查德威克与中子的发现

詹姆斯·查德威克（1891.10.20-1974.7.24）

查德威克主要从事原子核物理学的实验研究。

中学时代的查德威克并未显现出过人天赋。他沉默寡言，成绩平平，但坚持自己的信条：会做则必须做对，一丝不苟；不会做又没弄懂，绝不下笔。因此他有时不能按期完成物理作业。

而正是他这种不骛虚荣、实事求是、“驽马十驾，功在不舍”的精神，使他在科学研究事业中受益一生。

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。

1920年他通过铂、银和铜核研究α粒子的散射，直接测出了原子核的电荷，从而完全证实了卢瑟福的原子理论和关于元素的核结构以及核电荷数与元素的原子序数相等的结论。

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。

中子的发现不仅改变了当时人们的物质结构的概念，同时还为研究和变革原子核提供了一种有力的手段，促进了核裂变研究工作的发展和原子能的利用。

由于这一重要的发现，他获得了1935年诺贝尔奖物理学奖。

战俘营里的实验室

1914年第一次世界大战爆发，德、英两国成为敌对国，正在柏林的查德威克被德国当局当作英国“俘虏”拘押在鲁莱本的一个战俘集中营。据说查德威克在集中营里开始闷得发慌，找不到知音。

后来来了一位英国青年军官埃利斯，查德威克以极大的热情向埃利斯讲解原子物理。战后埃利斯成了一个原子物理学家。

他这种科学精神深得德国同行们的同情和赞赏。在德国科学院的努力交涉下，查德威克在集中营里建立起一座实验室，坚持作放射性实验研究。

老师无意学生有心

1920年圣诞节，卢瑟福在向少年儿童作有关原子物理学科普报告的时候，曾经提出一个很有启发性的问题，既然原子中有带负电的电子，也有带正电的质子，为什么就不可以有一种不带电的中性粒子呢？

问者无意，听者有心。当时在场的查德威克对中性粒子产生了兴趣，从1921年起，他就从实验和理论两方面着手寻找中子。他指导格拉逊和罗伯茨从氢气放电实验中寻找，结果没有成功。

1932的法国物理学家约里奥·居里夫妇用钋源中的α粒子轰击铍靶，产生穿透本领强的射线，用这种射线照射石蜡，发现石蜡经撞击后发射出质子来。他们误认为这种射线是γ射线，γ射线有一种新的作用，可以把石蜡中的质子打出来。

查德威克以特有的敏感性感到需要重新审查这一实验结果，他发现这种射线的速率只有光速的1/10，不可能是γ射线。

于是，他一方面用弹性碰撞的理论来分析，根据碰撞过程中的能量和动量守恒，确认这种中性射线是质量很大的中性粒子；中一方面用实验测得这种中性粒子的质量和氢核的质量几乎相等。

就这样，查德威尔克终于在1932年发现了这种中性粒子，他采纳了美国化学家哈金斯的建议，把这种中性粒子叫做中子。

与劳伦斯的友情

查德威克于1932年发现了中子，中子的发现打开了原子核的大门，使原子核物理学有了划时代的进展，他因此荣获了1935年诺贝尔物理奖。

美国物理学家劳伦斯由于发明了回旋加速器，为高能物理的研究提供了有力的实验工具，找到了打开粒子物理世界的一把钥匙，而荣获了1939年的诺贝尔物理奖。

这两位不同国度的杰出物理学家在1933年索尔维会议上不期而遇，随后开始了热情的通信，进而成为亲密的朋友。

1939年7月，由于劳伦斯的大力倡导，并派助手协助，查德威克在利物浦的回旋加速器终于产生了它的第一束加速粒子。

在劳伦斯的助手瓦尔克的协助下，金赛承担了加速器的日常管理工作，金赛毕业于剑桥大学，他在卡文迪许实验室工作学习了一段时间以后，和劳伦斯一起工作了3年。

1943年，查德威克率领一英国科学家来到美国的洛斯阿拉莫斯，参加原子弹的研制工作。

查德威克与劳伦斯，通过他们的书信往来成为亲密的朋友，在初次见面十年以后，他们在曼哈顿工程中再次相会，重温旧好。

为了科学的发展、世界的和平、人类文明的进步，他们开始并肩工作。

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