【文章內(nèi)容簡介】 ，在湯姆遜的指導下進行學習和研究。他培養(yǎng)的研究生中，有許多后來成了著名科學家，例如盧瑟福、朗之萬、W. L. 布拉格、C. T. R. 威爾遜、里查森、巴克拉等人，其中多人獲得了諾貝爾獎，對科學的發(fā)展有重大貢獻，有的成了各重要研究機構的學術帶頭人。湯姆遜和盧瑟福最早證實了空氣被X射線游離。從游離現(xiàn)象推導出游離輻射(放射線)，也就是由原子釋出能量范圍廣大的電磁波和粒子輻射。湯姆遜最負盛名的貢獻是探討陰極射線的性質(zhì)，也就是電子的性質(zhì)。他借著電場以偏轉(zhuǎn)陰極射線；在過去是用磁場使它子偏轉(zhuǎn)。他終于證實電子為帶負電的粒子。接著他又測定電子的質(zhì)量，約為氫原子核的二千分之一。在當時它子是被視為最小的粒子。 電子是屬于次原子級的粒子，湯姆遜是證明次原子級粒子存在的第一位，從此打開了次原子級的門戶。后來湯姆遜證實電子和物質(zhì)相互作用的結果會產(chǎn)生X射線，而X射線和物質(zhì)相互作用的結果卻會產(chǎn)生電子。 第一個原子模型也要歸功于湯姆遜，也就是聞名的“葡萄干布丁模型”。他繪出原子為一球形，充滿了正電荷，同時也有相同數(shù)目的負電荷(電子)。湯姆遜因在電子和氣體導電兩方面的卓越成就，獲得1906年度的諾貝爾物理獎。湯姆遜領導的35年中間，卡文迪什實驗室的研究工作取得了如下成果：進行了氣體導電的研究，從而導致了電子的發(fā)現(xiàn)；放射性的研究，導致了α、β射線的發(fā)現(xiàn)；進行了正射線的研究，發(fā)明了質(zhì)譜儀，從而導致了同位素的研究；膨脹云室的發(fā)明，為核物理和基本粒子的研究準備了條件；電磁波和熱電子的研究導致了真空管的發(fā)明和改善，促進了無線電電子學的發(fā)展和應用。這些引人注目的成就使卡文迪什實驗室成了物理學的圣地，世界各地的物理學家紛紛來訪，把這里的經(jīng)驗帶回去，對各地實驗室的建設起了很好的指導作用。1919年，湯姆遜的職位由他的學生盧瑟福(Ernest Rutherford)(18711937)繼任。盧瑟福是一位成績卓著的實驗物理學家，是原子核物理學的開創(chuàng)者。他因在揭示原子奧秘方面做出的卓越貢獻獲1908年度的諾貝爾化學獎。 盧瑟福更重視對年輕人的培養(yǎng)。在他的帶領下，查德威克發(fā)現(xiàn)了中子；考克拉夫特和沃爾頓發(fā)明了靜電加速器；布拉凱特觀測到核反應；奧里法特發(fā)現(xiàn)氚；卡皮查在高電壓技術、強磁場和低溫等方面取得碩果，另外還有電離層的研究，空氣動力學和磁學的研究等等。 1937年盧瑟福去世，由W. L. 布拉格(William Lawrence Bragg)繼任實驗室第五任主任。W. L. 布拉格與其父W. H. 布拉格(William Henry Bragg)因在X線衍射分析晶體結構方面的成就共獲1915年度的諾貝爾物理獎。在二次世界大戰(zhàn)的時候，實驗室的主攻方向由主要從事原子物理和核物理基礎研究轉(zhuǎn)向?qū)走_、核武器的軍事研究。二戰(zhàn)結束以后，鑒于從科學研究和對于國家安全的重要性出發(fā)，英國政府覺得核物理研究不應該在大學的一個實驗室里進行，就專門成立了一個國家實驗室。所以從事核物理研究的科學家就轉(zhuǎn)移到國家實驗室去了，錢也轉(zhuǎn)移過去了。這樣，實驗室不僅經(jīng)費短缺，研究方向也失去了。在新的形勢下，實驗室在布拉格的領導下，將主攻方向由核物理改為晶體物理學、生物物理學和天體物理學，實現(xiàn)了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。他本人和他父親在實驗室進行X光晶體分析技術進行生物大分子結構的跨學科研究。由于沒有研究經(jīng)費，布拉格一方面支持他的兩個部下萊爾(Ryle)和Ratcliff領導的小組收集軍隊廢棄的雷達組裝成原始的射電望遠鏡，開啟了本世紀宇宙天文的研究。他又從醫(yī)學研究委員會爭取到一筆經(jīng)費。當時柯立克(Crick)和華生(Watson)在實驗室工作，他們對DNA有濃厚的共同興趣，加入了蛋白質(zhì)結構分析小組，最終發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結構，建立了正確的DNA分子結構模型。這個重大的科學發(fā)現(xiàn)被評為二十世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)。布拉格的遠見，在困難的條件下保證了實驗室在這兩個新興學科上做出了輝煌的成果，發(fā)現(xiàn)了類星體、脈沖星、DNA雙螺旋結構，確定了血紅蛋白質(zhì)的結構等，造就了一大批諾貝爾獎獲得者，為戰(zhàn)后英國的科學爭得了極高的榮譽。固體物理學家莫特(Nevill Mott, 19051996)1954年起任實驗室第六任主任，直到1971年退休。莫特1905年9月30日出生于英國利茲，1927年在劍橋大學獲碩士學位。莫特早期研究原子碰撞理論，并與馬塞(H. S. W. Massey)在1933年聯(lián)名出版了權威的《原子碰撞理論》一書，書中討論了帶電粒子的“莫特散射”。后來莫特轉(zhuǎn)入固體物理學的研究，在金屬導體、離子晶體、半導體等方面，做出了許多有影響的工作。1936年莫特和瓊斯(H. Jones)合著了《金屬與合金性質(zhì)的理論》，1940年和格尼(R. W. Gurney)合著了《離子晶體中電子過程》，對現(xiàn)代固體物理學的形成和發(fā)展有重要的影響。第二次世界大戰(zhàn)后，莫特等人研究了晶體缺陷及其對力學性質(zhì)的影響。二十世紀60年代起，莫特致力于發(fā)展無序體系及非晶態(tài)物質(zhì)的電子理論研究，有力地推進了非晶態(tài)物質(zhì)研究的進展。1971年莫特和戴維斯(B. A. Davis)合著了《非晶態(tài)物質(zhì)的電子過程》。莫特因?qū)Υ判耘c不規(guī)則系統(tǒng)的電子結構所作研究的貢獻，于1977年與其他兩位科學家共獲諾貝爾物理學獎。1971年超導物理學家派帕德(A. Brian Pippard，1920)任實驗室第七任主任。派帕德1953年根據(jù)在一系列超導體上所作的微波表面阻抗的測量結果，提出了相干長度的概念。1960年發(fā)表了利用相對論研究穆斯堡爾效應的論文。1961年派帕德收約瑟夫森(Brian D. Josephson)為研究生,指導他做實驗和理論研究。約瑟夫森研究超導隧道效應，寫出了論文初稿，派帕德請正在劍橋大學訪問的安德森(Philip W. Anderson)教授幫助審閱，他們?nèi)诉M行了討論。在安德森的幫助下，約瑟夫森1962年在歐洲的《物理通訊》上他發(fā)表了劃時代的論文《在超導隧道中可能的新效應》，從理論上預言了以后以他名字命名的約瑟夫森超導隧道效應，此時他只有22歲。第二年有多人的實驗證實了約瑟夫森的預言。約瑟夫森因此項工作而獲1973年度諾貝爾物理獎，而支持約瑟夫森研究的派帕德由于在論文上沒有署名，失去了諾貝爾獎提名的機會。 國際著名的理論凝聚態(tài)物理學家愛德華茲(Samuel Frederick Edwards，1928)，19831995年擔任卡文迪什實驗室第八任主任。他1949年畢業(yè)于英國劍橋大學，獲碩士學位，后赴美留學，1951年獲得哈佛大學博士學位。1953年到普林斯頓高級研究院工作，次年回國，在伯明罕大學任教，19581972年在曼徹斯大學物理系任理論物理教授。1972年到卡文迪什實驗室任教授。19921995年任劍橋大學副校長。愛德華茲早期從事電動力學和量子場論研究，后將量子場論的概念和方法應用到固體物理和化學物理的各種問題上，包括液態(tài)金屬、渦流、高分子物理及非有序磁性系統(tǒng)。最新研究領域包括粉末材料及玻璃的流動、拉脹性、神經(jīng)網(wǎng)絡的信息傳遞等。他在理論高分子物理方面的成就尤為突出，其標志便是國際公認的愛德華茲哈密頓量的問世。他發(fā)表論文250余篇，專著2部以及若干有關科學技術的政策性論著和報告。1995年起擔任實驗室第九任主任的弗倫德(Richard H. Friend，1953)是位實驗物理學家。弗倫德在實驗中發(fā)現(xiàn)，有機聚合物在電場中可以發(fā)光，這個將電轉(zhuǎn)化成光的新途徑為有機聚合物的應用開辟了廣闊的前景。由于有機材料的特點，可以很容易地調(diào)節(jié)半導體的能隙和功函數(shù)，提高發(fā)光效率，改變光的顏色?，F(xiàn)在，用有機材料制造的電致發(fā)光、象素顯示、信息存儲等方面的產(chǎn)品已進入市場。二十世紀70年代以后，古老的卡文迪什實驗室已經(jīng)大大擴建，研究的領域包括天體物理學、粒子物理學、固體物理以及生物物理等等。卡文迪什實驗室在近代物理學的發(fā)展中做出了杰出的貢獻，近百年來培養(yǎng)出的諾貝爾獎金獲得者已達20余人，卡文迪什至今仍不失為世界著名的實驗室之一。橡樹嶺國家實驗室橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory，簡稱ORNL)是美國能源部所屬最大的科學和能源研究實驗室。作為美國曼哈頓秘密計劃的一部分，為首先開發(fā)出生產(chǎn)和分離钚，橡樹嶺國家實驗室于1943年成立，原稱克林頓實驗室，2000年4月以后由田那西大學和Battelle紀念研究所合伙管理。20世紀50年代和60年代期間，橡樹嶺國家實驗室是從事核能和物理及生命科學相關研究的國際中心。70年代成立了能源部后，使得橡樹嶺國家實驗室的研究計劃擴展到能源產(chǎn)生、傳輸和保存領域。到本世紀初，該實驗室用和平時期同樣重要但與曼哈頓計劃時期不同的任務支持著美國。橡樹嶺國家實驗室的任務是開展基礎和應用的研究與開發(fā)，提供科學知識和技術上解決復雜問題的創(chuàng)新方法，增強美國在主要科學領域里的領先地位；提高潔凈大量能源的利用率；恢復和保護環(huán)境以及為國家安全作貢獻。2003年8月1日起，Jeff Wadsworth擔任橡樹嶺國家實驗室現(xiàn)任所長。他是國際上公認的冶金學家，曾任位于俄亥俄州首府哥倫布市Battelle紀念研究所的首席執(zhí)行官，集中從事能源部科學計劃、技術轉(zhuǎn)讓和國土安全方面的工作。2002年8月到Battelle紀念研究所工作之前，任勞論斯. 利弗莫爾國家實驗室負責科技的副所長。1980年1992年，在Palo Alto研究實驗室為洛克希德導彈和空間公司工作。2003年，他因在開發(fā)先進材料和超塑性，以及在確定大馬士革和其他鋼種的歷史和產(chǎn)地所做出的突出貢獻，和在科學上維護國家安全方面的廣泛主導作用而被選為美國科學進步協(xié)會的會員。 橡樹嶺國家實驗室現(xiàn)有雇員3800多人和客座研究人員大約3000人?？妥芯咳藛T每年在橡樹嶺實驗室工作2周或更長的時間。其2003財政年度的經(jīng)費首次超過10億美元。田那西大學Battelle紀念研究所每年提供120萬美元，用于支持橡樹嶺地區(qū)的數(shù)學和科學教育、經(jīng)濟開發(fā)和其他項目。 橡樹嶺國家實驗室許多科學領域在國際上處于領先地位。它主要從事6個科學領域方面的研究，包括中子科學、能源、高性能計算、復雜生物系統(tǒng)、先進材料和國家安全。 橡樹嶺國家實驗室正計劃投資3億美元，為下一代大科學研究提供現(xiàn)代化的場所。經(jīng)費將由聯(lián)邦政府、州政府和私營部門提供，用于建造11個新的裝置，包括功能性基因組中心、納米階段材料科學、先進材料表征實驗室和計算科學聯(lián)合研究所。 投資16億美元的散裂中子源將于2006年竣工，它是世界上最大的民用科學項目屆時橡樹嶺國家實驗室將成為世界上首屈一指的中子科學研究中心。 瑞士保羅謝勒研究所瑞士國家實驗室——PSI瑞士保羅謝勒研究所(Paul Scherrer Institute，簡稱PSI)是瑞士科學和技術的多學科研究中心。在與國內(nèi)外大學、其他研究機構和工業(yè)界的合作中，PSI在固態(tài)物理、材料科學、基本粒子物理、生命科學、核與非核能研究及與能源有關的生態(tài)學的研究中非?；钴S