第五十七回悄然无声张原子变成李原子喜报忽至化学奖却送物理人
——原子衰变的发现
上回说到汤姆孙的研究已经深入到原子内部，发现了电子并提出一个原子“均匀模型”。这个模型到底对不对呢？“不对！”汤姆孙万没有想到说这个话的正是他的从大西洋那边归来的一个学生卢瑟福（1871—1937年）。
卢瑟福（右）
卢瑟福1871年出生于新西兰一个偏僻的小村庄，家里有兄弟姐妹共十二人，这样的家庭自然不能对他娇生惯养，因此小卢瑟福倒尽得自然的优惠。他和伙伴们或山上放牛，或海边捕鱼，风风雨雨练就一副强健的身骨，到后来他在文弱的科学家堆中，无人不羡慕他的体格。另一方面，潮涨潮落，那大自然的奥妙又启发了他的智慧，他从小就不满足于只学点儿能糊口的手艺，而向往解释宇宙，向往发明，向往创造。1889年，他18岁的时候便勇敢地去报考新西兰大学的奖学金，无疑这将决定一个农家孩子的命运。这天，他正在菜地里挖马铃薯，他母亲突然气喘吁吁地跑来，还不到地头便兴奋地喊道：“孩子，你得到了！得到了！”
“得到什么了？”卢瑟福还不知是什么事。
“奖学金，考上了！”
卢瑟福闻言将手中的铁锹用力摔在地上，他让自己激动的心稍稍平静下来，然后说：“这是我挖的最后一个马铃薯了！”
他大学毕业后先当了一段时间的中学教师，这时英国剑桥大学又给了新西兰一个享受奖学金留学的名额，而卢瑟福在大学时就自己动手制成一种灵敏的检波器，试验了在新西兰大地上的第一次电报，并且还发表了电磁学方面的论文。商人的资本是钱，学者的资本是论文，卢瑟福就靠这几篇论文来敲剑桥的大门，果然很灵。他的老师克顿教授为他写了一封很不平常的推荐信：
卢瑟福先生才华横溢，通晓数学的分析法和图解法，对于电学及其绝对测定法之最新成就具有极为广博的知识。卢瑟福先生为人诚恳，和蔼可亲，乐于帮助他人克服困难，凡与他有过交往的人莫不竭诚赞许，尊为良师益友。我们衷心地祝愿他在英国的科学研究同他在新西兰一样，取得非凡的成就。
卢瑟福从大洋彼岸的乡村来到剑桥的卡文迪许实验室这个物理精英荟萃的地方，他一身的土气还没有褪去。大都市里来的同学都有点儿瞧不起他，见他每天只知道埋头读书，便悄悄给他起了一个绰号——“从安第普斯山上抓来的一只光会挖土的野兔子”。
一天这些同学从外面归来，卢瑟福正在屋里看书，便请他们进屋，顺便请教几个问题。他们自然答不上卢瑟福提的问题，而且发现他桌上有一个从未见过的检波器，那手工之精令他们叹为观止。这是由一根全长仅6英寸的金属线缠绕80匝而成的线圈，中心一根钢针，长不过1厘米，直径只有1毫米的7%。过了几天，卢瑟福就用这个检波器在半英里外检测到电波，并且证明电波可以穿过闹市区、穿过人体和厚墙。而这时马可尼还没有试验成功他的检波器呢。这件事使同学们也让老师汤姆孙对卢瑟福刮目相看。他说：“在卡文迪许的所有学生中还没一人对研究的热情能比过卢瑟福的。”那些原来瞧不起卢瑟福的学生自然也就十分敬重“这只光会挖土的野兔子”了。
如果卢瑟福果真沿着研究电磁波的路子走下去，也许物理史就要重写。但他的老师把他领到了另一个路口上，从这里眺望开去，似乎前景更加美好。因为这时汤姆孙正在研究阴极射线，并且已经找到了电子。居里夫妇在很困难的情况下发现了镭，并且正在全力以赴地提炼它。镭的放射性已引起科学界的大轰动。电子也好，放射性也好，X光也好，这些发现都将人们的视线引向一点——原子内部到底还有什么未知的秘密。汤姆孙建议卢瑟福就来研究这个课题。而卢瑟福生来是个探险家的性格，他也觉得检波器方面已没什么可再搞的了，便欣然开始了对原子的探试。
探试的第一步就是抓住镭放射出的射线，看它到底是些什么东西，然后就可以顺藤摸瓜追踪原子内的秘密。卢瑟福天生是个实验好手，他立即设计了一个实验，用一个铅块，钻上小孔，孔内放一点儿镭。这样射线只能从这个小孔里发出，然后将射线放在一个磁场里。奇怪的现象出现了：一束射线立即分成三股，有一股靠近N极偏转，有一股靠近S极偏转，还有一股不偏不倚一直向前。卢瑟福一一给它们起了名字，分别叫α、β和γ射线。又经过测定，发现β射线原来和阴极射线一样，就是汤姆孙证明的电子流。不过阴极射线是在真空放电时从阴极表面发射出来的，电子速度小，只有光速的百分之几，β射线是原子内部发出的，速度可达光速的30%～99%，就是说每秒最少9万千米。它速度快，穿透力就强，在空气中可走几十米远，碰到几毫米厚的铝片也能穿过，难怪当年贝克勒尔无论把底片藏在何处都要漏光，正是它在作怪。
α射线和β射线相反，粒子带的是正电荷，质量大，为4个原子质量单位，速度小，只有光速的110，又慢又笨，穿透能力弱。一张薄薄的铝箔，一层裹底片的黑纸，甚至人体皮肤的角质层，都能将它挡住。
γ射线不带电荷，非正非负，处于正中，不受磁场的影响而偏转，它是X射线，不过比X射线的波长还要短，还不到一百亿分之一厘米。
好个卢瑟福，真是出手不凡，19世纪最后十年的三大发现在他这一个实验里全部得到解释。老师汤姆孙发现的电子流就是他左手中的β射线，伦琴的X光就是他右手中的γ射线，而贝克勒尔、居里夫妇千辛万苦发现的放射性却不过是α、β、γ这三个希腊字母。镭为什么会发光发热，原来它在自己放出能量做功呢。当然这里还有许多问题有待探寻，但这些发现足可以叫他和他的同事们狂喜一番了。
却说卢瑟福将这些新发现兴冲冲地去向汤姆孙汇报，汤姆孙自然高兴。但是他听完汇报后却露出一种怅惘之情，卢瑟福有所察觉便恭敬地问道：“老师有什么事要吩咐吗？”
“是的，正有一件大事要与你商量。最近加拿大麦克吉耳大学物理系教授应聘到伦敦担任教职，为了挑选一个他的继任者，加拿大方面特意派了代表来剑桥商谈此事。我考虑再三，恐怕你是一个最合适的人选。”
“老师，我是远涉重洋来向您学习的，现在还没有学到多少东西怎能离去？”
“不，你现在已完全能独立开展研究了。像你这样的人才总给我做助手反而压抑了你的才华，你应该有自己的学生，自己的助手，自己的实验室，放开手脚大干一番了。再者你离开新西兰时就已订婚，也早该成家了，经济收入也不能不考虑，那边年薪丰厚，是一笔可观的收入。上任之后你就可以接来家眷，一心研究了。”