放射性:发现原子核、质子和中子
大约在汤姆逊进行阴极射线实验的同时，亨利·贝克勒尔等物理学家，居里夫人皮埃尔·居里和欧内斯特·卢瑟福正在学习放射性．放射性的特征是三种类型的发射射线(见18新利最新登入放射性的工作原理细节):
- 阿尔法粒子-带正电，质量很大。欧内斯特·卢瑟福证明了这些粒子是氦原子18新利最新登入的原子核。
- β粒子-带负电，轻(后来证明是电子)。18新利最新登入
- 伽马射线-中性带电，无质量(即能量)。
对我们了解原子结构贡献最大的放射性实验是卢瑟福和他的同事们做的。卢瑟福用一束阿尔法粒子轰击一层薄薄的金箔，并观察荧光屏上的光束，他注意到以下现象:
广告
- 大部分粒子直接穿过箔纸，击中了屏幕。
- 一些(0.1%)被偏转或分散在箔的前面(以不同的角度)，而其他的则分散在箔的后面。
卢瑟福总结说金原子大部分是空的，使得大部分α粒子得以通过。18新利最新登入然而,一些原子的一小块区域一定密度很大足以使阿尔法粒子偏转或散射。他称之为密集区域细胞核(见卢瑟福实验一个优秀的Java模拟这个重要的实验!);原子核构成了原子的大部分质量。后来，当卢瑟福用α粒子轰击氮时，释放出一个比α粒子轻的带正电的粒子。他称这些粒子为质子意识到它们是原子核中的基本粒子。质子的质量是1.673 x 10-24年克，大约是电子的1835倍!
18新利最新登入然而，质子不可能是原子核中唯一的粒子，因为任何给定元素的质子数(由电荷决定)都小于原子核的重量。因此，必然存在第三种中性带电粒子!这是詹姆斯·查德威克他是卢瑟福的同事，也是英国物理学家，发现了第三种亚原子粒子中子．查德威克用阿尔法粒子轰击铍箔，并注意到中性辐射出来。这种中性辐射可以反过来把质子从其他物质的原子核中敲出来。查德威克得出结论，这种辐射是一种中性带电粒子流，其质量与质子大致相同;中子的质量是1.675 x 10-24年克。
既然已经知道了原子的组成部分，那么它们是如何组成原子的呢?18新利最新登入卢瑟福的金箔实验表明，原子核在原子的中心，原子大部分是空的空间。因此，他将原子想象成中心带正电的原子核，带负电的电子围绕着它旋转，就像一颗有卫星的行星。虽然他没有证据证明电子围绕原子核旋转，但他的模型似乎是合理的;18新利最新登入然而，这带来了一个问题。当电子绕圈运动时，它们会失去能量并发光。能量的损失会使电子减速。像任何卫星，速度变慢的电子就会落入原子核。事实上，据计算，一个卢瑟福原子在坍缩之前只能存在十亿分之一秒!少了点什么!
