盧瑟福聽了老師這番話,又看了這封信,十分激動。他感謝湯姆生的知遇之恩,便問臨行前老師還有什麼指點。
湯姆生說:“你這一去要當老師了,但要注意向學生學習,敢向自己的學生學習的人永不會驕傲。你要主持一個實驗室了,要選好助手,紅花要綠葉不只為了陪襯,還要向他們吸取養分。要能在自己周圍團結起一批人。”
1898年9月盧瑟福牢記師囑,橫渡大西洋到加拿大走馬上任。
他到加拿大之後講了半年課,利用假期回紐西蘭結了婚。當他帶著妻子返回學校時,高興地發現蒙特利爾實驗室來了一個新工作人員,叫索迪。他是這裡唯一年齡比盧瑟福小的助手,化學知識卻極為豐富,這正彌補了作為物理學家的盧瑟福在化學知識方面均不足。教授和學生,一個30歲,一個23歲,但是盧瑟福謹記湯姆生的教誨,與索迪密切合作,他們在一起只有兩年時間,但成果為人,這種師生的親密關係和工作效率在科學史上是極少見的。
索迪還是從研究物質的放射性入手,他很快從釷中分離出一種神秘物質,它與釷只有原子量不同,其他方面都相同。聰明的索迪立即把這種除重量不同,其他方面都相同,在元素週期表中佔同一位置的元素叫了一個新名字——同位素。比如釷,便有釷232、釷228,而碳的同位素就更多,從碳10一直到碳14。同位素不同在放射性方面也有差異,如鈾的同位素,有的放出α粒子,有的放出β粒子。這樣對原子內部的秘密探討得就更細一步了。原來這些肉眼看不到的原子就是在悄悄地放出不同的粒子而起變化的啊。
這時盧瑟福又想起在劍橋時就遇到的一個老問題,α粒子從所具有的電量和質量來看很像一種已知元素——氦。現在有索迪幫忙,他們立即來驗證這件事。他們將少量的鐳鹽放進一個小玻璃管內,外面再套上一個大玻璃管,兩層管壁間密封並抽成真空。幾天之後他們將內外管之間的氣體抽出來用光譜分析法一化驗,果然幹真萬確,就是氦。這隻能有一種解釋,是鐳放射出的。粒子穿過內管的薄壁進入兩層管子之間,看來α射線就是氦流。那麼鐳放出α射線後剩下的又是什麼物質呢,再一細查,又是一種已知元素——氡。難怪當時居里夫人在尋找鐳時總髮現它和氡在一起,其實是鐳在不斷地生成著氡。它們的變化用一個簡單的式子來表示就是:
22688ra=22286rn+42he+γ
原子序數為88、質量為226的鐳經過自發放射變成了原子序數為86、質量為222的氡和原子序數為2質量為4的氦,還伴有電荷數和靜止質量都為0的γ射線。
以往的化學都是討論酸呀、鹼呀、鹽呀等物質之間的化分、化合,而盧瑟福和索迪現在一下就鑽入原子殼內去寫他們的反應式了。盧瑟福宣佈“放射性既是原子現象又是生成新物質的化學變化的伴隨物。”化學與物理殊途同歸了。
一種元素轉變成另一種元素的放射性現象叫做“衰變”或“蛻變”。當物質的放射性減少到一半時所用的時間叫“半衰期”。半衰期有長有短,鈾的半衰期是45億年,鐳的半衰期是1,560年。而有的物質半衰期還不到一秒鐘。你看,原子就是這樣以無法控制的力量進行衰變,它不斷地“爆炸”,飛出自己的碎片——α、β粒子,還釋放出以γ射線出現的其他能量。只β粒子的速度就可達光速的一半,一個小小的原子裡含有多大的能量啊。盧瑟福立即發現了一個新的世界,其意義就如哥倫布發現新大陸,牛頓發現了宇宙。一時盧瑟福成了人們議論的中心,連居里夫人也呼籲物理界的同行仍要注意盧瑟福的研究。
1907年10月盧瑟福又重返英國到曼徹斯特大學任教,他的學生們又從世界各地追隨而來,他榮譽越多卻越謙虛謹慎。盧瑟福本來就身體魁梧,又從小在農村長大,所以做除了緊張的科學實驗外還自己收拾了一個大花園,種草植樹,常親自挖土施肥。他也常在廣場上的小咖啡館裡和進城的農民邊喝咖啡邊聊起今年的收成,講得非常內行。可是有時他碰到合適的對手又會突然談起高深的原子物理。一次一個記者向咖啡館的老闆打聽道:“這個農民是誰?”老闆告他:“這就是盧瑟福。”那個記者驚得伸出舌頭竟半天收不回去。
再說那個剛來英國時被人稱為“野兔”,現在又被人當成“農民”的盧瑟福,這天正在實驗室裡安心工作,他的學生羅茲突然跑進來喊道:“快看,瑞典寄來的郵件!”
盧瑟福接過一看,是頒發諾貝爾獎的通知書。實驗室立即沸騰起來,學生們都圍上來激動地祝賀、歡呼。
可是當盧瑟福開啟信細讀時不由的大笑起來:“你們看,他們給我發的是化學獎,這真是太妙了。我這一生研究了許多變化,但是最大的變化是這一次,我從一個物理學家變成了一個化學家。”
正是:
海軍也有陸戰隊,空軍不能無傘兵,
科學本是總體戰,物理化學不可分。
卻說盧瑟福收到頒發諾貝爾獎金的通知,大家正鬧鬨鬨地議論如何去領獎,盧瑟福卻說:“這獎金放在那裡總是跑不掉的。現在要緊的是要抓緊實驗,我們已經發現了原子內的這許多小東西,它們在原子內到底怎樣擺佈呢?”
畢竟盧瑟福說出一個什麼樣的原子結構,且聽下回分解。