如何从通俗地理解「原子核」的结构，它是如何被发现的？
想象一下，我们周遭的一切，从你手中的笔，到天上的云，再到远方的星星，它们最最核心、最最根本的构成单元是什么？不是沙子，不是泥土，而是极其微小、我们肉眼完全无法看见的“原子”。而在这微小的原子之中，还有一个更为核心、更为致密的“原子核”。
要通俗地理解原子核，我们可以把它比作一个极其微小的“太阳系”。不过，这个太阳系和我们熟悉的截然不同：
中心是太阳： 原子核就是原子里的“太阳”，它占据了原子绝大部分的质量，并且非常非常小。如果把一个原子比作一个足球场，那么原子核可能就是一个小小的豌豆，或者比豌豆还要小得多。
行星是电子： 围绕着这个“太阳”高速运转的，是我们熟知的“电子”。电子带着负电，而原子核则带有正电，正是这种正负电的吸引力，把电子牢牢地“抓住”，让它们在围绕原子核的轨道上运动，就像行星围绕太阳转一样。
但是，原子核本身又是什么构成的呢？它并不是一块实心的石头。原子核的“太阳”是由两种更小的粒子组成的：
1. 质子（Proton）： 它们是带有正电荷的粒子，就像原子核的“核心能量”一样。质子的数量决定了一个原子属于哪种元素。比如，所有氢原子核都只有一个质子，所有氦原子核都有两个质子，以此类推。质子可以想象成是原子核里有“正能量”的居民。
2. 中子（Neutron）： 它们不带电荷，是“中性”的粒子。中子就像是质子之间的“缓冲剂”或者“填充物”，它们把质子紧密地聚集在一起，同时又减轻了质子之间由于同种电荷相互排斥而产生的力量。没有中子，质子们可能会因为互相推开而导致原子核不稳定。你可以把中子想象成是原子核里“和平使者”。
所以，简单来说，原子核就是由一群带正电的质子和不带电的中子紧密地挤在一起构成的微小球体。它们的质量加在一起，就是原子的绝大部分质量。
原子核是如何被发现的？这是一场科学的“寻宝”之旅
原子核的发现，并不是一蹴而就的，而是一系列精妙的实验和伟大的科学家们共同努力的结果。这就像一场科学界的“寻宝”之旅，科学家们如同考古学家，一点点地挖掘真相，最终揭开了原子最深层的秘密。
这一切的起点，要追溯到19世纪末。当时，科学家们对原子的认识还停留在“不可分割的最小粒子”这个阶段，这是古希腊哲学家德谟克利特提出的观点，并在很长一段时间里被大家接受。
第一个关键线索：电子的发现
1897年，英国物理学家J.J. Thomson（J.J.汤姆孙）通过对阴极射线（一种在真空管中产生的粒子流）的研究，发现了“电子”。他发现，无论使用何种金属作为阴极，阴极射线都表现出相同的性质，并且这些粒子带有负电荷。更重要的是，他通过计算发现，电子的质量比当时已知的最小的原子（氢原子）还要小得多。
电子的发现是划时代的，它彻底颠覆了“原子不可分割”的观念。既然原子中存在带负电的电子，那么原子本身就必须是电中性的，这意味着原子中一定还存在带有正电荷的东西来平衡电子的负电荷。
汤姆孙提出了一个“ Plum Pudding Model（葡萄干布丁模型）”来描述原子结构：他认为，原子就像一个均匀分布着正电荷的“布丁”，而带负电的电子则像布丁里的“葡萄干”，嵌入其中。负电荷的电子分散在正电荷的海洋里，整个原子是电中性的。
革命性的实验：卢瑟福的金箔实验
虽然汤姆孙的模型在当时很有影响力，但它并不能解释一些新出现的实验现象。故事的高潮，也是原子核被揭示出来的关键时刻，发生在20世纪初。
20世纪初，新西兰物理学家Ernest Rutherford（欧内斯特·卢瑟福）和他的两位学生——Hans Geiger（汉斯·盖革）和Ernest Marsden（欧内斯特·马斯登）——在英国曼彻斯特大学进行了一系列著名的实验。
他们的实验设计非常巧妙：
1. “枪”： 他们使用了一种天然的放射性物质，比如镭，它会不断地发射出一种非常小的、带正电的粒子，被称为“α粒子（alpha particle）”。你可以想象成是一种微小的“炮弹”。
2. “靶子”： 他们用非常非常薄的金箔作为“靶子”。薄到什么程度呢？薄到只有几百个原子那么厚。
3. “探测器”： 他们用一种能够侦测到α粒子撞击的荧光屏，将其放置在金箔的周围，来观察α粒子被金箔散射后的轨迹。
实验结果出人意料：
根据当时流行的“葡萄干布丁模型”，α粒子就像子弹一样射向一个均匀分布着正电荷的“布丁”，即使有散射，也应该是非常微弱的、角度很小的偏离，就像子弹打在棉花上一样。
然而，他们观察到的结果却令人震惊：
绝大多数α粒子： 就像预期的那样，穿过了金箔，并且几乎没有发生偏转，直接打在后面的荧光屏上，留下了一个个光点。这表明，原子的大部分空间是空的。
少数α粒子： 发生了微小的偏转，这与布丁模型还有些符合。
极少数α粒子： 这是最让人难以置信的！大约有八分之一的α粒子，竟然发生了大幅度的偏转，甚至有接近180度的反弹！就好像你用一颗15英寸的炮弹去轰击一张薄纸，结果炮弹被弹回来了！
卢瑟福的革命性解释：原子核的诞生
面对如此匪夷所思的结果，卢瑟福和他的团队反复检查实验数据，确认结果无误。他著名的比喻是：“这简直是难以置信的。这就像你用25英寸的火炮去轰击一张薄纸，结果炮弹被反弹回来了。”
基于这个实验结果，卢瑟福大胆地提出了一个新的原子模型，也就是我们今天所熟知的“行星模型（Planetary Model）”，而这个模型的核心，就是原子核（Nucleus）的首次概念化：
质量和电荷高度集中： 卢瑟福推断，原子中几乎所有的质量和所有的正电荷，都集中在一个极其微小的区域里，这个区域就是他后来称之为“原子核”的。
核外空间是空的： 原子核非常非常小，而原子绝大部分的体积是空的。
电子围绕原子核运动： 带负电的电子就像行星一样，围绕着这个带正电的原子核高速运动，以保持原子的电中性。
这个“原子核”就像一个微小的“太阳”，而电子则是围绕它运转的“行星”。大部分α粒子之所以能直接穿过，是因为它们没有撞到那个极小的、坚硬的原子核，而是穿过了原子外围的“空荡荡”的空间。而那些发生剧烈偏转甚至反弹的α粒子，则是直接撞上了原子核，并且由于原子核携带了全部的正电荷，其强大的电场能够对带正电的α粒子产生巨大的斥力，从而将其弹开。
后续的发展：
卢瑟福的原子核模型一经提出，便彻底颠覆了物理学界对原子的认识。后来的科学家们，比如James Chadwick（詹姆斯·查德威克），在1932年发现了中子，进一步完善了原子核的组成模型，解释了质子之间的斥力问题，以及原子核的稳定性和质量来源。
就这样，从一个看似简单的金箔散射实验，科学家们一步步揭开了原子最深处的奥秘——那个我们世界赖以存在的、微小而又强大的原子核，它的结构和存在，终于被人类的智慧和探索精神所发现。这是一个关于好奇心、严谨实验和颠覆性思维的伟大故事。
网友意见
说到原子，很多人脑中都会回忆起高中学过的化学知识：带正电的质子和不带电的中子黏在一起，形成一个紧凑的原子核，而带负电的电子则围绕着原子核在特定轨道上运动。
这个半经典的模型虽然简单，但却抓住了原子最重要的的几个特征。不过在历史上，为了总结出这样一个看似简单的模型，我们可是费了不少功夫。
1、发现原子
原子这个词可以追溯到上千年以前，代表“不可分割”的意思。但人们清楚的认识到原子的存在却是近两百年左右的事情。
18世纪末19世纪初，人们开始从杂乱的化学反应中总结出一些规律。其中最为重要的莫过于道尔顿的倍比定律，即参与化学反应的元素总是成整数比例。这一发现确认了原子的存在，表明原子是化学反应的最小单元，无法被任何化学反应摧毁。
随着越来越多的元素被发现，在1869年，化学键门捷列夫意识到，随着元素质量的增加，其化学性质似乎呈现周期性变化。基于这些发现，他提出了大名鼎鼎的元素周期表。表上的很多元素在当时甚至还未被发现，而门捷列夫却通过周期性十分准确的预测了这些元素的基本性质。不过这时候人们依然坚信原子不可分割，还没办法解释出现周期性的原因。
2、发现电子
直到1897年，汤姆森做了一个著名的实验，他在部分抽真空的管子两端加上了很高的电压，然后观察到了一种射线从阴极上发出。通过磁场偏转实验他发现这种射线带负电荷，并且电荷/质量比极大。这种粒子也就是我们熟知的电子（阴极射线其实早就被观察到了，但由于它带电，在空气中的射程很短，一直没搞清楚它是什么）。
电子的发现对原子不可分割的理论提出了挑战。由于原子整体不带电，电子带负电，那么剩余部分肯定就带正电，汤姆森据此提出了原子的枣糕模型，认为电子均匀的镶嵌在带正电的物质中:
3、发现原子核
枣糕模型是个短命的模型，不久之后，卢瑟福用氦离子轰击金箔，发现大部分氦直接穿透了金箔，同时有极少部分的氦被大角度散射甚至反射了回来。卢瑟福因此断定，原子内的正电荷并不是均匀分布的 ，而是集中在一个非常小的范围内，这样才能让大部分氦透过去。而电子则围绕着原子核运动。这也就是我们所熟知的原子核：
卢瑟福还观察到了元素衰变的指数衰减规律，并发现衰变放出的能量比化学反应高了许多个量级。卢瑟福断定，放射反应不是化学变化，应该是原子核内部的变化。也就是说，原子核内部应该还有其他结构。
4、发现质子和中子
再后来，卢瑟福继续将氦离子加速并轰击其他元素，然后发现这个过程产生了氢元素。这个过程产生了新的元素，完全违背了化学反应的元素守恒规律，同时也证明氢核——即质子——是原子核的基本组成单元。
质子的发现也带来一个问题：大部分原子的质量都比其中的质子加电子重很多。此外，差不多在质子被确认的同时，1920年，同位素也被发现了，即同样质子数的原子却具有不同的质量。卢瑟福猜测原子内可能还有一种不带电的中性粒子，并把这种粒子称为中子。
后卢瑟福投入了很多精力去寻找中子的存在，但一直没有找到证据，其中子假说也一直不被认可。直到1930年，德国的几个物理学家用高能氦撞击锂/铍/硼后，观测到了一直极具穿透性的不带电射线，他们认为这是伽马射线（光子）。
卢瑟福和他的学生查德威克不相信这种射线是光子，1932年查德威克重复了这个实验，通过和氢的碰撞散射行为，发现这种未知射线的质量和质子相当，确定它就是卢瑟福预测的中子。到这里，原子的几个基本组成，以及经典的电子+质子+中子结构模型才算是被建立起来了。
卢瑟福的研究可以说打开了原子核内世界的大门，因此他也被称为核物理之父。
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