α粒子轰击金箔实验，卢瑟福高唱一曲好运来

初中的时候上物理课，老师都会提到卢瑟福的原子结构模型，还一定会说到他的著名实验——α粒子轰击金箔实验。正是这个实验奠定了卢瑟福在科学界的地位，也是这个实验真正的将科学引向了新的世界。但是，课本上好像并没有说到这个实验的意义；主要原因就是这个实验很简单，不怎么考，所以就“理所应当”地被忽略了。

要说到这个原子结构的重新认识，就得先说一下原来所认为的原子是什么样的。J.J.汤姆逊认为原子像是个大西瓜，正电荷中散落着带负电的电子，在课本中我们喜欢称之为葡萄干布丁模型，也不知道为什么总是和吃的有关，但也就是这么个样子了。

原子结构的重新认识，并不是卢瑟福突发奇想就提出来要用α粒子去打金箔，关键在于1896年的一个巧合。在之前伦琴做阴极射线实验的时候，这种射线撞上一些物质的时候会产生二次辐射，这种辐射不可见，只能在照相底片和胶卷或者一种叫做荧光屏的东西上被看到。但是你说巧不巧，伦琴做实验旁边的桌子上还就有一个荧光屏。这个发现实在是幸运，因为并没有谁托梦告诉伦琴让他没事摆个荧光屏看看，就算有伦琴这个科学家也不太可能信。但就巧了，荧光屏闪了他的眼，他发现了这种像是波的射线，并以数学中的未知量“X”命名，这就是X射线。

1895年的寒冬，X射线的消息引爆了科学界，大家都开始研究产生X射线或者类似射线的新方法。贝尔勒耳原先是一个研究磷光物质的人，磷光物质可以发射它之前吸收的光。而X射线又可以无障碍的穿过一些不透明的物质，他突发奇想就要探讨一下两者的联系。1896年2月，贝尔勒耳将照相底片用双层黑纸包好，纸上涂上铀二酸硫钾，放在阳光下暴晒。底片显影后，显示了铀盐的痕迹，他觉得这就是因为阳光在铀盐中产生了X射线，和磷光原理一致。但是神奇的事情又发生了，物理学家都讲究一个普遍规律，实验不能只做一次。所以过了两天贝尔勒耳又想做一次实验，但是他材料都准备好了，天空却是布满乌云。他就把这个样品放进了抽屉。当过了两天，他直接冲洗这个相片时，上面还是出现了铀盐的痕迹。这可了不得，这说明与相片作用的不是太阳光也不是磷光，而是一种未知的辐射。这种辐射是从铀中不受影响的情况下自发产生的。这种能产生自发辐射的特性我们现在称之为——放射性。

厄内斯特·卢瑟福就是一个研究放射性的科学新星。但就到现在为止，他和这个原子结构还是毫无联系。1902年他和同事发现一种放射性从在于一种放射性元素到另一种元素的转变过程中，卢瑟福也在这种放射性中发现了两种不同的放射性衰变，就是α射线与β射线，后来还发现了γ射线。β射线被证明是电子，与阴极射线相同；γ射线则是一种电磁波与X射线很相似但是波长更短。但α射线很奇妙，它的质量是氢原子的4倍，还带两倍于电子的正电荷。那么现在α射线这个主角就已经登场啦，那么选择金箔又是怎么回事呢？

1908年卢瑟福获得了诺贝尔化学奖，他感到很懵逼，因为他觉得自己是一个物理学家，还说化学是低一级的学科，自己并没有时间去研究化学。但是人家奖金委员会不听，奖金又不少发，说你是么就是么了。1909年，卢瑟福手下的盖革和马斯顿偶然做了用α射线射向金箔的实验，就发现了在显示屏上有一些阿尔法粒子的角度出现了偏转甚至有的直接被弹了回来。但是α粒子比电子重7000倍，如果西瓜模型是正确的，那就不会出现α粒子被反弹回来的情况而应该是都发生偏转。而那一小部分被反弹回来的粒子说明了，原子的质量和正电荷集中在一个非常小的体积内，而周围存在极大的虚空间。这才能产生极少数偏转甚至反弹而大部分直接穿过而不受影响的情况。1911年，卢瑟福提出了原子的核式模型，这就成为了原子结构的现代理解的基础。

无论是X射线的发现还是放射性的研究都是巧合中的巧合，而这个鬼使神差的α粒子轰击金箔实验也是令人惊奇的设计，但就是这一个个的“奇迹”带领人类走向了新的科学高度。但是问题又出现了，既然原子像是一个星系，且电荷的吸引力大于排斥力，那么为什么电子不会落到原子核中去呢？这个问题预示着人类即将走向对量子理论的初步认识。