科学喵物理化学小实验（跟胖哥学物理中子的发现）

感谢信任，看提问者也是教师，想必也是念过《原子核物理学》的，跟一般所谓民科不一样，还是基本物理概念，我来为大家讲解一下关于科学喵物理化学小实验?跟着小编一起来看一看吧!

科学喵物理化学小实验

感谢信任，看提问者也是教师，想必也是念过《原子核物理学》的，跟一般所谓民科不一样，还是基本物理概念。

首先，中子是存在的。原子核式结构虽然是一种假说，但是肯定是正确的，而我们所谓结构只是这些粒子占有空间，不要理解跟我们宏观世界那种物质，这是完全不同的。

看来，你对中子存在是有疑问的。因此，我想跟你交流中子发现历史和一个物理学家故事，希望对你认识有所帮助！

卢瑟福于 1911 年发现了原子核，并于 1919 年观测到质子。然而，原子核中除了质子外，似乎还应该有其他的东西。例如，已知氦的原子序为 2，但质量数却是4。有一些科学家认为在原子核中还有额外的质子，以及数目相同的电子，以中和多出来的电荷。1920 年，卢瑟福提议说，一个电子和一个质子应该可以形成一个新的、中性的粒子。但是此说法没有真正的证据，而且所提出的中性粒子也很难去侦测出来。直到1932 年5 月，查德威克宣布原子核中还有一个新的、不带电的粒子，他称之为中子。

说起查德威克，应该是地地道道贫困家庭。于 1891 年出生在英国曼彻斯特。不过小时候，他可是是很害羞，成绩一般。考上曼彻斯特大学攻读物理，他的同学就是后来卢瑟福（1871～1937，1908 年获得诺贝尔化学奖）跟着老师研究各种不同的放射线。

1914 年，查德威克决定到德国和盖革一起做研究，但很不幸地，在他抵达后不久就爆发了第一次世界大战，结果查德威克就在那里的一个战俘营度过了 4 年。但这并未完全终止他的科学研究，为了避免无聊，他和几个战俘组成了科学社，彼此讲课，还设法说服守卫让他们设立一个小实验室。虽然有许多化学物品很难取得，但查德威克还是在当时的德国市场找到了一种放射性牙膏，并说服守卫提供让他使用。此外，他利用一些锡箔和木头制造了一个验电器，做了一些简单的实验。

战争结束后，查德威克回到了英国，于 1921年在剑桥完成了他的博士学位，指导教授是当时剑桥大学卡文迪什实验室主任卢瑟福。所以查德威克得以继续从事放射性研究，使用的设备比锡箔和牙膏精密许多。1923 年，查德威克被任命为卡文迪什实验室的助理主任。

查德威克持续做其他的研究计划，但仍继续思考此问题。1930 年左右，包括德国物理学家博特和他的学生贝克在内的几个研究员都已开始使用从钋得到的α粒子撞击铍，然后研究铍因此所产生的放射线。有的物理学家认为铍所放射出，具有高度穿透性的这种放射线，是由高能量的质子所组成。但查德威克注意到此放射线的几个奇特性质，因此开始认为它可能就像卢瑟福所曾提议过的，是由中性粒子所组成。

有一个实验特别引起了他的注意：伊莱娜和弗雷德里克·约里奥-居里曾经研究由铍撞击石蜡所产生的放射线，但当时无法确认其本质。他们发现该放射线另将靶内氢原子的质子撞开，而那些质子又以极高速度反冲出去。约里奥-居里相信，撞击石蜡靶的放射线一定是高能量的γ光子。

但是查德威克却认为这种解释并不合适。查德威克推断，光子没有质量，不会将靶中重如质子的粒子撞开出来。1932 年，他自己尝试做了相类似的实验，因此确信铍所放射出的放射线事实上是一个中性的粒子，质量大约相当于一个质子。除了石蜡外，他还试着用其他的靶，包括氦、氮和锂，这有助于他确立新粒子的质量只比质子的质量多一点点。

查德威克还注意到，因为中子未带电荷，所以它们可以穿透进靶内的程度远比质子深得多。在做过仅仅两周的实验后，查德威克于 1932年 2 月发表了一篇论文，标题为《中子可能存在》。在论文中他指出，实验的证据显示这个神秘射线的正确解释应该是中子，而不是γ射线光子。几个月后，在 1932 年 5 月，查德威克又送出了更确定的论文，标题为《中子的存在》。

到了 1934 年，这个新发现的中子是一个基本粒子的事实已得到了确认，它并非如卢瑟福原先所提出的是由质子和电子的结合而成。

中子的发现很快地改变了科学家对原子的看法，而查德威克也因此发现于 1935 年获得诺贝尔奖。科学家很快地又知道这个新发现的中子是个不带电，但相当重的粒子，可用来侦测其他的原子核。之后没多久，科学家就发现以中子撞击铀会导致铀原子核的分裂，而放射出巨大的能量，可用以制造核武器。查德威克发现了中子为原子弹铺了路，他并实际参与第二次世界大战期间的曼哈顿计划。他于 1974 年逝世。

到了现在物理，对于原子核结构基本是肯定的，而且提出构成质子、中子和电子更微小结构，并通过实验加于证明，至于后来量子力学虽然有争议，但是物理学家正在通过实验验证，不如天使粒子最近几年就有进展。同时，我们也要肯定物理规律是有定义域，量子力学存在在什么条件也是一个研究方向！

2018年12月22日于宜昌尚书巷弄石斋