他发现了“可能存在中子” | 科学史小画

科技 2022-07-24 10:17:17
57阅读

本文转自:中科院之声

编者按:中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”,为大家介绍一段科学史和其背后的故事。

英国物理学家詹姆斯·查德威克因发现中子而获得了1935年诺贝尔物理学奖。他是如何发现中子的?发现中子的意义有多大?

1891年,查德威克出生在英国,后就读于曼彻斯特大学。就在这段时间,物理学巨匠卢瑟福加盟了曼彻斯特大学,冥冥之中两人会为物理界带来新的发现。进入大学的查德威克,由于基础知识扎实而在物理研究方面崭露头角从而被卢瑟福看中,并在其指导下从事放射性研究。

早在1920年,卢瑟福曾指出,除了质子和电子外,还存在着和质子一样但不带电荷的粒子这一假说。约里奥·居里夫妇对铍辐射的研究,为发现中子迈出了重要的一步。1931年,约里奥·居里夫妇公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。查德威克立刻意识到,这种射线很可能就是由中性粒子组成的,这种中性粒子可能就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的关键!他立刻着手对约里奥·居里夫妇做过的实验做进一步研究。1932年,查德威克首先用中子来解释铍辐射,并认为是中子从石蜡中撞击出质子。随后,他研究了当不同物质的核因碰撞而变成其他物质的新核和中子时发生的质量交换。知道不同核的质量,便可求出中子的质量。查德威克对各种元素的核碰撞时的质量交换做了大量研究,成功测定了中子的确切质量。正如预期的那样,他发现中子的质量几乎和质子的一样。

1932年2月27日,英国《自然》期刊发表了查德威克的实验结果。他的这篇题为“可能存在中子”的论文仅包含大约700个单词。他在论文结尾处明确指出,“迄今为止,所有的证据都倾向于中子”。于是中子作为原子核的另外一种基本组分被发现了。

美国物理学家欧内斯特·劳伦斯发明了回旋加速器,为高能物理的研究提供了有力的实验工具。这两位物理学家在1933年索尔维会议上不期而遇,进而成为亲密的朋友。1939年7月,由于劳伦斯的大力倡导,查德威克利用利物浦的回旋加速器产生了它的第一束加速粒子。这使得利物浦成为欧洲核物理学的研究中心之一。1948年,查德威克重返剑桥大学,于1958年底退休。1974年7月24日,查德威克与世长辞。

中子的发现对认识原子核内部结构具有重大意义。发现中子后,人们才知道原子核是由中子与质子组成的。中子的发现也为原子能的利用开辟了广阔的道路。人们在研究中子对铀核的反应时,发现铀核被中子轰击后会分裂成两个较轻的原子核,并释放大量能量,这就是通常所说的铀核裂变。可以说,人类进入原子能时代的大门是被中子敲开的。

the end
免责声明:本文不代表本站的观点和立场,如有侵权请联系本站删除!本站仅提供信息存储空间服务。

精选推荐

随机推荐