查德威克

查德威克

查德威克(James Chadwick,1891~1974),英國實驗物理學家,1891年10月20日生于英國柴郡,畢業于曼徹斯特大學物理學院。1919年,入英國劍橋大學從事a粒子人工轟擊各種元素的試驗。1923年被任命為劍橋大學卡文迪什實驗室主任助理。1935~1948任利物浦大學教授。1939~1943年參加"英國及美國曼哈頓工程地核子彈研究",獲得多種榮譽。1935年獲諾貝爾物理學獎。1974年7月24日去世。

  • 中文名稱
    詹姆斯·查德威克
  • 外文名稱
    James Chadwick
  • 國籍
    英國
  • 出生地
    英國柴郡
  • 出生日期
    1891年10月20日
  • 逝世日期
    1974年7月24日
  • 職業
    科學家,物理學家
  • 畢業院校
    維多利亞大學
  • 主要成就
    1935年獲諾貝爾物理學獎

個人簡介

1891年10月生于英國曼徹斯特,1911年以優異成績畢業于曼徹斯特大學物理學院,1911年~1913年在盧瑟福指導下在該大學從事放射性研究並獲理學碩士學位。1923年被任命為卡文迪許實驗室主任助理,至1935年。在這段時間裏與盧瑟福合作,于1932年發現了中子。1935年獲諾貝爾物理學獎。1935~1948任利物浦大學教授。1939~1943年參加英國及美國曼哈頓工"程地核子彈研究,獲得多種榮譽1974年7月24日去世。

查德威克查德威克

原子是由帶正電荷的原子核和圍繞原子核運轉的帶負電荷的電子構成。原子的質量幾乎全部集中在原子核上。起初,人們認為原子核的質量(按照盧瑟福和玻爾的原子模型理論)應該等于它含有的帶正電荷的質子數。可是,一些科學家在研究中發現,原子核的正電荷數與它的質量居然不相等!也就是說,原子核除去含有帶正電荷的質子外,還應該含有其他的粒子

解決這一物理難題、發現那種"其他的粒子"是"中子"的,就是著名的英國物理學家詹姆斯·查德威克(James Chadwick, 1891~1974)。

查德威克中子的5年,科學家玻特和貝克用α粒子轟擊鈹時,發現有一種穿透力很強的射線,他們以為是γ射線,未加理會。韋伯斯特甚至對這種輻射做過仔細鑒定、看到了它的中性性質,但對這種現象難于解釋,因而未再繼續深入研究。居裏夫人的女兒伊雷娜·約裏奧·居裏和她的丈夫也曾在"鈹射線"的邊緣徘徊,最終還是與中子失之交臂。

查德威克1891年出生在英國柴郡,曼徹斯特維多利亞大學畢業。

進入大學的查德威克,迅即由于基礎知識的扎實而在物理研究方面嶄露超群才華。他被著名科學家盧瑟福看中,畢業後留在曼徹斯特大學物理實驗室,在盧瑟福指導下從事放射性研究。兩年後,由于他的"α射線穿過金屬箔時發生偏離"的成功實驗,獲英國國家獎學金。

正當他的科研事業初露曙光之際,第一次世界大戰把他投入了平民俘虜營,直到戰爭結束,他才獲得自由,重返科研崗位。1923年,他因原子核帶電量的測量和研究取得出色成果,被提升為劍橋大學卡文迪許實驗室副主任,與主任盧瑟福共同從事粒子研究。

1931年,約裏奧·居裏夫婦--居裏夫人的女兒和女婿公布了他們關于石蠟在"鈹射線"照射下產生大量質子的新發現。查德威克立刻意識到,這種射線很可能就是由中性粒子組成的,這種中性粒子就是解開原子核正電荷與它質量不相等之謎的鑰匙!

查德威克很快重做了上面的實驗。他用α粒子轟擊鈹,再用鈹產生的射線轟擊氫、氮,結果打出了氫核和氮核。由此,他斷定這種射線不可能是γ射線。因為γ射線不具備將從原子中打出質子所需要的動量。他認為,隻有假定從鈹中放出的射線是一種質量跟質子差不多的中性粒子,才能解釋。

他用儀器測量了被打出的氫核和氮核的速度,並由此推算出了這種新粒子的質量。查得威克還用別的物質進行實驗,得出的結果都是這種未知粒子的質量與氫核的質量差不多。由于這種粒子不帶電,所以叫做中子。後來更精確的實驗測出,中子的質量非常接近于質子的質量,隻比質子質量約大千分之一。查德威克將他的研究成果寫成論文"中子的存在"發表在皇家學會的學報上。查德威克從重復約裏奧·居裏夫婦的實驗,到發現中子,前後不到一個月。這一方面是由于前人的工作為他打下了基礎,主要的還是由于他能打破常規,有大膽的創新精神,敢于破除傳統思想的束縛。而約裏奧·居裏夫婦雖然已經遇到了中子,由于沒有作出正確的解釋,而與中子失之交臂,錯過了發現中子的機會。

主要成就

獲得獎項

他發現的中子解決了理論物理學家在原子研究中遇到的難題,完成了原子物理研究上的一項突破性進展。後來,義大利物理學家費米用中子作"炮彈"轟擊鈾原子核,發現了核裂變和裂變中的鏈式反應,開創了人類利用原子能的新時代。查德威克因發現中子的傑出貢獻,獲得1935年諾貝爾物理學獎。他還曾獲得法拉第獎章和富蘭克林獎章。

相關實驗

1914年,他就首先發現射線具有連續能譜。1920年,他通過、銅核與粒子的散射直接測出了原子核的電荷,從而證實了盧瑟福的原子理論。1921~1924年,他協助盧瑟福做了大量實驗:從硼到鉀的粒子轟擊試驗。證明除C與O外,其他元素的核俘獲一個α粒子後都能放出一個質子並轉變為一個一號元素。查德威克的最大貢獻是發現中子。當時,人們正在研究金屬鉀在α粒子轟擊下產生的貫穿性極強的次級輻射,以為這,是一種硬y射線。例如約裏奧-居裏夫婦用搶種次級輻射去轟擊石蠟,打出的竟是能量約為5MeV的質子。按照康普頓散射公式計算,入射的次級輻射流(他們以為是y光子)能量至少要有50MeV。查德威克打破了前人的思路,根據盧瑟福1920年提出的原子中可能存在中性粒子的假設,輕易地解釋了約裏奧一居裏的實驗,即被次級輻射是能量為5MeV的中子。他還把實驗的轟擊對象由石蠟推廣到氫、氦、氮、氫等氣體,並計算出從這些氣體打出的反沖核的能量,與實驗資料符合得很好。1932年,他在《皇家學會學報》上以《中子的存在》為題寫成了論文。

中子的發現既從實驗方面導致了中子核反應、核裂變等現象的研究、導致了核能利用的新時代,同時又從理論上導致了核結構與核力的研克並且解釋了為什麽許多化學元素會有不同原子質量的許多"同位素"存在。由此逐漸建立與發展了中子物理學這一分支。

個人作品

1932年于《自然》上發表了《中子可能存在》的專文

與盧瑟福和C.D.艾利絲合著《放射性物質的放射》一書,于1930年出版

社會評價

查德威克中學時代並未顯現出過人天賦。他沉默寡言,成績平平,但堅持自己的信條:會做則必須做對,一絲不苟;不會做又沒弄懂,絕不下筆。因此他有時不能按期完成物理作業。而正是他這種不騖虛榮、實事求是、"駑馬十駕,功在不舍"的精神,使他在科學研究事業中受益一生。

查德威克是一位偉大智者與物理學家,是現代物理學的先驅者。​

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