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英国物理学家卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，于1911年发现了原子核的存在，并据此提出了类似太阳系结构的原子模型，原子中央是带有正电荷的原子核，所有带负电荷的电子就像行星绕着太阳一样围着原子核旋转。这一理论模型极大地改变了科学界对原子结构的认识，为后来深入探讨原子结构奠定了基础。1919年，卢瑟福通过放射性元素钋的α粒子轰击氮原子，获得了氧的同位素，第一次实现了元素的人工转变。1920年，他预言了中子的存在，认为原子核内部存在某些不带电的粒子，这些粒子很容易打入原子核内，和原子核结合或者完成蜕变，这种粒子就是中子。人们用中子作"炮弹"轰击原子核，引发原子核的链式反应，并释放出巨大的原子能。现代原子研究从此进入了一个全新时代，而卢瑟福也理所当然地被人们称为"原子核之父"了。