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发现原子的结合能:爱因斯坦与卢瑟福的关联研究

时间:2023-07-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:当时,阿尔伯特·爱因斯坦正在研究广义相对论,欧内斯特·卢瑟福在英格兰剑桥大学卡文迪许实验室研究原子结构。1907年,他设计了一场实验,证明原子有核心,他称之为原子核。还记得吗,仅仅两年前,爱因斯坦才发表了关于布朗运动的论文,这篇论文确认了原子的存在。他认为,丢失的质量正是将原子聚集成一体的能力,他称作结合能。这是历史上第一次将爱因斯坦等式与原子研究联系在一起。

发现原子的结合能:爱因斯坦与卢瑟福的关联研究

当时,阿尔伯特·爱因斯坦正在研究广义相对论,欧内斯特·卢瑟福在英格兰剑桥大学卡文迪许实验室研究原子结构。1907年,他设计了一场实验,证明原子有核心,他称之为原子核。还记得吗,仅仅两年前,爱因斯坦才发表了关于布朗运动论文,这篇论文确认了原子的存在。1919年,亚瑟·爱丁顿提交了一份关于全日蚀的报告,确认了广义相对论的正确性,卢瑟福成功地将氮原子转化为氢原子,或许,如论文所述“分裂了原子”。

尼尔斯·玻尔是卢瑟福的学生之一,他将在爱因斯坦的生命中起到很大作用。玻尔构建了原子结构模型,解释了不同能量的光子的释放,与爱因斯坦关于光即一束粒子构成的理论相吻合。

科学家们开始寻找能证明爱因斯坦的E=mc2的证据。卡文迪许实验室的研究员弗朗西斯·阿什顿仔细测量了元素中的原子重量,他惊讶地发现,有一部分质量消失了。他认为,丢失的质量正是将原子聚集成一体的能力,他称作结合能。他计算出,如果有可能将氢原子这一质量最轻的元素改造成氦,那么,下一个最轻的元素中,1%的质量将作为能量释放消失。根据爱因斯坦的公式,一杯水有足够的能量驱动一艘轮船穿过大西洋,再返回原点。(www.xing528.com)

这是历史上第一次将爱因斯坦等式与原子研究联系在一起。但是,科学家是如何寻找到这股庞大的、未开发的能量?许多人,包括卢瑟福,都认为这是个不可能的任务。卢瑟福在1933年的一次演讲中将这个想法称为“不过是胡言乱语”。具有讽刺意味的是,最终结果表明,试图释放原子能量的尝试展现了潜力,也将世界推向战争边缘。

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