GCSE&Alevel物理，原子核究竟是如何发现的

 

 

  无论在GCSE物理还是Alevel物理中，原子核的结构以及发现历史都是一个重要知识点，很多同学对这部分的理解也是一知半解，今天在这里，咱们就总结下这个知识点：
 

在α粒子散射实验之前，人们广泛认为原子模型是由一个均匀的带正电的材料和负电的材料均匀分布在它的整个原子核上，就像一个醋栗面包Currant Bum，有时被称为梅子布丁Plum Pudding模型。

 

直到盖革Geiger和马斯登Marsden进行了一项研究，他们用α粒子(氦原子核)射向一片非常薄的金片，并测量了分散在不同角度的粒子的比例。

 

 

根据这个模型，他们预期的结果是，粒子会穿过金箔，但是由于正粒子和原子中的正粒子之间的静电排斥，粒子会通过小角度偏离。大多数粒子的形态都满足预期， 但令他们惊讶的是，盖革和马斯登发现，一些粒子偏离了大角度，有些几乎回到了他们进入的轨迹。

 

 

 

盖革Geiger和马斯登Marsden证实了他们的结果，并意识到现有的模型无法解释所得到的结果。

 

随后卢瑟福Rutherford通过散射实验探测原子的结构。卢瑟福提出了一个新的原子模型，可以解释实验结果-原子的核模型。

 

 

卢瑟福Rutherford意识到，由于金箔太薄，所以大散射角不能解释为大量较小散射的总和。为了解释大散射角，原子必须由一个极小的密集中心组成，其中几乎所有的质量和所有正电荷都集中在其中，这样，大多数粒子只会通过避开中心电荷/质量浓度而稍微偏离，但一些离中心较近的粒子会发生大偏差。

   他根据高度散射粒子的比例计算了电荷/质量浓度的相对大小，他得出的结论是：与半径为10^-10米的原子相比，原子核的半径为10^-15m。

 

此时中子仍未被探测到。这个实验的结果使现有的原子模型被抛弃，转而支持核模型，完全改变了我们对物质的理解。它是科学史上最重要的研究之一。

 

深度非弹性散射的应用Deep inelastic scattering
 

阿尔法粒子不能用来探测更深的物质。如果我们想研究原子核中每个粒子的性质，即质子和中子，我们必须使用高能电子。正如α粒子通过原子的非常规散射导致了我们对组成原子的不同粒子的理解，所以氢核中电子的不均匀散射导致了这样一种理解，即每个粒子不是一个团，而是由较小的粒子组成的。

   而这种理论也导致了夸克的发现，即构成质子和中子的粒子。这种类型的散射称为非弹性散射，因为粒子之间的相互作用并不能减少动能。
 

用深度非弹性散射方法人们发现了质子和中子的组成。

 

至此对于原子核内部的研究，进入到一个相对广泛认可的阶段，而随着探测手段的更新，对于原子核内部分其他认识，也会随着时间的推移，一一浮出水面。