第五十九回茫茫太阳系皆是小原子小小原子内却是太阳系——原子核的发现
上回说到物理学家卢瑟福，却收到一张要他去领诺贝尔化学奖的通知。但是卢瑟福还是关心物理本身的问题，领奖回来之后便将助手们召集在一起说：“过去我们只是捕捉到了放射性元素自己衰变时放出的粒子，除了这些粒子到底原子内还有什么东西就不得而知。还有那些不会天然放射的元素我们就更难知其家底。不入虎穴，焉得虎子，现在唯一的办法就是要将原子砸碎，看看它里面到底还有什么东西。”
新实验是这样设计的：要打碎原子就得找一种炮弹，当时看来最理想的就是α粒子，它速度快，质量大。原子结构如果真的是汤姆孙所说的西瓜模型，α粒子就会顺利地穿过松软的瓜瓤而笔直地前进。而这时盖革已经帮卢瑟福设计好了一个能计算出镭放射出α粒子的仪器，这是以后所有向原子核进攻的科学家都离不开的武器，它就以盖革的名字命名，叫“盖革计数器”。靠盖革计数器，他们已能准确地算出在零点零零一克镭里每秒钟能发射出一百三十六万个α粒子。现在他们准备好了放射源，又以金箔为靶子，靶子一边放一个荧光屏，通过显微镜观察穿过金箔的α粒子是否都落在了屏上。
这是一种很费力又很枯燥的工作，助手们常常坐一天也看不出什么新情况。一天，卢瑟福推门走进实验室，凑到显微镜前看了一会儿荧光屏上那一点点的闪光。盖革说：“也许汤姆孙的模型是对的，你看α粒子全都顺利通过了。”
“果真是全部吗？要多看，细看，实验要重复几次、几十次、上百次，只有重复才能发现偶然的现象，而必然的规律又常常寓于这偶然之中，居里夫人不是重复测试了几乎能找到的所有元素，才找到有放射性的镭吗？”
卢瑟福说着将荧光屏和显微镜从金箔后面移到侧面，他吩咐盖革多换几个角度，多看一会儿。又过了一天，他正在办公室里备课，盖革急慌慌地跑进来，拉着老师就往实验室里走。原来他发现了一个偶然的现象，就是虽然绝大部分α粒子都沿直线穿过了金箔，但是也有极少数的α粒子却出现偏转，有的大于九十度，还有的甚至出现一百八十度的偏转，竟直直地反弹回来。卢瑟福从此就钻进实验室里，一连几天没有出来。他对学生们说：“我们发现了一个多么奇怪的现象，就好像是一群炮兵对着一张薄纸片开炮，而炮弹反而又被弹回炮筒里。虽然弹回来的极少，但这里面必定有一个我们还未发现的秘密。”
他们经过大量的数据记录分析，知道了射出去的每八千个α粒子就有一个被弹回来或者偏到一旁。
正是：
阿翁海边点沙粒，第谷深夜查星辰。
更有卢氏数电子，科学属于细心人。
却说卢瑟福和他的学生们将反弹回来的α粒子仔细一数，立即悟出一个道理。β粒子带正电，比电子大七千倍，电子没有这么大的力气使它偏转。那么除电子外，原子内一定有一个集中了全部正电荷而且质量很大的核，它对α粒子有一个很强的电荷排斥力，α粒子一碰到它就会被一把推了回来。但是这个核很小，它在整个原子中的位置犹如太阳在整个太阳系里的位置，四周是大大的宇宙空间，难怪发射八千个粒子才有一个可能撞上它。于是卢瑟福立即抓过一支铅笔在纸上随手画了一个图说：“你们看，我认为原子模型可能不是汤姆孙先生描绘的那个西瓜，倒是哥白尼描绘的太阳系。原子的中心有一个带正电、体积小、质量大的核，核外空****的天空里有一些质量很小、带负电的电子在绕它运动。”
助手们闻听此言一齐欢呼起来：“您是说我们在小小的原子内部又发现了一个太阳系？”
“是的，正像伽利略、牛顿发现天上地下一个样，我们又发现太阳系和原子内部一个样。不过这微观世界会另有一套规律，还需要我们仔细去摸索呢。”
1911年，卢瑟福提出了原子的“太阳系模型”，这是科学史上的一项伟大成就。原子和原子核物理学从此发展起来。后来他的学生玻尔又把量子论引到原子结构中来，修改了这个模型，使之更加完善，人们就把这个模型称为“卢瑟福-玻尔原子”。这个模型成功地解释了许多物理和化学现象，促进了以后的原子能研究。我们现在已经知道核的体积还不到原子体积的一万亿分之一，但它却占据整个原子质量的百分之九十九点五以上。就是说，它本身的密度实在是大。如果设想一粒蚕豆全部以原子核组成，那么它的质量就会达到一亿吨！你绝不要想用手去拈得动这粒豆子，因为通常运输一亿吨的物资，就需要用能绕赤道一周的列车来装呢！
再说1919年第一次世界大战刚结束不久，英国教育界正百废待兴。战争期间卢瑟福也被征入海军，研究了几年怎样打潜艇。这时，科学家们又都渐渐回到了自己的实验室，而汤姆孙现在已是六十三岁的老人，还身兼三一学院的院长，再领导卡文迪许这个处于物理世界最前沿的实验室已力不从心。他想起了自己的得意学生，便四次写信诚恳地请卢瑟福来接此重任。
1919年4月2日，卢瑟福正式到卡文迪许实验室上任。这是他一生中的第三个阶段，也是最后一个阶段。他自任教授以后三易其地，但是由于他的刻苦、谦虚，每到一地都干出了惊人的成果，而且每到一地，在他的周围就立即团结了一批有为的年轻人。这次他到卡文迪许实验室一上任就宣布了一个新课题——研究原子核的构成。在曼彻斯特时，他打碎了原子，现在他又要打碎原子核了。
在一间专用实验室里，窗帘拉得很严，屋角点着一盏光线微弱的煤气灯。助手们已经提前来了，他们必须先适应一会儿屋内暗淡的光线。对面是一架很简单的仪器，使α粒子穿过氮气打到靶子上，再通过显微镜观察荧光屏上的闪光点。走廊上响起卢瑟福咚咚的脚步声，他连走路也像个结实的农民，接着助手们听见了他哼的小调“前进，基督的士兵”。大家相视一笑，这是教授的习惯，每当哼这支歌时实验就快接近成功，如果哼起“大干一场”，不用问，是实验遇到了麻烦。
门开了，背后响起卢瑟福洪亮又亲切的声音：“孩子们，准备好了没有？”
“准备好了。”
“开始！”