段友812243
范文一：质子的发现
质子的发现
1919年，卢瑟福做了用 粒子轰击氮原子核的实验，实验装置如图所示，容器C里放有放射性物质A，从A射出的 粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使容器抽成真空后， 粒子恰好被F吸收而不能透过，在后面放CF一荧光屏，用显微镜册来观察荧光屏上是否出现闪光(通过阀门往里通进STC氮气后，卢瑟福从荧光屏上观察到了闪光，把氮气换成氧气或二氧化碳，又观S
察不到闪光，这表明闪光一定是 粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的(
卢瑟福把这种粒子引进电场和磁场中，根据它在电场和磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫做质子，通常用符号 表示(
这个质子是 粒子直接从氮核中打出的，还是 粒子打进复核后形成的复核发生衰变 时放出的呢?为了弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特又在充氮的云室里做了这个实验(如果质子是 粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹:放射 粒子的径 迹、碰撞后散射的(粒子的径迹、质子的径迹及抛出质子后的核的反冲径迹(如果 粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹:入射 粒子的径迹、质子的径迹及反冲核的径迹(见左上图)(布拉凯特拍摄了两万多张云室照片，终于从四十多万条“粒子径迹的照片中，发现有八条产生了分叉(见下图)(分叉的情况表明，这第二种设想是正确的(从质量数守恒和电荷数守恒可以知道产生的新核是氧17，核反应方程如下:
在云室的照片中，分叉后细而长的是质子的径迹，短而粗的是反冲氧核的径迹(
后来，人们用同样的方法使氟、钠、铝等核发生了类似的转变，并且都产生了质子(由于各种核里都能轰击出质子，可见质子是原子核的组成部分(
范文二：中子与质子的发现
中子与质子的发现
人类祖先还没有学会使用火的时候，他们就已经在不知不觉地享受着核能的赐予了。几十亿年来，太阳一直在照耀着地球，促进了地面生命的演化和发展。太阳的能量从何而来？今天，科学家已经有足够的证据证明：太阳的能量来自核能。古代的人们曾有设想太阳是个大火球，不断地燃烧着。然而科学家们根据对太阳质量和辐射强度进行了分析发现，不管通过什么化学反应引起的燃烧，要维持太阳辐射的光和热的强度，只要1500年左右，就会把所有燃料耗尽。但是地球已经存在了大约46亿年，在此期间，太阳基本像现在一样照耀着地球，只有比化学能大过几百万倍的核能，才有可能长期维持着太阳的不断辐射。原子核的内部怎么会蕴藏着这么巨大的能量？我们可以如何利用？原子核里到底有什么秘密？
1945年8月6日和8日，美国在日本的广岛和长崎先后投下了两颗原子弹，城市变成了一片废墟，8月15日，日本宣布投降，第二次世界大战结束了。原子弹的空前破坏力给全世界的人们留下了极其深刻的印象，就连美国也惊诧于这种新武器的威力。战后，许多国家开始致力于核武器和核能的开发，人们开始广泛关注核军备竞赛和核反应堆的发展。前苏联切尔诺贝利核电站的放射性泄漏事件，使人们能核能的利用既感到有希望，有带着几分恐惧。然而，不管你愿意不愿意，核能已经开始进入我们的生活，成为继木材、煤炭和石油之后的又一能源。
近代的原子－分子学说
宇宙万物的原始组成，自古以来在世界各地都引起人们有极大的兴趣。我国古代的五行学说认为，万物是由金、木、水、火、土五种基本元素组成的。古代希腊人把气与水、火、和土并列为世界的四种基本物质元素。2000多年前，希腊哲学家德谟克利特主张宇宙万物只有一种起源，即他称为“原子”的一种极小颗粒，他认为原子不可分割，无质的区别而只有大小、形状的差异，“原子”和“虚空”是万物的本原。随着人类文明的进步和近代科学的兴起，古代的五种（或四种）基本元素的概念越来越不能说明化学研究是出现的新现象。“原子”这一模糊的概念随着控化学和物理学的发展而获得了更加明确和丰富的意义。
19世纪，英国化学家和物理学家道尔顿提出了原子论，他认为，化学元素是由非常微小的、不可再分割的物质粒子即原子组成，原子是不可改变的。化合物由分子组成，而分子是由几种原子化合而成，是化合物的最小粒子。同一元素的所有原子相同，不同元素的原子不同。只有以整数比例的元素的原子相结合时，才会发生化合，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会创生或消失。接着，意大利物理学家阿伏加德罗提出了分子的概念，他指出：所有相等体积的气体，无论是元素、化合物还是混合物，都有相等的分子数。气体元素的最小粒子不一定是单原子，很可能是由多个原子结合成的单一分子，同等体积的气体原子数日虽然不同，但分子数目是一样的。但是在接着的近半个世纪，人们没有重视阿伏加德罗的理论，化学家们根据不同的标准，测得的相对原子量也不同。到了1858年，意大利化学家坎尼查罗提出，只有接受阿伏加德罗定律，才能真正解决化学式问题和原子量问题，
他的观点得到了人们的赞同，近代的原子-分子论确立了。接着，人们发现了大量的元素并测定了精确的原子量，到1869年，俄国化学门捷列夫提出元素性质与元素的原子量之间存在周期性变化规律，并给出了第一张元素周期表，1871年，他又发表了修正的第二张元素周期表。
放射性和电子的发现
十九世纪末，德国物理学家伦琴发现了X射线。法国物理学家贝克勒尔在研究荧光物质是否与X射线有关时意外地发现铀能使用黑纸包起来的底片感光，进一步研究后，他得出结论，这是新射线是从铀原子本身发射出的，铀具有放射性。放射性的发现打开了一个巨大的新的研究领域，这不仅使原有的原子观念发生了重要变化，也是人们认识原子核的开始。接着，居里夫妇发现钍、钋、镭等元素也具有放射性，并发现了放射性衰变的定量规律并引入了半衰期的概念：每一种放射性元素的原子都有一定概率进行特定的衰变，有N个原子的元素在一段时间后就会因为衰变而只剩下N/2个，这段时间就叫做该元素的半衰期。由于研究放射性的贡献，贝克勒尔和居里夫妇被共同授予1903年的诺贝尔物理奖。
X射线的发现不仅导致了放射性物质的发现，也促进了电子的发现。1897年，英国物理学家汤姆逊证明，阴极射线（真空管内金属电极在通电时其阴极发出的射线）是一种粒子流，其质量只有氢离子的千分之一，汤姆逊将其命名电子，它是电荷的最小单位，比原子更小，是一切化学原子的共同组成部分。电子是从阴极内释放出来的，而这种阴极则是由金属原子组成，可见电子是从原子中放出来的。
卢瑟福的原子模型和原子核
在放射性研究中，人们发现放射性物质所发出的射线实际属于不同的种类，放射性以α、β或γ射线三种方式释放出来，它们后来被更加具体地加以识别，α射线是高速的氦原子核，带正电；β射线是电子，带负电；那些不受电磁影响的电磁波称为γ射线（实际上是高能量的质子）。
新西兰物理学家卢瑟福发现：在聚集起来的、电中和了的α粒子中显示出氦的黄色光谱线，证实了α粒子和氦离子的同一性，也证明了氦元素起源于其他元素。除了少数例外，一种放射性元素或者发射α射线、或者发射β射线，发射α射线的元素变成周期表中居于前两位的元素，其质量减少4，发射β射线的变成周期表中居于下一位的元素，质量不变。伴随着α或β衰变，常常会放射出γ射线，γ射线贯穿力特别强，是一种能量高的电磁辐射，γ射线不会引起元素在周期表上位置的变化，只是释放该元素原子内部过剩的能量。
放射性的发现说明了原子具有复杂的内部结构，也打破了长期以来人们认为原子是永恒不变的观念，因为天然放射性元素的原子就在不断地以一定规律进行变化。但是，能不能使自然界是稳定的元素原子也发生变化？卢瑟福想到，α粒子是从放射性元素的原子是释放出来的，如果将α粒子当作
1910年，卢瑟福与其他科学家合作进行了α粒子在金和其他金属薄膜中的散射试验。根据试验的结果，卢瑟福建立了原子的有核模型：原子的正电荷和质量集中在原子中心一个很小的区域内，并把它叫做原子核，原子中的电子像行星绕着太阳那样绕着原子核运动，原子中的空间也像太阳系中的空间一样，绝大部分是空荡荡的。由于原子表现出电中性，原子核一定是带正电的，其带电量与核外电子所带负电量一样。
1914年，卢瑟福用阴极射线轰击氢，结果使氢原子的电子被打掉，变成了带正电的阳离子，它实际上就是氢的原子核，也是最轻的原子核。卢瑟福推测，它就是人们从前所发现的与阴极射线相对的阳极射线，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将它命名为质子。在新的原子模型的基础上，卢瑟福估计原子核的半径约为10-14米，大约只有原子半径的万分之一。原子的绝大部分质量集中在如此小的原子核内，因此核内物质的密度极高，它比通常物质的密度大约高出1012倍，1立方厘米的核物质将有约千吨重的量级。
1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果发现有质子从氮原子核中被打出，而氮原子也变成了氧原子。这可能是人类第一次真正将一种元素变成另一种元素，但是，这种元素的嬗变暂还没的衫价值，因为几十万个粒子中才有一个被高能粒子打中。到1924年，卢瑟福已经从许多轻元素的原子核中打出了质子，进一步证实了质子的存在。
卢瑟福在实验基础上建立了原子的核模型，提示了原子核这一物质更深层次的存在，他和他直接或间接指导过的许多世界各地的物理学家形成了一个大的学派，一切从实际出发了几十年原子核物理研究和核技术应用的兴旺发达局面。他是原子核物理的开拓者，也是探索原子核奥秘的带头人。
中子的发现
发现了电子和质子之后，人们一开始猜测原子核由电子和质子组成，因为α粒子和β粒子都是从原子核里放射出来的。但卢瑟福的学生莫塞莱注意到，原子核所带正电数与原子序数相等，但原子量却比原子序数大，这说明，如果原子核光由质子和电子组成，它的质量是不够的，因为电子的质量可忽略不计。在此基础上，卢瑟福早在1920年就猜测可能还有一种电中性的粒子。
卢瑟福的另一位学生--英国物理学家查德威克在卡文迪什实验室里寻找这种电中性粒子，他一直在设计一种加速方法使质子获得高能，从而撞击原子核，以发现有关中性粒子的证据。1929年，他准备对铍原子进行轰击。
与此同时，德国物理学家博特及其学生贝克尔已经先行一步。他们共同合作用α粒子轰击一系列元素，在对铍元原子核进行轰击实验时，发现有一种未知辐射产生。为了确定这种辐射的一些性质，他们试着把各种物体放在辐射经过的路途上，结果发现这种辐射的贯穿能力极强，能穿透几厘米厚的铅板。当时知道，能有这样强辐射能力的只有γ射线。因此，他们认为这种辐射是γ射线的一种。
1931年，法国物理学家居里夫妇用当时最强大的放射性钋Po源所产生的α射线重复了博特-贝克尔的实验，研究了用α粒子轰击铍时发生的
1932年这些结果公布后，见到德国和法国同行的实验结果，查德威克意识到，这种新射线可能就是多年来苦苦寻找的中子。他立即利用实验室的优越条件重复了同样的实验，证明所谓
多年以后，博特为自己发现了
原子核的结构与强、弱相互作用
中子的发现对认识原子核的内部结构是一个关键，具有重大的理论意义。在发现中子之前，人们把原子核看作由电子和质子组成，质子-电子假说在物理学界浒了十多年之久。就在查德威克发现中子的当年，德国物理学家海伯森当即提出，原子核是由质子和中子组成的，从前的质子-电子模型不能解释许多实验现象，而质子-中子模型可以很好说明原子量与原子序数的关系。新模型很快被人们接受，质子与中子统称为核子。
但是，核子是如何组成原子核的呢？这成为一个新问题。质子带正电、而中子是电中性的，核内没有负电荷，许多正电荷怎么能挤作一团而不飞散呢？到发现中子为止，人们只知道万有引力和电磁力两种相互作用，它们都是所谓的长程力。而单靠质子间的万有引力远远不足以克服它们之间的电排斥力，在接受了中子-质子假说以后，物理学家开始猜测存在着第三种相互作用力--核子之间的核相互作用。这种力是一种短程相互作用，当质子相距很近时，核吸引力超过电排斥力，它们就会互相吸引；当距离增大，核力会急剧减小。1935年，日本物理学家汤川秀树提出了
汤川的理论被证实以后，原子核内相互作用的理论研究开始活跃起来。人们发现了两种完全不同的作用力，一种是强相互作用，这种以π介子传递方式产生的相互作用具有这样的特点：强度极大、独立于电荷、作用距离和作用时间极短。另一
种是弱相互作用，这种弱核力导致了原子核的不稳定性，同时控制着原子核的衰变或放射性，被称为β衰变。
强核力范围很小，大约只有一个核子的直径那么大，事实上，把核子聚集在一起的强核力，只在相邻核子间起作用。中子有核吸引力，没有电排斥力，从而缓和了质子之间排斥力的影响。质子越多，就需要有更多中子来保持原子核的稳定。因此，在大而稳定的原子核中，中子的数量多于质子。原子核中的质子数又称为原子数（Z），它与电子数相同。中子数量为N，核子数量A是N与Z之和。有92种基本原子核，分别属于92种原子，它们与元素周期表中元素的排列一致。一般排在周期表最前面的
链式核反应及其应用
到了本世纪30年代，物理学家和化学学家都清楚地认识到，在原子核内部聚集着巨大的能量，因为把核子聚集在一起的力十分强大，所以与此相关的能量是十分巨大的。当原子核的巨大能量释放出来时，只消耗了很少的核物质。根据爱因斯坦著名的公式E=mc2来推测，很少量的物质可以转变成十分巨大的能量。但是，发现了原子核并看到了核中蕴藏着巨大能量的卢瑟福一直到1937年去世都认为，为了释放出这种能量，必须花费更多能量来得到轰击原子核的粒子，这是得不偿失的，因此永远不可能发掘出原子核的能量来供人类利用。
化学燃烧过程之所以能够继续下去，是因为燃烧过程是一种链式反应：在存在充分助燃物的情况下，一点点能量就可以把构成燃烧的化学反应在局部燃料中印发（点燃），反应产生的能量除了再点燃相邻部分的燃料外还有多余，相邻的这一部分燃料的燃烧又能产生更多的能量去点燃更多的燃料——如此链式进下去，使燃烧得以自持。一个烟头的火种可以从点燃一片枯叶开始，直到最后把整个森林烧毁。对于燃烧过程来说，易燃物所需的点火温度低，其中燃烧容易持续下去，直到燃料耗尽了为止。但有的燃料的燃烧却需要较高的温度，为了使燃烧维持，除了需要有燃料和助燃物以外，还要有良好的保温措施。如果把一块燃烧的煤从炉中取出，它便会因为热量向周围散失过快而逐渐熄灭。
能否象点燃枯叶一样点燃原子呢？头一个认真考虑核链式反应的是匈牙利物理学家西拉德。使用一个中子撞击原子核并使其分裂，放出两个新的中子继续撞击其它原子核，并如此倍增下去，那么就会引发一种核链式反应。可惜这个设想不能实现，因为只有一个能量很高的中子才能从原子核中打出两个中子，而打出来的中子一般都没有足够的能量来使反应继续下去。不过，裂变反应的发现提供了新的可能性。对于易裂变核素，这种反应只需要慢中子就能引起，而且每次裂变中可以放出两个以上的中子和巨大的能量。一克铀完全裂变的话释放的能量约相当于燃烧三吨
煤时放出的，而且这么多能量是在短短不到一秒钟的时间之内释放出来的，因此核链式反应还可能做成威力惊人的炸弹。
西拉德1937年来到了美国。他清楚地想象到这种应该称为“核弹”的东西所具有的可怕的爆炸力，深恐希特勒可能在德国核科学家的帮助下获得这样的炸弹。为了不让纳粹德国得到这一方面的提示，在美国和其它反对希特勒德国的盟国物理学家从1940年起自愿实行了一项保密计划，这在一定程度上是由于西拉德的努力。此外，西拉德还和另外两位流亡的匈牙利物理学家一起去找爱因斯坦，让他写信说服美国总统。爱因斯坦果然签署了这封信，说明了制造核弹的可能性，极力主张美国不要让一个潜在的敌人首先掌握了这种武器。主要是由于这封信的影响，在美国组织起一支强大的研究队伍来发展核弹。
虽然核弹的原理看起来简单，但实际困难不少。首先，如果只有铀原子才发生裂变，那么至少必须先得到一些纯净的铀，因为杂志会增加裂变反应的难度，使必须的临界质量增加，甚至使系统达不到临界，链式反应不能继续。当二次大战中美国着手研制核弹时，几乎没有现成的铀可用，对于铀的提纯也毫无经验。其次，铀的用量要很大才行，因为天然铀中只有不到0.7%的是易裂变的同位素铀235，占绝大多数的同位素铀238核在吸收一个慢中子后并不发生裂变，却接连发生两次负β衰变，依次转变成镎239和钚239，所以铀238知识消耗了中子，妨碍了链式反应的进行。于是人们投入了巨大的努力来分离这两种同位素，制备出铀235浓度高于正常值的“浓缩铀”，保证链式反应的顺利进行。
核能：福音还是祸水
本世纪之初，爱因斯坦给出一个方程：能量等于质量乘以光速的平方。这个简单的方程消除了质量与能量之间的鸿沟，意味着一点点物质就可以转化为巨大的能量，人类又获得了一个改变世界的强有力的手段，其意义可以与火的使用相媲美。
采用核能发电在经济上和环保上都很合算。法国电力公司测算，每生产一千瓦时的电量需要耗费价值0.22法郎的燃煤，而使用核能发电只需0.2法郎，便宜10％，同时不会产生二氧化碳等温室气体。当然，使用核能发电要冒核泄漏的危险。1986年4月26日，苏联的切尔诺贝利核电厂发生爆炸并引起大火，31人当即死亡。事故致使达8吨多的强辐射物泄漏，其中一部分放射物已沉积在几百英里以外的地方。电站周围面积1000平方公里的地区遭到了放射性污染，有数十万人撒离该地区。专家预测，这次事故的后果要经过100多年才能完全消除。
不过发生核泄漏的几率很小，据美国专家拉穆尔森教授研究，正常情况下，在核电站运行中，导致10人死亡的核灾难平均300万年才会发生一次。法国民用核能工业起步于1956年，至今已有40多年的历史，但从未发生过导致人员死亡的核事故。随着科学技术的发展和管理的更加完善，核事故的风险也越来越低，并非不可避免。但是，如果将核能变成武器，其后果则不堪设想。1945年8月6日和9日，在第二次世界大战结束的前夕，美国空军在日本的广岛和长崎接连投掷了二枚原子弹。这场人类有史以来的巨大灾难，造成了10万余日本平民死亡和8万多人受伤。原子弹的空前杀伤和破坏威力，震惊了世界，也使人们对以利用原子核的裂
变或聚变的巨大爆炸力而制造的新式武器有了新的感性认识。据估计，现在美俄两国储存的核武器如果同时引爆，可以将地球毁灭数次。那样的话，人类几千年来逐步建立的文明将毁于一旦。难道人类非要充当自己的终结者吗？
近年来，随着人类对核扩散所带来的危害性认识的提高，要求全面销毁核武器，特别是反对各种类型的核试验的呼声日益高涨。当前，如何使人类避免一场核灾难已变得越来越紧迫。近年来，联合国等国际组织先后通过了一系列条约和协定，限制各国制造和使用核武器。
核能是一枚双刃剑。它可以解决能源危机，也有能力给人类文明划上句号。在这种情况下，人类在利用核能等科学技术造福于社会的同时一定要慎重地考虑它的负面影响。站在新世纪的门槛上，可以预见科技将更迅猛地改变人们的生活、工作和思维方式。因为科技发展中的一个小失误都可能造成巨大损失。现在越来越多的人意识到随着科学技术对社会各领域影响的日益扩大，科技如何发展，怎样把握科技的发展，成为人类进入新千年前的重大课题。
范文三：质子和中子的发现
发现
永不满足的探险家。在提出原子模型之后，他用阿尔法粒子轰击氮原子时，意外地发现一种射程很长的带正氢原子核。1914年，这种粒子，卢瑟福把它命名为质子。从这个实验中得知，质子是构成原子核的一类“砖建立的呢？卢瑟福说，“根据计算，原子核还应该有另外一种微粒存在。并且，这种微粒不带电，它几乎和原子核。”
国的一位化学家威廉·哈金斯把这个粒子取名为中子。不过，这仅仅是一个设想，因为当时还没有在实验中找
碳原子的原子核结构
的这个见解遭到许多科学家的反对。他们认为，既然质子是带正电的，如果还有一个不带电的粒子，它们是不小，它们俩能在这微小的空间里结合在一起吗？
承认原子核由质子和中子构成，必须从实验中找到它。
的发展，1930年，两位德国的物理学家玻西和贝克尔在用X粒子轰击金属铍时，发现了一种特别的“辐射”，甚至几厘米厚的铅板都能穿透。当时人们已经知道伽马射线具有很强的穿透能力，所以，玻西和贝克尔以为并公布于众。
儿和女婿约里奥·居里夫妇重复了玻西的实验，并加以发展。他们让这种射线穿过石蜡，发现石蜡中有质子经不远了，遗憾的是，他们以为是特别强的伽马射线把石蜡质子打出了，因此失去了发现中子的机会。 得意门生——查德威克，1930年重复了居里夫人的实验——用阿尔法粒子轰击石蜡，发现有一股高速粒子流实验没有错。可是光子真的能打出质子吗？查德威克还是难以相信。他认为，伽马射线是没有质量的，根本射线对石蜡的作用，就像灰尘打在一颗石子上，再多的灰尘也不可能把石头打碎。于是，他决定对约里奥夫西发现的这种“辐射”与硼作用，发现产生了新的原子核。查德威克通过测定，发现新原子核比原来重了一和质子的质量相等。这样可以断定：玻西发现的“辐射”实际上是质量与质子相等的粒子流，而不是强的伽过电磁场，没有发现任何偏转现象。说明它们不带电，是呈中性的。查德威克兴奋极了，他看到玻西发现的带电的粒子——中子。人们寻找已久的中子终于在查德威克的手中被发现了。
7日，查德威克写了封信寄给《自然》杂志，发表了这一结果。全世界都为之轰动了。为了奖励他在中子的基金会将1935年度诺贝尔物理学奖颁发给他。
为人类认识原子核的结构打开了大门。以后，人类对于中子的研究和应用，为核物理的飞跃发展提供了必要时就离不开中子。
1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的同位素
和一个质子。第一次实现了人工的核转变。α粒子射到一片铝
箔上，铝箔的厚度刚好能完全吸收α粒子，在铝箔后面的莹光
屏上不能感受到闪光，然而当α粒子轰击氮原子核后，通过显
微镜观看的荧光屏上有闪光，这个实验表明闪光是α粒子轰击
氮原子核后产生了能透过铝箔的新粒子。后来测量了新粒子的
质量和电荷量，确定了新粒子就是质子，用符号p或H表示。
卢瑟福根据原子核的电荷数只是质量数的一半或者还要少一些
的事实，预想了原子核的内部还存在着中子。1932年卢瑟福的
学生根据放射性元素钋射出的α粒子轰击铍元素，而铍元素会
产生一种惯穿能力更强不带电的粒子，该射线轰击石蜡时，竟
能从石蜡中打出质子。
范文四：卢瑟福对发现质子的贡献
!
第#(卷第#期咸阳师范专科学校学报)*+,-./*012.-3.-45%.67%,89:*//%4%$%&’!
?自然科学史研究?
卢瑟福对发现质子的贡献
王较过
=陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安>#
摘要!讨论了卢瑟福探索原子结构和质子的一系列实验以及他所做的理论分析，
从而揭示了发现质子的历史过程。根据卢瑟福所做的一系列研究工作，从多方面分析了卢
瑟福科学研究的独特方法和他的科学思想，指出卢瑟福是对发现质子做出了最重人贡献
的科学家。
关键词：卢瑟福；质子；!射线；原子结构
中图分类号：
英联邦科学进步联合会,0123456571’77895:658;:;92?2;68
会上卢瑟福,EFBG6124
,0123G5I=5;JKL8
,即质子.一同，和“这样质于就成为物理学中的一个专用名词两个词，后来人们采用了“N48G68;”N4868;”
了。那么，质于是如何发现的，怎样知道它在原子核中是普遍存在的呢O回答这些问题还需要从卢瑟福建立原子结构模型谈起。
!原子有核结构模型的建立
质子的发现与卢瑟福对“粒于与气态氢碰撞的观察以及对氢核碰撞的解释直接相关。然而为什么卢瑟福能够从这些实验事实中发现质子呢O要回答这一问题就必须了解卢瑟福对!射线的研究，
铀辐射及其产生的电传导》的论文，首次公布了发现!射线和
射线的研究成果。卢瑟福用强磁场实现了!射线的偏转，并肯定它带有正电荷!
质量、能量和性质等方面的研究结果，到了(&%+年初卢瑟福就确信!粒子是带两个电!粒子的电荷、
荷的氦原子，这一结论于(&%&年用实验做了判决性的证明!$#。通过对!射线性质的研究，卢瑟福认识到!射线在研究物质原子结构中的重要作用，于是他就研究!射线通过物质后速度降低而受到阻滞的现象。由!射线通过铝箔的实验，卢瑟福发现了小角散射现象，并认识到物质的原子必须是密集电力的载体且内有很大空隙。这是卢瑟福(&%/年取得的研究成果，当时他就认识到这一现象值得进一步研究。
(&%*年夏天，卢瑟福接替阿尔色?舒斯特任曼彻斯特大学的物理教授，在那里他见到盖革并让其进行确定!射线特性的研究。盖革在研究过程中，用新装置代替了卢瑟福的计数装置，同时也开始了对!射线散射的研究。为了使!粒子对散射物(&%)年秋，卢瑟福让马斯顿作为助手协助他的上作。
质瞄准得较为精确，同时具有效低的计数率，盖革和马斯顿将放射源和荧光安装在#F+米长的玻璃管两端，将散射的金属箔置于放射源和荧光屏的适当位置。这样做的目的是为了得到较窄的!射线束以
收稿日期：!
作者简介：王较过=#AB>—?，男，陕西师范大学物理学与信息技术学院。主要从事物理学只和物理写作研究。
?!!?咸阳师范专科学校学报第
平均反射角为%$!。盖革和马斯顿将这一研究结果带到伦敦，!粒子的!
家学会对此进行报告。
同时激起卢瑟福对原子结构的深入思考。!%$%年夏天，卢!粒于的大角散射不仅使物理学家感到震惊，
瑟福在英联邦科学进步联合会的会议上发表演说，提出了关于原子的电子、正电和质量分布等一系列疑惑不解的问题。面对这些问题，卢瑟福必须设计一个能够散射!粒于的原子模型。卢瑟福曾经用一个简单模型
那么在一片金箔上!射线计算过，!射线通过$’$$(厘米厚云母片发生)!偏转需要的横向电场为!$
偏转%$!所需电场为多大呢,经过分析，卢瑟福认识到!粒子被金属箔散射的事实预示原子系统内存在着强电场。原子是密集电力的载体，经过长时间的研究之后，卢瑟根指出必须用单原子的碰撞来研究!粒子的散射。为了获得!粒子大角散射所需要的强电场，卢瑟福将原子抽象为“中心电量集中于!%!$-!%!!年之间，
一点，周围带有异号等量电荷的小球”。运用这个模型，卢瑟福通过计算预言，落在偏折角为
原子核发现之后2人们自然就会提出原子核有什么性质，它的大小如何等一系列问题，这些都需要进一步研究。
卢瑟福发现原于有核结构之初，对原于核所带电性还不清楚，起初他还以为原子核带负电荷，不久就改变了这种观点，采用带正电荷的核的假设%&’。卢瑟福推导!粒子散射定律时虽然假设原子中心的电量大小为
可是对3值却没有明确的认识，只是用3表示与原子质量数据成比例的一个数。然而卢瑟福根据盖革用34，
这就暗示了3值与原于质量数据的比值是接近!
由此就可推论!粒子便是氦的原子核。不久马斯顿做的一系列实验也证实卢瑟福所暗示估计值的)的常数，
正确性：核电荷数大约是原子量的一半。!%!)年5月，3?玻尔来到卢瑟福的实验室，当玻尔了解到卢瑟福的原子结构思想后，便接受了原子有核结构的思想。他把有核结构模型与量子论相结合，!%!(年便形成了玻尔原子理论。玻尔在!%!(年%月发表的论文中论述多电子的原子时假定，任何元素的原子中的电子数目等于它在周期表中的序号，与它的原子质量数无直接关系，核的外层电子决定着原子的化学和物理特性，内部的核决定了放射性。同时还计算了激发6射线7辐射所需电子的速度等。
劳厄等做了!射线晶体衍射实验，引起了莫塞莱和8’9’布拉格的兴趣，他们各自组成一!%!)年夏天，
个小组对这一领域进行研究。研究过程中，他们一方面用已知结构的晶体测定6射线的波长，同时，又用已知波长的6射线测定晶体的结构。通过研究他们看到巴克拉发现的9和7特征辐射是由不连续的谱线组成。莫塞莱分析后指出：如果6射线7辐射是由原于的最内层电子产生的，并且玻尔氢原子理论对此适用，
精确地计那么就能够通过测量7线的波长计算得到中心电荷的电量。莫塞莱通过对6射线标识谱的研究，
算出原子的核电荷值，并指出卢瑟福所说的电子数“与原子序数一致。从而使人们最终弄清楚了原子的核3”
电荷数等于原子的序数。
卢瑟福开始构造原子的有核模型时，并没有对原子核的大小做出定量说明，他只是指出，在他的理论中，带有两个正电荷的快速运动!粒子所占体积和原于相比是非常小的。!%!5年，:’;达尔文0著名生物学家:’?$(
第!期王较过：卢瑟福对发现质子的贡献?
!质子的发现
原子核的发现为发现质子奠定了必要的基础，而质子的发现还与原于核构成的研究紧密相关。卢瑟福发现原子核后，就提出!射线起源于核内的想法，索第根据他做的放射性实验曾经假定，原子核
因此早在!%!’年，人们就相信原子核中包含有足够数是由!粒子(可能还有氢原子)和电子织成的，
量的!粒子和电子%&’。!%!&年初，氢原子的速度应*+,+达尔文计算了!粒子和氢原子碰撞后指出，
“为入射!粒子的!+-倍。根据玻尔曾经的计算，氢粒子”的射程约为!粒子的&倍。这些都被马斯顿
根据这些事实，卢瑟福曾经设想氢核可能是“正电子”，并在!%!&年.!%!&年初的实验证明是正确的。
月—/月的霍尔讲演中提出：所有原子的核由“正电子”和负电子构成。
!%!&年/月，卢瑟福去澳大利亚出席英联邦科学进步联合会年会，马斯顿做!粒子通过空气和金属箔减速与吸收的实验时，观察到荧光屏上出现过多氢粒子闪烁的反常现象，在排除其他因素影响后，仍可看到空气中“氢粒子”射程远远大于!粒子射程。卢瑟福得知这一结果后，充分意识到它的重
“要意义。由于马斯顿要应聘去新西兰任教而中断了他的散射实验，于是卢瑟福给马斯顿写信说，当你
%#’没有这个能力时，如果你愿意，是否我可以继续做这个实验。”
战时卢瑟福投入海底探测的紧张研究工作，要专门进行散射实验是不可能的。尽管如此，无论何时
卢瑟福终于清楚了!粒子与氢、氮和他仍然挤出时间研究这一问题。在0+凯的帮助下，!%!%年春，
氧原子碰撞的情况。
当卢瑟福重复马斯顿的实验时，他看到了马斯顿曾经观察到的现象，!粒子通过空气时，总能在大约&倍于!粒子射程处的荧光屏上看到一些“氢粒子”的闪烁。并注意到荧光屏与射线之间的空气越多，引起闪烁的“氢粒子”数就会增加。因为空气中的主要成份是氮，这就说明“氢粒子”来源于氮原子。为了排除空气中的尘埃与!粒子作用产生“氢粒子”，卢瑟福用棉花团塞到管口处做实验。当用纯
由此卢瑟福做出结论，氮进行实验时，他发现闪烁的“氢粒子”是原来的1—’倍。!粒子从它们所轰击
的氮原子中打出了类氢粒子，他将“氢粒子”通过磁场，发现它带正电，径迹曲线与氢原子相同，从而确
“定!粒子轰击氮核时，从其中打出发氢的原子核。根据这些研究成果，卢瑟福认识到，氢核”是组成原
子核的基本成份之一。!%1$年，卢瑟福把“氢核”称为质子，并提出原子核由带正电的质子和带负电的电子组成的猜测。他设想，四个质子和两个电子组成一个氦核，一个电子和一个质子靠近就可以形成一个质量数为!、电荷数为$的粒子，一个电子围绕两个质子就可以形成一个质量数为1、电荷数为!的粒子。从现在的观点看，尽管这种原子核的组成理论是不正确的，但是，这一理论在人们探索原子核组成的过程中仍有一定的积极意义。尤其是卢瑟福在此的分析，可以说是在某种程度上预言了中子和氘的存在。
从!粒子轰击氮核的实验中发现质子后，包括卢瑟福在内的许多科学家对更多元素进行了研究，进一步证实了质子的在原子核中存在的普遍性。例如，卢瑟福和查德威克就已发现用!粒!%1!年初，
子轰击硼、氟、铝、磷等，都产生了质子。!%1&年底到!%1.年初，英国的布莱凯特重复卢瑟福的实验，用云室显示!粒子散射中粒子的轨迹，发现了/条从氮核中释放出的质子的轨迹%(’。这就进一步证实了氮原子核受!粒子轰击释放质子这一过程，从而为质于的发现提供了更加确凿的证据。
综上所述可见，质子的发现经历了漫长的艰苦岁月，许多科学家都为此做出了大量有益的工作并付出了艰辛的劳动。在他们当中，卢瑟福无疑是对发现质子做出最大贡献的一位。
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参考文献
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范文五：中子与质子的发现[定稿]
中子与质子的发现
人类祖先还没有学会使用火的时候，他们就已经在不知不觉地享受着核能的赐予了。几十亿年来，太阳一直在照耀着地球，促进了地面生命的演化和发展。太阳的能量从何而来,今天，科学家已经有足够的证据证明:太阳的能量来自核能。古代的人们曾有设想太阳是个大火球，不断地燃烧着。然而科学家们根据对太阳质量和辐射强度进行了分析发现，不管通过什么化学反应引起的燃烧，要维持太阳辐射的光和热的强度，只要1500年左右，就会把所有燃料耗尽。但是地球已经存在了大约46亿年，在此期间，太阳基本像现在一样照耀着地球，只有比化学能大过几百万倍的核能，才有可能长期维持着太阳的不断辐射。原子核的内部怎么会蕴藏着这么巨大的能量,我们可以如何利用,原子核里到底有什么秘密,
1945年8月6日和8日，美国在日本的广岛和长崎先后投下了两颗原子弹，城市变成了一片废墟，8月15日，日本宣布投降，第二次世界大战结束了。原子弹的空前破坏力给全世界的人们留下了极其深刻的印象，就连美国也惊诧于这种新武器的威力。战后，许多国家开始致力于核武器和核能的开发，人们开始广泛关注核军备竞赛和核反应堆的发展。前苏联切尔诺贝利核电站的放射性泄漏事件，使人们能核能的利用既感到有希望，有带着几分恐惧。然而，不管你愿意不愿意，核能已经开始进入我们的生活，成为继木材、煤炭和石油之后的又一能源。
近代的原子,分子学说
宇宙万物的原始组成，自古以来在世界各地都引起人们有极大的兴趣。我国古代的五行学说认为，万物是由金、木、水、火、土五种基本元素组成的。古代希腊人把气与水、火、和土并列为世界的四种基本物质元素。2000多年前，希腊哲学家德谟克利特主张宇宙万物只有一种起源，即他称为“原子”的一种极小颗粒，他认为原子不可分割，无质的区别而只有大小、形状的差异，“原子”和“虚空”是万物的本原。随着人类文明的进步和近代科学的兴起，古代的五种(或四种)基本元素的概念越来越不能说明化学研究是出现的新现象。“原子”这一模糊的概念随着控化学和物理学的发展而获得了更加明确和丰富的意义。
19世纪，英国化学家和物理学家道尔顿提出了原子论，他认为，化学元素是由非常微小的、不可再分割的物质粒子即原子组成，原子是不可改变的。化合物由分子组成，而分子是由几种原子化合而成，是化合物的最小粒子。同一元素的所有原子相同，不同元素的原子不同。只有以整数比例的元素的原子相结合时，才会发生化合，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会创生或消失。接着，意大利物理学家阿伏加德罗提出了分子的概念，他指出:所有相等体积的气体，无论是元素、化合物还是混合物，都有相等的分子数。气体元素的最小粒子不一定是单原子，很可能是由多个原子结合成的单一分子，同等体积的气体原子数日虽然不同，但分子数目是一样的。但是在接着的近半个世纪，人们没有重视阿伏加德罗的理论，化学
家们根据不同的标准，测得的相对原子量也不同。到了1858年，意大利化学家坎尼查罗提出，只有接受阿伏加德罗定律，才能真正解决化学式问题和原子量问题，他的观点得到了人们的赞同，近代的原子-分子论确立了。接着，人们发现了大量的元素并测定了精确的原子量，到1869年，俄国化学门捷列夫提出元素性质与元素的原子量之间存在周期性变化规律，并给出了第一张元素周期表，1871年，他又发表了修正的第二张元素周期表。
放射性和电子的发现
十九世纪末，德国物理学家伦琴发现了X射线。法国物理学家贝克勒尔在研究荧光物质是否与X射线有关时意外地发现铀能使用黑纸包起来的底片感光，进一步研究后，他得出结论，这是新射线是从铀原子本身发射出的，铀具有放射性。放射性的发现打开了一个巨大的新的研究领域，这不仅使原有的原子观念发生了重要变化，也是人们认识原子核的开始。接着，居里夫妇发现钍、钋、镭等元素也具有放射性，并发现了放射性衰变的定量规律并引入了半衰期的概念:每一种放射性元素的原子都有一定概率进行特定的衰变，有N个原子的元素在一段时间后就会因为衰变而只剩下N/2个，这段时间就叫做该元素的半衰期。由于研究放射性的贡献，贝克勒尔和居里夫妇被共同授予1903年的诺贝尔物理奖。
X射线的发现不仅导致了放射性物质的发现，也促进了电子的发现。1897年，英国物理学家汤姆逊证明，阴极射线(真空管内金属电极在通电时其阴极发出的射线)是一种粒子流，其质量只有氢离子的千分之一，汤姆逊将其命名电子，它是电荷的最小单位，比原子更小，是一切化学原子的共同组成部分。电子是从阴极内释放出来的，而这种阴极则是由金属原子组成，可见电子是从原子中放出来的。
卢瑟福的原子模型和原子核
在放射性研究中，人们发现放射性物质所发出的射线实际属于不同的种类，放射性以α、β或γ射线三种方式释放出来，它们后来被更加具体地加以识别，α射线是高速的氦原子核，带正电;β射线是电子，带负电;那些不受电磁影响的电磁波称为γ射线(实际上是高能量的质子)。
新西兰物理学家卢瑟福发现:在聚集起来的、电中和了的α粒子中显示出氦的黄色光谱线，证实了α粒子和氦离子的同一性，也证明了氦元素起源于其他元素。除了少数例外，一种放射性元素或者发射α射线、或者发射β射线，发射α射线的元素变成周期表中居于前两位的元素，其质量减少4，发射β射线的变成周期表中居于下一位的元素，质量不变。伴随着α或β衰变，常常会放射出γ射线，γ射线贯穿力特别强，是一种能量高的电磁辐射，γ射线不会引起元素在周期表上位置的变化，只是释放该元素原子内部过剩的能量。
放射性的发现说明了原子具有复杂的内部结构，也打破了长期以来人们认为原子是永恒不变的观念，因为天然放射性元素的原子就在不断地以一定规律进行变化。但是，能不能使自然界是稳定的元素原子也发生变化,卢瑟福想到，α粒子是从放
射性元素的原子是释放出来的，如果将α粒子当作"炮弹"打进稳定元素的原子去，会有什么结果,
1910年，卢瑟福与其他科学家合作进行了α粒子在金和其他金属薄膜中的散射试验。根据试验的结果，卢瑟福建立了原子的有核模型:原子的正电荷和质量集中在原子中心一个很小的区域内，并把它叫做原子核，原子中的电子像行星绕着太阳那样绕着原子核运动，原子中的空间也像太阳系中的空间一样，绝大部分是空荡荡的。由于原子表现出电中性，原子核一定是带正电的，其带电量与核外电子所带负电量一样。
1914年，卢瑟福用阴极射线轰击氢，结果使氢原子的电子被打掉，变成了带正电的阳离子，它实际上就是氢的原子核，也是最轻的原子核。卢瑟福推测，它就是人们从前所发现的与阴极射线相对的阳极射线，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将它命名为质子。在新的原子模型的基础上，卢瑟福估计原子核的半径约为10-14米，大约只有原子半径的万分之一。原子的绝大部分质量集中在如此小的原子核内，因此核内物质的密度极高，它比通常物质的密度大约高出1012倍，1立方厘米的核物质将有约千吨重的量级。
1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果发现有质子从氮原子核中被打出，而氮原子也变成了氧原子。这可能是人类第一次真正将一种元素变成另一种元素，但是，这种元素的嬗变暂还没的衫价值，因为几十万个粒子中才有一个被高能粒子打中。到1924年，卢瑟福已经从许多轻元素的原子核中打出了质子，进一步证实了质子的存在。
卢瑟福在实验基础上建立了原子的核模型，提示了原子核这一物质更深层次的存在，他和他直接或间接指导过的许多世界各地的物理学家形成了一个大的学派，一切从实际出发了几十年原子核物理研究和核技术应用的兴旺发达局面。他是原子核物理的开拓者，也是探索原子核奥秘的带头人。
中子的发现
发现了电子和质子之后，人们一开始猜测原子核由电子和质子组成，因为α粒子和β粒子都是从原子核里放射出来的。但卢瑟福的学生莫塞莱注意到，原子核所带正电数与原子序数相等，但原子量却比原子序数大，这说明，如果原子核光由质子和电子组成，它的质量是不够的，因为电子的质量可忽略不计。在此基础上，卢瑟福早在1920年就猜测可能还有一种电中性的粒子。
卢瑟福的另一位学生--英国物理学家查德威克在卡文迪什实验室里寻找这种电中性粒子，他一直在设计一种加速方法使质子获得高能，从而撞击原子核，以发现有关中性粒子的证据。1929年，他准备对铍原子进行轰击。
与此同时，德国物理学家博特及其学生贝克尔已经先行一步。他们共同合作用α粒子轰击一系列元素，在对铍元原子核进行轰击实验时，发现有一种未知辐射产生。为了确定这种辐射的一些性质，他们试着把各种物体放在辐射经过的路途上，
结果发现这种辐射的贯穿能力极强，能穿透几厘米厚的铅板。当时知道，能有这样强辐射能力的只有γ射线。因此，他们认为这种辐射是γ射线的一种。
1931年，法国物理学家居里夫妇用当时最强大的放射性钋Po源所产生的α射线重复了博特-贝克尔的实验，研究了用α粒子轰击铍时发生的"铍辐射"，除了得到与博特-贝克尔相同的结果外，他们还惊奇地发现，这种辐射能将含氢物质中的质子击出。人们从未发现γ射线具有这种性质，但居里夫妇想不出这种辐射还能是什么别的东西。他们仅仅报道说，发现α射线能够产生一种新的作用。
1932年这些结果公布后，见到德国和法国同行的实验结果，查德威克意识到，这种新射线可能就是多年来苦苦寻找的中子。他立即利用实验室的优越条件重复了同样的实验，证明所谓"铍辐射"是电中性的粒子流，而且这种粒子具有几乎与质子相等的质量。不到一个月，查德威克就发表了《中子可能存在》的论文，他指出，γ射线没有质量，根本不可能将质子从原子核是撞出来，只有那些与质子质量大体相当的粒子才有这种可能，他并且测量了中子的质量，确证了中子确实是电中性的。查德威克找到了12年前他的老师卢瑟福所预言的粒子--中子，为此，他获得了1935年的诺贝尔物理学奖。
多年以后，博特为自己发现了"铍辐射"却没有认识到它就是中子而深感遗憾。连居里也表示，如果他们去听了卢瑟福1932年的一场演讲，就不会失去这次重大发现的良机，因为卢瑟福就是在那场演讲中谈到自己对中子存在的猜想。这是科学史上著名的一个“真理碰上了鼻子还没有发现”的例子。
原子核的结构与强、弱相互作用
中子的发现对认识原子核的内部结构是一个关键，具有重大的理论意义。在发现中子之前，人们把原子核看作由电子和质子组成，质子-电子假说在物理学界浒了十多年之久。就在查德威克发现中子的当年，德国物理学家海伯森当即提出，原子核是由质子和中子组成的，从前的质子-电子模型不能解释许多实验现象，而质子-中子模型可以很好说明原子量与原子序数的关系。新模型很快被人们接受，质子与中子统称为核子。
但是，核子是如何组成原子核的呢,这成为一个新问题。质子带正电、而中子是电中性的，核内没有负电荷，许多正电荷怎么能挤作一团而不飞散呢,到发现中子为止，人们只知道万有引力和电磁力两种相互作用，它们都是所谓的长程力。而单靠质子间的万有引力远远不足以克服它们之间的电排斥力，在接受了中子-质子假说以后，物理学家开始猜测存在着第三种相互作用力--核子之间的核相互作用。这种力是一种短程相互作用，当质子相距很近时，核吸引力超过电排斥力，它们就会互相吸引;当距离增大，核力会急剧减小。1935年，日本物理学家汤川秀树提出了"交换粒子"的概念，作为新相互作用理论的基本概念。他认为，这种交换粒子质量介于电子和质子之间，约为电子质量的250倍左右，质子的1/7，因此这种粒子后来被称为介子。1947年，英国物理学家鲍威尔在宇宙线中发现了汤川所预言的介子，
被命名为π介子。
汤川的理论被证实以后，原子核内相互作用的理论研究开始活跃起来。人们发现了两种完全不同的作用力，一种是强相互作用，这种以π介子传递方式产生的相互作用具有这样的特点:强度极大、独立于电荷、作用距离和作用时间极短。另一种是弱相互作用，这种弱核力导致了原子核的不稳定性，同时控制着原子核的衰变或放射性，被称为β衰变。
强核力范围很小，大约只有一个核子的直径那么大，事实上，把核子聚集在一起的强核力，只在相邻核子间起作用。中子有核吸引力，没有电排斥力，从而缓和了质子之间排斥力的影响。质子越多，就需要有更多中子来保持原子核的稳定。因此，在大而稳定的原子核中，中子的数量多于质子。原子核中的质子数又称为原子数(Z)，它与电子数相同。中子数量为N，核子数量A是N与Z之和。有92种基本原子核，分别属于92种原子，它们与元素周期表中元素的排列一致。一般排在周期表最前面的"轻核"的质子和中子数相等(N=Z)。例如，氦-4的原子核有2个质子和2个中子，硅-28各有14个质子和中子。但是"重核"中大多数是中子多于质子，金-197有79个质子和108个中子，铀-238有92个质子和146个中子。重核中，中子多于质子与强核力的独特性质有关，也关系到原子核的稳定性。超过83号元素铋的原子核都不稳定，它们自动分解或衰减成更小的原子核。超过第92号元素铀的原子核十分不稳定，无法在自然状态下存在。如第94号元素钚是人工制造出来的，主要用于核武器，在宇宙中无法找到。
链式核反应及其应用
到了本世纪30年代，物理学家和化学学家都清楚地认识到，在原子核内部聚集着巨大的能量，因为把核子聚集在一起的力十分强大，所以与此相关的能量是十分巨大的。当原子核的巨大能量释放出来时，只消耗了很少的核物质。根据爱因斯坦
2著名的公式E=mc来推测，很少量的物质可以转变成十分巨大的能量。但是，发现了原子核并看到了核中蕴藏着巨大能量的卢瑟福一直到1937年去世都认为，为了释放出这种能量，必须花费更多能量来得到轰击原子核的粒子，这是得不偿失的，因此永远不可能发掘出原子核的能量来供人类利用。
化学燃烧过程之所以能够继续下去，是因为燃烧过程是一种链式反应:在存在充分助燃物的情况下，一点点能量就可以把构成燃烧的化学反应在局部燃料中印发(点燃)，反应产生的能量除了再点燃相邻部分的燃料外还有多余，相邻的这一部分燃料的燃烧又能产生更多的能量去点燃更多的燃料——如此链式进下去，使燃烧得以自持。一个烟头的火种可以从点燃一片枯叶开始，直到最后把整个森林烧毁。对于燃烧过程来说，易燃物所需的点火温度低，其中燃烧容易持续下去，直到燃料耗尽了为止。但有的燃料的燃烧却需要较高的温度，为了使燃烧维持，除了需要有燃料和助燃物以外，还要有良好的保温措施。如果把一块燃烧的煤从炉中取出，它便会因为热量向周围散失过快而逐渐熄灭。
能否象点燃枯叶一样点燃原子呢,头一个认真考虑核链式反应的是匈牙利物理学家西拉德。使用一个中子撞击原子核并使其分裂，放出两个新的中子继续撞击其
它原子核，并如此倍增下去，那么就会引发一种核链式反应。可惜这个设想不能实现，因为只有一个能量很高的中子才能从原子核中打出两个中子，而打出来的中子一般都没有足够的能量来使反应继续下去。不过，裂变反应的发现提供了新的可能性。对于易裂变核素，这种反应只需要慢中子就能引起，而且每次裂变中可以放出两个以上的中子和巨大的能量。一克铀完全裂变的话释放的能量约相当于燃烧三吨煤时放出的，而且这么多能量是在短短不到一秒钟的时间之内释放出来的，因此核链式反应还可能做成威力惊人的炸弹。
西拉德1937年来到了美国。他清楚地想象到这种应该称为“核弹”的东西所具有的可怕的爆炸力，深恐希特勒可能在德国核科学家的帮助下获得这样的炸弹。为了不让纳粹德国得到这一方面的提示，在美国和其它反对希特勒德国的盟国物理学家从1940年起自愿实行了一项保密计划，这在一定程度上是由于西拉德的努力。此外，西拉德还和另外两位流亡的匈牙利物理学家一起去找爱因斯坦，让他写信说服美国总统。爱因斯坦果然签署了这封信，说明了制造核弹的可能性，极力主张美国不要让一个潜在的敌人首先掌握了这种武器。主要是由于这封信的影响，在美国组织起一支强大的研究队伍来发展核弹。
虽然核弹的原理看起来简单，但实际困难不少。首先，如果只有铀原子才发生裂变，那么至少必须先得到一些纯净的铀，因为杂志会增加裂变反应的难度，使必须的临界质量增加，甚至使系统达不到临界，链式反应不能继续。当二次大战中美国着手研制核弹时，几乎没有现成的铀可用，对于铀的提纯也毫无经验。其次，铀的用量要很大才行，因为天然铀中只有不到0.7%的是易裂变的同位素铀235，占绝大多数的同位素铀238核在吸收一个慢中子后并不发生裂变，却接连发生两次负β衰变，依次转变成镎239和钚239，所以铀238知识消耗了中子，妨碍了链式反应的进行。于是人们投入了巨大的努力来分离这两种同位素，制备出铀235浓度高于正常值的“浓缩铀”，保证链式反应的顺利进行。
核能:福音还是祸水
本世纪之初，爱因斯坦给出一个方程:能量等于质量乘以光速的平方。这个简单的方程消除了质量与能量之间的鸿沟，意味着一点点物质就可以转化为巨大的能量，人类又获得了一个改变世界的强有力的手段，其意义可以与火的使用相媲美。
采用核能发电在经济上和环保上都很合算。法国电力公司测算，每生产一千瓦时的电量需要耗费价值0.22法郎的燃煤，而使用核能发电只需0.2法郎，便宜10,，同时不会产生二氧化碳等温室气体。当然，使用核能发电要冒核泄漏的危险。1986年4月26日，苏联的切尔诺贝利核电厂发生爆炸并引起大火，31人当即死亡。事故致使达8吨多的强辐射物泄漏，其中一部分放射物已沉积在几百英里以外的地方。电站周围面积1000平方公里的地区遭到了放射性污染，有数十万人撒离该地区。专家预测，这次事故的后果要经过100多年才能完全消除。
不过发生核泄漏的几率很小，据美国专家拉穆尔森教授研究，正常情况下，在核电站运行中，导致10人死亡的核灾难平均300万年才会发生一次。法国民用核
能工业起步于1956年，至今已有40多年的历史，但从未发生过导致人员死亡的核事故。随着科学技术的发展和管理的更加完善，核事故的风险也越来越低，并非不可避免。但是，如果将核能变成武器，其后果则不堪设想。1945年8月6日和9日，在第二次世界大战结束的前夕，美国空军在日本的广岛和长崎接连投掷了二枚原子弹。这场人类有史以来的巨大灾难，造成了10万余日本平民死亡和8万多人受伤。原子弹的空前杀伤和破坏威力，震惊了世界，也使人们对以利用原子核的裂变或聚变的巨大爆炸力而制造的新式武器有了新的感性认识。据估计，现在美俄两国储存的核武器如果同时引爆，可以将地球毁灭数次。那样的话，人类几千年来逐步建立的文明将毁于一旦。难道人类非要充当自己的终结者吗,
近年来，随着人类对核扩散所带来的危害性认识的提高，要求全面销毁核武器，特别是反对各种类型的核试验的呼声日益高涨。当前，如何使人类避免一场核灾难已变得越来越紧迫。近年来，联合国等国际组织先后通过了一系列条约和协定，限制各国制造和使用核武器。
