“中子”是怎样被发现的?
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中子的发现:
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。
扩展资料
中子的概念是由英国物理学家欧内斯特·卢瑟福提出,中子的存在是1932年詹姆斯·查德威克用a粒子轰击的实验中证实的。
其质量为 1.6749286 ×10-27千克(939.56563兆电子伏特),比质子的质量稍大(质子的质量为1.672621637(83)×10-27千克),自旋为1/2。
自由中子是不稳定的粒子,可通过弱作用衰变为质子,放出一个电子和一个反中微子,平均寿命为896秒。中子遵从费米-狄拉克分布和泡利不相容原理。
以往曾经将中子列为基本粒子的一员,但现今在标准模型理论下,由两个下夸克和一个上夸克构成,所以它是个复合粒子。
中子以聚集态存在于中子星(中子星是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一。)中。
太阳系里的中子主要存在于各种原子核中,元素的β衰变就是该元素中的中子释放一个电子变成上一个元素序列元素的一种变化。
中子可根据其速度而被分类。高能(高速)中子具电离能力,能深入穿透物质。中子是唯一一种能使其他物质具有放射性之电离辐射的物质。
此过程被称为“中子激发”。“中子激发”被医疗界,学术界及工业广泛应用于生产放射性物质。
参考资料:百度百科-中子