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谁发现了中子,查德威克发现中子(查德威克发现中子的核反应方程是什么)

2024-02-23 11:53:32 【趣味见闻】 5人已围观

摘要        查德威克是如何发现“中子”的?1932年2月,当英国物理学家查德威克读到约里奥·居里夫妇关于“用a粒子轰击铍会产生穿透力很强的不带电粒子”的论文时,敏锐地觉察到用强γ射线的康普顿效应解释这种现象是不对的查德威克重复约里奥·居里夫

谁发现了中子,查德威克发现中子(查德威克发现中子的核反应方程是什么)

查德威克是如何发现“中子”的?

1932年2月,当英国物理学家查德威克读到约里奥·居里夫妇关于“用a粒子轰击铍会产生穿透力很强的不带电粒子”的论文时,敏锐地觉察到用强γ射线的康普顿效应解释这种现象是不对的

查德威克重复约里奥·居里夫妇的实验,并且先后用这种射线辐照轻重不同的几种元素,结果证实这种射线确实不是γ射线:因为密度越小的物质越容易吸收它,而不像γ射线那样容易被密度大的物质吸收;而且,当这种射线轰击氢原子核时,会被反弹回来,说明它是具有一定质量的中性粒子流

查德威克通过测定反冲核的动量,再利用动量守恒定律,估算出其质量几乎与质子的相同

至此,查德威克把直观认识、逻辑思维和实验研究结合起来,大胆地指出这种铍辐射就是卢瑟福曾预言而他自己寻觅已久的“中子”

1932年2月17日,查德威克宣布发现“中子”

谁能告诉我,分子.原子.质子.中子.夸克各是哪些科学家发现的?是哪国的?

卢瑟福发现了质子,但到1932年查德威克发现了中子才使人们认识到原子核是由质子和中子组成的。

这中间有个小插区。卢瑟福发现质子后,在实验中得到的结果显示原子核并不是只由质子构成的,他在一次演讲中公布这件事,当时查德威克在场。后来小居里夫妇在一次实验得到了一种新粒子(也就中子),但他们没有引起重视。查德威克听说后立即回实验室进行实验,也得到了中子,并很快宣布了他的发现。他因此而获得了诺贝尔奖,而小居里夫妇则与之失之交臂。

中微子是谁发现的

中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。

粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括6种夸克(上、下、奇异、粲、底、顶),3种带电轻子(电子、缪子和陶子)和3种中微子(电子中微子,缪中微子和陶中微子)。中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的,五十年代才被实验观测到。

中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。

1998年,日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后,这一结果得到了许多实验的证实。中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。

由于探测技术的提高,人们可以观测到来自天体的中微子,导致了一种新的天文观测手段的产生。美国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜——冰立方。法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。KamLAND观测到了来自地心的中微子,可以用来研究地球构造。

中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到,大小未知;其次,它的反粒子是它自己还是另外一种粒子;第三,中微子振荡还有两个参数未测到,而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关;第四,它有没有磁矩;等等。因此,中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。

什么是中微子?

中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,几乎不与任何物质发生作用,号称宇宙间的“隐身人”。科学家观测它颇费周折,从预言它的存在到发现它,用了10多年的时间。

要说中微子,就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子(β衰变)时,能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。

1931年春,国际核物理会议在罗马召开,当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂,其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在会上提出,β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的,能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子,正是这种小质量粒子将能量带走了。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。

2. 中微子简史

1930年,德国科学家泡利预言中微子的存在。

1956年,美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子,莱因斯获1995年诺贝尔奖。

1962年,美国莱德曼,舒瓦茨,斯坦伯格发现第二种中微子——缪中微子,获1988年诺贝尔奖。

1968年,美国戴维斯发现太阳中微子失踪,获2002年诺贝尔奖。

1985年,日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。

1987年,日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。

1989年,欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。

1995年,美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——隋性中微子。

1998年,日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。

2000年,美国费米实验室发现第三种中微子,陶中微子。

2001年,加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。

2002年,日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。

2003年,日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。

2006年,美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。

2007年,美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。

3. 大亚湾反应堆中微子实验

中微子是当前粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉前沿学科,本身性质也有大量谜团尚未解开。在这一领域,大部分成绩均为日本和美国取得。1942年,我国科学家王淦昌提出利用轨道电子俘获检测中微子的可行方案,美国人艾伦成功地用这种方法证明了中微子的存在。80年代,中国原子能科学研究院进行了中微子静止质量的测量,证明电子反中微子的静止质量在30电子伏特以下。

中微子振荡研究的下一步发展,首先必须利用核反应堆精确测量中微子混合角theta13。位于中国深圳的大亚湾核电站具有得天独厚的地理条件,是世界上进行这一测量的最佳地点。由中国科学院高能物理研究所领导的大亚湾反应堆中微子实验于2006年正式启动,联合了国内十多家研究所和大学,美国十多家国家实验室和大学,以及中国香港、中国台湾、俄罗斯、捷克的研究机构。实验总投资约3亿元人民币,预期2010年建成。它的建成运行将使中国在中微子研究中占据重要的国际地位。

中微子具有质量,这是很早就提出过的物理概念。但是人类对于中微子的性质的研究还是非常有限的。我们至今不是非常确定地知道:几种中微子是同一种实物粒子的不同表现,还是不同性质的几种物质粒子,或者是同一种粒子组成的差别相当微小的具有不同质量的粒子。

我们相信,随着人类认识的深化,科学技术的发展,中微子之谜终究是会被攻破的。

第一个发现中子的人是谁?

1930 年, 德国物理学家W.波特和他的学生H.贝克发现了一件奇怪的现象.当他们用? 粒子轰击原子序数为4 的元素铍时, 按照以往的实验情况, ? 粒子应该从铍元素的原子核里打出质子来.但与预期的相反, 实验中出现的并不是质子, 而是一种强度不大而穿透力很强的射线.这种射线能穿透几厘米厚的铜板, 而其速度并不明显减小.当时就称其为铍辐射.玻特认为这种辐射可能是γ射线之类的东西.

约里奥—居里夫妇在1931 年底, 也开始研究这种神秘的铍辐射.他们将石蜡置于这种辐射源的后面, 来看看石蜡是否会吸收这种射线.然而使他们非常惊奇的是, 石蜡中竟然飞出了质子! 这简直是不可思议的怪事.γ射线是质量几乎为零的光子, 怎么也不可能碰动质量比它大得多的质子, 就象乒乓球碰不动汽车那样.

约里奥—居里夫妇试图以康普顿效应来解释这种现象, 并于1932 年1月18 日将其结果发表在《报告》上.

詹姆斯·查德威克看到他们的文章后, 就将实验情况告诉了他的老师卢瑟福爵士.卢瑟福激动地说: `我不相信! '于是查德威克对这种辐射进行了反复实验.通过比较, 他证实: 这类辐射中含有一种质量近似等于质子质量的中性物质成分, 他把它命名为中子.

中子的发现对核物理有着巨大而深远的影响.它使原子核物理学从此走上了一个新的开端.

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查德威克发现中子的核反应方程式

查德威克发现中子的核反应方程式:49Be+ 42He→ 126C+ 10n。

查德威克(James Chadwick,1891~1974),英国实验物理学家,1891年10月20日生于英国柴郡,毕业于曼彻斯特大学物理学院。

1919年,入英国剑桥大学从事a粒子人工轰击各种元素的试验。1923年被任命为剑桥大学卡文迪什实验室主任助理。1935~1948任利物浦大学教授。1939~1943年参加“英国及美国曼哈顿工程地原子弹研究”,获得多种荣誉。1935年获诺贝尔物理学奖。1974年7月24日去世。

1931年,约里奥·居里夫妇——居里夫人的女儿和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。查德威克立刻意识到,这种射线很可能就是由中性粒子组成的,这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙!

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,(质子质量1.6726231 × 10-27 kg,中子质量为1.6749273×10−27 kg)。

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。

中子是谁发现的?

中子是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家查德威克于1932年发现的。

中子是一种电中性的粒子,具有与质子大约相同的质量。中子属于重子类,由两个底夸克和一个顶夸克构成。 绝大多数的原子核都由中子和质子组成(仅有一种氢原子的同位素例外,它由一个质子构成)。在原子核外,中子性质不稳定,半衰期为15分钟。中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子。同样的衰变过程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放π介子互相转换。

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