6、查德威克发现中子、小居里夫妇错失良机在线免费阅读

知识就是力量，大家好，我是妈咪叔，在1920年卢瑟福发现了质子之后，向世人留下了一句话，他说原子核内很有可能还存在一种中性粒子中子，正是这一句话，这就相当于是掀起了大航海时代呀，那当时有实力的实验物理学家几乎都去找宝贝了，主要有这么三个机构：第一个那当然是由卢瑟福带领的剑桥大学卡文迪许实验室，此时的卢克福已经是50岁了，不过他手底下却有一堆年轻而优秀的小伙子，这其中就包括查德威克。

第二个机构是法国巴黎的镭研究所，就是居里夫人曾经工作的地方，不过当时的领军人已经是小居里夫妇了，就是约里奥居里夫妇。

这个法国人在姓氏上随娘家姓，这个习俗就挺有趣的，准确来说这不是习俗，从16世纪开始，这是法国人的法律，只有大儿子能随父姓，其余的孩子要么随母亲姓，要么随妻子姓，就甚至还可以说说看这个结婚的时候谁随的份子钱最多，就随他姓。这可不是开玩笑啊，确实这是当时的法律，那个时候法国也是封建帝国嘛，后来这个法国大革命之后啊，这项法律就取消了，不过人们都习惯了呀，一直到了20世纪末才逐渐的改变，小居里夫妇这二位是自愿用了双方的姓氏，你看她老公姓约里奥，这小伙子曾经是居里夫人的助手啊，啊，妻子姓居里，所以他俩结婚之后就都姓约里奥居里。咱们说回来啊，第三个机构是德国柏林国家物理工程研究所，主要的人物是瓦尔特博特，这位是普朗克的学生，

1954年的诺贝尔物理学奖得主。这三个机构在当事人们看来最有可能发现中子的地方，那咱们就倒过来啊，一个一个的说一下，先说德国这边儿啊，咱们之前说过自从这个阿尔法粒子被发现之后人们可开心了,这东西物美价廉，于是就用阿尔法粒子轰击别的原子看看能有什么。那最成功的人就是卢瑟福，他发现就不管攻击什么，都有一种带正电的粒子能被轰出来，就是质子嘛，有这么一天这个瓦尔特博特和他的一个学生啊叫做贝克，他俩也用阿尔法粒子在做实验。他俩轰什么呢？轰击铍，

这个元素周期表氢氦锂铍硼，就原子序数是四，相对质量是九的金属铍。按照以往的结果，肯定会有质子能被轰出来呀，结果他俩发现啊，被轰出来的不是质子，而是一种穿透性特别强的射线，可以穿透几厘米厚的铜板，最主要的是它还不带电啊。这博特就蒙了，这没见过呀，他就给起了个名叫做铍射线，细细一想，穿透性强，不带电，咱们之前啊在这个天然放射性那儿提到过一种射线，还记得不，伽马射线，所以博特就猜测说这个铍射线就应该是伽马射线的一种。但实际伽马射线没有这么强的穿透力，咱们之后再说吧，这个消息就传到了法国了，约里奥居里夫妇就听说了，他俩就决定说那就研究研究，法国的雷研究所这个实验器械都很给力啊，这居里夫人曾经用的嘛。所以小居里夫妇那很快就做出了和这个博特同样的实验，不过他俩就多想了一层，说你这么猜测它是伽马射线，那不行啊，你得检测检测，看看性质啥的呗，但是你这射线又太快啊，就想给他变慢一点儿，然后用这个检测器去检测。这变慢的方法也是简单粗暴，就是直接在这个射线和盖革计数器中间挡了一块石蜡，

预想的结果是这铍射线通过石蜡先被吸收一部分能量，然后再进入这个检测器，那速度不就慢下来了吗？结果却让他俩大吃一惊，铍射线通过石蜡之后啊，不但没有减速，相反变得更快了，更加奇怪的是啊，检测器的这个结果显示这束射线居然是质子。那小居里夫妇当时就想，一束电磁波通过石蜡变成了粒子，这就肯定是碰撞啊，也就是这束铍射线打到石蜡上被吸收了，然后把质子给打出来了。我们现在很容易想明白啊。这铍射线他肯定不是电磁波，首先电磁波这个静止量是零，你就算是动质量，他也不可能有那么高的能量，他说能把质子打出来，有人会说光电效应啊，那不就是电磁波把电子打出来了吗？哎。这是因为电子本身就很轻，你再加上电子它在这个原子的最外层啊，有一些自由电子本身它就是跑乱跑的不稳定，所以电子很容易被打出来啊，这很正常。但如果说你要想把原子内部这个原子核里的质子给打出来啊，那肯定不电磁波干的事儿。举个例子啊，就好比你拿一个瓶盖去打铅球，你怎么可能把这个铅球给它打飞呢？对吧？结果这小局里夫妇居然就没想到他俩就没想到说能不能是一种新粒子呢？哎，他就连粒子都没想到，还跟电磁波跟那儿较劲呢，说估计啊是一种新型的伽马射线。1932年1月份就把自己的实验成果和想法就都发表了出去。你看就到手的一块肥肉就这么飞走了，那他俩的这篇文章就从法国传到了英国，就被卢瑟福的学生查德威克看到了，

这位查德威克当年毕业于曼彻斯特大学啊，他在曼彻斯大学读书的时候刚好是卢瑟福在那儿当教授，本来他是学数学的，偶然一个机会听了卢瑟福一节课，觉得这个物理有意思啊，他就跟着卢瑟福啊改了专业学习了物理。一路学到了硕士毕业，然后当时卢瑟福的助手不是盖革嘛，就是发明盖革计数器的盖革，德国人，那这位查德威克是卢瑟福的学生，所以他和盖革就认识了，正好那个时候盖革要回德国，然后查德威克就跟随着盖革一起去德国搞研究，后来不幸在一战时期被捕了，战后放出来之后回到英国投奔了卢瑟福，卢瑟福说那你就跟我留在这个卡文迪许实验室吧。所以他就在卡文迪许一直寻找卢瑟福当年所预言的中子，大概就是这么个故事。接着上文说查德威克看到了约里奥居里夫妇的这个文章之后，他第一反应就是这肯定不是伽玛射线，这就是我一直寻找的中子啊。你可能会好奇，查德威找了十几年中子，他咋就连影儿都没看着呢？主要原因是卢瑟福当年的预言，实际上我只跟您说了前半句。卢瑟福说原子核内很有可能还有一个中性的粒子存在，这是前半句，后半句是卢瑟福当时认为原子核里也存在电子啊。那你看电子带负电，这个质子带正电，异性相吸呀，那没准儿他俩就鼓捣一起去了呀。那你说卢瑟福他为啥会觉得这原子核里边儿也会存在电子呢？其实也是被逼无奈，咱们之前讲过天然放射性。说有一束带负电的贝塔射线，

还记得吧，就是高能电子束，当时人们发现这束贝塔射线是从原子核里射出来的。哎，所以就只能够假设这个原子核里边儿也存在电子的，要不然这贝塔射线哪儿来的呀？你看？卢瑟福虽然它结果预测对了啊，但是方向错了，他认为这个中子的是电子和质子的结合体啊，查德威克自然就奔着这个方向去了，这卢瑟福是老师吗啊？他就连中子的性质都猜测的差不多了，来就是出发点错了，这回好了，就只要做一个和这个约里奥居里夫妇一样的实验，然后根据自己猜测的这个中子的性质，一判断就啥都知道了，结果发现所谓的铍射线正是中子。根本不是电磁波，而是粒子，它的质量和这个质子差不多，不带电，那就相当于是铅球撞铅球啊，那中子能把质子打出来就很正常了。于是就连忙发论文啊，找卢瑟福签字，在1932年的2月份啊，也就是小居里夫妇之后的一个月左右吧，向世人公布说卢瑟夫在12年前预言的中子被证实存在了。就这么着啊，这查德威克算是第一个发现中子的人，那不过此时的他仍然认为这个中子是由电子和质子组成的呢，这里啊咱们还要提到一位我国的物理学家王淦昌先生，

王淦昌先生的导师是奥地利著名的女物理学家丽泽迈特纳。

这位虽然没有得过诺贝尔物理学奖，但是却三次被提名，她最主要的成绩就是她是第一个理论解释了核裂变的人，在原子物理当中的地位是很高的，说当年德国这伙人就是博特他们发现了这个铍射线之后，王淦昌就觉着这铍射线肯定不是伽马射线，因为伽马射线穿透力再强，也不可能穿透几厘米厚的铜板，他就发现博特当时使用的检测是盖革计数器，王淦昌就建议说应该用云室来检测。这样就可以更好的分析这个铍射线的性质，于是王淦昌就找到自己的导师迈特纳，说老师我想研究研究这个铍射线啊，应该会有重大的发现，但是我需要使用云室作为检测器，您看成不？连续两次申请迈特纳都没同意啊。后来到了1932年，查德威克正是使用了云室代替了这个盖革计数器，才发现了中子。这卖上那迈特纳听说之后后悔至极，就和王淦昌说哎呀看来是咱们运气不好啊那就哎呀，看来是咱们运气不好啊，就这样王淦昌先生与重大发现失之交臂，1935年查德威克已经发现了中子获得诺贝尔物理学奖，约里奥居里夫妇很可惜也错失了机会。不过在1933年啊，这个小局里夫妇因为发现了人工放射性啊，也在1935年获得了诺奖，不过是化学奖，各位别着急，关于中子的故事咱们还没讲完，说查德威克虽然发现了中子，但是这个中子的定位当时存在一些争议，就是中子是不是基本粒子呢？你看我们之前聊的电子的，光子，质子的。这一次啊在当时人们看来那都是不可再分的基本粒子，那按照这个卢瑟福和查德威克的说法，中子是一种电子和质子的复合粒子，那它就不是基本粒子了，但是当时有几个问题是无法解释的。这块儿说来话长啊，咱们简单说一下，你看那个时候已经是1932年了，这量子力学已经发展起来了，人们有了这个自旋的概念，那当时人们发现氮核就是氮的原子核，它的自旋是1，偶A核是一个整数，质子和电子的自旋是分数，就要么是正1/2，要么是负1/2。我们现在知道啊，氮原子核是由七个质子，七个中子组成。对吧？那如果这个中子是质子和电子组成的话，那就相当于氮原子核里边儿有14个质子和七个电子，对吧？然后你就会发现就不管你怎么组合都不可能得到这个氮原子核自旋为一的结果，这就说明中子是由质子和电子组成的，这个说法有问题呀。那你可能会说啊，说当时人们为啥不把中子看作是基本粒子呢？哎，有人这么认为呀，这查德威克刚说自己发现了中子之后啊。就研究量子论的那会儿人就是海森堡，他们马上就说了，说原子核就是有质子和中子组成的，不过这又提到了那个问题啊。就如果中子是基本粒子，也就是原子核里面没有电子，就只有这个质子和中子啊，那这束从原子核里边儿放射出来的贝塔射线，高能电子数它又是怎么来的呢？这个问题和另一个基本粒子中微子有关，实际上他经过了很多人的努力才得以解决，咱们先留个悬念之后再细聊，同样是1932年，美国那边传来消息了，说有人啊，居然发现反物质了，什么情况啊？那咱们下期就过去瞧一瞧，我是妈咪书一个较真的理工男，下期见，拜拜。

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