弗朗西斯·阿斯頓

弗朗西斯·威廉·阿斯頓 Francis William Aston

弗朗西斯·阿斯頓1877年9月1日出生於英國伯明翰。1894年，他在梅森學院（后併入伯明翰大學）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，他在伯明翰的釀酒學校研究發酵學，並被W·巴特勒釀酒廠雇傭，直到1903年返回伯明翰大學擔任波因廷的助理研究員。

1909年，阿斯頓成為伯明翰大學講師。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后，他的研究被迫中斷，期間被徵募為皇家空軍服務。戰爭結束后，他重新回到卡文迪許實驗室。

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。1921年，阿斯頓當選皇家學會會士，次年獲得諾貝爾化學獎以及皇家學會的休斯獎章。

1945年11月20日，阿斯頓在英國劍橋逝世。

1903年，阿斯頓在伯明翰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”。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，他鑒別出至少212種天然同位素。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。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》）。月球上有以其名字命名的“阿斯頓環形山”。

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。他還參與游泳、高爾夫（尤其是在劍橋與盧瑟福等同事一起）、網球等運動，並且在英格蘭、威爾士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。另外，他還熱衷於在世界各地旅行。