1911年，拉塞福發表劃時代的原子模型，指出原子的內部結構是電子圍繞著體積極小的原子核。問題是，若按照電荷數推算原子核內的質子數量，加總後的質量還是小於原子的質量，相差的質量跑去哪裡？對此，拉塞福提出「中性粒子假說」，主張原子核內還有電中性的粒子，是由電子與質子結合而成；例如氫的原子核就是由兩個質子和一個電子所組成。

雖然1928年就有物理學者根據量子力學指出原子核內不應該有電子，但因為量子力學尚未成為主流，加上拉塞福的權威性，仍然沒有取以代之的模型。沒想到，就像拉塞福推翻恩師J. J. 湯姆森的布丁模型，最後推翻拉塞福的中性粒子假說的人，也是他自己的徒弟查德威克。

查德威克家境清寒，都是靠獎學金才能繼續升學；大學就讀物理系的系主任就是拉塞福。他念完碩士後，於1913年留學德國，隔年第一次世界大戰爆發，他因為是英國人而被拘禁在集中營，直到1918年才獲釋。返國後，他繼續跟著拉塞福做研究。

1932年初，約里奧-居禮夫婦（居里夫人的女兒和女婿）從原子核中轟出了中子，但他們誤以為那只是特殊的γ射線。查德威克從他們論文中的實驗數據看出那應該是一種未知的粒子，於是他日以繼夜地展開實驗，兩星期後就獲得初步成果。二月，他先向《自然》期刊投稿一篇快訊《中子存在的可能性》，五月再正式發表論文，題目就改成《中子的存在》了。

查德威克發現了一個新的基本粒子，因而於1935年獲得諾貝爾物理獎。確認中子的存在後，科學家發現不帶電的中子更能有效地打入原子核，引發核分裂的連鎖反應。沒多久，美國用於製造原子彈，結束第二次世界大戰；戰後，各國繼續用以發展核子武器與核能發電，人類從此跨入禍福相倚的原子時代。

資料引用於：http://history.pansci.asia/

拉塞福(Ernest Rutherford，1871～1937 ) ，被尊稱為近代物理之父或核子物理之父 。1889 ～1895年在紐西蘭坎特布里學院攻就讀學位；赴英入劍橋大學Cavindish實驗室為研究生，深受主持人湯姆森（ J.J. Thomson）賞識。因鑑定α射線就是氦原子核， 並建立半衰期和衰變常數的觀念，及放射性物質的衰變方程式，於 1908 年獲諾貝爾化學獎。

在1909年拉塞福在英國曼徹斯特大學用α粒子撞擊一片薄的金箔，他注意到大部分的α粒子都能通過金箔，但卻有八千分之一會回跳。他嬉稱用海軍15吋巨砲射擊一張紙，但炮彈卻會回跳而打到你自己。由此簡單的觀察，他認為原子的質量必須集中於很小且帶正電荷的原子核上，而電子則位於遠離原子核的位置。

原子結構的發展：

(1) 1808年，道耳吞提出原子說—物質均由原子所組成，原子是不可分割。

(2) 電子的發現：1897年湯姆森由陰極射線管發現電子，並求得電子質荷比e/m。1909年密立根油滴實驗求得電子的電荷。

(3) 質子的發現：1919年拉塞福以α粒子撞擊氮的原子核現質子 。

(4)中子的發現：1932年英國的查兌克(1935年諾貝爾物理學獎 )使用鐳所放射的α粒子撞擊鈹的原子核現中子。

長知識了

其實最早發現中子的人不是查兌克，而是居禮夫人的女兒伊蓮．居里，她發現有個不帶電的物質從原子核中跑出來，雖然她把這個現象寫在論文中，但她認為這個跑出來的物質，應該只是能量很高的光而已。但是伊蓮當時的研究，發現另一種元素的衰變現象，也在1935年得到諾貝爾化學獎。

拉塞福發現了放射性的半衰期，並將放射性物質命名為α和β射線，這項實驗被授予1908年的諾貝爾化學獎，但拉塞福不是很高興，因為他自認為是物理學家，而非化學家。他的一個名言是，「科學只有物理一個學科，其他不過相當於集郵活動而已」。

週期表第104號元素被命名為「鑪」，紀念拉塞福。

為了能集中精神證明中子的存在，查德威克推掉了所有的職務進行研究，不時在深夜工作。他設計了一套簡單的儀器，是一條圓柱體，裏面裝著作為射線來源的釙和作為轟擊目標的鈹。然後把所得的輻射指向各種物料，如石蠟；然後被擊中的粒子，即質子，會進入小的離子室，可以用示波器觀測到裏面的質子。

中子的質量太大，不可能是質子─電子對，或是能量很高的光而已，因此必須是其他東西，這樣同時支持了波耳和海森堡的理論，即中子是一種新的核子。為表揚他對中子的發現，查德威克於1932年獲英國皇家學會授予休斯獎章，1935年獲諾貝爾物理學獎，1950年獲科普利獎章及1951年獲富蘭克林獎章。

由於查德威克發現了中子，因此在實驗室合成比鈾重的元素變得可行，這種合成是通過慢中子捕獲及其後的β衰變來完成的。跟α粒子不同的是，中子不帶電荷，而α粒子則帶正電荷，因此會被其他原子核的電力排斥，而中子則不需穿越這樣的一個庫侖障壁，並因此甚至能夠穿透及進入最重的原子核（例如鈾）。這點啟發了費米去研究中子及原子核碰撞所帶來的核反應，最終費米憑這項研究獲得了諾貝爾物理學獎。

感謝好友分享
真要感嘆科學家鍥而不捨的研究精神
繼原子之後~老師是不是要繼續開釋量子力學的神祕面紗

jkfmen 發表於 2018-10-20 22:07
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真要感嘆科學家鍥而不捨的研究精神
繼原子之後~老師是不是要繼續開釋量子力學的神祕面紗 ...

量子力學我在教物理系的學生他們都聽不懂，在閒聊版講量子力學實在是太沈重了。

不過之後碰到卜朗克、波耳、薛丁格或者是海森堡這些量子力學的創始者，我會盡量以說故事的方式描述一下量子力學。

老師解釋薛丁格的貓~一定精彩可期

感謝大大的分享 , 物理學家就像是大自然的解謎者

現在發現基本粒子不止靠推敲，還得靠觀察！設備夠好才是王道！

這些僅僅靠推敲就能推理出基本粒子，再藉由實驗驗證的！都是非人類的腦袋！