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關(guān)于中子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程第1頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三2背景道爾頓—“化學(xué)原子論的締造者”第2頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三3背景約瑟夫·約翰·湯拇遜(Thomson,JosephJohn。1856年——1940年),著名的英國(guó)
物理學(xué)家,以其對(duì)電子和同位素的實(shí)驗(yàn)
著稱。他是第三任卡文迪許實(shí)險(xiǎn)室主任?!獪愤d棗糕式無(wú)核模型第3頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三4背景第4頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三5中子概念的提出盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的行星式有核模型,并且指出原子可能是“帶正電的氫原子”(1920年正式取名質(zhì)子)和電子組成。但是,如果僅有質(zhì)子和電子,質(zhì)量數(shù)并不守恒。1920年,盧瑟福在一次著名的演講中——皇家學(xué)會(huì)貝克里安演講(BakerianLecture)中,首次提到中子存在的可能。第5頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三6中子概念的提出但是,自從這次演講之后,盧瑟福再也沒(méi)有繼續(xù)對(duì)于這一想法進(jìn)行闡述。盧瑟福認(rèn)為中子是質(zhì)子和電子的復(fù)合體,并非是一個(gè)單獨(dú)的粒子,這將導(dǎo)致很多的問(wèn)題。第6頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三7尋找中子的早期實(shí)驗(yàn)1920年貝克里安演講演講之后,盧瑟福曾請(qǐng)格拉森(J.L.Glasson)在氫氣中放電時(shí)尋找中子,不久又請(qǐng)羅伯茲(J.K.Roberts)也做了類似的實(shí)驗(yàn)。1923年查德威克在得到盧瑟福的贊同后,用游離室和點(diǎn)計(jì)數(shù)器作為檢測(cè)手段,嘗試在大質(zhì)量的氫化材料中檢測(cè)γ輻射的發(fā)射。1928年起,玻特和他的學(xué)生貝克爾(H.Becker)用釙(po)發(fā)射的α粒子轟擊一系列輕元素,發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊鈹時(shí),會(huì)使鈹發(fā)射穿透能力極強(qiáng)的中性射線,強(qiáng)度比其它元素所得要大過(guò)十倍。用鉛吸收屏研究其吸收率,證明這種中性輻射比γ射線還要硬。1930年,玻特和貝克爾率先發(fā)表了這一結(jié)果,并斷定這種貫穿輻射是一種特殊的γ射線。第7頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三8
約里奧-居里夫婦的實(shí)驗(yàn)伊倫·約里奧·居里(Irene
Joliot-Curie,1897~1956)法國(guó)核物理學(xué)家,父親皮埃爾·居里,母親瑪麗·居里都是著名的科學(xué)家費(fèi)雷德克里·約里奧·居里
(Frederic
Joliot-curie,1900~1958)法國(guó)核物理學(xué)家第8頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三9約里奧-居里夫婦的實(shí)驗(yàn)1931年底,巴黎居里實(shí)驗(yàn)室的約里奧—居里夫婦以強(qiáng)得多的α放射源重復(fù)玻特和貝克爾的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鈹中性輻射的穿透力超過(guò)他們?cè)鹊墓烙?jì)。他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)石蠟經(jīng)鈹輻射轟擊,釋放出高速質(zhì)子。由于傳統(tǒng)觀念,他們也未能憑自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步得出存在中子的結(jié)論,反而同意玻特的“貫穿輻射是一種特殊的γ射線”的觀點(diǎn)。第9頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三10
查德威克的發(fā)現(xiàn)查德威克SirJamesChadwick(1891-1974)盧瑟福的學(xué)生查德威克從1921年就開(kāi)始了中子的實(shí)驗(yàn)探索工作。他目標(biāo)明確,前后12年,經(jīng)歷了許多曲折,終于成功。第10頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三11查德威克的發(fā)現(xiàn)約里奧-居里夫婦的實(shí)驗(yàn)對(duì)查德威克有極大的啟發(fā)。1932年,當(dāng)查德威克讀到約里奧-居里在《法國(guó)科學(xué)院通報(bào)》上的論文時(shí),他立即告訴了盧瑟福。盧瑟福表示不相信,建議盡快重復(fù)其實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。之后,經(jīng)過(guò)幾天緊張的實(shí)驗(yàn),查德威克就證明了這些奇異效應(yīng)是中性粒子的作用。他還測(cè)出了這種粒子的質(zhì)量與質(zhì)子大致相同,從而證明盧瑟福于1920年假設(shè)的中子真實(shí)存在。查德威克因此獲得1935年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)第11頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三12查德威克的發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程式:第12頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月2日,星期三13中子發(fā)現(xiàn)的深遠(yuǎn)意義中子的發(fā)現(xiàn),是原子核物理發(fā)展史上的一個(gè)里程碑,具有劃時(shí)代的深遠(yuǎn)意義。首先,有了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的新概念。
第二,人們對(duì)原子量與原子序數(shù)的關(guān)系,以及原子核的自旋、穩(wěn)定性等原子核的特性問(wèn)題,有了新的認(rèn)識(shí)。第三,人類對(duì)于中子的研究和應(yīng)用推動(dòng)了核物理的飛速發(fā)展,開(kāi)創(chuàng)了新的時(shí)代。第13頁(yè),講稿共15頁(yè),2023年5月
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