中子 原子核是由质子和中子组成的。而在中子未被发现以前，物理学界还普遍认为原子核是由质子和电子组成的。发现电子的汤姆生等人就曾经持有这种观点。他解释氖原子核之所以带有10个正电荷，是因为它的原子核由20个质子和10个电子组成。 中子的发现是深入研究原子内部世界的必然产物。其实早在1920年，卢瑟福就曾预言过中子的存在。因为根据当时已经掌握的事实，如果原子核只包括质子。就会和实验得到的莫塞莱定律相矛盾。这个定律表明，核电荷数与原子序数有恒宗教关系，所以核内的质子数就不可能与核外的电子数相等，于是就必须假设核内的质子数就不可能与核外的电子数相等，于是就必须核内也有电子。才能保持原子的中性，但是带正电的质子和带负电的电子怎样能维持它们的独立性，不会因电力的吸引而结合在一起呢？卢瑟福预言：猛羡“在某种情况下，也许有可能由一个电子更加紧密地与氢核结合在一起组成一种中性的双子。这样的原子也许有很新颖的性，除非特别靠近原子核。它的外场也许实际为零。结果就会使它有可能自由地穿透物质。要解释重无素核的组成，这种原子的存在看来几乎是必须的。” 这里，卢瑟福的假说，卡文迪什实验室的研究者们，曾试图使强电流通过氢放电管来探测这种假设的“中子”的生成，均未获得成功。 1930年，德国科学家波特和贝克用a粒子轰击较轻的元素，特别是轰击铍时，发现从铍中发射出一种贯穿力很强的中性辐射。这两位物理学家认为，这是一种高能电磁辐射，即"高能量γ量子”，这些γ辐射能量几乎是入射的a射线能量的10倍。 波特和贝克的工作引起了许多物理学家的兴趣，许多人都在自己的实验室中重复他们的实验，其中约里奥·居里夫妇枝埋拍所优质的卓越的实验，可认为是中子了同史上的五个转折点。1931年，他们进一步用来自铍的新射线轰击石蜡时发现，这种从铍放射出的新射线能从石蜡中打出强质子束来。1932年1月11日，他们向巴黎科学院报告了这一结果，约时奥·居里夫妇反忱一现象解释为γ光子同质子的康普顿散射。但是，非常明显的是，这种散射比当时已知的任何类似的散射所产生的作用要强100万倍，他们并没有顾及这个困难而放弃这种解释，因而错过了发现中子的机会。 当卢瑟神福的学生和助手、卡文迪什实验室的研究人员查德威克读到这个消息时，立即抓住了要害，并且及时地得到卢瑟福的指点。据查德威克回忆，他把约里奥·居里的看法告诉卢瑟福，卢瑟福当即回答：“我不相信！”他和查德威克不相信这是康普顿效应，不相信γ射线有这样大的能量能够把氢原子撞击出来，认为这很可能就是正在寻找中的中子。 查德威史立即用准备好的钋源和新的探测仪器，复核了波特和约里奥·居里的结果。不出一个月，就在《自然》上发表了题为“中子可能存在”的简短通讯。 接着，查德威克以题目为“中子的存在”，详细发表了实验结果和理论分析，他证明这种中性辐射，不仅能从含氢材料中打出质子，而且可能对各种轻无素，例如：锂、硼、碳以及氧、氮、氩等气体进行轰击，打出相应的反冲核，他用各种方法测这些反冲核的能量，发现如果用与量子的碰撞来解释反冲原子，必须假设当被碰撞原子的质量增加时，这种量子的能量越来越大，这显然不满足能量守恒定律，查德威克认为，在这些碰撞过程中，要么放弃应用动量与能量守恒，要和采用另一个关于辐射本性的假设。如果假设这一辐射不是量子辐射（即γ光子），而是质量与质子几乎相等的粒子，那么所有这些与碰撞有关的困难都会消除。 查德威克进一步用云雾室方法测定中子的质量，结果与质质量非常接近。再根据质谱仪的数据推算，得到中子的精确值为1.0067原子质量单位。 事实明确地证明了铍辐射的万分是与质子质量相近的中性粒子，而不是γ光子。查德威史由于发现液态中子而于1935年获得诺贝尔物理学奖。 这段历史再次证明了“机遇只偏爱那些有准备的头脑”。
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