1、单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 对原子核结构的认识简史早在 1815年，英国医生兼化学家普劳特(WProwt，17851850)根据多数元素的原子量是氢原子量的整数倍，提出所有元素都由氢原子组成的假说。因为发现有些元素的原子量不是整数，特别是氯的原子量为 3546 个单位，铜的原子量为 63.54个单位，这个假说到 19世纪末被放弃了。19世纪末 20世纪初，发现了放射性现象和同位素，引起了对原子构造的新探索，也包括对原子核结构的探索。1919 年，卢瑟福发现一个 粒子能引起氮核的人工衰变，而衰变的产物之一是质子(即氢核)。19211924 年之间，卢瑟福和他的学生查德威克对
2、硼、钠、铝等轻元素进行人工核反应，同样有质子分裂出来。以上事实显然说明原子核内存在质子。问题是原子核是否只有质子?当人们从元素周期表看到除氢以外，核的电荷数(原子序数)总是小于质量数时，曾假定原子核内除质子之外，还包含电子，它们的电荷量足以抵消额外质子的电荷，而电子的质量很小，不影响原子核的质量。即一个原子序数为 Z，质量数为 A的原子核，它就是由 A个质子和(AZ)个电子所组成。这就是核结构的质子-电子假说。质子-电子假说在某些方面能初步说明各种元素的性质，如解释原子核的和 衰变现象、核质量近似为质子质量的整数倍等。但是这一假说与许多实验事实不符，理论上也存在困难，例如：随着测量的逐渐精确，
3、核质量愈加偏离质子一电子假说所预言的质量；束缚在核内的电子，要有上百兆电子伏的能量，而 13衰变的电子能量只有 1兆电子伏的量级，靠电子一质子之间的微弱的电磁相互作用力根本不可能使电子保持在核内。另外，例如氮 核的角动量，N147按照质子-电子假说应为 14个质子与 7个电子，自旋值为 2(奇数个半整数)，即为费米子，而通过原子光谱的超精细结构的实验测定却应为偶数个半整数即 核应为玻色子!最后，实验也测不出核内含有的电子磁矩，N147而只能成功地测出质子的磁矩，前者应为后者的 1 840倍(与质量成反比)。质子-电子假说所遇到的这些巨大困难，说明了人们对微观世界认识的曲折进程。也从反面说明了质
4、子-中子说的来之不易。1920年，卢瑟福提出一种猜想，预言原子核内可能存在一种质量与质子相近的中性粒子。1921 年，美国化学家哈金斯(WDHarkins，18731951)将它命名为“中子”。卢瑟福一直追寻这种粒子，但经历了 12年后，才由他的学生查德威克找到。中子的发现证实了卢瑟福预言的正确性，使得建立一种没有电子参与的核模型成为可能。1932 年，海森伯和苏联物理学家伊万年科各自独立地提出了原子核由质子和中子组成的假说，根据这一假说，一个原子序数为 Z和质量数为A的原子核，由 Z个质子和 AZ个中子组成。核结构的质子-中子假说圆满地说明了元素的质量数和电荷数，解释了同位素以及放射性现象，
5、使“质子一电子”假说面临的许多困难迎刃而解，因而立即被科学界普遍接受，很快成为原子核理论的基础，至今仍然是描述核的特性和结构的基础。这导致了对核作用力的研究，为粒子物理的发展开辟了道路。单位：金太阳教育 姓名：刘占想 E_mail ： 人们在认识原子核结构的过程中，主要提出了五种具体的模型：气体模型、液滴模型、a 粒子模型、壳层模型、综合模型，各种模型分别适用于核现象的一个特定方面，但迄今还没有哪一个模型能恰当地圆满地描述从放射性衰变到核反应和裂变的广阔范围里的一切现象。此外，还须进一步研究质子一质子、质子一中子、中子一中子这三种相互作用，以便说明原子核的主要性质。有些实验表明，核内除有质子和中子外，还可能存在其他粒子，例如，当核被高能激发时出现 介子；1953 年发现了含有 超子的超核，近些年来又发现了含有超粒子的超核。这些问题还和迅速发展的“基本粒子物理紧密相关。因此，探索原子核的结构及其内部运动规律，仍然是人类未来向知识深度进军的一个重要目标。(摘自物理教师手册，人民教育出版社物理室编著，人民教育出版社，1998年 9月第 1版，第 636页)
