欧内斯特·卢瑟福宣布发现原子核[1]（1911年3月7日）

——《α和β射线的散射与原子的结构》（摘要）

众所周知，α和β粒子因与物质的原子碰撞而偏离它们的直线路径。由于其较小的动量和能量，β粒子的散射通常比α粒子更为明显。看上去毫无疑问的是，这些迅速移动的粒子事实上穿过了原子系统，而对发生转向所做的细致研究应该能够揭示原子的电子构造。通常认为，观察到的散射是众多小散射的结果。最近J.J.汤姆森爵士[10]（《剑桥哲学学会会刊》第15卷，1910，第5部分）提出了小散射的理论，而克劳瑟[11]（Crowther）做了有关β射线的实验，以检验该理论的主要结论（《皇家学会会刊》第84卷，1910，第226页）。根据该理论，原子被认为是由一个带正电的球体构成，它包含数量相同的带负电流的微粒。通过实验与理论的对比，克劳瑟得出结论，一个原子中微粒的数量约等于它就氢而言的原子量的三倍。然而，有一些关于散射的实验表明，α或β粒子在单一的碰撞中偶尔发生超过90°的偏转。比如，盖格（Geiger）和马斯登（Marsden）（《皇家学会会刊》第82卷，1909，第495页）发现，一小部分入射金箔的α粒子发生了大于直角的转向。[12]考虑到实验中观察到的小散射数量，概率理论难以对如此大角度的转向做出解释。看上去可以肯定的是，这些α粒子大角度转向是由单一原子碰撞造成的。

为了对这些和其他的结果做出解释，有必要假定，带电粒子穿过了原子内的强电场。带电粒子的散射被认为是这样一类原子，它由集中在一个点的中心电荷组成，并被均匀球形分布的同等数量的相反电量所包围。按照这种原子排列状态，一个α或β粒子，当它接近原子的中心时，发生了大角度的转向，即使这种大角度转向的概率很小。根据这种理论，转向发生在ø和dø角度之间的带电粒子的数量是，其中n是散射物质单位体积中的原子数量，t是微小物质的密度，而，其中Ne是原子中心的电荷，E是带电粒子的电荷，m是它的质量，u是它的速度。

接下来，从射线束的入射点开始的恒定距离的单位面积散射粒子的数量变化则是cosec4ø/2。盖格对α粒子所做的实验已对这种分布规律进行了测试，并发现可保持在实验误差的范围内。

从对不同物质散射的一般结果的角度考虑，原子的中心电荷被发现几乎与它的原子量成正比。中心电荷的确切数值尚未确定，但对于一个金原子来说，它对应于约100个单位电荷。从大散射和小散射理论对比的角度出发，得出的结论是，这种影响主要受制于大散射，特别是当散射角度相当大的粒子数量极少时。这一大散射理论很大程度上解释了克劳瑟得到的结果，尽管毫无疑问的是它们在一定程度上受到了小散射的影响。可以得出这样的结论，对不同物质而言，大角度散射的粒子与NA2成正比，其中N是单位体积的原子数量，而A是物质的原子量。

大散射的主要结果与中心电荷的正负并不相关。目前尚未找到确切解释这一现象的可能性。

在解释一些与α和β粒子散射和被物质吸收有关的结果方面，可发现该理论是有帮助的。目前盖格博士正利用闪烁法在α射线的情况下对该理论的主要推论进行研究。

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[1]Abstract of a paper read before the Society on March 7，1911， Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society，IV，55，pp.18-20，转引自Ernest Rutherford，The Collected Papers of Lord Rutherford of Nelson，vol.2，New York： Routledge，2014，pp.212-213。欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford），1871年出生于新西兰，1895年进入剑桥大学卡文迪什实验室，成为英国著名物理学家约瑟夫·汤姆森的学生，1898～1907年在加拿大麦吉尔大学任教，后出任曼彻斯特大学物理系主任，1908年获得诺贝尔化学奖，1919年接替汤姆森任卡文迪什实验室主任，1925年当选英国皇家学会主席。他创建了原子核的行星模型，最先提出放射性半衰期概念，成功在氮与α粒子的核反应中将原子分裂，并发现了质子。——编者注

[2]阎康年：《卡文迪什实验室：现代科学革命的圣地》，河北大学出版社，1999，第153页。

[3]Edward N.da C.Andrade， Rutherford and the Nature of the Atom，New York： Doubleday，1964，p.1.

[4]Richard Rhodes，The Making of the Atomic Bomb，New York： Simon ＆ Schuster，1986，p.54.

[5]Henry D.Smyth，Atomic Energy for Military Purposes，Pennsylvania： Maple Press，1945，p.2.

[6]Richard Rhodes，The Making of the Atomic Bomb，p.43.

[7]詹姆斯·马哈菲：《原子的觉醒——解读核能的历史和未来》，戴东新、高见译，上海科学技术文献出版社，2011，第26页。

[8]Spencer R.Weart and Gertrud W.Szilard，eds.，Leó Szilárd： His Version of the Facts，Selected Recollections and Correspondence， New York： William Morrow and Company，INC.，1970，p.17.

[9]“Disintegration of Uranium by Neutrons： A New Type of Nuclear Reaction，” Nature，vol.143，No.3615，Feb.11，1939，pp.239-240.

[10]约瑟夫·汤姆森（Joseph J.Thomson），英国物理学家，1876年进入剑桥大学三一学院，1884年当选皇家学会会员并出任第三任卡文迪什实验室主任，1906年获得诺贝尔物理学奖。他首先发现了电子并建立“葡萄干布丁”原子模型。——编者注

[11]詹姆斯·克劳瑟（James A.Crowther），英国实验物理学家，约瑟夫·汤姆森的学生。——编者注

[12]汉斯·盖革（Hans W.Geiger），德国物理学家，1907年到曼彻斯特大学成为卢瑟福的学生和助手。欧内斯特·马斯登（Ernest Marsden），英国物理学家，1909年成为卢瑟福的学生和助手，1915年前往新西兰。1909年，盖革和马斯登进行了著名的“盖革-马斯登实验”，否定了汤姆森的原子模型，为卢瑟福提出新的原子模型创造了条件；另外，1908年盖革设计了一种α粒子计数器，1928年盖革与他的德国学生瓦尔特·米勒（Walther Müller）在原有的基础上创制了“盖革-米勒计数器”。——编者注