挖土豆的小孩成為了“煉金術士”

最后一個土豆

盧瑟福的家庭并不富裕，他的父親是從蘇格蘭到新西蘭的移民，以種植亞麻和裁鋸鐵路所需的枕木為生，他的母親是一名鄉村小學的教員。盧瑟福從小就幫著父親開墾土地和勞作。他小時候在村里的學校上學，雖然成績優異，但是大家并沒有想到他以后會成為一位科學家。

小學畢業后，他以優異的成績考入納爾遜中學，并獲得了獎學金。后來，他參加了新西蘭大學的獎學金考試，也順利考上。得知考試結果的那天，盧瑟福正在地里挖土豆。他的母親興奮地揮舞著手臂大聲朝他喊道：“歐內斯特，你考上了！”盧瑟福一開始沒明白母親指的是什么考上了，過了一會兒，他突然明白了母親的意思，隨即甩掉手中的鐵鍬，說道：“這也許是我挖的最后一個土豆吧。”

而后，盧瑟福來到新西蘭大學讀書并順利獲得理學學士、文學學士、文學碩士學位。1895年，盧瑟福從新西蘭大學畢業后，在“1951獎學金”的資助下到英國卡文迪許實驗室深造。1898年，他又到加拿大麥吉爾大學擔任物理學教授。1907年，他返回英國，到曼徹斯特大學任物理系主任。1919年，他到卡文迪許實驗室當主任。在科研領域，他取得了眾多開創性成果，首先提出放射性半衰期概念，他帶領團隊成功證實原子的中心有原子核，根據α粒子散射實驗現象提出原子核式結構模型，發現質子，首次實現人工核聚變反應，等等。

物理學家緣何獲諾貝爾化學獎

1908年，盧瑟福榮獲諾貝爾化學獎，獲獎原因是他在“對元素衰變以及放射化學的研究”上取得了重要成果。化學元素半衰期一詞就是盧瑟福引入的。盧瑟福在研究釷的射氣（實際上就是氡氣）時，發現釷射氣的放射性衰減得很快，后來發現鐳、錒產生的射氣也有這些特征。為了更好地描述這一規律，盧瑟福引入了半衰期一詞。盧瑟福指出，鈾、釷和鐳的明顯不變的放射性強度，是因為它們的半衰期比人的壽命長得多。后來，盧瑟福還將他對化學元素放射性的研究寫成了一本書——《放射性》，該書也成為了這一領域的經典著作。而后，盧瑟福在研究中發現鈾、鐳、釷原子可以自發裂解，在裂解的過程中，它們產生α和β粒子，這一發現打破了之前奉行的原子永恒不變學說。

獲得諾貝爾化學獎的盧瑟福也有些意外。在他的一生中，他經歷過各種不同的變化，但最快的變化要算這一次了，因為他竟然從物理學家一下子變成了化學家。他曾說：“我一個搞物理的怎么就得了個化學獎呢？這是我一生中絕妙的一次玩笑。”

撕裂原子的“煉金術士”

1937年，盧瑟福出版《當代煉金術》一書，他在研究中分解了原子，成為世界上第一個成功的“煉金術士”（盧瑟福不太喜歡這個頭銜）。盧瑟福的實驗裝置十分簡單，裝置內的氣體可以通過活栓通入或抽出，裝置內的放射源可以左右移動，往裝置中充入氮氣，并進行觀測實驗。盧瑟福及其學生通過威爾遜云室的記錄，找到了氮氣在α粒子轟擊下產生氫核的證據。盧瑟福將從氮中轟擊出來的粒子稱為質子。

參考資料

[1]田川.紀念原子核物理學家E·盧瑟福誕辰150周年[J].物理教師，2021，42（10）：72-75.

[2]趙繼軍，劉嬋，劉樹勇.發現質子-中子-核裂變的“三部曲”：紀念盧瑟福原子核結構探索百年[J].物理通報，2015（5）：122-126.

[3] 王藝霖，周順.盧瑟福：嬗變與質子[J].現代物理知識，2019，31（5）：60-62.

歐內斯特·盧瑟福

歐內斯特·盧瑟福（1871—1937），著名物理學家，1908年諾貝爾化學獎獲得者，被譽為“原子核物理學之父”。1871年，他生于新西蘭的一個工人家庭，1895年進入英國劍橋大學卡文迪許實驗室。1911年，他根據α粒子散射實驗現象提出原子核式結構模型，該實驗被評為“物理最美實驗”之一。他提出了原子結構的行星模型，為原子結構的研究作出很大的貢獻，也為原子物理學這一新的科學領域作了許多開創性的工作。