找到了中子

根据核模型的预测，在卢瑟福的实验中，氮原子核受到α粒子的轰击，释放出质子成为氧原子核。真的是这样吗？这需要通过实验来验证。科学家布雷克特在云室中研究了核反应。云室是由卢瑟福的老同事威尔逊发明的。这是一个圆盒子。盒子里的空气含有过饱和水蒸气。当带电粒子穿过盒子里的空气时，沿途会产生一串离子，水蒸气会在这串离子周围形成小珠，形成白色的云雾。因此，带电粒子的轨迹可以清楚地显示出来。施加磁场后，带电粒子的特性可以从这种白色云雾的长度、阴影、弯曲方向和程度来分析。这可以通过摄影来记录。特使布拉克的阿尔法粒子进入一个充满氮气的云室，然后拍照。他拍了23000张照片，只拍了8张人工核反应的照片。这是在1925年。在照片中，一串像扫帚一样的白线是阿尔法粒子的轨迹，其中一个中途停止(表明阿尔法粒子撞击了氮核)，然后分成两个分叉，一个是细长的质子轨迹，另一个是生成的氧核的短而粗的轨迹。卢瑟福的发现已经被研究得更清楚了。新发现、新理论和新方法鼓励来自世界各地的科学家进行新实验和新探索。德国有一位名叫伯特的年轻科学家。他认为:为什么阿尔法粒子只有在撞击原子核时才会发射质子？发射电子(即β射线)和γ射线是不可能的吗？那些天然放射性元素通常发射α射线或β射线，并且通常伴随γ射线，但不发射质子。他研究了卢瑟福进行的实验，注意到卢瑟福通过观察硫化锌荧光屏是否闪烁来判断无核反应的发生。伯特知道α粒子或质子会在硫化锌上闪光，但如果硫化锌上有β或γ射线，它们就不会闪光。因此，即使存在发射β和γ射线的核反应，卢瑟福也无法观察到。卢瑟福曾经用阿尔法粒子来发射锂、铍和硼，但没有看到闪光，所以他认为在这些元素上发射阿尔法粒子不会引起核反应。伯特想:既然阿尔法粒子击中了氮、镁、硫和钾的原子核，为什么不击中锂、铍和硼的原子核呢？有可能的是，其他不闪烁荧光屏的粒子，如β射线和γ射线，在被注入后会释放出来，而不是质子。如果是这样，如何观察它们？当时，卢瑟福的学生盖革也在德国工作。他发明了计数器，可以测量各种射线，并使用电子仪器计算粒子数或射线强度。有了这台新仪器，你不需要躲在黑暗的房间里数屏幕上的闪光。

伯特用计数器做了这项研究。他用钋作为α粒子的放射源，因为钋只发射α粒子，不发射β和γ射线，这使得实验简单得多。计数管安装在阿尔法粒子源上。由于钋不发射β射线和γ射线，并且发射的α粒子不能穿过计数管的玻璃壁，所以计数管不计数。然而，只要在α粒子源和计数管之间放置一块涂有锂、铍或硼的物质，计数管就会开始计数。这表明阿尔法粒子撞击锂、铍或硼的原子核，引起核反应并发射某种辐射。其中，铍发出的辐射最强。这是什么辐射？伯特做了一个测试实验。他尝试了电场和磁场，发现射线在电场和磁场中不会偏转，这表明射线没有电荷，也不是β射线，也不是α粒子和质子。他用一个2厘米厚的铅板再试了一次，但光线仍然穿过，强度只降低了13%。他认为这种辐射是极其强烈的伽马射线。伯特发现，当锂、铍和硼被α粒子点燃时，也会发生核反应，这是完全正确的。他认为反应的结果是放射出伽马射线，这后来被证明是错误的。在法国，玛丽·居里的女儿艾琳·居里和她的女婿八神·居里已经成长为原子科学家。年轻的居里夫妇也在做伯特做过的实验。他们让铍的辐射穿过石蜡，产生高速质子。看起来石蜡中的氢被铍的辐射排除了。

这项实验被转移到了英国。查德威克用铍的辐射撞击氢，发现了高速质子。氮原子的冲击，氮原子也受到推动，但速度比质子小得多；当氩被撞击时，氩原子也以较小的速度被推动。这表明铍发出的辐射不应该是伽马射线，而是某些具有一定质量的粒子。

经过反复实验，查德威克认为撞击铍原子核的阿尔法粒子不会产生伽马射线，而是一种不带电荷的高速中性粒子。这种粒子与氢、氮和氩的原子核碰撞，并将它们弹开，就像他和卢瑟福以前对α粒子做的那样。这个不带电荷的中性粒子的质量是多少？根据实验结果，查德威克计算出它的质量几乎和质子一样。查德威克称这种不带电荷的中性粒子为“中子”。中子是人们以前从来不知道的粒子。它们现在被撞出铍原子核，这表明原子核中有中子。结果，宇宙中一切事物的基本结构不仅是质子和电子，也是中子。