В первой половине XXв бурно развивалась физика атома. Одним из важнейших открытий в истории ядерной физики стало открытие, о котором мы сейчас кратко расскажем, — открытие нейтрона.
Однако, по оценкам Э. Резерфорда, было возможно существование связанной системы протона и электрона, находящихся в непосредственной близости друг от друга. Такая система имела бы практически такой же вес, как у протона, но при этом была бы нейтральной. Фактически так Резерфорд предсказал открытие нейтрона.
Сообщение о возможности такой связанной нейтральной системы было сделано на Бейкерианской лекции 3 июня 1920 г. Термина «нейтрон» в то время не было, однако в этой же лекции Э. Резерфорд представил не только все характеристики такой «системы-частицы», но и отметил, что возможно существование атома водорода, в который кроме протона входит такая «система-частица» (прообраз дейтерия).
Открытие Дж. Чедвика
В конце первой трети XX в. опыты с альфа-частицами проводились многими физиками, среди которых был и Дж. Чедвик, ученик Э. Резерфорда. Ему и принадлежит честь открытия нейтрона.
Еще в 1912 г. ученые отметили, что при облучении легких элементов альфа-частицами возникает очень жесткое проникающее излучение. Это излучение не реагировало на магнитное поле, поэтому его считали гамма-лучами высокой мощности. Наиболее сильным это излучение было при облучении альфа-частицами бериллиевых мишеней, поэтому его назвали «бериллиевое». Если при обычном радиоактивном распаде гамма-кванты имели энергию порядка единиц МэВ, то мощность квантов бериллиевого излучения была в десятки раз выше.
Для того чтобы оценить мощность бериллиевого излучения, на его пути ставилась парафиновая пластина, из которой излучение выбивало протоны, которые в свою очередь оставляли треки в камере Вильсона, и их мощности можно было оценить.
Эксперимент ставился различными физиками и давал противоречивые результаты. Получалось, что одни и те же кванты бериллиевого излучения имели разную энергию, в зависимости от применяемой мишени.
Дж. Чедвик показал, что противоречие устранялось, если предположить, что бериллиевое излучение представляет собой не безмассовые гамма-кванты, а весьма массивные нейтральные частицы, ионизирующая способность которых зависит от применяемой мишени.
Новую частицу назвали «нейтрон». Расчеты показывали, что масса нейтрона немного больше массы протона, он имеет нулевой заряд и по всем характеристикам соответствует предсказанной Э. Резерфордом «системе-частице».
Что мы узнали?
Проводя опыт по зондирования атомов альфа-частицами, Э. Резерфорд предположил существование особой нейтральной системы из протона и электрона, которая бы вела себя как нейтральная тяжелая частица. Такая частица была обнаружена в опытах Дж. Чедвика в 1932 г. и была названа «нейтроном».
