Ernest_Rutherford

關於拉塞福,你不知道的二三事

關於拉塞福,你不知道的二三事

關於拉塞福,你不知道的二三事

今天 (8/30) 是拉塞福 (Ernest Rutherford) 的生日,他最有名的成就就是用 α 粒子(氦原子核)轟炸非常薄的金箔,結果發現有些 α 粒子竟然反彈回來,才大膽推翻業師湯姆森的「梅子布丁模型」,改提出「行星模型」,主張原子絕大部分的質量都集中在帶正電的原子核,電子則像行星繞著太陽一樣繞著原子核轉。

我們在課本裡學到的大概就這樣,但其實拉塞福還有很多成就以及軼聞,你可能都不知道……。

——他不但在紐西蘭出生長大,也是在那裏念完碩士,才於 1895 年到英國劍橋大學的卡文迪許實驗室 (Cavendish Laboratory),跟隨湯姆森做研究,成為第一位不是劍橋畢業的「異類」。

——拉塞福於 1908 年獲頒諾貝爾化學獎,並不是因為發現原子核,而是因為放射性元素會衰變成另一種元素的研究。當 1901 年,他的助手索迪 (Frederick Soddy) 興沖沖地用蛻變(transmutation)這個詞描述這個發現時,拉塞福馬上糾正他說:「看在上帝的份上,不要叫它『蛻變』吧!他們會把我們當成煉金術士的。」

——對於自己獲得諾貝爾化學獎,拉塞福有一點不開心,因為他希望拿到的是物理獎。他曾說:「除了物理,其它科學不過是集郵。」(All science is either physics or stamp collecting.)

——1905 年,拉塞福於根據半衰期,算出一塊岩石樣本已有五億年歷史,打破當時普遍認為地球年紀只有數千萬年的迷思,也為達爾文的演化論增加可信度。

——拉塞福是在 1909 年做金箔實驗,但因為大角度反彈的粒子數是八千分之一,考慮實驗可能誤差,並未馬上發表,直到 1911 年,他才確認實驗的可靠性。剛好湯姆森的另一位學生發表正電物質均勻分布於原子內的實驗,拉塞福便藉由駁斥這個實驗而公布金箔實驗結果與他的原子模型。

——身為粒子物理的宗師,拉塞福對於核能還是看走眼了。他曾在 1932 年接受專訪時,針對核分裂發表看法說:

「在這過程中,是有可能獲得比質子所攜帶的還要多的能量,但平均而言,不必期望藉此獲取能量。用這方式製造能量又少又沒效率,有人想要用原子的轉變做為能量來源,無異於打月光的主意。」

結果他這句話反倒激起物理學家西拉德 (Leo Szilard) 不以為然,因而想出核分裂的連鎖反應,這個故事可參見:〈核彈與核電都始自他的靈光一閃〉

——拉塞福後來於 1919 年接替湯姆森,擔任卡文迪許實驗室主任。他指導過的學生有多達十位成為諾貝爾獎得主,按照得獎年份分別有:

1921 年,發現同位素的索迪;

1922 年,以量子躍遷概念修正行星模型的波耳 (Niels Bohr);

1935 年,發現中子的查德威克 (James Chadwick);

1944 年,發現核分裂的哈恩 (Otto Hahn);

1947 年,研究電離層的阿普爾頓 (Edward Victor Appleton);

1948 年,因改善雲霧室的軌跡拍攝而有助於發現宇宙粒子的布萊克特 (Patrick Blackett);

1950 年,帶領團隊發現 π 介子的鮑威爾 (C. F. Powell);

1951 年,打造直線加速器的考克饒夫 (John Cockcroft) 和沃爾頓 (Ernest Walton);

1978 年,研究低溫物理的皮卡查 (Pyotr Kapitsa)。

此外,提出原子序而修正週期表的莫斯利 (Henry Moseley) 若非英年早逝,第一次世界大戰時死於戰場,也應該會拿到諾貝爾獎。

拉塞福於 1937 年因病過世,雖然他不是土生土長的英國人,但由於貢獻卓著,而光榮地葬於西敏寺,與牛頓等偉大科學家同列。

參考資料:

  1. Rutherford, Ernest – Dictionary of New Zealand Biography – Te Ara
  2. Wikipedia 相關條目

附記:原文有些謬誤疏漏之處,經一位讀者私訊指正,已做修改。

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