Історія відкриття нейтрона

Історія відкриття нейтрона починається з безуспішних спроб Чедвіка виявити нейтрони при електричних розрядах в водні (на основі вищезгаданої гіпотези Резерфор-да). Резерфорд, як ми знаємо, здійснив першу штучну ядерну реакцію, бомбардуючи ядра атома а-частинками. Цим методом вдалося також здійснити штучні реакції з ядрами бору, фтору, натрію, алюмінію і фосфору. При цьому вилітали дліннопробежних протони. Надалі вдалося розщепити ядра неону, магнію, кремнію, сірки, хлору, аргону і калію. Ці реакції були підтверджені дослідами віденських фізиків Кірша і Петтерсона (1924), які стверджували також, що їм вдалося розщепити ядра літію, берилію і вуглецю, чого не вдалося зробити Резерфорда і його співробітникам.

Розгорілася дискусія, в якій Резерфорд оскаржував розщеплення зазначених трьох ядер. Нещодавно О. Фріш висловив припущення, що результати віденців пояснюються участю в спостереженнях студентів, які прагнули «догодити» керівникам та бачили спалахи там, де їх не було.

У 1930 р Вальтер Боті (1891-1957) і Г. Беккер бомбардували берилій а-частинками полонія. При цьому вони виявили, що берилій, а також бор випускають сильно проникаюче випромінювання, яке вони ототожнили з жорстким у-випромінюванням.

Ці протони були ними сфотографовані в камері Вільсона.

Інтерпретуючи свої результати, вони писали: «Припущення про пружних зіткненнях фотона з ядром призводять до ускладнень, що складається, з одного боку, в тому, що для цього потрібно квант зі значною енергією, і, з іншого боку, в тому, що цей процес відбувається занадто часто. Чедвік пропонує допустити, що випромінювання, порушену в берилію, складається з нейтронів - частинок з одиничною масою і нульовим зарядом ».

Результати Жоліо-Кюрі поставили під загрозу закон збереження енергії. Справді, якщо спробувати інтерпретувати досліди Жоліо-Кюрі, виходячи з наявності в природі тільки відомих частинок: протонів, електронів, фотонів, то пояснення появи дліннопробежних протонів вимагає народження в берилію фотонів з енергією в 50 МеВ. При цьому енергія фотона виявляється залежною від виду ядра віддачі, використовуваного для визначення енергії фотона.

Цю колізію дозволив Чедвік. Він поміщав берилієвий джерело перед ионизационной камерою, в яку потрапляли протони, вибиті з парафіну та платівки. Маючи в своєму розпорядженні між парафіну та платівкою і камерою поглинають екрани з алюмінію, Чедвік знайшов, що берилієве випромінювання вибиває з парафіну протони з енергією до 5,7 МеВ. Для повідомлення протонам такої енергії фотон повинен сам мати енергію в 55 МеВ. Але енергія ядер віддачі азоту, яка спостерігається при такому ж берилієвих випромінюванні, виявляється рівною 1,2 МеВ. Щоб передати азоту таку енергію, фотон випромінювання повинен мати енергію щонайменше 90 МеВ. Закон збереження енергії несумісний з фотонної інтерпретацією берилієвого випромінювання.