最伟大的发现 卢瑟福是幸运的,走到哪里,哪里就会有好的助手。到达曼彻斯特,他又遇到 了汉斯·盖革,一个德国年轻物理学家。 卢瑟福的研究室设在物理楼的最上层,实验室却在地下室。地下室很阴暗,但 他的实验装备却极为精巧。汉斯·盖革开始做他的助手。盖革对别人说,卢瑟福喜 欢这个地下室。每次,只要他走下地下室的两级台阶,就可以听到卢瑟福从黑暗中 发出的声音:“头顶上有一条热管道,小心不要被它碰得头破血流……”“脚下有 两根水管子需要跨过,免得被它绊倒,摔一个四脚朝天……”最后,在微弱的光线 中,你会看到,这位伟人自己正坐在他的仪器前。 现在,卢瑟福给自己开列的实验项目是“α射线的散射”。 近几年,卢瑟福一直盯住α粒子不放。他看重这种粒子作为原子探测物的巨大 价值:质量大,易于同物质产生有力的相互作用。他判断,这种相互作用可以显示 原子结构的某一方面。 另外,从α粒子表现出的一些状况看,“坚硬的原子”的概念怕是需要改变了。 他知道,几年前,德国物理学家菲利普·莱纳德提出一个概念,说一立方米的固体 铂所占据的空间像地球外星体空间那样空虚。 卢瑟福似乎相信了这一点。他开始思索:假如在原子中有宽阔的空间,那么, 里面一定还有别的东西。 他的老师J ·J ·汤姆生发现电子,是从观察阴极射线被电场和磁场偏移开始 的。在麦吉尔时,卢瑟福发现了α粒子被磁场偏移的现象。卢瑟福想到,这一现象 或许能够揭示某种秘密。 到曼彻斯特之后,他把对这种现象的研究列在了急于完成的研究项目的单子上。 为了更清晰地观察这种现象,卢瑟福决定对单个的α粒子进行跟踪并记录它们 的数目。而要这样做,又必须有工具。 汉斯·盖革挑起改善仪器的重担。他和卢瑟福一道制造了一种电子装置,能把 到来的α粒子单个地引到一个计数室加以记录。这就是后来被称为盖革计数器的那 种设备的来源。 一段实验之后,卢瑟福决定不再设电场或磁场,而让α粒子直接穿射金属箔, 看看出现什么情况。他们相继做了α粒子穿透铝、银、金、铂等金属箔的实验。事 实说明,这一步对卢瑟福即将到来的重大发现具有决定性意义。他发现,α粒子在 穿透这些金属箔时都出现了偏移,而且试管壁上出现了闪烁。后一种现象尤其引起 了他的注意:这种闪烁表明,试管壁受到了α粒子的冲击。那么,冲击试管壁的这 种α粒子是从哪里来的呢? 当初,他认为这是α粒子被试管中某些不知名的游离粒子干扰所致。这样,他 采取了种种措施清除这些游离粒子。最后,他认为所有想到的游离粒子都被清除了, 可情况并没有改变。 师生们进一步讨论这个问题。讨论时,卢瑟福在室内踱来踱去,思索着。既然 不是游离粒子造成了这一现象,那么,只会有一种解释:这一现象是金属箔的某一 部分造成。可会不会是这样呢?于是,他转向马斯登,说道:“你把闪烁屏放在α 粒子源一侧,让它与金属箔成45度角,仔细观察一下,看看α粒子会不会反射到屏 上……” 听了卢瑟福的吩咐,盖革和马斯登一时都呆住了:这怎么可能?α粒子会毫无 阻挡地穿过薄的金属片,它如何会被反弹回来?如果会被弹回,那就等于一张绵纸 将射向自己的一颗15英寸的炮弹档住并把炮弹推回去。 但是,两个年轻人都明白,实验中,错过某个肯定的结果将是一种不可饶恕的 罪过。他们照办了。 实验结果却表明,原先认为不可能的事情成了事实。他们立即跑去找到卢瑟福, 把结果向他报告。卢瑟福正在自家的凉台上,他高兴地跳了起来。 他们重复了实验,得到了相同的结果。 几个星期之后,卢瑟福指导盖革和马斯登把实验系统地加以整理,以便发表。