查德威克
为什么原子核的质量与其所带的电荷具有这么大的矛盾？到底原子核还存在什么秘密？到底原子核由什么组成的呢？
这个问题困惑着许多物理学家，一直到1932年查德威克发现了中子才解决了这个问题。查德威克是英国的实验物理学家，他是卢瑟福的学生和亲密的同事。由于卢瑟福用α粒子轰击重金属薄膜，从而得出原子的核模型，当时很多人都做类似的实验，1920年查德威克就测量α粒子通过铂、银、铜等的散射，并计算出这些元素的原子核所带的电荷，完全证实了卢瑟福的原子结构理论。但查德威克的主要贡献是发现中子。
1930年，玻特与贝克尔在用α粒子打铍时，发现会出来一种射线，这种射线不带电，因为带电的粒子电离本领大，而它几乎不能使电离室电离。它的贯穿本领非常强，能穿过很厚的铅版，在铅版中的半吸收长度为5厘米。
半吸收长度就是射线经过物质后被吸收了一半的长度。当时对不带电的射线，都以为是γ射线，从半吸收长度可以计算出γ射线的能量来，计算的结果这种γ射线的能量有5兆电子伏。兆电子伏是一个能量的单位，一个电子在一个伏特的电压下加速所获得的能量为一个电子伏，100万电子伏为1兆电子伏。
这奇怪的射线引起了很多科学家的注意，居里夫人的女儿与女婿，伊雷娜·居里和约里奥·居里（常称他们为小居里夫妇）也研究了这种射线。他们让这种射线通过石蜡，发现这种射线能从石蜡中打出很多质子来。
小居里夫妇
石蜡是有机物，是碳氢化合物，里面有很多氢。质子是氢的原子核，当然就有很多质子。小居里夫妇坚信那种射线是γ射线。
γ射线是一种电磁波。但γ射线与物质相互作用时，特别是与其他粒子碰撞时，表现出像一个粒子。从19世纪末20世纪初的一系列物理现象，使得物理学家改变了原来的老概念，认为物质有着波与粒子的两重性，因而光既可以看成是电磁波，也可以看成是粒子，γ射线被看作粒子时，被称为γ光子。
γ光子是很小的，比质子小多了。小居里夫妇计算光子要能打出质子来需要多大的能量。
一块小石头要把一块大石头打飞了，必须小石头飞得很快，也就是能量很大。小居里夫妇计算出来的γ光子的能量有差不多50兆电子伏，比用吸收的半长度估算的能量要大10倍，大得谁也不敢相信。但是小居里夫妇做的实验很重要，因为实验说明这种大家还不知是什么的射线很容易打出质子。
要是眼睛能看见这种射线就好了。
的确，要是眼睛能看到这种射线，能看到这种射线打出质子的过程就好了。当时我国的老一代物理学家王淦昌先生还是一个学生，正在德国柏林大学留学，在梅特纳尔教授指导下从事β射线的研究。他知道了小居里夫妇的实验结果，他向老师建议用云雾室来观察这过程。
用云雾室就可以看到射线运动的轨迹，可以看到质子向什么方向飞去，能飞多远。但是柏林大学当时没有云雾室，梅特纳尔教授又热衷于自己的研究课题，没有接受王淦昌先生的建议。
云雾室原理说起来简单，要做成云雾室，让其中充满过饱和水蒸气也不是很容易，但也不是很难，问题是当时王淦昌先生还是一个学生，他要是自己有个实验室就好了，那发现中子的荣誉就可能落在王淦昌身上了。1932年查德威克也想到用云雾室，他终于利用云雾室拍下了该射线撞出的质子的踪迹。利用踪迹，通过计算得出结论。这种射线是一种新的粒子，质量与质子差不多，但不带电；他把这种粒子取名为中子。
年轻时代的王淦昌
发现了中子后，大家知道原子核就由质子和中子所组成的了。质子的数目与原子核外的电子数目相等，决定了该原子的化学性质；中子的数目却可以略多几个。如普通的氢，原子核由一个质子组成；有一种氢，原子核由一个质子与一个中子组成，这种氢叫重氢，学名叫氘；还有一种氢，原子核由一个质子与二个中子组成，这种氢学名叫氚。
原子核内质子和中子的总数称为核的质量数，核的质量近似地和质量数成正比。
发现了中子，在核物理学上是一件大事。刚一出现中子，有些有先见之明的物理学家就断言中子可能是打开原子中巨大能量的钥匙。在中子发现后不久，匈牙利的物理学家豪特曼斯在寄给柏林技术学院的文章中就肯定地说：“这一极小的粒子可能成为释放沉睡在物质中强大力量的最好工具。”
当时有一个青年历史学家保罗·兰捷文曾经说：“希特勒，他还不是像所有的暴君一样，毁灭的日子已经不远了，我更担心的是另外一件事，这不是别的，是可以让世界比希特勒这疯子带来的损失更大的东西，我们现在已经面对它了，它就是中子。”
这位年轻的历史学家是用悲观的眼光来看中子的，他把中子看成《天方夜谭》中被渔夫放出来的“瓶子中的魔鬼”。的确，后面将讲到，中子正是人类找到巨大能源的工具，也是点燃原子弹的火种。中子是自然界的客观存在，科学家一旦掌握了它，就能让科学发挥无限的威力。这种科学的威力，到底是为人类造福还是危害人类，就要看科学掌握在什么样的人手里，看科学为什么服务。
天方液谭中的渔夫与魔鬼
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