地，但是大家都明白那是一件好事。

  普通學生連見到盧瑟福的資格都沒有。

  而他們卻每月都能得到大佬的親自指點和評價，簡直羨煞旁人。

  福勒和布萊克特相視一眼，都從對方眼中看到了震驚。

  二人知道，查德威克是盧瑟福教授目前最重要的助手。

  對方不僅聰明絕頂，而且忠心耿耿，一直跟在教授身邊，立下了汗馬功勞。

  所以，需要他出手的成果，一定是震撼級別的。

  很快，在眾人的期待中，查德威克走上前方。

  他臉上的肌肉因為激動而顫抖，不自覺地咽了咽口水。

  實在是今天他要分享的成果，絕對是爆炸級別的。

  在得到盧瑟福的肯定眼神後，查德威克開口了：

  「1902年，布魯斯教授提出了原子結構的行星模型。」

  「在這個模型中，原子由位於中央的原子核，和核外自由運動的電子組成。」

  「當時的布魯斯教授對於電子如何繞核運動，給出了錯誤的論證。」

  「直到他的博士生玻爾教授，提出了量子化軌道模型。」

  「這才解決了原子核和電子的相互運動關係。」

  「但是布魯斯教授對某個問題一直耿耿於懷，他經常與盧瑟福教授討論。」

  「那就是我們對於原子核一無所知。」

  「從質量上看，原子核比電子大了成百上千倍。」

  「同為微觀粒子，為什麼質量會有這麼大的差距呢？」

  「布魯斯教授提出了一個大膽假設：他認為原子核有可能是可以再分的。」

  「即原子核還有更精細的組成結構。」

  「但是眾所周知，布魯斯教授的實驗能力和他的理論能力相比，簡直是一個天上一個地下。」

  台下眾人哈哈大笑，就連盧瑟福也忍不住會心一笑。

  這是物理學界唯一能拿捏布魯斯教授的點了。

  「所以布魯斯教授希望，我們的盧瑟福教授能夠解決這個問題。」

  「這就是盧瑟福教授最重要的研究課題。」

  「但是這其中的難度非常大。」

  「連研究原子都已經是非常艱難的事情，更不用說比原子更小的原子核了。」

  「而且原子核和電子不同，它存在於原子的中央，位置是固定的，不會像電子那樣到處移動，很難觀測。」

  「我沒成為教授的學生之前，他就在研究了。」

  「而現在，經過了教授十幾年的不懈努力，實驗終於有了巨大的突破。」

  「原子核的秘密被教授發現了！」

  查德威克的話非常有感染力，下面的學生們一個個呼吸急促，跟著激動起來。

  同時，這也體現了他深厚的學識，對於物理發展史信手拈來。

  三言兩語，就把來龍去脈給說清楚了。

  怪不得能得到盧瑟福教授的青睞，委以重任。

  這時，查德威克打開了投影，上面清楚地顯示著實驗方案。

  「大家請看，具體的實驗過程如下：」

  「方法是用α粒子（氦原子核）轟擊氮原子核。」

  「實驗裝置如圖所示。」

  「容器中有放射性物質，它可以放射出α粒子作為轟擊源。」

  「射出的α粒子，會直接轟擊在鋁箔上。」

  「把容器抽成真空，然後調整鋁箔的厚度，就能使得α粒子正好被鋁箔吸收而不透過。」

  「接著，在鋁箔的後面放上一個螢光屏。」

  「微觀粒子打在螢光屏上，通過顯微鏡觀察，就能看到明顯的閃光。」

  「此時，由於α粒子全部被鋁箔吸收，所以螢光屏上看不到閃光。」「這時，通過閥門向容器中充入氮氣。」

  「接下來就是見證奇蹟的時刻！」

  「竟然在螢光屏上出現了閃光。」

  「把氮氣換成氧氣或者二氧化碳後，閃光又消失了。」

  「這說明α粒子擊中氮原子核後，產生了新的粒子，並且穿透了鋁箔，所以才出現閃光。」

  「因為α粒子本身是無法穿透鋁箔的，所以只能是新粒子。」

  「最後，我們把這種新產生的粒子引入電場和磁場。」

  「根據粒子在電場和磁場中的偏轉情況，就能計算出它的質量和電荷。」

  嘩！

  台下眾人聽的如痴如醉。

  「盧瑟福教授果然不愧是實驗物理第一，這個實驗設計的太巧妙了。」

  「光聽查德威克師兄的描述，我就已經能感受到有多麼複雜了。」

  「沒有成百上千的實驗，估計很難看到這種粒子。」

  「盧瑟福教授的毅力真讓人欽佩。」

  福勒和布萊克特兩眼放光。

  此刻，他們真實地感受到了盧瑟福教授的實力。

  這位物理學大佬雖然無比低調，但是強的可怕。

  查德威克看著眾人震驚的表情，心中非常感慨。

  這個實驗耗費了盧瑟福教授太多的心血。

  如今終於到了收穫的時節。

  他提高聲音，興奮地說道：

  「接下來，就由盧瑟福教授來宣布他的結果。」

  嘩！

  房間內響起了熱烈的掌聲。

  盧瑟福伸出手，輕輕一按，笑著說道：

  「我讓查德威克來講解實驗，就是想讓你們學習一下他的思路。」

  「做任何實驗之前，都要提前在腦海中模擬整個過程。」

  「你只有對自己要做的實驗充分了解，才能事半功倍，遊刃有餘。」

  眾人喝了一碗雞湯後，更興奮了。

  盧瑟福接著說道：

  「我讓查德威克對這種新粒子做了詳細的測試。」

  「它的質量是一個單位，同時帶有一個單位的正電荷。」

  「最終確定，它就是氫原子核。」

  「我們知道，氫原子是元素周期表中的第一個元素。」

  「它的結構是最簡單的。」

  「而現在，我們竟然能從氮原子核中，打出一個氫原子核。」

  「這充分說明了氮原子核是可以再分的。」

  「因此，我認為，氫原子核應該是一個基本粒子。」

  「我把這個基本粒子命名為proton【質子】。」

  「proton在希臘語中是第一的意思，這表示了氫原子核的特殊性。」

  「而氮原子核就是由質子組成的。」

  「這就是我的實驗結果。」

  轟！

  當盧瑟福公布了他的實驗結果後，房間內徹底沸騰了。

  所有人都站了起來，不停地鼓掌。

  眾人被這個成果震驚了。

  「哦，上帝啊，我沒看錯吧，教授竟然破解了原子核的秘密。」

  「原子由原子核和電子組成，而原子核又是由質子組成。」

  「這會給物理學界帶來多麼大的衝擊啊。」

  查德威克、福勒、布萊克特三人，此刻對於盧瑟福的崇拜達到了無以復加的程度。

  如果說布魯斯教授是當世理論第一，那麼盧瑟福教授就是當世實驗第一。

  哪怕是之前的吳-康普頓效應，與這個實驗相比，也是稍遜一籌。

  三人已經忍不住想看到外界震驚的樣子了。

  此刻，查德威克心中的感悟最深。

  他知道自己的導師，和布魯斯教授是相愛相殺的關係。

  但是由於布魯斯教授過於逆天，導致盧瑟福教授的光芒被掩蓋了。

  據說當年布魯斯教授的博士課題，其實就是導師留下的。

  但是盧瑟福正忙於研究放射性，無暇分心研究原子結構。

  於是就委託布魯斯教授。

  但是對方太逆天了，明明不擅長實驗，還是發現了行星模型。

  查德威克只能感慨：「大佬的短板，都是普通人一生無法企及的巔峰。」

  最近這些年，導師幾乎都沒有發表過什麼重磅性的論文。

  因為他把絕大多數的時間，全都用來改進實驗了。

  「教授，您終於做到了！」

  「物理學界將要傳頌您的威名了！」

  這時，好學的福勒忍不住問道：

  「盧瑟福教授，這個實驗實在太精彩了。」

  「但是請原諒我的冒昧，我有一個問題。」

  「為什麼你會想到用氮氣當轟擊的對象？」

  盧瑟福聞言，滿意地看了看對方。

  他很希望自己的學生，都能像福勒一樣，敢於並且善於提出問題。

  盧瑟福笑著說道：

  「福勒，你應該是想問，這個實驗時間不應該拖得這麼長是吧？」

  福勒害羞地撓了撓頭。

  「這個問題非常好！」

  「你們只看到了我所展現出來的成果，卻下意識忽略了背後的東西。」

  「我在用氮氣實驗之前，其實試過了氫氣等好幾種氣體。」

  「這些實驗當然都失敗了！」

  「所以沒有人關注它們。」

  「但是正因為它們的失敗，才換來了氮氣的成功。」

  「實驗物理的魅力就在於此，只要你不放棄，你永遠不知道下一次實驗是什麼情況？」

  「驚喜永遠在下一次實驗中。」

  盧瑟福的諄諄教誨讓眾人備受鼓舞。

  這種通過親身經歷的經驗，對於學生們而言有充足的說服力。

  今天的大組會，讓卡文迪許實驗室所有人，都沉浸在幸福的海洋中。

  眾人忽然發現了一個可怕的事實。

  「怎麼布魯斯教授一來，物理學簡直就和吃了興奮劑一樣。」

  「突破性的成果又開始爆發式出現了。」

  先是布魯斯教授提出光的波粒二象性，緊接著就被證明。

  現在，布魯斯教授的至交好友，盧瑟福教授又發現了質子。

  這是原子學的巨大突破！

  物理學界轟動！

  （還有更新耶）