查 德 威 克
查德威克(James Chadwick,1891~1794)英国实验物理学家。1891年10月20日生于曼彻斯特大学理学院,1911年毕业时成绩优异,随即留校在卢瑟福指导下进行放射性研究并得硕士学位。1913年到德国柏林在盖革指引下继续研究放射性。第一次世界大战开始后作为“敌侨”被关入德国战俘营,在这里他仍在继续搞“在光照射下光气的生成”等物理实验。1919年,入英国剑桥大学从事α粒子人工轰击各种元素的试验。1923年被任命为剑桥大学卡文迪什实验室主任助理。1935~1948任利物浦大学教授。1939~1943年参加英国及美国曼哈顿工程原子弹研究,获得多种荣誉。1935年获诺贝尔物理学奖。1974年7月24日去世。
1914年,他就首先发现ß射线具有连续能谱。1920年,他通过铂、银、铜核与粒子的散射直接测出了原子核的电荷,从而证实了卢瑟福的原子理论。1921~1924年,他协助卢瑟福做了大量实验:从硼到钾的粒子轰击试验,证明除C与O外,其他元素的核俘获一个α粒子后都能放出一个质子并转变为下一号元素。查德威克的最大贡献是发现中子。当时,人们正在研究金属钾在α粒子轰击下产生的贯穿性极强的次级辐射,以为这是一种硬γ射线。例如约里奥-居里夫妇用这种次级辐射去轰击石蜡,打出的竟是能量约为5 MeV的质子。按照康普顿散射公式计算,入射的次级辐射流(他们以为是γ光子)能量至少要有50 MeV。查德威克打破了前人的思路,根据卢瑟福1920年提出的原子中可能存在中性粒子的假设,轻易地解释了约里奥-居里的实验,即被次级辐射是能量为5 MeV的中子。他还把实验的轰击对象由石蜡推广到氢、氦、氮、氩等气体,并计算出从这些气体打出的反冲核的能量,与实验数据符合得很好。1932年,他在《皇家学会学报》上以《中子的存在》为题写成了论文。
中子的发现既从实验方面导致了中子核反应、核裂变等现象的研究、导致了核能利用的新时代,同时又从理论上导致了核结构与核力的研究,并且解释了为什么许多化学元素会有不同原子质量的许多“同位素”存在。由此逐渐建立与发展了中子物理学这一分支。
查德威克于1932年通过怎样的实验证实了中子的存在?
1919年卢瑟福通过用α粒子轰击氮原子放出氢核,而发现了质子。1920年他在一次演说中谈到,既然原子中存在带负电的电子和带正电的质子,为什么不能存在不带电的“中子”呢?他当时设想的中子是电子与质子的结合物。1930年,德国物理学家博特和贝克尔用刚发明不久的盖革�缪勒计数器,发现金属铍在α粒子轰击下,产生一种贯穿性很强的辐射,当时他们认为这是一种高能量的硬γ射线。1932年约里奥·居里夫妇重复了这一实验,他们惊奇地发现,这种硬γ射线的能量大大超过了天然放射性物质发射的γ射线的能量。同时他们还发现,用这种射线去轰击石蜡,竟能从石蜡中打出质子来。约里奥·居里夫妇把这种现象解释为一种康普顿效应。但是打出的质子能量高达5.7MeV,按照康普顿公式,入射的γ射线能量至少应为50MeV,这在理论上是解释不通的。查德威克把这一情况报告了卢瑟福,卢瑟福听了后很兴奋激动,但他不同意约里奥·居里夫妇的解释。查德威克很快重做了上面的实验。他用α粒子轰击铍,再用铍产生的射线轰击氢、氮,结果打出了氢核和氮核。由此,他断定这种射线不可能是γ射线。因为γ射线不具备将从原子中打出质子所需要的动量。他认为,只有假定从铍中放出的射线是一种质量跟质子差不多的中性粒子,才能解释。
他用仪器测量了被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出了这种新粒子的质量。查得威克还用别的物质进行实验,得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电,所以叫做中子。后来更精确的实验测出,中子的质量非常接近于质子的质量,只比质子质量约大千分之一。�查德威克将他的研究成果写成论文“中子的存在”发表在皇家学会的学报上。查德威克从重复约里奥·居里夫妇的实验,到发现中子,前后不到一个月。这一方面是由于前人的工作为他打下了基础,主要的还是由于他能打破常规,有大胆的创新精神,敢于破除传统思想的束缚。而约里奥·居里夫妇虽然已经遇到了中子,由于没有作出正确的解释,而与中子失之交臂,错过了发现中子的机会。
查德威克的个人简介
查德威克1891年10月生于英国柴郡,1911年以优异成绩毕业于曼彻斯特大学物理学院,1911年~1913年在卢瑟福指导下在该大学从事放射性研究并获理学硕士学位。1923年被任命为卡文迪许实验室主任助理,至1935年。在这段时间里与卢瑟福合作,于1932年发现了中子。1935年获诺贝尔物理学奖。1935~1948任利物浦大学教授。1939~1943年参加英国及美国曼哈顿工”程地原子弹研究,获得多种荣誉1974年7月24日去世。原子是由带正电荷的原子核和围绕原子核运转的带负电荷的电子构成。原子的质量几乎全部集中在原子核上。起初,人们认为原子核的质量(按照卢瑟福和玻尔的原子模型理论)应该等于它含有的带正电荷的质子数。可是,一些科学家在研究中发现,原子核的正电荷数与它的质量居然不相等!也就是说,原子核除去含有带正电荷的质子外,还应该含有其他的粒子。解决这一物理难题、发现那种“其他的粒子”是“中子”的,就是著名的英国物理学家詹姆斯·查德威克(James Chadwick, 1891~1974)。查德威克中子的5年,科学家玻特和贝克用α粒子轰击铍时,发现有一种穿透力很强的射线,他们以为是γ射线,未加理会。韦伯斯特甚至对这种辐射做过仔细鉴定、看到了它的中性性质,但对这种现象难于解释,因而未再继续深入研究。居里夫人的女儿伊雷娜·约里奥·居里和她的丈夫也曾在“铍射线”的边缘徘徊,最终还是与中子失之交臂。查德威克1891年出生在英国柴郡,曼彻斯特维多利亚大学(现曼彻斯特大学)毕业。进入大学的查德威克,迅即由于基础知识的扎实而在物理研究方面崭露超群才华。他被著名科学家卢瑟福看中,毕业后留在曼彻斯特大学物理实验室,在卢瑟福指导下从事放射性研究。两年后,由于他的“α射线穿过金属箔时发生偏离”的成功实验,获英国国家奖学金。正当他的科研事业初露曙光之际,第一次世界大战把他投入了平民俘虏营,直到战争结束,他才获得自由,重返科研岗位。1923年,他因原子核带电量的测量和研究取得出色成果,被提升为剑桥大学卡文迪许实验室副主任,与主任卢瑟福共同从事粒子研究。1931年,约里奥·居里夫妇——居里夫人的女儿和女婿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,这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙!查德威克很快重做了上面的实验。他用α粒子轰击铍,再用铍产生的射线轰击氢、氮,结果打出了氢核和氮核。由此,他断定这种射线不可能是γ射线。因为γ射线不具备将从原子中打出质子所需要的动量。他认为,只有假定从铍中放出的射线是一种质量跟质子差不多的中性粒子,才能解释。他用仪器测量了被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出了这种新粒子的质量。查得威克还用别的物质进行实验,得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电,所以叫做中子。后来更精确的实验测出,中子的质量非常接近于质子的质量,(质子质量1.6726231 × 10-27 kg,中子质量为1.6749273×10−27 kg)。查德威克将他的研究成果写成论文“中子的存在”发表在皇家学会的学报上。查德威克从重复约里奥·居里夫妇的实验,到发现中子,前后不到一个月。这一方面是由于前人的工作为他打下了基础,主要的还是由于他能打破常规,有大胆的创新精神,敢于破除传统思想的束缚。而约里奥·居里夫妇虽然已经遇到了中子,由于没有作出正确的解释,而与中子失之交臂,错过了发现中子的机会。