核模型理论的基础中子的发现

中子是人们发现的一种重要的基本粒子，是原子核的组成部分。在原子物理学的发展中，中子的发现是一件划时代的大事，它澄清了原子核的基本结构，为核模型理论奠定了基础，加速了原子核物理的长足发展。

1920年，英国物理学家卢瑟福曾在著名的贝克尔演讲中作出“原子核内可能存在着质量与质子质量相同的中性粒子”的理论预言。为了检验卢瑟福的假说，卡文迪许实验室从1921年就开始了实验探索工作，而接手这项工作的正是查德威克。

詹姆斯·查德威克

1923年，英国物理学家查德威克得到卢瑟福的赞同，用游离室和点计数器作为检测手段，尝试在大质量的氢化材料中检测γ辐射的发射。在初步作了这些尝试之后，查德威克考虑到中子只有在强电场中形成的可能性，但没有合适的变压器可用。正当查德威克着手进一步开展探讨中子的研究时，德国的玻特和法国的约里奥·居里夫妇（居里夫人的女儿和女婿）相继发表了他们的实验结果。

德国物理学家玻特和他的学生贝克尔用钋发射的α粒子轰击一系列轻元素，发现α粒子轰击铍时，会使铍发射穿透能力极强的中性射线，强度比其他元素所得要大过10倍。用铅吸收屏研究其吸收率，证明这种中性辐射比γ射线还要硬。1930年，他们率先发表了这一结果，并断定这种贯穿辐射是一种特殊的γ射线。

与此同时，约里奥·居里夫妇也对这种射线进行研究。1932年1月，他们重复了玻特和贝克尔的实验。结果发现，把石蜡板插入后，仪器所记录到的效应要比插入前强得多；而且记录到的是质子。没有石蜡板时，是不带电的射线。这表明石蜡在这种铍射线照射下，会发射出大量质子。遗憾的是，他们也把铍辐射看成是γ射线，从而丧失了发现中子的机会。1月8日，约里奥·居里夫妇公布了关于石蜡在“铍射线”照射下产生了大量质子的新发现，并认为“铍射线”是一种能量很高的γ射线。

中子发生器

这一实验结果，引起了查德威克的注意，但他并不同意居里夫妇的解释。他敏锐地觉察到铍辐射很可能就是卢瑟福早先预言的，也是他多年寻找的中子辐射。于是，对这种射线进行更细致的研究，并立刻着手研究约里奥·居里夫妇做过的实验。

在对铍辐射的研究中，查德威克用这种射线先后辐射轻、重不同的几种元素，结果发现射线的性质与通常的γ射线有所不同。后来，他通过对反冲核的动量测定的结果，再利用动量守恒定律进行估算，结果终于在1932年取得令人信服的证据。他证明了这种中性粒子确实存在，除了不带电荷外，其基本性质与卢瑟福提出的质子几乎一样。

中子弹爆炸。

于是，查德威克沿用美国化学家哈金斯的“中子”这一名称做为对这种粒子的正式命名，并在1932年的《自然》杂志上发表论文《中子可能存在》，详细地论证了中子发现的过程。1935年，查德威克因此获得诺贝尔物理学奖。

中子的发现使核科学的发展进入了一个崭新的时代，它被有效地用作为轰击各种原子核的炮弹，成为科学家们进行核科学研究的重要工具。

学海拾贝

20世纪40年代，意大利物理学家费米用中子作“炮弹”轰击铀原子核，发现了核裂变和裂变中的链式反应，开创了人类利用原子能的新时代。