郭正谊

根据居里夫人居里夫人是法国物理学家，原籍波兰。先后发现了钋和镭两种天然放射性元素。于1903年、1911年两次荣获诺贝尔奖金。对原子核物理的发展起了很大的推动作用。在中子没有发现之前，她提出原子核由质子与电子所组成，而电子的单位阴电荷恰巧中和质子的单位阳电荷。居里夫人的这种原子核模型虽然不对，但对核物理的发展起了重大作用。——编者的原子核模型预测，卢瑟福参见本书《火力侦察术》一文。——编者的实验中氮原子核被α粒子轰击后放出质子而变成氧原子核。真的是这样吗？还需要作实验证实。

科学家布拉克特布拉克特是英国物理学家，首次用云雾室观察并研究人工核反应。——编者用云雾室研究了这个核反应。

云雾室是卢瑟福的老同事威尔逊发明的。这是一个圆盒子，盒子中的空气含有过饱和的水蒸气，当带电粒子穿过盒子里的空气时，沿途就会产生一串离子，而水蒸气就会围绕这串离子结成小水珠，形成一条白色的云雾，因此可以很清楚地显示出带电粒子飞过的径迹。加上磁场以后，从这条白色的云雾的长短、浓淡和弯曲的方向、程度就可以分析出带电粒子的性质。这可以用照相的方法记录下来。

布拉克特使α粒子打进充有氮气的云雾室，然后拍照。他拍了两万三千张照片，结果只照到了八张人工核反应的照片。这是1925年的事情。在照片上，像扫帚一样的一簇白线是α粒子的径迹，其中有一条中途停止了（说明α粒子打到氮核里去了），然后又分为两个叉，一条细而长的是质子的径迹，另一条短而粗的是生成的氧原子核的径迹。卢瑟福的发现被研究得更清楚了。

新的发现、新的理论、新的方法鼓舞着各国的科学家去作新的实验和新的探索。

德国有个青年科学家叫贝特，他想：为什么α粒子打到核里去只会放出质子呢？难道就不可能放出电子（也就是β射线）和γ射线吗？那些天然放射性元素大都会放出α射线或β射线，并且常常伴有γ射线，但是不放出质子。

他研究了卢瑟福做的实验，注意到卢瑟福是通过观察硫化锌荧光屏是否发生闪光来判断有无核反应发生的。贝特知道，α粒子或质子打在硫化锌上会发出闪光，但是，如果有β射线或γ射线射在硫化锌上，却不会发出闪光。因此，即使有放出β射线和γ射线的核反应发生，卢瑟福也观测不到。

卢瑟福曾经用α粒子射击过锂、铍、硼，他没有看到闪光，所以他认为用α粒子射击这几种元素不发生核反应。

贝特想，α粒子既然能打到氮、镁、硫、钾等的原子核中去，为什么就不会打到锂、铍和硼的原子核中去呢?可能打进去以后放出来的不是质子，而是不会使荧光屏闪光的β射线、γ射线等别的什么粒子。如果真是这样，用什么方法才能观测到它们呢?

这时候，卢瑟福的学生盖革也在德国工作，他发明了计数器，利用电子学仪器，可以测量各种射线，并计算粒子的数目或射线的强度。用了这种新仪器就不需要躲在黑屋子里数荧光屏上的闪光了。

贝特用计数器去进行研究。他用钋作为α粒子的放射源，因为钋只放射α粒子，不放射β射线和γ射线，这就使实验简单多了。

对着α粒子源安装了计数管，由于钋不发射β射线和γ射线，而发射出来的α粒子又穿不透计数管的玻璃壁，所以计数管没有计数。

但是，只要在α粒子源和计数管之间放上涂有锂、铍或硼的片，计数管就开始计数了。这说明α粒子打到了锂的、铍的或硼的原子核上，发生了核反应，并且放出了某种射线。其中以铍放出来的射线最强烈。

这是什么射线呢？贝特作了测试实验。他加上电场和磁场试了试，发现射线在电场和磁场中不会偏转，说明射线不带电荷，不是β射线，也不是α粒子和质子。他又用2厘米厚的铅板试了试，射线还是穿透过去了，强度只减弱13％。他认为，这种射线是极强的γ射线。

贝特发现用α粒子射击锂、铍和硼也会发生核反应，这是完全正确的。他认为反应结果是放出γ射线，这一点后来证明是错误的。

在法国，居里夫人的女儿伊伦·居里和女婿约里奥-居里已经成长为原子科学家。小居里夫妇也在作贝特作过的实验。他们让被发出的射线通过石蜡，结果产生了高速的质子。看来是石蜡中的氢被铍发出的射线碰出来了。

这个实验又转到英国，查德威克用铍发出来的射线射击氢，发现了高速的质子；射击氮原子，氮原子也被推动了，只是速度比质子小得多；射击氩，氩原子也被推动了，速度又小一些。这说明铍发出来的射线不应该是γ射线，而是具有一定质量的某种粒子。

经过反复的实验，查德威克认为α粒子打在铍核上产生的不是γ射线，而是一种高速的不带电荷的中性粒子。这种粒子同氢、氮、氩的原子核碰撞，就把它们弹开了，正像他和卢瑟福以前研究的α粒子弹开氢原子核的情形一样。

那么这种不带电荷的中性粒子的质量有多大呢？查德威克根据实验结果算出来，它的质量与质子几乎一样大。

查德威克把这种不带电荷的中性粒子叫做“中子”。

中子是人们过去还不知道的粒子，现在由铍原子核中打了出来，这说明原子核中有中子。

这样一来，组成宇宙间万物的基本砖石就不只是质子和电子两种了，又多了一种——中子。

(选自《打开原子的大门》，1980年)