✖


Jump to content

Открытие нейтрона

Это хорошая статья. Нажмите здесь для получения дополнительной информации.

Джеймс Чедвик на Сольвеевской конференции 1933 года. Чедвик открыл нейтрон годом ранее, работая в Кавендишской лаборатории .

Открытие нейтрона и его свойств сыграло центральную роль в выдающихся достижениях атомной физики в первой половине 20-го века. В начале века Эрнест Резерфорд разработал грубую модель атома. [1] : 188  [2] основан на с золотой фольгой эксперименте Ганса Гейгера и Эрнеста Марсдена . атомов В этой модели масса и положительный электрический заряд были сосредоточены в очень маленьком ядре . [3] К 1920 году изотопы химических элементов были открыты , атомные массы были определены как (приблизительно) целые кратные массы атома водорода . [4] а атомный номер был идентифицирован как заряд ядра. [5] : §1.1.2  На протяжении 1920-х годов ядро ​​рассматривалось как состоящее из комбинаций протонов и электронов , двух элементарных частиц , но эта модель представляла собой несколько экспериментальных и теоретических противоречий. известных в то время [1] : 298 

Существенная природа атомного ядра была установлена ​​с открытием нейтрона Джеймсом Чедвиком в 1932 году. [6] и определение того, что это была новая элементарная частица, отличная от протона. [7] [8] : 55 

Незаряженный нейтрон был немедленно использован в качестве нового средства исследования ядерной структуры, что привело к таким открытиям, как создание новых радиоактивных элементов путем нейтронного облучения (1934 г.) и деление атомов урана нейтронами (1938 г.). [9] Открытие деления привело к созданию как ядерной энергетики , так и ядерного оружия к концу Второй мировой войны. И протон, и нейтрон считались элементарными частицами до 1960-х годов, когда они были определены как составные частицы, состоящие из кварков . [10]

Открытие радиоактивности

[ редактировать ]

В начале 20-го века бурные дебаты о существовании атомов еще не разрешились. Такие философы, как Эрнст Мах и Вильгельм Оствальд, отрицали реальность атомов, рассматривая их как удобную математическую конструкцию, в то время как такие ученые, как Арнольд Зоммерфельд и Людвиг Больцман, видели, что физические теории требуют существования атомов. [9] : 13–14 

Радиоактивность была открыта в 1896 году французским учёным Анри Беккерелем , работавшим с фосфоресцирующими материалами. В 1898 году Эрнест Резерфорд из Кавендишской лаборатории выделил два типа радиоактивности: альфа-лучи и бета-лучи , которые различались по своей способности проникать или проникать в обычные объекты или газы. Два года спустя Поль Виллар открыл гамма- лучи, обладающие еще большей проникающей способностью. [1] : 8–9  показал, что бета-лучи являются электронами Эти излучения вскоре были отождествлены с известными частицами: Вальтер Кауфман в 1902 году показали, что альфа-лучи представляют собой ионы гелия ; В 1907 году Резерфорд и Томас Ройдс ; как электромагнитное излучение, то есть разновидность света . а гамма-лучи были показаны Резерфордом и Эдвардом Андраде в 1914 году [1] : 61–62, 87  Было также установлено, что эти излучения исходят от атомов, поэтому они дают ключ к разгадке процессов, происходящих внутри атомов. И наоборот, излучения также были признаны инструментами, которые можно было использовать в экспериментах по рассеянию для исследования внутренней части атомов. [11] : 112–115 

Эксперимент с золотой фольгой и открытие атомного ядра

[ редактировать ]
См. Также: Теория атома и модель сливового пудинга.
Схема с ядра атома указанием
б −
излучение — испускание быстрого электрона из ядра (сопутствующее антинейтрино опущено). В модели ядра Резерфорда красная сфера представляла собой протон с положительным зарядом, а синяя сфера — протон, тесно связанный с электроном и не имеющий суммарного заряда.
На вставке показан бета-распад свободного нейтрона, как его понимают сегодня; В этом процессе создаются электрон и антинейтрино.

В Манчестерском университете между 1908 и 1913 годами Резерфорд руководил Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом в серии экспериментов, чтобы определить, что происходит, когда альфа-частицы рассеиваются на металлической фольге. Эти измерения, которые теперь называются экспериментом Резерфорда с золотой фольгой или экспериментом Гейгера-Марсдена, позволили сделать необычное открытие: хотя большинство альфа-частиц, проходящих через тонкую золотую фольгу, испытывали небольшое отклонение, некоторые из них рассеивались под большим углом. Рассеяние показало, что некоторые альфа-частицы отрикошетили назад от небольшого, но плотного компонента внутри атомов. На основании этих измерений к 1911 году Резерфорд понял, что атом состоит из небольшого массивного ядра с положительным зарядом, окруженного гораздо большим облаком отрицательно заряженных электронов . Концентрированная атомная масса была необходима для обеспечения наблюдаемого отклонения альфа-частиц, и Резерфорд разработал математическую модель, учитывающую рассеяние. [2]

Модель Резерфорда оказала большое влияние, послужив основой для модели Бора для электронов, вращающихся вокруг ядра, в 1913 году. [12] и в конечном итоге привели к появлению квантовой механики к середине 1920-х годов.

Открытие изотопов

[ редактировать ]

Одновременно с работами Резерфорда, Гейгера и Марсдена радиохимик Фредерик Содди из Университета Глазго изучал химические проблемы радиоактивных материалов. Содди работал с Резерфордом над радиоактивностью в Университете Макгилла . [13] около 40 различных радиоактивных элементов, называемых радиоэлементами К 1910 году между ураном и свинцом было идентифицировано , хотя таблица Менделеева допускала только 11 элементов. Содди и Казимеж Фаянс независимо друг от друга обнаружили в 1913 году, что элемент, претерпевающий альфа-распад, производит элемент на два места левее в периодической системе, а элемент, претерпевающий бета-распад, производит элемент на одно место вправо в периодической системе. Также химически идентичны те радиоэлементы, которые находятся в одних и тех же местах периодической системы. Содди назвал эти химически идентичные элементы изотопами . [14] : 3–5  [15] За исследование радиоактивности и открытие изотопов Содди был удостоен Нобелевской премии по химии 1921 года. [16]

Астона. Реплика третьего масс-спектрометра

Опираясь на работу Дж. Дж. Томсона по отклонению положительно заряженных атомов электрическими и магнитными полями, Фрэнсис Астон построил первый масс-спектрограф в Кавендишской лаборатории в 1919 году. Затем он смог разделить два изотопа неона . 20
Ne
и 22
Ne
. Астон открыл правило целых чисел , согласно которому массы всех частиц находятся в целочисленном отношении к кислороду-16 . [17] масса которого, по его мнению, была равна ровно 16. [4] (Сегодня правило целых чисел выражается в единицах атомной массы (а.е.м.) по отношению к углероду-12 . [18] ). Примечательно, что единственным исключением из этого правила был сам водород, масса которого составляла 1,008. Избыточная масса была небольшой, но далеко за пределами экспериментальной неопределенности.

Эйнштейна Поскольку эквивалентность массы и энергии была известна с 1905 года, Астон и другие быстро поняли, что несоответствие масс связано с энергией связи атомов. Когда содержимое нескольких атомов водорода связано в один атом, энергия отдельного атома должна быть меньше суммы энергий отдельных атомов водорода, и, следовательно, масса отдельного атома меньше суммы атомов водорода. массы. [4] Работа Астона по изотопам принесла ему Нобелевскую премию по химии 1922 года за открытие изотопов в большом количестве нерадиоактивных элементов и за формулировку правила целых чисел. [19] Отметив недавнее открытие Астоном энергии ядерной связи, в 1920 году Артур Эддингтон предположил, что звезды могут получать свою энергию путем синтеза водорода (протонов) в гелий и что более тяжелые элементы могут образовываться в звездах. [20]

Атомный номер и закон Мозли

[ редактировать ]
Основная статья: закон Мозли

Резерфорд и другие отметили несоответствие между массой атома, рассчитанной в атомных единицах массы, и приблизительным зарядом, необходимым для ядра, чтобы модель Резерфорда работала. Требуемый заряд атомного ядра обычно составлял около половины его атомной массы. [21] : 82  Антониус ван ден Брук смело выдвинул гипотезу, что требуемый заряд, обозначаемый Z , не составлял половины атомного веса элемента, а вместо этого был точно равен порядковому положению элемента в таблице Менделеева . [1] : 228  В то время не было известно, что положения элементов в таблице Менделеева имеют какое-либо физическое значение. Однако если элементы были упорядочены по принципу увеличения атомной массы, то проявлялась периодичность химических свойств. Однако были очевидны исключения из этой периодичности, такие как кобальт и никель. [а] [22] : 180 

в Манчестерском университете В 1913 году Генри Мозли обсуждал новую Бора с посетившим его Бором. модель атома [21] Модель учитывала спектр электромагнитного излучения атома водорода, и Мозли и Бор задавались вопросом, будут ли спектры электромагнитного излучения более тяжелых элементов, таких как кобальт и никель, следовать их порядку по весу или по их положению в периодической таблице. [23] : 346  В 1913–1914 годах Мозли проверил этот вопрос экспериментально, используя методы дифракции рентгеновских лучей . что наиболее интенсивная коротковолновая линия в рентгеновском спектре конкретного элемента, известная как линия K-альфа , связана с положением элемента в периодической таблице, то есть с его атомным номером Z. Он обнаружил , Действительно, Мозли ввел эту номенклатуру. [5] : §1.1.2  Мозли обнаружил, что частоты излучения простым образом связаны с атомным номером большого числа элементов. [24] [5] : 5  [22] : 181 

В течение года было отмечено, что уравнение соотношения, которое теперь называется законом Мозли , можно объяснить в терминах модели Бора 1913 года с разумными дополнительными предположениями об атомной структуре других элементов. [25] : 87  Результат Мозли, согласно более позднему описанию Бора, не только установил атомный номер как измеримую экспериментальную величину, но и придал ему физический смысл как положительный заряд атомного ядра. Элементы можно упорядочить в периодической системе по атомному номеру, а не по атомному весу. [26] : 127  Результат связал воедино организацию таблицы Менделеева, модель атома Бора, [27] : 56  и модель Резерфорда альфа-рассеяния ядер. Резерфорд, Бор и другие цитировали его как важнейший шаг в понимании природы атомного ядра. [28]

Дальнейшие исследования в области атомной физики были прерваны началом Первой мировой войны . Мозли погиб в 1915 году в битве при Галлиполи . [29] [22] : 182  в то время как ученик Резерфорда Джеймс Чедвик был интернирован в Германии на время войны 1914–1918 годов. [30] В Берлине была прервана исследовательская работа Лизы Мейтнер и Отто Хана по определению цепочек радиоактивного распада радия и урана путем точного химического разделения. [9] : §4  Мейтнер провела большую часть войны, работая радиологом и медицинским рентгенологом на австрийском фронте, а Хан, химик , работал над исследованиями в области применения отравляющих газов . [9] : 61–62, 68 

Резерфордовский атом

[ редактировать ]
Эрнест Резерфорд
Смотрите также: Открытие протона

В 1920 году Резерфорд прочитал в Королевском обществе бекеровскую лекцию под названием «Ядерное строение атомов», представляющую собой краткое изложение недавних экспериментов с атомными ядрами и выводы относительно структуры атомных ядер. [31] [8] : 23  [5] : 5  К 1920 году существование электронов внутри атомного ядра было широко распространено. Предполагалось, что ядро ​​состоит из ядер водорода в количестве, равном атомной массе. Но поскольку каждое ядро ​​водорода имело заряд +1, ядру требовалось меньшее количество «внутренних электронов», каждый из которых имел заряд -1, чтобы придать ядру правильный общий заряд. Масса протонов примерно в 1800 раз больше массы электронов, поэтому масса электронов в этом вычислении не имеет значения. [1] : 230–231  Такая модель согласовывалась с рассеянием альфа-частиц тяжелыми ядрами, а также с зарядом и массой многих идентифицированных изотопов. Были и другие мотивы создания протон-электронной модели. Как заметил тогда Резерфорд: «У нас есть веские основания полагать, что ядра атомов содержат электроны, а также положительно заряженные тела...», [31] : 376–377  а именно, было известно, что бета-излучение представляет собой электроны, испускаемые из ядра. [8] : 21  [5] : 5–6 

В этой лекции Резерфорд предположил существование новых частиц. Было известно, что альфа-частица очень стабильна, и предполагалось, что она сохраняет свою идентичность внутри ядра. Предполагалось, что альфа-частица состоит из четырех протонов и двух тесно связанных электронов, что придает ей заряд +2 и массу 4. В статье 1919 года [32] Резерфорд сообщил об очевидном открытии новой двухзарядной частицы с массой 3, обозначенной X++, которая интерпретируется как состоящая из трех протонов и тесно связанного электрона. Этот результат подсказал Резерфорду вероятное существование двух новых частиц: одна из двух протонов с тесно связанным электроном, а другая — из одного протона и тесно связанного электрона. Позже было установлено, что частица X++ имеет массу 4 и является всего лишь альфа-частицей низкой энергии. [8] : 25  Тем не менее Резерфорд предположил существование дейтрона, частицы с зарядом +1 и массы 2, и нейтрона, нейтральной частицы с массой 1. [31] : 396  Первое — это ядро ​​дейтерия , открытое в 1931 году Гарольдом Юри . [33] Масса гипотетической нейтральной частицы мало чем отличалась бы от массы протона. Резерфорд определил, что такую ​​частицу с нулевым зарядом будет трудно обнаружить имеющимися методами. [31] : 396 

Примерно во время лекции Резерфорда появились и другие публикации с аналогичными предположениями о протонно-электронном составе ядра, а в 1921 году Уильям Харкинс , американский химик, назвал незаряженную частицу нейтроном . [34] [35] [36] [5] : 6  Примерно в то же время слово «протон» было принято для обозначения ядра водорода. [37] Нейтрон, очевидно, был построен из латинского корня нейтрального и греческого окончания -on (путем имитации электрона и протона ). [38] [39] Однако упоминания слова нейтрон в связи с атомом можно найти в литературе еще в 1899 году. [1] : 398  [34]

Резерфорд и Чедвик немедленно начали экспериментальную программу в Кавендишской лаборатории в Кембридже по поиску нейтрона. [8] : 27  [1] : 398  Эксперименты продолжались на протяжении 1920-х годов, но безуспешно. [6]

Гипотеза Резерфорда и гипотетический «нейтрон» не получили широкого признания. В своей монографии 1931 года «О строении атомных ядер и радиоактивности » Георгий Гамов , работавший тогда в Институте теоретической физики в Копенгагене, не упомянул нейтрон. [40] Во время своих измерений в Париже в 1932 году, которые привели к открытию нейтрона, Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио не знали об этой гипотезе. [41]

Проблемы гипотезы ядерных электронов

[ редактировать ]

На протяжении 1920-х годов физики предполагали, что атомное ядро ​​состоит из протонов и «ядерных электронов». [8] : 29–32  [42] Согласно этой гипотезе, азот-14 ( 14 N) ядро ​​будет состоять из 14 протонов и 7 электронов, так что оно будет иметь чистый заряд +7 элементарных единиц заряда и массу 14 атомных единиц массы. Вокруг этого ядра также будут вращаться еще семь электронов, которые Резерфорд назвал «внешними электронами». [31] : 375  завершить 14 Атом N. Однако вскоре стали очевидны проблемы с гипотезой.

Ральф Крониг отметил в 1926 году, что наблюдаемая сверхтонкая структура атомных спектров несовместима с протон-электронной гипотезой. Эта структура вызвана влиянием ядра на динамику вращающихся электронов. Магнитные моменты предполагаемых «ядерных электронов» должны были вызывать сверхтонкие расщепления спектральных линий, подобные эффекту Зеемана , но таких эффектов не наблюдалось. [43] : 199  Казалось, что магнитный момент электрона исчез, когда он находился внутри ядра. [1] : 299 

Во время визита в Утрехтский университет в 1928 году Крониг узнал об удивительном аспекте вращательного спектра N 2. + . Прецизионные измерения, проведенные Леонардом Орнштейном , директором Утрехтской физической лаборатории, показали, что спин ядра азота должен быть равен единице. Однако если азот-14 ( 14 N) ядро ​​состояло из 14 протонов и 7 электронов, нечетного числа частиц со спином 1/2, тогда результирующий ядерный спин должен быть полуцелым. Поэтому Крониг предположил, что, возможно, «протоны и электроны не сохраняют свою идентичность в той степени, в которой они сохраняют свою идентичность вне ядра». [1] : 299–301  [44] : 117 

Наблюдения за вращательными уровнями энергии двухатомных молекул с помощью спектроскопии рамановской Франко Разетти в 1929 году не соответствовали статистике, ожидаемой от протон-электронной гипотезы. Разетти получил зонные спектры молекул H 2 и N 2 . В то время как линии для обеих двухатомных молекул показывают чередование интенсивности света и темноты, картина чередования для H 2 противоположна картине чередования N 2 . Тщательно проанализировав эти экспериментальные результаты, немецкие физики Вальтер Гейтлер и Герхард Герцберг показали, что ядра водорода подчиняются статистике Ферми, а ядра азота подчиняются статистике Бозе. Однако неопубликованный на тот момент результат Юджина Вигнера показал, что составная система с нечетным числом частиц со спином 1/2 должна подчиняться статистике Ферми; система с четным числом частиц со спином 1/2 подчиняется статистике Бозе. Если бы в ядре азота была 21 частица, оно должно было бы подчиняться статистике Ферми, вопреки действительности. Таким образом, Гейтлер и Герцберг пришли к выводу: «электрон в ядре... теряет способность определять статистику ядра». [44] : 117–118 

Клейна Парадокс , [45] обнаруженный Оскаром Кляйном в 1928 году, представил дальнейшие квантовомеханические возражения против представления об электроне, заключенном внутри ядра. Этот ясный и точный парадокс, выведенный из уравнения Дирака , предполагает, что электрон, приближающийся к высокому потенциальному барьеру, имеет высокую вероятность прохождения через барьер. [40] посредством процесса создания пары . По-видимому, электрон не может быть удержан внутри ядра какой-либо потенциальной ямой. Смысл этого парадокса в то время активно обсуждался. [43] : 199–200 

Примерно к 1930 году стало общепризнанным, что трудно согласовать протон-электронную модель ядер с соотношением неопределенностей Гейзенберга в квантовой механике. [43] : 199  [1] : 299  Это соотношение Δ x ⋅Δ p ≥ 1 ⁄ 2 ħ означает, что электрон, заключенный в области размером с атомное ядро, обычно имеет кинетическую энергию около 40 МэВ, [1] : 299  [б] что больше наблюдаемой энергии бета-частиц, вылетающих из ядра. [1] Такая энергия также намного превышает энергию связи нуклонов: [46] : 89  которая, как показали Астон и другие, составляет менее 9 МэВ на нуклон. [47] : 511 

В 1927 году Чарльз Эллис и У. Вустер в Кавендишской лаборатории измерили энергии электронов β-распада. Они обнаружили, что распределение энергий любого конкретного радиоактивного ядра было широким и непрерывным, что заметно контрастировало с различными значениями энергии, наблюдаемыми при альфа- и гамма-распаде. Кроме того, непрерывное распределение энергии, казалось, указывало на то, что энергия не сохраняется в этом процессе «ядерных электронов». Действительно, в 1929 году Бор предложил изменить закон сохранения энергии, чтобы учесть непрерывное распределение энергии. Это предложение получило поддержку Вернера Гейзенберга. Такие соображения, по-видимому, были разумными, поскольку законы квантовой механики совсем недавно отменили законы классической механики.

Хотя все эти соображения не «доказывали», что электрон не может существовать в ядре, они сбивали с толку физиков и затрудняли их интерпретацию. Было придумано множество теорий, чтобы объяснить, почему приведенные выше аргументы могут быть ошибочными. [48] : 4–5  В своей монографии 1931 года Гамов суммировал все эти противоречия, обозначив предупреждающими символами утверждения, касающиеся электронов в ядре. [42] : 23 

Открытие нейтрона

[ редактировать ]

В 1930 году Вальтер Боте и его сотрудник Герберт Беккер в Гиссене (Германия) обнаружили, что если энергичные альфа-частицы, испускаемые полонием, падать на определенные легкие элементы, в частности на бериллий ( 9
4 Будь
), бор ( 11
5 Б
), или литий ( 7
3 Ли
), возникло необычайно проникающее излучение. [49] Бериллий давал самое интенсивное излучение. Полоний очень радиоактивен, производит энергичное альфа-излучение, и в то время он широко использовался для экспериментов по рассеянию. [40] : 99–110  На альфа-излучение можно влиять электрическим полем, поскольку оно состоит из заряженных частиц. Однако наблюдаемое проникающее излучение не подвергалось влиянию электрического поля, поэтому считалось, что это гамма-излучение . Излучение было более проникающим, чем любые известные гамма-лучи, и детали экспериментальных результатов было трудно интерпретировать. [50] [51] [40]

Схематическая диаграмма эксперимента по открытию нейтрона в 1932 году. Слева: источник полония использовался для облучения бериллия альфа-частицами, что вызывало незаряженное излучение. Когда это излучение ударило по парафину, протоны вылетели. Протоны наблюдались с помощью небольшой ионизационной камеры. Адаптировано из Чедвика (1932). [6]

Два года спустя Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио в Париже показали, что если это неизвестное излучение попадет на парафин или любое другое водородсодержащее соединение, оно выбрасывает протоны очень высокой энергии (5 МэВ). [52] Это наблюдение само по себе не противоречило предполагаемой гамма-природе нового излучения, но его интерпретация ( комптоновское рассеяние ) имела логическую проблему. Из соображений энергии и импульса гамма-лучи должны были бы иметь невероятно высокую энергию (50 МэВ), чтобы рассеять массивный протон. [5] : §1.3.1  В Риме молодой физик Этторе Майорана заявил, что способ взаимодействия нового излучения сдля протонов требовалась нейтральная частица, такая же тяжелая, как протон, но он отказался опубликовать свой результат, несмотря на поддержку Энрико Ферми . [53]

Услышав о результатах парижских исследований, Резерфорд и Джеймс Чедвик из Кавендишской лаборатории также не поверили гипотезе гамма-излучения, поскольку она не обеспечивала сохранение энергии . [54] Ассистент Норман Физер [55] Чедвик быстро провел серию экспериментов, показавших несостоятельность гипотезы гамма-излучения. В прошлом году Чедвик, Дж.Э.Р. Констебль и Э.К. Поллард уже проводили эксперименты по расщеплению легких элементов с использованием альфа-излучения полония. [56] Они также разработали более точные и эффективные методы обнаружения, подсчета и регистрации выброшенных протонов. Чедвик повторил создание излучения с использованием бериллия для поглощения альфа-частиц: 9 Будь + 4 Он (α) → 12 С + 1 н. После парижского эксперимента он нацелил излучение на парафин, углеводород с высоким содержанием водорода, тем самым создав мишень, плотную протонами. Как и в парижском эксперименте, излучение энергично рассеяло часть протонов. Чедвик измерил дальность полета этих протонов, а также измерил, как новое излучение воздействует на атомы различных газов. [57] Измерения энергии отдачи показали, что масса частиц излучения должна быть подобна массе протона: новое излучение не могло состоять из гамма-лучей. Незаряженные частицы примерно той же массы, что и протон, соответствовали свойствам, описанным Резерфордом в 1920 году и которые позже были названы нейтронами. [58] [6] [59] [60] За это открытие Чедвик получил Нобелевскую премию по физике в 1935 году. [61]

1932 год позже был назван « annus mirabilis » для ядерной физики в Кавендишской лаборатории. [57] с открытиями нейтрона, искусственного ядерного распада с помощью ускорителя частиц Кокрофта-Уолтона и позитрона .

Протон-нейтронная модель ядра

[ редактировать ]
Модели, изображающие уровни энергии ядра и электронов в атомах водорода, гелия, лития и неона. В действительности диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома.

Учитывая проблемы протон-электронной модели , [42] [62] было быстро признано, что атомное ядро ​​состоит из протонов и нейтронов, хотя точная природа нейтрона изначально была неясна. Через несколько месяцев после открытия нейтрона Вернер Гейзенберг [63] [64] [65] [60] и Дмитрий Иваненко [66] предложил протон-нейтронные модели ядра. [67] Знаменательные работы Гейзенберга приблизились к описанию протонов и нейтронов в ядре с помощью квантовой механики. Хотя теория Гейзенберга о протонах и нейтронах в ядре была «большим шагом к пониманию ядра как квантово-механической системы», [68] он все еще предполагал наличие ядерных электронов. В частности, Гейзенберг предположил, что нейтрон представляет собой протон-электронный композит, которому не существует квантовомеханического объяснения. У Гейзенберга не было объяснения того, как легкие электроны могут быть связаны внутри ядра. Гейзенберг представил первую теорию ядерных обменных сил, связывающих нуклоны. Он считал протоны и нейтроны разными квантовыми состояниями одной и той же частицы, т. е. нуклонами, отличающимися величиной их изоспина квантовых чисел ядра.

Протон-нейтронная модель объяснила загадку динитрогена. Когда 14 Было предложено, чтобы N состоял из трех пар протонов и нейтронов каждая, с дополнительным неспаренным нейтроном и протоном, каждый из которых вносил спин 1 ⁄ 2 ħ в том же направлении при общем вращении 1 ħ, модель стала жизнеспособной. [69] [70] [71] Вскоре нейтроны стали использоваться для естественного объяснения различий в спинах многих различных нуклидов одинаковым образом.

Если протон-нейтронная модель ядра решила многие проблемы, то она выдвинула на первый план проблему объяснения происхождения бета-излучения. Ни одна существующая теория не могла объяснить, как электроны или позитроны [72] может исходить из ядра. [73] В 1934 году Энрико Ферми опубликовал свою классическую статью, описывающую процесс бета-распада , при котором нейтрон распадается на протон, создавая электрон и (пока еще не открытое) нейтрино . [74] В статье использовалась аналогия, согласно которой фотоны или электромагнитное излучение аналогичным образом создавались и уничтожались в атомных процессах. Иваненко предложил аналогичную аналогию в 1932 году. [69] [75] Теория Ферми требует, чтобы нейтрон был спин- 1/2 ​ частица . Теория сохранила принцип сохранения энергии, который был поставлен под сомнение непрерывным распределением энергии бета-частиц. Основная теория бета-распада, предложенная Ферми, была первой, показавшей, как могут создаваться и уничтожаться частицы. Он создал общую, базовую теорию взаимодействия частиц слабыми или сильными силами. [74] Хотя эта влиятельная статья выдержала испытание временем, идеи, содержащиеся в ней, были настолько новыми, что, когда она была впервые представлена ​​в журнале Nature в 1933 году, она была отвергнута как слишком умозрительная. [68]

Природа нейтрона

[ редактировать ]
Седьмая Сольвеевская конференция, 1933 год.

Вопрос о том, является ли нейтрон составной частицей протона и электрона, сохранялся в течение нескольких лет после его открытия. [76] [77] В 1932 году Гарри Мэсси исследовал модель составного нейтрона, чтобы объяснить его большую проникающую способность через вещество и его электрическую нейтральность. [78] например. Эта проблема была наследием преобладающего в 1920-х годах мнения о том, что единственными элементарными частицами являются протон и электрон.

Природа нейтрона была основной темой обсуждения на 7-й Сольвеевской конференции , состоявшейся в октябре 1933 года, на которой присутствовали Гейзенберг, Нильс Бор , Лиза Мейтнер , Эрнест Лоуренс , Ферми, Чедвик и другие. [68] [79] Как поставил Чедвик в своей Бейкеровской лекции в 1933 году, основным вопросом была масса нейтрона по отношению к протону. Если бы масса нейтрона была меньше, чем совокупные массы протона и электрона ( 1,0078 u ), то нейтрон мог бы быть композитом протона и электрона из-за дефекта массы из-за энергии связи ядра . Если масса больше, чем совокупная масса, то нейтрон был элементарным, как и протон. [59] На этот вопрос было сложно ответить, поскольку масса электрона составляет всего 0,05% от массы протона, поэтому требовались исключительно точные измерения.

Трудность измерения иллюстрируется широким диапазоном значений массы нейтрона, полученных с 1932 по 1934 год. Принятое сегодня значение составляет 1,008 66   u . сообщающей об открытии, он оценил массу нейтрона в пределах от 1,005 u до 1,008 В статье Чедвика 1932 года , . [54] Бомбардируя бор альфа-частицами, Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили высокое значение 1,012 u , в то время как команда Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета измерила небольшое значение 1,0006 u с помощью своего нового циклотрона . [80]

В 1935 году Чедвик и его докторант Морис Гольдхабер решили проблему, сообщив о первом точном измерении массы нейтрона. Они использовали гамма-лучи таллия -208 с энергией 2,6 МэВ ( 208 Tl) (тогда известный как торий С" ) для фоторасщепления дейтрона. [81]

2
1 Д
 		+ 
с
 		→  1
1 час
 		+ 
н

В этой реакции образующиеся протон и нейтрон имеют примерно равную кинетическую энергию, поскольку их массы примерно равны. Можно было измерить кинетическую энергию образовавшегося протона (0,24 МэВ) и, следовательно, определить энергию связи дейтрона (2,6 МэВ - 2(0,24 МэВ) = 2,1 МэВ, или 0,0023 u ). Тогда массу нейтрона можно было бы определить с помощью простого баланса масс.

м д  +  быть =  м п  +  м н

где m d,p,n относятся к массе дейтрона, протона или нейтрона, а «be» — энергия связи. Массы дейтрона и протона были известны; Чедвик и Гольдхабер использовали значения 2,0142 ед. и 1,0081 ед. соответственно. Они обнаружили, что масса нейтрона была немного больше массы протона (1,0084 u или 1,0090 u ) , в зависимости от точного значения, используемого для массы дейтрона. [7] Масса нейтрона была слишком велика, чтобы представлять собой протон-электронный композит, поэтому нейтрон был идентифицирован как элементарная частица. [54] Чедвик и Гольдхабер предсказали, что свободный нейтрон сможет распадаться на протон, электрон и нейтрино ( бета-распад ).

Нейтронная физика в 1930-е годы.

[ редактировать ]
См. также: Магнитный момент нуклона , Энрико Ферми , Лиза Мейтнер , Отто Хан и Открытие ядерного деления.

Вскоре после открытия нейтрона косвенные данные позволили предположить, что магнитный момент нейтрона неожиданно оказался ненулевым. Попытки измерить магнитный момент нейтрона начались с открытия Отто Штерна в 1933 году в Гамбурге того, что протон обладает аномально большим магнитным моментом. [82] [83] К 1934 году группы под руководством Стерна, находящегося сейчас в Питтсбурге , и И.И. Раби в Нью-Йорке, независимо друг от друга пришли к выводу, что магнитный момент нейтрона отрицателен и неожиданно велик, путем измерения магнитных моментов протона и дейтрона . [77] [84] [85] [86] [87] Значения магнитного момента нейтрона были также определены Робертом Бахером. [88] (1933) в Анн-Арборе и И.Я. Тамме и С.А. Альтшулере [77] [89] (1934) в Советском Союзе по изучению сверхтонкой структуры атомных спектров. К концу 1930-х годов группа Раби установила точные значения магнитного момента нейтрона с помощью измерений с использованием недавно разработанных методов ядерного магнитного резонанса . [87] Большое значение магнитного момента протона и предполагаемое отрицательное значение магнитного момента нейтрона были неожиданными и вызвали много вопросов. [77]

Ферми и его ученики ( мальчики с Виа Панисперна ) во дворе Физического института Римского университета на Виа Панисперна, около 1934 года. Слева направо: Оскар Д'Агостино , Эмилио Сегре , Эдоардо Амальди , Франко Разетти и Ферми.

Открытие нейтрона сразу же дало ученым новый инструмент для исследования свойств атомных ядер. Альфа-частицы использовались на протяжении предыдущих десятилетий в экспериментах по рассеянию, но такие частицы, являющиеся ядрами гелия, имеют заряд +2. Этот заряд мешает альфа-частицам преодолевать кулоновскую силу отталкивания и напрямую взаимодействовать с ядрами атомов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, им не нужно преодолевать эту силу для взаимодействия с ядрами. Почти одновременно с их открытием нейтроны были использованы Норманом Физером , коллегой и протеже Чедвика, в экспериментах по рассеянию азота. [90] Физер смог показать, что нейтроны, взаимодействующие с ядрами азота, рассеиваются на протоны или заставляют азот распадаться с образованием бора с испусканием альфа-частицы. Таким образом, Физер был первым, кто показал, что нейтроны вызывают ядерный распад.

В Риме Энрико Ферми и его команда бомбардировали более тяжелые элементы нейтронами и обнаружили, что продукты радиоактивны. К 1934 году они использовали нейтроны, чтобы вызвать радиоактивность 22 различных элементов, многие из которых имели высокий атомный номер. Заметив, что другие эксперименты с нейтронами в его лаборатории, по-видимому, лучше проходили на деревянном столе, чем на мраморном, Ферми заподозрил, что протоны дерева замедляют нейтроны и тем самым увеличивают вероятность взаимодействия нейтрона с ядрами. Поэтому Ферми пропускал нейтроны через парафин, чтобы замедлить их, и обнаружил, что радиоактивность некоторых бомбардируемых элементов увеличивается в десятки-сотни раз. [91] Сечение взаимодействия с ядрами у медленных нейтронов значительно больше, чем у быстрых. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию по физике «за демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, образующихся при нейтронном облучении, и за связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами» . [92] [93]

Лиза Мейтнер и Отто Хан в своей лаборатории в 1913 году. [9]
Деление ядра, вызванное поглощением нейтрона ураном -235 . Тяжелый нуклид распадается на более легкие компоненты и дополнительные нейтроны.

В Берлине сотрудничество Лизы Мейтнер и Отто Хана вместе с их помощником Фрицем Штрассманом способствовало исследованиям, начатым Ферми и его командой, когда они бомбардировали уран нейтронами. Между 1934 и 1938 годами Хан, Мейтнер и Штрассман в ходе этих экспериментов обнаружили большое количество радиоактивных продуктов трансмутации, все из которых они считали трансурановыми . [94] Трансурановые нуклиды — это те, которые имеют атомный номер больше, чем у урана (92), и образуются в результате поглощения нейтронов; такие нуклиды не встречаются в природе. В июле 1938 года Мейтнер была вынуждена бежать от антисемитских преследований в нацистской Германии после аншлюса и смогла обеспечить себе новую должность в Швеции. Решающий эксперимент 16–17 декабря 1938 года (с использованием химического процесса, называемого « фракционирование радий-барий-мезоторий ») дал загадочные результаты: то, что они считали тремя изотопами радия, вместо этого последовательно вел себя как барий . [9] Радий (атомный номер 88) и барий (атомный номер 56) принадлежат к одной химической группе . К январю 1939 года Хан пришел к выводу, что то, что они считали трансурановыми нуклидами, на самом деле на самом деле было гораздо более легкими нуклидами, такими как барий, лантан , церий и легкие платиноиды . Мейтнер и ее племянник Отто Фриш сразу и правильно истолковали эти наблюдения как результат ядерного деления — термина, придуманного Фришем. [95]

Хан и его сотрудники обнаружили расщепление ядер урана, нестабильных из-за поглощения нейтронов, на более легкие элементы. Мейтнер и Фриш также показали, что при делении каждого атома урана выделяется около 200 МэВ энергии. Открытие деления возбудило мировое сообщество физиков-атомщиков и общественность. [9] В своей второй публикации о делении ядра Хан и Штрассман предсказали существование и высвобождение дополнительных нейтронов в процессе деления. [96] Фредерик Жолио и его команда доказали, что это явление представляет собой цепную реакцию в марте 1939 года. В 1945 году Хан получил Нобелевскую премию по химии 1944 года «за открытие деления тяжелых атомных ядер». [97] [98]

После 1939 года

[ редактировать ]
Первая атомная бомба была взорвана в ходе испытаний «Тринити» Манхэттенского проекта в 1945 году.
См. Также: Чикагская свая-1 и Хронология открытия частиц.

Открытие ядерного деления в конце 1938 года ознаменовало перемещение центров ядерных исследований из Европы в США. Большое количество ученых мигрировали в Соединенные Штаты, чтобы избежать проблем и антисемитизма в Европе, а также надвигающейся войны. [99] : 407–410  (См. « Еврейские учёные и Манхэттенский проект »). Новыми центрами ядерных исследований стали университеты США, в частности Колумбийский университет в Нью-Йорке и Чикагский университет, куда переехал Энрико Ферми. [100] [101] и секретный исследовательский центр в Лос-Аламосе , штат Нью-Мексико , основанный в 1942 году, новый дом Манхэттенского проекта . [102] Этот военный проект был сосредоточен на создании ядерного оружия , используя огромную энергию, выделяемую при делении урана или плутония посредством цепных реакций на основе нейтронов.

Открытие нейтрона и позитрона в 1932 году положило начало открытию многих новых частиц. Мюоны были открыты в 1936 году. Пионы и каоны были открыты в 1947 году, а лямбда-частицы — в 1950 году. На протяжении 1950-х и 1960-х годов было открыто большое количество частиц, называемых адронами . Схема классификации для организации всех этих частиц, независимо предложенная Мюрреем Гелл-Манном. [103] и Джордж Цвейг [104] [105] в 1964 году стала известна как кварковая модель . Согласно этой модели, такие частицы, как протон и нейтрон, не были элементарными, а состояли из различных конфигураций небольшого числа других действительно элементарных частиц, называемых партонами или кварками . Модель кварков получила экспериментальное подтверждение, начиная с конца 1960-х годов, и, наконец, дала объяснение аномальному магнитному моменту нейтрона. [106] [10]

Видео

[ редактировать ]

Пояснительные примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Атомный номер и атомная масса кобальта соответственно 27 и 58,97, никеля соответственно 28 и 58,68.
  2. ^ В ядре радиуса r порядка 5×10 −13 см, принцип неопределенности требует, чтобы электрон имел импульс p порядка h / r . Такой импульс подразумевает, что электрон имеет (релятивистскую) кинетическую энергию около 40 МэВ. [46] : 89 

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Паис, Авраам (1986). Внутренняя граница . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0198519973 .
  2. ^ Jump up to: а б Резерфорд, Э. (1911). «Рассеяние α и β частиц веществом и строение атома» . Философский журнал . Серия 6 (21): 669–688. дои : 10.1080/14786440508637080 . Проверено 15 ноября 2017 г.
  3. ^ Лонгэйр, Миссисипи (2003). Теоретические концепции в физике: альтернативный взгляд на теоретические рассуждения в физике . Издательство Кембриджского университета. стр. 377–378. ISBN  978-0-521-52878-8 .
  4. ^ Jump up to: а б с Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Далтон Транзакции (23): 3893–3900. дои : 10.1039/a804629h .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж г Бирн, Дж. Нейтроны, ядра и материя , Dover Publications, Минеола, Нью-Йорк, 2011 г., ISBN   0486482383
  6. ^ Jump up to: а б с д Чедвик, Джеймс (1932). «Существование нейтрона» . Труды Королевского общества А. 136 (830): 692–708. Бибкод : 1932RSPSA.136..692C . дои : 10.1098/rspa.1932.0112 .
  7. ^ Jump up to: а б Чедвик, Дж.; Гольдхабер, М. (1935). «Ядерный фотоэффект» . Труды Королевского общества А. 151 (873): 479–493. Бибкод : 1935RSPSA.151..479C . дои : 10.1098/rspa.1935.0162 .
  8. ^ Jump up to: а б с д и ж Стювер, Роджер Х. (1983). «Ядерно-электронная гипотеза». В Ши, Уильям Р. (ред.). Отто Хан и развитие ядерной физики . Дордрехт, Голландия: Издательство Д. Риделя. стр. 19–67. ISBN  978-90-277-1584-5 .
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж г Райф, Патрисия (1999). Лиза Мейтнер и начало ядерного века . Базель, Швейцария: Биркхойзер. ISBN  978-0-8176-3732-3 .
  10. ^ Jump up to: а б Перкинс, Дональд Х. (1982), Введение в физику высоких энергий , Аддисон Уэсли, Ридинг, Массачусетс, стр. 201–202 , ISBN  978-0-201-05757-7
  11. ^ Мэлли, Марджори (2011), Радиоактивность: история загадочной науки (иллюстрированное издание), Oxford University Press, ISBN  9780199766413
  12. ^ Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть I» (PDF) . Философский журнал . 26 (151): 1–24. Бибкод : 1913PMag...26....1B . дои : 10.1080/14786441308634955 .
  13. ^ «Нобелевская премия по химии 1921 года — биография Фредерика Содди» . Нобелевская премия . Проверено 5 сентября 2019 г.
  14. ^ Чоппин, Грегори; Лильензин, Ян-Олов; Ридберг, январь (2013 г.), Радиохимия и ядерная химия (4-е изд.), Academic Press, ISBN  978-0124058972
  15. ^ Другие также предположили возможность существования изотопов; например:
    • Стрёмхольм Д. и Сведберг Т. (1909) «Исследования по химии радиоактивного сырья II». (Исследования по химии радиоактивных элементов, часть 2), Журнал неорганической химии , 63 : 197–206; особенно см. стр. 206.
    • Кэмерон, Александр Томас (1910). Радиохимия . Лондон, Англия: JM Dent & Sons, с. 141. (Кэмерон также предвидел закон о перемещении.)
  16. ^ «Нобелевская премия по химии 1921 года: Фредерик Содди – биографический» . Нобелевская премия . Проверено 16 марта 2014 г.
  17. ^ Астон, Фрэнсис Уильям. Масс-спектры и изотопы. Лондон: Эдвард Арнольд, 1942.
  18. ^ «Атомные веса и Международный комитет — исторический обзор» . 26 января 2004 г.
  19. ^ «Нобелевская премия по химии 1922 года: Фрэнсис В. Астон - биографический» . Нобелевская премия . Проверено 18 ноября 2017 г.
  20. ^ Эддингтон, AS (1920). «Внутренняя конституция звезд» (PDF) . Природа . 106 (2653): 233–40. Бибкод : 1920Natur.106...14E . дои : 10.1038/106014a0 . ПМИД   17747682 . S2CID   36422819 .
  21. ^ Jump up to: а б Хейлброн, JL (1974). Х. Дж. Мозли: Жизнь и письма английского физика, 1887–1915 гг . Издательство Калифорнийского университета. ISBN  0520023757 .
  22. ^ Jump up to: а б с Авраам Паис (1991). Времена Нильса Бора: в физике, философии и политике . Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-852049-2 .
  23. ^ Хейлброн, Джон (1966), «Работа Г. Дж. Мозли», Isis , 57 (3): 336–364, doi : 10.1086/350143 , JSTOR   228365 , S2CID   144765815
  24. ^ Мозли, Генри Дж.Дж. (1913). «Высокочастотные спектры элементов» . Философский журнал . 26 (156): 1024–1034. дои : 10.1080/14786441308635052 .
  25. ^ Бернард, Джаффе (1971), Мозли и нумерация элементов , Doubleday, ASIN   B009I5KZGM
  26. ^ Борн, Макс (2013), Атомная физика (8-е изд.), Courier Corporation, ISBN  9780486318585
  27. ^ Краг, Хельге (2002). Квантовые поколения: история физики двадцатого века (переиздание). Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0691095523 .
  28. ^ «Интервью по устной истории: Нильс Бор, сессия I» . Американский институт физики , Библиотека и архив Нильса Бора. 31 октября 1962 года . Проверено 25 октября 2017 г.
  29. ^ Рейноса, Питер (7 января 2016 г.). «Ода Генри Мозли» . Хаффингтон Пост . Проверено 16 ноября 2017 г.
  30. ^ «Этот месяц в истории физики: май 1932 года: Чедвик сообщает об открытии нейтрона» . Новости АПС . 16 (5). 2007 . Проверено 16 ноября 2017 г.
  31. ^ Jump up to: а б с д и Резерфорд, Э. (1920). «Бейкеровская лекция: Ядерное строение атомов» . Труды Королевского общества А. 97 (686): 374–400. Бибкод : 1920RSPSA..97..374R . дои : 10.1098/rspa.1920.0040 .
  32. ^ Резерфорд, Э. (1919). «Столкновение α-частиц с легкими атомами». Философский журнал . 37 : 571.
  33. ^ Юри, Х.; Брикведде, Ф.; Мерфи, Г. (1932). «Изотоп водорода массы 2» . Физический обзор . 39 (1): 164–165. Бибкод : 1932PhRv...39..164U . дои : 10.1103/PhysRev.39.164 .
  34. ^ Jump up to: а б Перо, Н. (1960). «История нейтронов и ядер. Часть 1». Современная физика . 1 (3): 191–203. Бибкод : 1960ConPh...1..191F . дои : 10.1080/00107516008202611 .
  35. ^ Харкинс, Уильям (1921). «Строение и стабильность атомных ядер. (Вклад в тему неорганической эволюции.)». Философский журнал . 42 (249): 305. дои : 10.1080/14786442108633770 .
  36. ^ Глассон, Дж. Л. (1921). «Попытки обнаружить наличие нейтронов в разрядной трубке» . Философский журнал . 42 (250): 596. дои : 10.1080/14786442108633801 .
  37. ^ Резерфорд сообщил о принятии Британской ассоциацией слова «протон» для обозначения ядра водорода в сноске к Массон, О. (1921). «XXIV. Строение атомов» . Философский журнал . Серия 6. 41 (242): 281–285. дои : 10.1080/14786442108636219 .
  38. ^ Паули, В. (1985). «1932 год открытия нейтрона». Вольфганг Паули Научная переписка с Бором, Эйнштейном, Гейзенбергом и другими . Источники по истории математики и физических наук. Том 6. с. 105. дои : 10.1007/978-3-540-78801-0_3 . ISBN  978-3-540-13609-5 .
  39. ^ Хендри, Джон, изд. (1984-01-01), Кембриджская физика в тридцатые годы , Бристоль: Adam Hilger Ltd (опубликовано в 1984 г.), ISBN  978-0852747612
  40. ^ Jump up to: а б с д Георгий Гамов «Строение атомных ядер и радиоактивность».(Международная серия монографий по физике.) Стр.viii + 114. (Оксфорд: Clarendon Press; Лондон: Oxford University Press, 1931.)
  41. ^ Кроутер, Дж. Г. (1971). «Резерфорд Великий» . Новый ученый и научный журнал . 51 (3): 464–466 . Проверено 27 сентября 2017 г.
  42. ^ Jump up to: а б с Браун, Лори М. (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23. Бибкод : 1978PhT....31i..23B . дои : 10.1063/1.2995181 . S2CID   121080564 . В 1920-е годы физики пришли к выводу, что материя состоит только из двух видов элементарных частиц: электронов и протонов.
  43. ^ Jump up to: а б с Стьювер, Роджер Х. (1985). «Нильс Бор и ядерная физика» . На французском языке: AP; Кеннеди, Пи Джей (ред.). Нильс Бор: столетний том . Издательство Гарвардского университета. стр. 197–220 . ISBN  978-0674624160 .
  44. ^ Jump up to: а б Стювер, Роджер (2018), Эпоха невинности: ядерная физика между Первой и Второй мировыми войнами , Oxford University Press, ISBN  9780192562906
  45. ^ Кляйн, О. (1929). «Отражение электронов при скачке потенциала согласно релятивистской динамике Дирака». Журнал физики . 53 (3–4): 157. Бибкод : 1929ZPhy...53..157K . дои : 10.1007/BF01339716 . S2CID   121771000 .
  46. ^ Jump up to: а б Бете, Х.; Бахер, Р. (1936), «Ядерная физика А. Стационарные состояния ядер» (PDF) , Обзоры современной физики , 8 (82): 82–229, Бибкод : 1936RvMP....8...82B , doi : 10.1103/RevModPhys.8.82
  47. ^ Астон, ФРВ (1927). «Бейкеровская лекция - Новый масс-спектрограф и правило целых чисел» . Труды Королевского общества А. 115 (772): 487–514. Бибкод : 1927RSPSA.115..487A . дои : 10.1098/rspa.1927.0106 .
  48. ^ Кеннет С. Крейн (5 ноября 1987 г.). Введение в ядерную физику . Уайли. ISBN  978-0-471-80553-3 .
  49. ^ «Нобелевская премия по физике 1954 года» . nobelprize.org . Проверено 23 марта 2023 г. В 1930 году Боте в сотрудничестве с Х. Беккером бомбардировал бериллий массы 9 (а также бор и литий) альфа-лучами, полученными из полония, и получил новую форму излучения...
  50. ^ Боте, В.; Беккер, Х. (1930). «Искусственное возбуждение ядерного γ-излучения». Журнал физики (на немецком языке). 66 (5–6): 289. Бибкод : 1930ZPhy...66..289B . дои : 10.1007/BF01390908 . S2CID   122888356 .
  51. ^ Беккер, Х.; Боте, В. (1932). «γ-лучи, возбужденные в боре и бериллии». Журнал физики (на немецком языке). 76 (7–8): 421. Бибкод : 1932ZPhy...76..421B . дои : 10.1007/BF01336726 . S2CID   121188471 .
  52. ^ Жолио-Кюри, Ирен; Жолио, Фредерик (1932). «Испускание высокоскоростных протонов гидрогенизированными веществами под воздействием очень проникающих γ-лучей» . Отчеты сессий Академии наук (на французском языке). 194 :273.
  53. ^ Зичичи, А., Этторе Майорана: гений и тайна , CERN Courier , 25 июля 2006 г., дата доступа: 16 ноября 2017 г.
  54. ^ Jump up to: а б с Браун, А. (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика . Издательство Оксфордского университета. ISBN  9780198539926 .
  55. ^ «Интервью по устной истории: Норман Физер, сессия I» . Американский институт физики, Библиотека и архив Нильса Бора. 25 февраля 1971 года . Проверено 16 ноября 2017 г.
  56. ^ Чедвик, Дж.; Констебль, JER; Поллард, EC (1931). «Искусственный распад α-частицами» . Труды Королевского общества А. 130 (814): 463–489. Бибкод : 1931RSPSA.130..463C . дои : 10.1098/rspa.1931.0017 .
  57. ^ Jump up to: а б «На вершине физической волны: Резерфорд снова в Кембридже, 1919–1937» . Ядерный мир Резерфорда . Американский институт физики. 2011–2014 гг. Архивировано из оригинала 21 октября 2014 года . Проверено 19 августа 2014 г.
  58. ^ Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона» . Природа . 129 (3252): 312. Бибкод : 1932Natur.129Q.312C . дои : 10.1038/129312a0 . S2CID   4076465 ​​.
  59. ^ Jump up to: а б Чедвик, Дж. (1933). «Бейкеровская лекция. – Нейтрон» . Труды Королевского общества А. 142 (846): 1–25. Бибкод : 1933РСПСА.142....1С . дои : 10.1098/rspa.1933.0152 .
  60. ^ Jump up to: а б Лей, Вилли (октябрь 1966 г.). «Отложенное открытие» . Довожу до вашего сведения. Галактическая научная фантастика . стр. 116–127.
  61. ^ «Нобелевская премия по физике 1935 года: Джеймс Чедвик – биографический» . Нобелевский фонд . Проверено 18 ноября 2017 г.
  62. ^ Фридлендер, Г.; Кеннеди, JW; Миллер, Дж. М. (1964) Ядерная и радиохимия (2-е издание), Wiley, стр. 22–23 и 38–39.
  63. ^ Гейзенберг, В. (1932). «О строении атомных ядер. I». Журнал физики . 77 (1–2): 1–11. Бибкод : 1932ZPhy...77....1H . дои : 10.1007/BF01342433 . S2CID   186218053 .
  64. ^ Гейзенберг, В. (1932). «О строении атомных ядер. II». Журнал физики . 78 (3–4): 156–164. Бибкод : 1932ZPhy...78..156H . дои : 10.1007/BF01337585 . S2CID   186221789 .
  65. ^ Гейзенберг, В. (1933). «О строении атомных ядер. III». Журнал физики . 80 (9–10): 587–596. Бибкод : 1933ZPhy...80..587H . дои : 10.1007/BF01335696 . S2CID   126422047 .
  66. ^ Иваненко Д.Д., Нейтронная гипотеза, Природа . 129 (1932) 798.
  67. ^ Миллер А.И. Ранняя квантовая электродинамика: справочник , издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1995, ISBN   0521568919 , стр. 84–88. ISBN   0521568919
  68. ^ Jump up to: а б с Браун, LM; Рехенберг, Х. (1996). Происхождение понятия ядерных сил . Бристоль и Филадельфия: Издательство Института физики. п. 33 . ISBN  978-0750303736 . Модель протона и нейтрона Гейзенберга.
  69. ^ Jump up to: а б Иваненко, Д. (1932). «О строении атомных ядер». Доклады Парижской академии наук . 195 : 439–441.
  70. ^ Бахер, РФ ; Кондон, ЕС (1932). «Спин нейтрона». Физический обзор . 41 (5): 683–685. Бибкод : 1932PhRv...41..683G . дои : 10.1103/PhysRev.41.683 .
  71. ^ Уэйлинг, В. (2009). «Роберт Ф. Бахер 1905–2004» (PDF) . Биографические мемуары Национальной академии наук . 2009 : 1. Бибкод : 2009BMNAS2009....1W . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2014 г. Проверено 21 марта 2015 г.
  72. ^ Бете, Х. ; Пайерлс, Р. (1934). «Нейтрино» . Природа . 133 (3362): 532–533. Бибкод : 1934Natur.133..532B . дои : 10.1038/133532a0 . S2CID   4001646 .
  73. ^ Ян, Чэнь Нин (2012). «Теория β-распада Ферми». Международный журнал современной физики . 27 (3, 4): 1230005-1–1230005-7. Бибкод : 2012IJMPA..2730005Y . дои : 10.1142/S0217751X12300050 .
  74. ^ Jump up to: а б Уилсон, Фред Л. (1968). «Теория бета-распада Ферми». Являюсь. Дж. Физ . 36 (12): 1150–1160. Бибкод : 1968AmJPh..36.1150W . дои : 10.1119/1.1974382 .
  75. ^ Иваненко, Д. (1932). «Нейтроны и ядерные электроны». Физический журнал Советского Союза . 1 :820-822.
  76. ^ Курие, ФНД (1933). «Столкновения нейтронов с протонами». Физический обзор . 44 (6): 463. Бибкод : 1933PhRv...44..463K . дои : 10.1103/PhysRev.44.463 .
  77. ^ Jump up to: а б с д Брейт, Г.; Раби, II (1934). «Об интерпретации текущих значений ядерных моментов». Физический обзор . 46 (3): 230. Бибкод : 1934PhRv...46..230B . дои : 10.1103/PhysRev.46.230 .
  78. ^ Мэсси, HSW (1932). «Прохождение нейтронов через вещество» . Труды Королевского общества А. 138 (835): 460–469. Бибкод : 1932РСПСА.138..460М . дои : 10.1098/rspa.1932.0195 .
  79. ^ Сайм, Р.Л. (1996). Лиза Мейтнер: Жизнь в физике . Издательство Калифорнийского университета. ISBN  978-0520089068 . нейтрон.
  80. ^ Зайдель, RW (1989). Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса в Беркли . Издательство Калифорнийского университета. ISBN  9780520064263 .
  81. ^ Чедвик, Дж.; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный фотоэффект: распад диплона гамма-лучами» . Природа . 134 (3381): 237–238. Бибкод : 1934Natur.134..237C . дои : 10.1038/134237a0 . S2CID   4137231 .
  82. ^ Фриш, Р.; Стерн, О. (1933). «О магнитном отклонении молекул водорода и магнитном моменте протона. I / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитном моменте протона. I». Журнал физики . 84 (1–2): 4–16. Бибкод : 1933ZPhy...85....4F . дои : 10.1007/bf01330773 . S2CID   120793548 .
  83. ^ Эстерман, И.; Стерн, О. (1933). «О магнитном отклонении молекул водорода и магнитном моменте протона. II / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитный момент протона. I». Журнал физики . 85 (1–2): 17–24. Бибкод : 1933ZPhy...85...17E . дои : 10.1007/BF01330774 . S2CID   186232193 .
  84. ^ Эстерман, И.; Стерн, О. (1934). «Магнитный момент дейтона» . Физический обзор . 45 (10): 761(А109). Бибкод : 1934PhRv...45..739S . дои : 10.1103/PhysRev.45.739 .
  85. ^ Раби, II; Келлог, Дж. М.; Захариас-младший (1934). «Магнитный момент протона». Физический обзор . 46 (3): 157. Бибкод : 1934PhRv...46..157R . дои : 10.1103/PhysRev.46.157 .
  86. ^ Раби, II; Келлог, Дж. М.; Захариас-младший (1934). «Магнитный момент дейтона». Физический обзор . 46 (3): 163. Бибкод : 1934PhRv...46..163R . дои : 10.1103/PhysRev.46.163 .
  87. ^ Jump up to: а б Ригден, Джон С. (2000). Раби, учёный и гражданин . Издательство Гарвардского университета. ISBN  9780674004351 .
  88. ^ Бахер, РФ (1933). «Заметка о магнитном моменте ядра азота» (PDF) . Физический обзор . 43 (12): 1001. Бибкод : 1933PhRv...43.1001B . дои : 10.1103/PhysRev.43.1001 .
  89. ^ Тамм, И.Я.; Альтшулер С.А. (1934). «Магнитный момент нейтрона» . Доклады Академии наук СССР . 8 :455 . Проверено 30 января 2015 г.
  90. ^ Перо, Н. (1 июня 1932 г.). «Столкновения нейтронов с ядрами азота» . Труды Королевского общества А. 136 (830): 709–727. Бибкод : 1932RSPSA.136..709F . дои : 10.1098/rspa.1932.0113 .
  91. ^ Э. Ферми ; Э. Амальди ; Б. Понтекорво ; Ф. Разетти ; Э. Сегре (октябрь 1934 г.). «Действие гидрогенизированных веществ на радиоактивность нейтронов» . Научные исследования (на итальянском языке). II (7–8) . Проверено 16 августа 2021 г.
  92. ^ «Нобелевская премия по физике 1938 года: Энрико Ферми – биографический» . Нобелевская премия . Проверено 18 ноября 2017 г.
  93. ^ Купер, Дэн (1999). Энрико Ферми: И революции в современной физике . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-511762-2 . ОСЛК   39508200 .
  94. ^ Хан, О. (1958). «Открытие деления». Научный американец . 198 (2): 76. Бибкод : 1958SciAm.198b..76H . doi : 10.1038/scientificamerican0258-76 .
  95. ^ Мейтнер, Л .; Фриш, Орегон (1939). «Распад урана нейтронами: новый тип ядерной реакции». Природа . 143 (3615): 239. Бибкод : 1939Natur.143..239M . дои : 10.1038/143239a0 . S2CID   4113262 .
  96. ^ Хан, О.; Штрассманн, Ф. (10 февраля 1939 г.). «Доказательство образования активных изотопов бария из урана и тория, облученных нейтронами; доказательство существования более активных фрагментов, образующихся при делении урана». Die Naturwissenschaften . 27 (6): 89–95. Бибкод : 1939NW.....27...89H . дои : 10.1007/BF01488988 . S2CID   33512939 .
  97. ^ «Нобелевская премия по химии 1944 года: Отто Хан – биографический» . Нобелевская премия . Проверено 18 ноября 2017 г.
  98. ^ Бернштейн, Джереми (2001). Урановый клуб Гитлера: секретные записи в Фарм-холле . Нью-Йорк: Коперник. п. 281 . ISBN  978-0-387-95089-1 .
  99. ^ Исааксон, Уолтер (2007). Эйнштейн: Его жизнь и Вселенная . Саймон и Шустер. ISBN  978-0743264747 .
  100. ^ «Об Энрико Ферми» . Библиотека Чикагского университета: цифровая деятельность и коллекции . Путеводитель по коллекции Энрико Ферми, Центр исследования специальных коллекций, Библиотека Чикагского университета. Архивировано из оригинала 26 ноября 2012 года . Проверено 24 ноября 2017 г.
  101. ^ «Ферми в Колумбии: Манхэттенский проект и первая ядерная установка» . Физический факультет Колумбийского университета . Архивировано из оригинала 29 октября 2017 года . Проверено 24 ноября 2017 г.
  102. ^ Роудс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN  978-0-671-44133-3 .
  103. ^ Гелл-Манн, М. (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике . 8 (3): 214–215. Бибкод : 1964PhL.....8..214G . дои : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  104. ^ Цвейг, Г. (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения» (PDF) . Отчет ЦЕРН № 8182/TH.401 .
  105. ^ Цвейг, Г. (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II» (PDF) . Отчет ЦЕРН № 8419/TH.412 .
  106. ^ Гелл, Ю.; Лихтенберг, Д.Б. (1969). «Кварковая модель и магнитные моменты протона и нейтрона». Иль Нуово Чименто А. Ряд 10. 61 (1): 27–40. Бибкод : 1969NCimA..61...27G . дои : 10.1007/BF02760010 . S2CID   123822660 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Discovery_of_the_neutron&oldid=1209021682"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6ac2e4ae9b1bb0cb80d419a8d4fc3a99__1708374120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6a/99/6ac2e4ae9b1bb0cb80d419a8d4fc3a99.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Discovery of the neutron - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)