JJ湯姆生在這個問題上顯然不如他的助手敏銳，他雖然對NeH２的說法並不太堅持，但也不承認兩個成分是氖的同位素。他認為同位素的概念隻能用在放射性元素上，直到1921年在皇家學會討論這個問題的時候還持反對態度。
隨後，阿斯頓繼續用質譜儀分析其他元素，找到了許多元素的同位素，JJ湯姆生不久也就接受了阿斯頓的觀點。
敢於堅持自己的觀點，不迷信權威。這可以說是卡文迪什實驗室的科學傳統。而JJ湯姆生雖然曾經持有錯誤觀點，但一旦認識到自己錯了，就不再堅持。在實踐麵前人人平等，在真理麵前人人平等，不分高低貴賤，這就是科學工作的基本準則。
15.電子顯微鏡的發明
1986年諾貝爾物理學獎一半授予德國柏林弗利茲-哈伯學院的恩斯特·魯斯卡(ErnstRuska)，以表彰他在30年代初發明了第一台電子顯微鏡。
研製電子顯微鏡的曆史實際上可以追溯到19世紀末。人們在研究陰極射線的過程中發現陰極射線管的管壁往往會出現陽極的陰影。1987年布勞恩設計並製成了最初的示波管。這就為電子顯微鏡的誕生準備了技術條件。1926年布什(H.Busch)發表了有關磁聚焦的論文，指出電子束通過軸對稱電磁場時可以聚焦，如同光線通過透鏡時可以聚焦一樣，因此可以利用電子成像。這為電子顯微鏡做了理論上的準備。限製光學顯微鏡分辨率的主要因素是光的波長。由於電子束波長比光波波長短得多，可以預期運用電子束成像的電子顯微鏡得到比光學顯微鏡高得多的分辨率。
恩斯特·魯斯卡1906年12月25日生於德國巴登市海德堡。他的父親是柏林大學曆史學教授。1925～1927年，魯斯卡上中學時就喜歡工程，並在慕尼黑兩家公司學習電機工程。後隨父到了柏林，1928年夏進入柏林恰洛廷堡的柏林技術大學學習，在大學期間參加過高壓實驗室工作，從事陰極射線示波管的研究。從1929年開始，魯斯卡在組長克諾爾(M.Knoll)的指導下進行電子透鏡實驗。這對魯斯卡的成長很有益處。
1928～1929年期間，魯斯卡在參與示波管技術研究工作的基礎上，進行了利用磁透鏡和靜電透鏡使電子束聚焦成像的實驗研究，證實電子束照射下直徑為03毫米的光纜可以產生低倍(13倍)的像，並驗證了透鏡成像公式。這就為創製電子顯微鏡奠定了基礎。1931年，克諾爾和魯斯卡開始研製電子顯微鏡，他們用實驗證明了為要獲得同樣的焦距，使用包鐵殼的線圈，其安裝的線圈匝數要比不包鐵殼的線圈小得多。1931年4～6月，他們采用二級磁透鏡放大的電子顯微鏡獲得了16倍的放大率。通過計算他們認識到，根據德布羅意的物質波理論，電子波長比光波波長短5個數量級，電子顯微鏡可能實現更高的分辨率。他們預測未來的電子顯微鏡，當加速電壓為75萬伏，孔徑角為2×10-2弧度時，衍射限製的分辨率將是022納米。
1932～1933年間，魯斯卡和合作者波裏斯(Borries)進一步研製了全金屬鏡體的電子顯微鏡，采用包有鐵殼的磁線圈作為磁透鏡。為了使磁場更加集中，他們在磁線圈鐵殼空氣間隙中鑲嵌非磁導體銅環，並將鐵磁上、下殼體內腔的端部做成漏鬥形(磁極靴)，使極靴孔徑和間隙均減小到2毫米，而且焦距減小到3毫米。1932年3月，波裏斯和魯斯卡將此項磁透鏡成果申請了德國專利。
1933年，魯斯卡在加速電壓75萬伏下，運用焦距為3毫米的磁透鏡獲得12000倍放大率，還安裝了聚光鏡可以在高放大率下調節電子束亮度。他拍攝了分辨率優於光學顯微鏡的鋁箔和棉絲的照片，並試驗采用薄試樣使電子束透射而形成電子放大像。
1934年魯斯卡以題為《電子顯微鏡的磁物鏡》的學位論文獲得柏林技術大學工學博士學位。1934～1936年，魯斯卡繼續進行改進電子顯微鏡的實驗研究。他采用了聚光鏡以產生高電流密度電子束來實現高倍放大率成像，采用物鏡和投影鏡二級放大成像係統。可是，當時他們的發明並未立即獲得學術界和有關部門承認，魯斯卡和波裏斯努力地說服人們，使他們相信可以研製出性能超過光學顯微鏡的電子顯微鏡。他們多次到政府和工業研究部門以爭取財政支持。經過3年的奔走，1937年春西門子-哈斯克公司終於同意出資建立電子光學和電子顯微學實驗室。許多青年學者紛紛前來參加研究工作。
恩斯特·魯斯卡從1937年開始著手研製商品電子顯微鏡，1938年製成兩台電子顯微鏡，且帶有聚光鏡，配以具有極靴的物鏡及投影鏡，備有更換樣品、底片的裝置，可獲得30000倍放大率的圖像。恩斯特·魯斯卡的弟弟哈爾墨特·魯斯卡(HelmutRuska)和其他醫學家立刻用來研究噬菌體等，獲得很大的成功。1939年西門子公司製造的第一台商品電子顯微鏡終於問世。同年，電子顯微鏡首次在萊比錫國際博覽會上展出，引起廣泛注意。1940年，在恩斯特·魯斯卡提議下，西門子-哈斯克公司將上述實驗室發展為第一個電子顯微鏡開放實驗室，由哈爾墨特·魯斯卡任主任。實驗室裝備了4台電子顯微鏡，接納各國學者前來做研究工作，推動了電子顯微鏡在金屬、生物、醫學等各個領域的應用與發展。在魯斯卡工作的影響下，歐洲各國科學家先後也開始了電子顯微鏡的研究和製造工作。
恩斯特·魯斯卡及其合作者幾十年來孜孜不倦地為改進電子顯微鏡辛勤工作，為現代科學的發展做出了重要貢獻。電子顯微鏡為人們觀察物質微觀世界開辟了新的途徑。在50年代中期製成的中、高分辨率電子顯微鏡，能夠觀察晶體缺陷，促進了固體物理、金屬物理和材料科學的發展。在70年代出現的超高分辨率電子顯微鏡使人們能夠直接觀察原子。這對於固體物理、固體化學、固體電子學、材料科學、地質礦物學和分子生物學的發展起了巨大的推動作用。
恩斯特·魯斯卡在1986年獲諾貝爾物理學獎一年多後於1988年5月27日在德國柏林去世，他的一生完全貢獻於電子顯微鏡事業。繼他之後，不僅有高壓電鏡和掃描電鏡問世，而且還出現了另一種原理完全不同的顯微鏡，這就是1982年發明的掃描隧道顯微鏡。掃描隧道顯微鏡是通向微觀世界的又一項有力武器。
16.回旋加速器的發明
粒子物理學的誕生揭開了物理學發展史中嶄新的一頁，它不但標誌了人類對物質結構的認識進入了更深的一個層次，而且還意味著人類開始以更積極的方式變革自然、探索自然、開發自然和更充分地利用大自然的潛力。
各種加速器的發明對粒子物理學的發展起了很大的促進作用，美國物理學家勞倫斯(ELawrence)順應這一形勢，走在時代的前列。他以天才的設計思想、驚人的毅力和高超的組織才能，為加速器的發展作出了重大貢獻。
勞倫斯1901年出生於美國南達科他州南部的坎頓，父母都是教師，早年就對科學有濃厚興趣，喜歡做無線電通訊實驗，在活動中表現出非凡的才能。他聰慧博學，善於思考，原想學醫，卻於1922年以化學學士學位畢業於南達科他大學，後轉明尼蘇達大學當研究生。導師斯旺對勞倫斯有很深影響，使他對電磁場理論進行了深入的學習。
勞倫斯在耶魯大學繼續研究兩年之後，於1927年當了助理教授。1928年轉到伯克利加州大學任副教授。兩年後晉升，是最年輕的教授。在這裏他一直工作到晚年，使伯克利加州大學由一所新學校成為粒子物理的研究基地。
1928年前後，人們紛紛在尋找加速粒子的方法。當時實驗室中用於加速粒子的主要設備是變壓器、整流器、衝擊發生器、靜電發生器和特斯拉線圈，等等。這些方法全都要靠高電壓。可是電壓越高，對絕緣的要求也越高，否則儀器就會被擊穿。正當勞倫斯苦思解決方案之際，一篇文獻引起了他的注意，使他領悟到用一種巧妙的方法來解決這個矛盾。他後來在諾貝爾物理學獎的領獎演說中講到：
“1929年初的一個晚上，當我正在大學圖書館瀏覽期刊時，我無意中發現在一本德文電氣工程雜誌上有一篇維德羅的論文，討論正離子的多級加速問題。我讀德文不太容易，隻是看看插圖和儀器照片。從文章中列出的各項數據，我就明確了他處理這個問題的一般方法……在連成一條線的圓柱形電極上加一適當的無線電頻率振蕩電壓，以使正離子得到多次加速。這一新思想立即使我感到找著了真正的答案，解答了我一直在尋找的加速正離子的技術問題。我沒有更進一步地閱讀這篇文章，就停下來估算把質子加速到一百萬電子伏的直線加速器一般特性該是怎樣的。簡單的計算表明，加速器的管道要好幾米長，這樣的長度在當時作為實驗室之用已是過於龐大了。於是我就問自己這樣的問題：不用直線上那許多圓柱形電極，可不可以靠適當的磁場裝置，隻用兩個電極，讓正離子一次一次地來往於兩電極之間?再稍加分析，證明均勻磁場恰好有合適的特性，在磁場中轉圈的離子，其角速度與能量無關。這樣它們就可以以某一頻率與一振蕩電場諧振，在適當的空心電極之間來回轉圈。這個頻率後來叫做‘回旋頻率’。”
勞倫斯不僅提出了切實可行的方案，更重要的是以不懈的努力實現了自己的方案。
1930年春，勞倫斯讓他的一名研究生愛德勒夫森(NEdleson)做了兩個結構簡陋的回旋加速器模型。真空室的直徑大約隻有10厘米。其中的一個還真的顯示了能工作的跡象。隨後，勞倫斯又讓另一名研究生利文斯頓(MSLivingston)用黃銅和封蠟作真空室，直徑也隻有1143厘米，但這個“小玩意”已具有正式回旋加速器的一切主要特征。1931年1月2日，在這微型回旋加速器上加不到1000伏的電壓，可使質子加速到80000電子伏，也就是說，不到1000伏的電壓達到了8萬伏的加速效果。
1932年，勞倫斯又做了2286厘米和2794厘米的同類儀器，可把質子加速到125兆電子伏(MeV)。正好這時，英國卡文迪什實驗室的科克饒夫(JDCockcroft)和瓦爾頓(ETSWalton)用高壓倍加器做出了鋰(Li)蛻變實驗。消息傳來，人心振奮，勞倫斯看到了加速器的光明前景，更加緊工作。不久他就用2794厘米回旋加速器輕而易舉地實現了鋰蛻變實驗，驗證了科克饒夫和瓦爾頓的結果。這次實驗的成功，顯示了回旋加速器的優越性，使科學界認識到它的意義，同時也大大增強了勞倫斯等人對工作的信心。