原子核物理学的发展史

1、核物理学的发展史，从x射线到量子力学，08物质本(2)反利亚吉文，陈云，正常数，王世明，一，伦金和x射线的发现，19世纪末阴极射线的研究是物理学的热点。许多物理学家致力于这方面。德国维尔茨堡大学的实验物理学家伦琴(Wilhelm reentgen，1845-1923)也对这个问题感兴趣。Roentgen是热爱生活的人。他和妻子感情很好；他们没有孩子，所以领养了侄女。他们的生活很幸福，社会对他们很恩宠。x射线所见，1895年11月8日早晨，伦琴去实验室工作的偶然现象引起了他的注意。当时房间很暗，放电管用黑色的纸紧紧包裹着。他突然发现，一米外的小桌子上闪着用铂氰化物钡制成的荧光膜。他很奇怪，远远地

2、用荧光屏继续实验。看到荧光屏上的闪光灯仍然随着放电过程的节拍不断出现。他拿了放在放电管和荧光灯之间的书、板、铝等各种物品，有些效果很不同，有些无法阻止，有些堵塞了。放电管中透射力很强的射线，显然通过黑纸到达了荧光膜。为了证实这种新射线的存在，并最大限度地了解其特性，伦金用了6周的时间对这种现象进行了深入研究。1895年底，他以通信方式公开了这个发现。“，”机会只偏爱有准备的心。“，x射线在人们研究阴极射线的过程中有发现的必然性。正是因为高速电子必须击中靶心，这种高频辐射才有可能高频辐射。所以，即使不是伦霍，别人也会有这个发现。伦陈有机会发现这一现象，当然也有一些机会。但是伦陈能够抓住这个机会，

3、离不开他一贯的严格作用，客观的科学态度。因此，这一发现对伦琴有另一种必然性。在科学发展过程中，机会客观存在，机会是一种偶然，有其必然性的一面。抓住机会的方法是问题的核心。x射线，辐射的发现生动地展示了这一点。偶然和必然，失去了机会，1894年，j.j .汤姆森(J.J.Thomsom)在测量阴极射线的速度时，还进行了x射线观测。他当时没有工夫专门研究这一现象。但是在论文中只透露了一笔，他看到几英尺外的玻璃管上也出现了荧光灯。1887年，伦晨早8年发现x-ray时，Grookes(W . Grookes)发现在放电管附近的箱子里保存的照相胶片变黑了，crookes把变黑的胶片退回工厂，错误地判断

4、胶片质量有问题。蕾娜(P.Lenard)是研究阴极射线的权威学者之一。他在研究多种物质的阴极射线的吸收方面确实遇到了x射线。他在1905年获得诺贝尔物理学奖的演讲中这样说。我观察了很多次，当时没有解释，准备以后研究。不幸没有及时开始。但是即使莉娜进行及时的研究，也很难得出正确的结论。因为伦琴发表x射线见解后，他还主张x射线只是无限的阴极射线，并混淆了两者。罗森明确地将x光片分为阴极射线和本质上不同的新射线。把发现x射线的荣誉归功于伦琴，获得了第一个诺贝尔物理学奖，这是理所当然的。第二，贝克勒尔发现了放射性，亨利贝克勒尔(Henri Becquerel，1852-1908年)，1896年3月，4

5、3岁的贝克勒尔在彭加勒的启发下，发现了一种叫做莱克雷的畜产的放射性。贝克勒尔的实验，虽然辐射并不像伦琴那么有先见之明，但它对居里夫妇镭的发现有着更大的意义。人类首次接近核现象，为以后的发展铺平了道路。1896年1月，法国著名数学物理学家彭加莱(J.H.Poincare)看了伦琴x-ray的论文，提出了一个重要的想法。射线由阴极射线撞击管壁而产生的荧光高光发出。也就是说，这种现象可能与荧光有关。即使这种想法是错误的，也给了贝克勒尔的实验最初的激励。贝克勒尔于1903年获得了诺贝尔物理学奖(与居里夫妇分享)，因为他发现了“自发辐射”的特殊贡献。1907年他被选为科学院副院长，1908年被选为院长。

6、紧接着，他突然死于心脏病。第三，居里夫人和镭的发现使贝克勒尔发现放射性的论文吸引了玛丽居里。1897年，她和丈夫皮埃尔居里讨论时说：“研究这种现象对我似乎特别有吸引力我决定承担这项研究工作为了超过贝克勒尔已经取得的研究成果，必须采取正确的定量方法。”居里夫人把放射性作为博士论文的主题。以新的方法重复贝克勒尔的铀盐辐射实验，使放射学研究走上了严密定量的道路。玛丽居里，毅力，勤奋，钢铁是这样炼制的！1898年7月，玛丽居里(1867-1934年)夫妇发现了钆，12月发现了镭。得了两次诺贝尔奖！居里夫人是一位孜孜不倦的科学家，曾说过：“绝对不要注意自己所做的事，不要做其他事。”放射性化学的主创始人，

7、1898年4月，梅里尔关于铀射线的第一篇论文包含了三个主要的新观点：(1)她不仅再次确认了贝克勒尔关于铀的发现，还发现了新的放射性物质钍。氧化钍比金属铀放射性强.(2)“所有铀的化合物都含有放射性，一般来说，放射性越强，化合物就含有越多的铀。”注：这个实验的结论不如卢述福和索迪在1902年提到的理论准确。“放射性物质含有不稳定的原子，单位时间的确定部分会崩溃。”但仅在9个月内，我就得出了正确的结论。1898年12月出版的论文中，玛丽居里“证明放射性是单个原子的特征”。(3)她引用了一个非常重要的新物理概念：放射性是发现新物质的方法。1898年：在辉煌的一年，用一般的化学方法共同处理沥青铀矿。1

8、898年7月，为了纪念玛丽奎里的祖国波兰，放射性物质钋(po)被发现。1898年12月26日，在不避雨的工作场所做了多年的艰苦工作后，钡从100公斤沥青中提取另一种放射性物质镭，并沉淀下来。8吨铀矿床=1克镭，荣获诺贝尔奖，1900年皮埃尔被任命为索尔本的助理教授，玛丽在一所女子高中任教。1903年，玛丽亚完成了博士论文。以最好的成绩获得博士学位。她获得学位的那天(7月25日)晚上，她第一次见到卢述福。1903年11月，居里夫妇发现，他们将与贝克勒尔一起共同获得当年的诺贝尔奖，获奖的原因是“他们对贝克勒尔教授发现的放射性现象的共同研究做出了特殊贡献”。获得诺贝尔奖的1903年12月11日，纽约

9、时代杂志发表了评价居里夫妇的评论。他说：“镭的发现者很高兴知道世界各地崇拜者获得了诺贝尔奖，因为他们在工作上没有像人们想象的那样获得很多物质利益。”居里夫妇没有亲自去参加水上仪式，是因为健康不好，同时工作太忙。1905年6月，他们去斯德哥尔摩的时候，皮埃尔发表了获奖演说，他的妻子坐下来观看。1904年，索文学校为居里设立了特别的教席。，她还获得了诺贝尔奖，1911年12月11日，在诺贝尔演讲中，她说：“皮埃尔和我合作的结果，尽管从盐中分离了纯镭.这项特定的化学工作我做到了，但它与我们的共同工作密切相关.所以我.我感到我们的合作是使我获得如此高荣誉的原因。这也是对皮埃尔居里最崇高的纪念。单击4，

10、卢瑟福，阿尔法射线研究发现放射性和镭后，核物理学中最重要的工作是射线研究。由于对阿尔法射线的研究，掌握了放射性衰变规律。通过阿尔法射线的大角度散射，1911年发现了原子核。用粒子撞击轻原子，实现了人工核变形。这个新发现离不开卢瑟福的执着。卢述福(Ernest Rutherford，1871-1937年)，卢述福1871年出生于乡村工匠家。从小就对物理和实验仪器的制作有特殊的爱好。1894年，在研究生时代，发明了可用于检测无线信号的磁探测器；1895年，他被选入英国剑桥大学的卡文迪什实验室，成为j.j .汤姆森的研究生，在这里开始了对放射性的研究，1898年发现了-ray和-ray。从1900年

11、到1903年，他与化学家索迪合作发现了放射性衰变规律，并与索迪一起创立了放射性元素的自然变化理论。卢瑟福获得了1908年诺贝尔化学奖。卢述福是怎样找到射线的？贝克勒尔发现的轴向辐射由磁场中分成三束的三种成分组成：带正电荷的线、带负电荷的线、不带电荷的线和极短波长的电磁波。但卢瑟福并没有通过添加磁场来区分这些成分。当时磁铁不够用。他使用吸收法。1898年，卢瑟福通过观察细致、客观、慎重的科学风气，判定渗透力不好，进入物质层后马上吸收的成分是阿尔法射线。渗透力强的成分是射线。卢述福是怎样找到射线的？不久，有人在磁偏转实验中证明了具有强大穿透力的射线就是高速电子流。但是阿尔法射线是什么，一直是个谜。

12、很多人认为alpha射线是类似于x射线的一种辐射。有些人认为射线没有很好的研究。卢瑟福有不同的看法，这种射线的性质越特殊，就越值得研究。阿尔法射线表明，它容易被物质吸收，与物质的作用很好，只有彻底接触阿尔法射线的本质，才能建立完整的放射性理论。他知道困难，果断地选择阿尔法射线作为自己的研究课题，甚至倾注了毕生的精力。线是带正电的粒子流，卢瑟福很好地设计了电磁偏转实验，研究了线。但是初步实验结果令人失望，线被磁场作用和不作用没有什么区别。具有丰富实践经验的卢瑟福通过改进实验装置，大大提高了仪器的灵敏度，最终确定线可能被磁场偏转，并确定射线在偏转方向是正电。之后，卢瑟福进一步改进了测量阿尔法射线电

13、荷对氢离子等速、光速约十分之一的仪器。这证实线是带原子类型正电荷的粒子流。阿尔法射线是高速运动的氦离子(He)流，什么样的原子一时难以确定，根据各种现象或事实，推测是比氢更重的氦。1909年，卢述福巧妙地在光谱中裁定：“阿尔法粒子失去电荷后，证明是氦原子。”通过以上几个实验，卢述福终于知道阿尔法射线是高速运动的氦离子(He)流。卢瑟福提出了原子核从阿尔法粒子的大角度散射实验发现的核原子模型。观察alpha粒子的散射取决于涂有硫化锌的闪光屏幕，alpha粒子击中它时会产生微弱的闪光。实验者可以用肉眼对准闪光屏幕，一一计数，然后移动显微镜的位置，读取不同位置的闪烁数，从而确定粒子散射的统计分布。核原子模型的伟大发现是卢瑟福在庞大的观测记录中经过反复研究而产生的。卢述福提出核原子模型的1908年，卢述福的助手盖格(H.Geiger)用闪烁方法观察散射，结果出现了异常闪光。卢瑟福建议用阿尔法粒子直接撞击金属表面，获得阿尔法射线对角散射。结果无法用J. J .汤姆森的固体带电球原子模型和散射理论解释。卢瑟福斯蒂克思考了几周，终于在1910年底，从地球数学角度进行了估算，解释了原子中有一个直径很小的原子核，正电荷集中在核心，为什么阿尔法粒子对