英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯·查德威克因發(fā)現(xiàn)中子而獲得了1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他是如何發(fā)現(xiàn)中子的？發(fā)現(xiàn)中子的意義有多大？
1891年，查德威克出生在英國(guó)，后就讀于曼徹斯特大學(xué)。就在這段時(shí)間，物理學(xué)巨匠盧瑟福加盟了曼徹斯特大學(xué)，冥冥之中兩人會(huì)為物理界帶來(lái)新的發(fā)現(xiàn)。進(jìn)入大學(xué)的查德威克，由于基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)而在物理研究方面嶄露頭角從而被盧瑟福看中，并在其指導(dǎo)下從事放射性研究。
早在1920年，盧瑟福曾指出，除了質(zhì)子和電子外，還存在著和質(zhì)子一樣但不帶電荷的粒子這一假說(shuō)。約里奧·居里夫婦對(duì)鈹輻射的研究，為發(fā)現(xiàn)中子邁出了重要的一步。1931年，約里奧·居里夫婦公布了他們關(guān)于石蠟在“鈹射線(xiàn)”照射下產(chǎn)生大量質(zhì)子的新發(fā)現(xiàn)。查德威克立刻意識(shí)到，這種射線(xiàn)很可能就是由中性粒子組成的，這種中性粒子可能就是解開(kāi)原子核正電荷與它質(zhì)量不相等之謎的關(guān)鍵！他立刻著手對(duì)約里奧·居里夫婦做過(guò)的實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步研究。1932年，查德威克首先用中子來(lái)解釋鈹輻射，并認(rèn)為是中子從石蠟中撞擊出質(zhì)子。隨后，他研究了當(dāng)不同物質(zhì)的核因碰撞而變成其他物質(zhì)的新核和中子時(shí)發(fā)生的質(zhì)量交換。知道不同核的質(zhì)量，便可求出中子的質(zhì)量。查德威克對(duì)各種元素的核碰撞時(shí)的質(zhì)量交換做了大量研究，成功測(cè)定了中子的確切質(zhì)量。正如預(yù)期的那樣，他發(fā)現(xiàn)中子的質(zhì)量幾乎和質(zhì)子的一樣。
1932年2月27日，英國(guó)《自然》期刊發(fā)表了查德威克的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他的這篇題為“可能存在中子”的論文僅包含大約700個(gè)單詞。他在論文結(jié)尾處明確指出，“迄今為止，所有的證據(jù)都傾向于中子”。于是中子作為原子核的另外一種基本組分被發(fā)現(xiàn)了。
美國(guó)物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，為高能物理的研究提供了有力的實(shí)驗(yàn)工具。這兩位物理學(xué)家在1933年索爾維會(huì)議上不期而遇，進(jìn)而成為親密的朋友。1939年7月，由于勞倫斯的大力倡導(dǎo)，查德威克利用利物浦的回旋加速器產(chǎn)生了它的第一束加速粒子。這使得利物浦成為歐洲核物理學(xué)的研究中心之一。1948年，查德威克重返劍橋大學(xué)，于1958年底退休。1974年7月24日，查德威克與世長(zhǎng)辭。
中子的發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有重大意義。發(fā)現(xiàn)中子后，人們才知道原子核是由中子與質(zhì)子組成的。中子的發(fā)現(xiàn)也為原子能的利用開(kāi)辟了廣闊的道路。人們?cè)谘芯恐凶訉?duì)鈾核的反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈾核被中子轟擊后會(huì)分裂成兩個(gè)較輕的原子核，并釋放大量能量，這就是通常所說(shuō)的鈾核裂變。可以說(shuō)，人類(lèi)進(jìn)入原子能時(shí)代的大門(mén)是被中子敲開(kāi)的。
