如果是这样 , 这又会是一个重大的发现 。
1920年 , 卢瑟福公布了他的发现:氢原子核是构成所有原子核的基本单元 。 他给这个基本单元起了一个名字 , 质子[1
。
但卢瑟福依然保持了自己的谨慎态度 , 在公布这个发现之后 , 他到找另一位物理学家帕特里克·布莱克特利一起做更多的研究 , 验证自己的猜想 。
在观察了23000张照片上的40多万条轨迹之后 , 他们在其中找到了8条特殊的轨迹 。 再一次 , 从异常情况中 , 卢瑟福做出了重大发现 , 这8条轨迹能够说明 , 氢原子核确实是构成其他元素原子核的成分(这8条轨迹表示 , 氮原子核α粒子碰撞后形成了极其不稳定的氟原子 , 之后 , 衰变成了一个氧原子核一个氢原子核) 。
由此 , 原子核里最重要的一种粒子被发现了 。
小居里夫妇与中子擦肩而过
卢瑟福发现质子之后 , 跟他的助手查德威克又发现了一个神奇的现象 。
氮原子的原子核重量是大致是氢原子核的14倍(大约跟14个质子重量相当) , 而电子只有7个 , 如果原子核里只有质子 , 那氮原子应该带电才对 , 这不太可能 。 于是 , 卢瑟福推测 , 原子核内应该还有一种不带电的中性粒子 , 重量跟质子差不多 。
这个中性粒子 , 就是中子 。 但到目前为止 , 这只是一个推测 , 卢瑟福并没有直接证据证明中子存在 。
最先发现这个证据的 , 是德国两位科学家Walther Bothe和Herbert Becker 。
1930年 , 他们用α粒子轰击锂、铍、硼等元素 , 轰击完之后 , 发现了一种奇怪的射线 。 这种射线能量很高 , 而且不带电 , 他们认为 , 这应该是γ射线(一种电磁波辐射)[2
。
有些材料上说 , 最早发现中子证据的 , 是居里夫人的女儿和女婿 , 即小居里夫妇 , 但并不是 。 不过 , 小居里夫妇确实很快就投入到了对这种射线的研究中 , 他们利用这种辐射轰击其他物质 , 得到了非常高能的质子[3
。
可惜的是 , 他们并没有怀疑这种射线本身到底是不是γ射线 。 所以 , 他们确实和中子 , 以及一块诺贝尔奖奖牌擦肩而过 。
卢瑟福的助手查德威克倒是敏锐的意识到了 , 这种射线根本就不是什么γ射线 , 应该就是卢瑟福预言的中子 。 于是 , 查德威克赶紧重复了实验 , 并且证明了 , 射线是由一种不带电 , 而且质量和质子非常接近的小粒子构成 , 证实了中子的存在 。 因为这个发现 , 查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖 。
顺便提一句 , 另一位叫劳伦斯的科学家 , 也发现Walther Bothe和小居里夫妇的解释有问题 , 同样投入研究 , 但还是慢了查德威克一步 , 但劳伦斯后面在后面因为另一项研究 , 对人类开发核能做出了极其重大的贡献 , 也拿回了属于自己的诺贝尔奖 。 在后面我们还会提到他 。
至此 , 人们不光发现原子核内的质子、中子 , 而且 , 也知道了通过改变原子核的组成 , 一种物质能够转变为另一种物质 。
接下来 , 人们要开始将手伸进原子核内部了 , 摘取原子核内的能量果实 。
参考文献:
[1
Romer A (1997). \"Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom\".American Journal of Physics. 65 (8): 707.
[2
Bothe W.; Becker H. (1930). \"Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen\" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation
.Zeitschrift für Physik. 66 (5–6): 289–306.
[3
Joliot-Curie Irène & Joliot Frédéric (1932).\"mission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants\"[Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays
.Comptes Rendus. 194: 273.
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