弗朗西斯·阿斯頓

弗朗西斯·威廉·阿斯頓（英語：Francis William Aston，1877年9月1日—1945年11月20日）FRS，英國化學家、物理學家，英國皇家學會院士，俄羅斯科學院榮譽院士。由於「藉助自己發明的質譜儀發現了大量非放射性元素的同位素，以及闡明了整數法則」，他被授予1922年諾貝爾化學獎。^[1]

弗朗西斯·威廉·阿斯頓 Francis William Aston
出生	1877年9月1日  英格蘭伯明罕
逝世	1945年11月20日(1945歲—11—20)（68歲）  英格蘭劍橋
居住地	英格蘭劍橋
國籍	英國
母校	伯明罕大學 劍橋大學
知名於	質譜 整數法則
獎項	諾貝爾化學獎（1922年）
科學生涯
研究領域	化學、物理
機構	劍橋大學
學術指導者	J·J·湯姆孫 約翰·亨利·坡印廷

生平

弗朗西斯·阿斯頓1877年9月1日出生於英國伯明罕。1894年，他在梅森學院（後併入伯明罕大學）開始大學生活，師從約翰·亨利·波因廷學習物理，師從弗蘭克蘭和威廉·蒂爾登學習化學。1896年起，他還在父親家中的私人實驗室里進行有機化學研究。1898年，他獲得福斯特獎學金贊助，成為弗蘭克蘭的學生，主要研究酒石酸化合物的光學性質。1900年起，他在伯明罕的釀酒學校研究發酵學，並被W·巴特勒釀酒廠僱傭，直到1903年返回伯明罕大學擔任波因廷的助理研究員。^[2]

1909年，阿斯頓成為伯明罕大學講師。一年後，受J·J·湯姆孫的邀請，轉投劍橋大學卡文迪許實驗室。第一次世界大戰爆發後，他的研究被迫中斷，期間被徵募為皇家空軍服務。戰爭結束後，他重新回到卡文迪許實驗室。^[2]

1920年，阿斯頓成為劍橋大學三一學院院士，此後一直在劍橋居住。^[3]1921年，阿斯頓當選皇家學會院士，次年獲得諾貝爾化學獎以及皇家學會的休斯獎章。^[2]

1945年11月20日，阿斯頓在英國劍橋逝世。^[2]

研究貢獻

1903年，阿斯頓在伯明罕大學研究放電管中的克魯克斯暗區，很快便發現了「阿斯頓暗區現象」。^[2][4][5][6]

阿斯頓加盟卡文迪許實驗室時，湯姆孫已經在陰極射線的研究中取得重大成果，轉而研究歐根·戈爾德施泰因發現的陽極射線。湯姆孫和阿斯頓使用威廉·維恩發明的方法，通過磁場使陽極射線的粒子發生偏轉，並通過電場使具有不同電荷和質量的離子分隔開。這些實驗的成果便是首個扇形磁場質譜計的誕生：使離子沿拋物線飛行，將其軌跡記錄到底片上，從而測定其精確質量。

在卡文迪許實驗室初期，阿斯頓已經通過實驗證明了氖的兩種同位素的存在。後來由於一戰，他的研究中斷了5年。1919年，他重回實驗室，繼續對氖的同位素進行研究。很快，他成功研製了第一台質譜儀，並相繼制出性能更高的第二和第三部。藉助這些具備電磁聚焦性能的質譜儀，他鑑別出至少212種天然同位素。^[2]通過對大量同位素的研究，他闡述了「整數法則」，即：除了氫以外的所有元素，其原子質量都是氫原子質量的整數倍。並且，通過質譜分析，他解釋了造成實際值與上述法則偏差的原因是同位素的存在。^[3][7][8][9]

阿斯頓一生發生許多論文，1922年出版專著Isotopes（《同位素》），1933年重印時更名為Mass-spectra- and Isotopes（《質譜與同位素》）。^[3]月球上有以其名字命名的「阿斯頓環形山」。

個人生活

阿斯頓熱愛運動，定期到瑞士、挪威等地參加越野滑雪、滑雪等冬季項目。年輕時，他花了相當多業餘時間投入到自行車運動中。^[3]他還參與游泳、高爾夫（尤其是在劍橋與盧瑟福等同事一起^[10]）、網球等運動，並且在英格蘭、威爾斯和愛爾蘭舉行的一些公開賽中獲獎。1909年，他到檀香山學習衝浪。出身於音樂世家的他，能夠彈奏鋼琴、小提琴和大提琴，時常在劍橋演出。^[3]另外，他還熱衷於在世界各地旅行。^[11][12]

相關條目

• 質譜
• 同位素