Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Джеймс Чедвик на Сольвейской конференции 1933 года. Чедвик открыл нейтрон за год до этого, работая в Кавендишской лаборатории .

Открытие нейтрона и его свойства занимает центральное место в экстраординарных событий в атомной физике в первой половине 20 - го века. В начале века, Эрнест Резерфорд разработал сырой модель атома, [1] : 188 [2] на основе золотой фольги эксперимента по Гейгер и Эрнест Марсден . В этой модели масса и положительный электрический заряд атомов сосредоточены в очень маленьком ядре . [3] К 1920 году химические изотопыбыло обнаружено, что атомные массы были определены как (приблизительно) целыми кратными от массы атома водорода , [4] и 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, известных в то время, но эта модель представляла несколько экспериментальных и теоретических противоречий. [1] : 298

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

Незаряженные нейтроны были немедленно использованы в качестве нового средства для исследования структуры ядра, что приводит к таким открытиям , как создание новых радиоактивных элементов с помощью нейтронного облучения (1934) и деления на урановые атомы нейтронов (1938). [9] Открытие деления привело к созданию ядерной энергии и оружия к концу Второй мировой войны. И протон, и нейтрон считались элементарными частицами до 1960-х годов, когда было определено, что они представляют собой составные частицы, построенные из кварков . [10]

Открытие радиоактивности [ править ]

В начале 20-го века горячие дебаты о существовании атомов еще не были разрешены. 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 Больцманн, видели, что физические теории требуют существования атомов. [9] : 13–14

Радиоактивность была обнаружена в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем во время работы с фосфоресцентными 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, которые обладали еще большей проникающей способностью. [1] : 8–9 Эти излучения вскоре были идентифицированы с известными частицами: бета-лучи оказались электронами.Вальтер Кауфманн в 1902 году; Резерфорд и Томас Ройдс в 1907 году показали, что альфа-лучи являются ионами гелия ; и гамма-лучи были показаны как электромагнитное излучение, то есть форма света , Резерфорд и Эдвард Андраде в 1914 году. [1] : 61–62, 87 Эти излучения также были идентифицированы как исходящие от атомов, следовательно, они предоставили ключи к разгадке. процессам, происходящим 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 [ править ]

Смотрите также: атомная теория и модель сливового пудинга
Схематическое из ядра атома индикации
β-
излучение, испускание быстрого электрона из ядра (сопутствующий антинейтрино опущен). В модели ядра Резерфорда красные сферы были протонами с положительным зарядом, а синие сферы - протонами, прочно связанными с электроном без общего заряда.
На вставке показан бета-распад свободного нейтрона в его современном понимании; в этом процессе создаются электрон и антинейтрино.

В Манчестерском университете между 1908 и 1913 годами Резерфорд руководил Хансом Гейгером и Эрнестом Марсденом в серии экспериментов, чтобы определить, что происходит, когда альфа-частицы разлетаются от металлической фольги. Эти измерения, которые теперь называются экспериментом с золотой фольгой Резерфорда или экспериментом Гейгера-Марсдена, сделали необычайное открытие, что альфа-частицы иногда рассеиваютсяпод большим углом при прохождении через тонкую золотую фольгу. Рассеяние показало, что альфа-частицы отклоняются небольшой, но плотной составляющей атомов. Основываясь на этих измерениях, к 1911 году Резерфорду стало очевидно, что атом состоит из небольшого массивного ядра с положительным зарядом, окруженного гораздо большим облаком отрицательно заряженных электронов . Концентрированная атомная масса требовалась для обеспечения наблюдаемого отклонения альфа-частиц, и Резерфорд разработал математическую модель, объясняющую рассеяние. [2]

Модель Резерфорда была очень влиятельной, мотивировав модель Бора для электронов, вращающихся вокруг ядра в 1913 году [12], и в конечном итоге привела к квантовой механике к середине 1920-х годов.

Открытие изотопов [ править ]

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] К 1910 году около 40 различных радиоактивных элементов, называемых радиоэлементами , были идентифицированы между ураном и свинцом, хотя периодическая таблица допускала только 11 элементов. Содди и Казимеж Фаянснезависимо обнаруженное в 1913 году, элемент, подвергающийся альфа-распаду, будет производить элемент на два места левее в периодической системе, а элемент, претерпевающий бета-распад, будет производить элемент на одно место правее в периодической системе. Кроме того, те радиоэлементы, которые находятся в одних и тех же местах периодической системы, химически идентичны. Содди назвал эти химически идентичные элементы изотопами . [14] : 3–5 [15] За исследования радиоактивности и открытие изотопов Содди был удостоен Нобелевской премии по химии 1921 года. [16]

Копия третьего масс-спектрометра Aston

Строительство с работы Томсон на прогиб положительно заряженных атомов электрических и магнитных полей, Фрэнсис Астон построил первый масс - спектрограф в Кавендишской лаборатории в 1919 г. Его цель, которую он легко достигнуто, было разделение двух изотопов неона ,20
Ne
 и 22
Ne
. Астон обнаружил, что массы всех частиц являются целыми числами ( правило целых чисел ): то есть массы всех изотопов являются целыми числами, кратными массе атома водорода . В этих измерениях Астон произвольно вычислил свои массы относительно кислорода-16 , который, как он решил, имел массу ровно 16. [4] (Сегодня атомная единица массы (а.е.м.) относится к углероду-12 . [17]По иронии судьбы, единственным исключением из этого правила был сам водород, масса которого составляла 1,008. Избыточная масса была небольшой, но выходила далеко за пределы экспериментальной неопределенности. Астон и другие быстро поняли, что несоответствие происходит из-за энергии связи атомов, то есть масса ряда атомов водорода, связанных в один атом, должна быть меньше суммы масс отдельных атомов водорода. [4] Работа Астона над изотопами принесла ему Нобелевскую премию 1922 года по химии за открытие изотопов в большом количестве нерадиоактивных элементов и за формулировку правила целых чисел. [18] Отмечая недавнее открытие Астоном энергии связи ядра в 1920 году, Артур Эддингтонпредположил, что звезды могут получать свою энергию путем плавления водорода (протонов) в гелий и что более тяжелые элементы могут образовываться в звездах. [19]

Атомный номер и закон Мозли [ править ]

Основная статья: закон Мозли

Резерфорд и другие отметили несоответствие между массой атома, вычисленной в атомных единицах массы, и приблизительным зарядом, требуемым на ядре для работы модели Резерфорда. Требуемый заряд атомного ядра обычно составлял около половины его атомной массы. [20] : 82 Антониус ван ден Брук смело предположил, что требуемый заряд, обозначенный Z , не был половиной атомного веса элементов, а вместо этого был точно равен порядковому положению элемента в периодической таблице . [1] : 228В то время не было известно, что расположение элементов в периодической таблице имеет какое-либо физическое значение. Однако, если элементы были упорядочены на основе увеличения атомной массы, периодичность в химических свойствах проявлялась. Однако исключения из этой периодичности были очевидны, например, кобальт и никель. [а] [21] : 180

В 1913 году в Манчестерском университете Генри Мозли обсуждал новую модель атома Бора с посетившим его Бором. [20] 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. [22] : 346 В 1913-1914 годах Мозли проверил вопрос экспериментально, применив методы дифракции рентгеновских лучей . Он обнаружил, что наиболее интенсивная коротковолновая линия в рентгеновском спектре определенного элемента, известная какК-альфа линия, была связана с положением элемента в периодической таблице, то есть, его атомный номер, Z . Действительно, Мозли ввел эту номенклатуру. [5] : §1.1.2 Мозли обнаружил, что частоты излучения просто связаны с атомным номером элементов для большого числа элементов. [23] [5] : 5 [21] : 181

В течение года было отмечено, что уравнение для связи, теперь называемое законом Мозли , может быть объяснено в терминах модели Бора 1913 года с разумными дополнительными предположениями об атомной структуре в других элементах. [24] : 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 на атомном ядре. Элементы могут быть упорядочены в периодической системе в порядке атомного номера, а не атомного веса. [25] : 127 Результат связал воедино организацию периодической таблицы, модели Бора для атома, [26] : 56и модель Резерфорда для альфа-рассеяния на ядрах. Резерфорд, Бор и другие назвали это важным достижением в понимании природы атомного ядра. [27]

Дальнейшие исследования в области атомной физики были прерваны началом Первой мировой войны . Мозли был убит в 1915 году в битве при Галлиполи , [28] [21] : 182 , а ученик Резерфорда Джеймс Чедвик был интернирован в Германии на время войны 1914-1918. [29] В Берлине была прервана исследовательская работа Лиз Мейтнер и Отто Хана по определению цепочек радиоактивного распада радия и урана путем точного химического разделения. [9] : §4 Мейтнер большую часть войны проработала рентгенологом и рентгенологом.техником на австрийском фронте, в то время как Хан, химик , работал над исследованием войны с отравляющими газами . [9] : 61–62, 68

Атом Резерфорда [ править ]

Эрнест Резерфорд
Смотрите также: Открытие протона

В 1920 году Резерфорд прочитал бакерианскую лекцию в Королевском обществе под названием «Ядерное строение атомов», в которой был кратко изложены результаты недавних экспериментов с атомными ядрами и выводы относительно структуры атомных ядер. [30] [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 массе атома. Но поскольку каждое ядро ​​водорода имело заряд +1, ядру требовалось меньшее количество «внутренних электронов», каждый с зарядом -1, чтобы дать ядру его правильный общий заряд. Масса протонов примерно в 1800 раз больше, чем масса электронов, поэтому масса электронов случайна в этом вычислении.[1] : 230–231 Такая модель соответствовала рассеянию альфа-частиц на тяжелых ядрах, а также заряду и массе многих идентифицированных изотопов. У протон-электронной модели были и другие мотивы. Как заметил в то время Резерфорд, «у нас есть веские основания полагать, что ядра атомов содержат электроны, а также положительно заряженные тела ...», [30] : 376–377, а именно, было известно, что бета-излучение представляет собой электроны. испускается из ядра. [8] : 21 [5] : 5–6

В этой лекции Резерфорд высказал предположение о существовании новых частиц. Было известно, что альфа-частица очень стабильна, и предполагалось, что она сохраняет свою идентичность в ядре. Предполагалось, что альфа-частица состоит из четырех протонов и двух тесно связанных электронов, что дает ей заряд +2 и массу 4. В статье 1919 года [31] Резерфорд сообщил об очевидном открытии новой двухзарядной частицы с массой 3, обозначенной как X ++, интерпретируемый как состоящий из трех протонов и тесно связанного электрона. Этот результат подсказал Резерфорду вероятное существование двух новых частиц: одной из двух протонов с тесно связанным электроном, а другой - из одного протона и тесно связанного электрона. Позже было установлено, что частица X ++ имеет массу 4 и является просто альфа-частицей с низкой энергией. [8] :25 Тем не менее Резерфорд предположил существование дейтрона, заряженной частицы +1 с массой 2, и нейтрона, нейтральной частицы с массой 1. [30] : 396 Первое - это ядро дейтерия , обнаруженное в 1931 году Гарольдом. Юри . [32] Масса гипотетической нейтральной частицы будет мало отличаться от массы протона. Резерфорд определил, что такую ​​частицу с нулевым зарядом будет трудно обнаружить имеющимися методами. [30] : 396

К 1921 году Резерфорд и Уильям Harkins были независимо друг от друга назвали незаряженных частиц нейтронов , [33] [5] : 6 , а приблизительно в то же время слово протон был принят для ядра водорода. [34] Neutron, по-видимому, был создан из латинского корня, обозначающего нейтральный, и греческого окончания -on (путем имитации электрона и протона ). [35] [36] Однако упоминания слова нейтрон в связи с атомом можно найти в литературе еще в 1899 году.[1] : 398 [37]

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

Гипотеза Резерфорда не получила широкого признания. В 1931 г. в монографии по Конституции атомного ядра и радиоактивность , Джордж Гамов , затем в Институте теоретической физики в Копенгагене, не говоря уже о нейтрон. [38] Во время своих измерений в Париже в 1932 году, которые должны были привести к открытию нейтрона, Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио не знали об этой гипотезе. [39]

Проблемы гипотезы ядерных электронов [ править ]

На протяжении 1920-х годов физики предполагали, что атомное ядро ​​состоит из протонов и «ядерных электронов». [8] : 29–32 [40] Согласно этой гипотезе, ядро азота-14 ( 14 N) будет состоять из 14 протонов и 7 электронов, так что у него будет чистый заряд +7 элементарных единиц заряда и масса 14 атомных единиц массы. Это ядро ​​также будет вращаться вокруг еще 7 электронов, названных Резерфордом «внешними электронами» [30] : 375, чтобы завершить атом 14 N. Однако вскоре стали очевидны проблемы с гипотезой.

Ральф Крониг в 1926 году указал, 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 вызывать сверхтонкие расщепления спектральных линий, подобные эффекту Зеемана , но таких эффектов не наблюдалось. [41] : 199 Казалось, что магнитный момент электрона исчезает, когда он находится внутри ядра. [1] : 299

В то время как на посещение Утрехтского университета в 1928 году, Крониг узнал о неожиданном аспекте вращательного спектра N 2 + . Прецизионные измерения, сделанные Леонардом Орнштейном , директором Утрехтской физической лаборатории, показали, что спин ядра азота должен быть равен единице. Однако, если ядро азота-14 ( 14 N) состоит из 14 протонов и 7 электронов, нечетное число частиц со спином 1/2, то 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 [42] : 117

Наблюдения вращательных уровней энергии двухатомных молекул с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния с Franco Разетти в 1929 году были несовместимы со статистикой , ожидаемой от протона-электронной гипотезы. Разетти получил полосовые спектры молекул H 2 и N 2 . В то время как линии для обеих двухатомных молекул показали чередование интенсивности между светлым и темным, картина чередования для H 2 противоположна таковой для N 2 . После тщательного анализа этих экспериментальных результатов немецкие физики Вальтер Хайтлер и Герхард Герцбергпоказал, что ядра водорода подчиняются статистике Ферми, а ядра азота - статистике Бозе. Однако неопубликованный тогда 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». [42] : 117–118

Парадокс Клейна , [43] обнаружен Oskar Klein в 1928 году, представлены далее квантовой механики возражения к понятию электрона ограниченного внутри ядра. Полученный из уравнения Дирака , этот ясный и точный парадокс предполагает, что электрон, приближающийся к высокому потенциальному барьеру, имеет высокую вероятность прохождения через барьер [38] в процессе создания пары . По-видимому, электрон не может удерживаться внутри ядра какой-либо потенциальной ямой. Смысл этого парадокса в то время активно обсуждался. [41] : 199–200

Примерно к 1930 году было общепризнано, что трудно согласовать протон-электронную модель ядер с соотношением неопределенностей Гейзенберга в квантовой механике. [41] : 199 [1] : 299 Это соотношение, Δ х ⋅Δ р ≥ 1 / 2 ħ , означает , что электрон ограничена областью размером атомного ядра , как правило , обладает кинетической энергией не менее 40 МэВ, [1] : 299 [b], что больше наблюдаемой энергии бета-частиц, испускаемых ядром. [1]Такая энергия также намного больше, чем энергия связи нуклонов [44] : 89, которая, как показали Астон и другие, меньше 9 МэВ на нуклон. [45] : 511

В 1927 году Чарльз Эллис и У. Вустер из Кавендишской лаборатории измерили энергии электронов β-распада. Они обнаружили, что распределение энергии от 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 сохранялась в процессе "ядерных электронов". Действительно, в 1929 году Бор предложил изменить закон сохранения энергии, чтобы учесть непрерывное распределение энергии. Предложение получило поддержку Вернера Гейзенберга. Такие соображения, по-видимому, были разумными, поскольку законы квантовой механики совсем недавно перевернули 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 изобретено множество теорий, чтобы объяснить, почему приведенные выше аргументы могут быть ошибочными. [46] : 4–5 В своей монографии 1931 года Гамов резюмировал все эти противоречия, пометив утверждения, касающиеся электронов в ядре, предупреждающими символами. [40] : 23

Открытие нейтрона [ править ]

В 1930 году Вальтер Боте и Герберт Беккер из Гиссена , Германия, обнаружили, что если энергичные альфа-частицы, испускаемые полонием, падают на определенные легкие элементы, в частности, бериллий (9
4Быть
), бор (11
5B
) или лития (7
3Ли
) возникло необычно проникающее излучение. Бериллий производил наиболее интенсивное излучение. Полоний очень радиоактивен, производит сильное альфа-излучение, и в то время его обычно использовали для экспериментов по рассеянию. [38] : 99–110 На альфа-излучение может влиять электрическое поле, поскольку оно состоит из заряженных частиц. Однако на наблюдаемое проникающее излучение не влияло электрическое поле, поэтому считалось, что это гамма-излучение . Излучение было более проникающим, чем любые известные гамма-лучи, и детали экспериментальных результатов было трудно интерпретировать. [47] [48] [38]

Схематическая диаграмма эксперимента, использованного для открытия нейтрона в 1932 году. Слева, источник полония использовался для облучения бериллия альфа-частицами, которые индуцировали незаряженное излучение. Когда это излучение попадает в парафиновый воск, происходит выброс протонов. Протоны наблюдались с помощью небольшой ионизационной камеры. По материалам Chadwick (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 испустит протоны очень высокой энергии (5 МэВ). [49] Это наблюдение само по себе не противоречило предполагаемой природе гамма-лучей нового излучения, но эта интерпретация ( комптоновское рассеяние ) имела логические проблемы. С точки зрения энергии и импульса, гамма-луч должен обладать невероятно высокой энергией (50 МэВ), чтобы рассеять массивный протон. [5] : §1.3.1 В Риме молодой физик Этторе Майораназаявил, что способ, которым новое излучение взаимодействует с протонами, требует новой нейтральной частицы. [50]

Узнав о результатах в Париже, ни Резерфорд, ни Джеймс Чедвик из Кавендишской лаборатории не поверили гипотезе гамма-лучей. [51] При содействии Norman перо , [52] Чэдвик быстро провели серию экспериментов , показывающих , что гамма - гипотеза несостоятельна. В прошлом году Чедвик, Дж.Э.Р. Констебль и Е.К. Поллард уже провели эксперименты по разложению легких элементов с использованием альфа-излучения полония. [53] 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: 9Be + 4 He (α) → 12 C + 1 n. После парижского эксперимента он направил излучение на парафиновый воск, углеводород с высоким содержанием водорода, что позволило создать мишень, насыщенную протонами. Как и в парижском эксперименте, излучение энергетически рассеяло часть протонов. [c] Чедвик измерил дальность действия этих протонов, а также измерил, как новое излучение воздействует на атомы различных газов. [54] Он обнаружил, что новое излучение состоит не из гамма-лучей, а из незаряженных частиц с массой примерно такой же, как у протона . Эти частицы были нейтронами. [55] [6] [56] [57] Чедвик получил Нобелевскую премию по физикев 1935 г. за это открытие. [58]

1932 год позже был назван " annus mirabilis " для ядерной физики в Кавендишской лаборатории [54], когда были открыты нейтрон, искусственный ядерный распад ускорителем частиц Кокрофта-Уолтона и позитрон .

Протонно-нейтронная модель ядра [ править ]

Модели, изображающие уровни энергии ядра и электронов в атомах водорода, гелия, лития и неона. На самом деле диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома.

Учитывая проблемы модели протон-электрон , [40] [59] было быстро принято , что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, хотя точный характер нейтрона первоначально был неясным. Через несколько месяцев после открытия нейтрона Вернер Гейзенберг [60] [61] [62] [57] и Дмитрий Иваненко [63] предложили протон-нейтронные модели ядра. [64]Знаменательные статьи Гейзенберга подошли к описанию протонов и нейтронов в ядре с помощью квантовой механики. Хотя теория Гейзенберга для протонов и нейтронов в ядре была «важным шагом к пониманию ядра как квантово-механической системы» [65], он все же предполагал наличие ядерных электронов. В частности, Гейзенберг предположил, что нейтрон представляет собой смесь протон-электрон, для которой нет квантово-механического объяснения. Гейзенберг не объяснил, 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.нуклоны, различающиеся величиной изоспина ядра квантовые числа.

Протонно-нейтронная модель объяснила загадку диазота. Когда 14 Н была предложена состоять из 3 -х пара каждых из протонов и нейтронов, с дополнительным неспаренным нейтроном и протоном каждого вклада спина 1 / 2  ч в том же направлении для полного спина 1 ч, модель стала жизнеспособной. [66] [67] [68] Вскоре нейтроны стали использоваться для естественного объяснения различий спинов во многих различных нуклидах одним и тем же способом.

Если протон-нейтронная модель ядра решила многие вопросы, она высветила проблему объяснения происхождения бета-излучения. Никакая существующая теория не могла объяснить, как электроны или позитроны [69] могут исходить из ядра. [70] В 1934 году Энрико Ферми опубликовал свою классическую статью, описывающую процесс бета-распада , в котором нейтрон распадается на протон, создавая электрон и (пока еще не открытое) нейтрино . [71] В статье использовалась аналогия с тем, что фотоны или электромагнитное излучение аналогичным образом создавались и разрушались в атомных процессах. Иваненко предложил аналогичную аналогию в 1932 году [66].[72] Теория Ферми требует нейтрона быть спин - 1 / 2 частиц. Теория сохранила принцип сохранения энергии, который был поставлен под сомнение из-за непрерывного распределения энергии бета-частиц. Основная теория бета-распада, предложенная Ферми, была первой, показавшей, как частицы могут создаваться и разрушаться. Он установил общую, базовую теорию взаимодействия частиц слабыми или сильными силами. [71] Хотя эта влиятельная статья выдержала испытание временем, идеи в ней были настолько новыми, что, когда она была впервые представлена ​​в журнале Nature в 1933 году, она была отвергнута как слишком умозрительная. [65]

Природа нейтрона [ править ]

Седьмая Сольвеевская конференция, 1933 г.

Вопрос о том, является ли нейтрон составной частицей протона и электрона, сохранялся в течение нескольких лет после его открытия. [73] [74] В 1932 году Харри Мэсси исследовал модель составного нейтрона, чтобы объяснить его большую проникающую способность через вещество и его электрическую нейтральность, [75] например. Проблема была унаследована от преобладающего мнения 1920-х годов о том, что единственными элементарными частицами были протон и электрон.

Природа нейтрона была главной темой обсуждения на 7-й Сольвеевской конференции, состоявшейся в октябре 1933 года, на которой присутствовали Гейзенберг, Нильс Бор , Лиз Мейтнер , Эрнест Лоуренс , Ферми, Чедвик и другие. [65] [76] Как сформулировал Чедвик в своей Бейкерской лекции в 1933 году, основным вопросом была масса нейтрона относительно протона. Если бы масса нейтрона была меньше, чем объединенные массы протона и электрона (1.0078  u ), то нейтрон может быть протон-электронным составом из-за дефекта массы из-за энергии связи ядра . Если больше, чем объединенные массы, то нейтрон был элементарным, как протон. [56] На этот вопрос было сложно ответить, потому что масса электрона составляет всего 0,05% от массы протона, поэтому требовались исключительно точные измерения.

Сложность измерения иллюстрируется широким диапазоном значений массы нейтрона, полученными с 1932 по 1934 год. Принятое сегодня значение 1,008 66  у . В статье Чедвика 1932 года, сообщающей об открытии, он оценил массу нейтрона между1.005  u и1,008  у . [51] Путем бомбардировки бора альфа-частицами Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили высокое значение1,012  ед. , В то время как команда Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета измерила небольшое значение1.0006  u на новом циклотроне . [77]

В 1935 году Чедвик и его докторант Морис Голдхабер решили проблему, сообщив о первом точном измерении массы нейтрона. Они использовали гамма-лучи таллия- 208 ( 208 Tl) с энергией 2,6 МэВ (тогда известного как торий C " ) для фотораспада дейтрона [78]

2 1D + γ → 1 1ЧАС + п

В этой реакции образующиеся протон и нейтрон имеют примерно равную кинетическую энергию, поскольку их массы примерно равны. Кинетическая энергия образовавшегося протона могла быть измерена (0,24 МэВ), и, следовательно, могла быть определена энергия связи дейтрона (2,6 МэВ - 2 (0,24 МэВ) = 2,1 МэВ, или0,0023  ед. ). Тогда массу нейтрона можно было бы определить с помощью простого баланса масс.

м д + быть знак равно м п + m n

где m d, p, n относятся к массе дейтрона, протона или нейтрона, а be - энергия связи. Массы дейтрона и протона были известны; Чедвик и Голдхабер использовали значения 2,0142 ед. И 1,0081 ед. Соответственно. Они обнаружили, что масса нейтрона была немного больше массы протона.1.0084  u или1.0090  u , в зависимости от точного значения массы дейтрона. [7] Масса нейтрона была слишком большой для протон-электронного соединения, поэтому нейтрон был идентифицирован как элементарная частица. [51] Чедвик и Голдхабер предсказали, что свободный нейтрон будет способен распадаться на протон, электрон и нейтрино ( бета-распад ).

Нейтронная физика 1930-х годов [ править ]

Смотрите также: Магнитный момент нейтрона , Энрико Ферми , Лиз Мейтнер и Отто Хан

Вскоре после открытия нейтрона косвенные свидетельства показали, что у нейтрона было неожиданное ненулевое значение магнитного момента. Попытки измерить магнитный момент нейтрона начались с открытия Отто Штерном в 1933 году в Гамбурге, что протон имеет аномально большой магнитный момент. [79] [80] К 1934 году группы под руководством Стерна, находящегося сейчас в Питтсбурге , и И. И. Раби в Нью-Йорке независимо пришли к выводу, что магнитный момент нейтрона был отрицательным и неожиданно большим, путем измерения магнитных моментов протона и дейтрона . [74] [81] [82] [83] [84]Значения магнитного момента нейтрона были также определены Робертом Бахером [85] (1933 г.) в Анн-Арборе и И. Я. Таммом и С. А. Альтшулером [74] [86] (1934 г.) в Советском Союзе на основе исследований сверхтонкой структуры атомной энергии. спектры. К концу 1930-х точные значения магнитного момента нейтрона были получены группой Раби с использованием измерений с использованием недавно разработанных методов ядерного магнитного резонанса . [84] Большое значение магнитного момента протона и предполагаемое отрицательное значение магнитного момента нейтрона были неожиданными и вызвали много вопросов. [74]

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 немедленно дало ученым новый инструмент для исследования свойств атомных ядер. Альфа-частицы использовались в предыдущие десятилетия 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, чтобы взаимодействовать с ядрами. Почти одновременно с его открытием нейтроны были использованы Норманом Фезером , коллегой и протеже Чедвика, в экспериментах по рассеянию с помощью азота. [87] Фезер смог показать, что нейтроны, взаимодействующие с ядрами азота, рассеиваются на протоны или вызывают распад азота с образованиембор с испусканием альфа-частицы. Таким образом, Фезер был первым, кто показал, что нейтроны вызывают распад ядер.

В Риме Энрико Ферми бомбардировал более тяжелые элементы нейтронами и обнаружил, что продукты радиоактивны. К 1934 году Ферми использовал нейтроны, чтобы вызвать радиоактивность в 22 различных элементах, многие из которых имеют высокий атомный номер. Заметив, что другие эксперименты с нейтронами в его лаборатории, казалось, лучше работают на деревянном столе, чем на мраморном, Ферми подозревал, что протоны дерева замедляют нейтроны и тем самым увеличивают вероятность взаимодействия нейтрона с ядрами. Поэтому Ферми пропустил нейтроны через парафин, чтобы замедлить их, и обнаружил, что радиоактивность бомбардируемых элементов увеличилась в сотни раз. Сечениедля взаимодействия с ядрами гораздо больше для медленных нейтронов, чем для быстрых нейтронов. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию по физике «за демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, образующихся при нейтронном облучении, а также за связанное с ним открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами» . [88] [89]

Лиз Мейтнер и Отто Хан в своей лаборатории в 1913 году. [9]
Деление ядра, вызванное поглощением нейтрона ураном-235. Тяжелые нуклиды распадаются на более легкие компоненты и дополнительные нейтроны.

В Берлине сотрудничество Лиз Мейтнер и Отто Хана вместе со своим ассистентом Фрицем Штрассманном способствовало исследованию, начатому Ферми и его командой, когда они бомбардировали уран нейтронами. Между 1934 и 1938 годами Хан, Мейтнер и Штрассманн обнаружили в этих экспериментах большое количество радиоактивных продуктов трансмутации, которые они считали трансурановыми . [90] Трансурановые нуклиды - это те, которые имеют атомный номер больше, чем уран (92), образованные в результате поглощения нейтронов; такие нуклиды не встречаются в природе. В июле 1938 года Мейтнер была вынуждена избежать антисемитских преследований в нацистской Германии послеАншлюс , и она смогла обеспечить себе новую должность в Швеции. Решающий эксперимент 16-17 декабря 1938 г. (с использованием химического процесса, называемого « фракционирование радий-барий-мезоторий ») дал загадочные результаты: то, что они понимали как три изотопа радия, вместо этого постоянно вел себя как барий . [9] Радий (атомный номер 88) и барий (атомный номер 56) находятся в одной химической группе . К январю 1939 года Хан пришел к выводу, что то, что они считали трансурановыми нуклидами, было гораздо более легкими нуклидами, такими как барий, лантан , церий и легкие платиноиды . Мейтнер и ее племянник Отто Фришнемедленно и правильно интерпретировал эти наблюдения как результат ядерного деления , термин, введенный Фришем. [91]

Хан и его сотрудники обнаружили расщепление ядер урана, ставшее нестабильным 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 наэлектризовало мировое сообщество физиков-атомщиков и общественность. [9] В своей второй публикации о делении ядер Хан и Штрассманн предсказали существование и высвобождение дополнительных нейтронов в процессе деления. [92] Фредерик Жолио и его команда доказали, что это явление является цепной реакцией в марте 1939 года. В 1945 году Хан получил Нобелевскую премию 1944 года по химии «за открытие деления тяжелых атомных ядер». [93][94]

После 1939 г. [ править ]

Испытание Тринити Манхэттенского проекта в 1945 году стало первой атомной бомбой.
См. Также: Chicago Pile-1 и Хронология открытий частиц.

Открытие ядерного деления в конце 1938 года ознаменовало смещение центров ядерных исследований из Европы в Соединенные Штаты. Большое количество ученых мигрировало в Соединенные Штаты, чтобы избежать неприятностей и антисемитизма в Европе и надвигающейся войны [95] : 407–410 (см. Еврейские ученые и Манхэттенский проект ). Новыми центрами ядерных исследований стали университеты США, в частности Колумбийский университет в Нью-Йорке и Чикагский университет, куда переехал Энрико Ферми [96] [97], а также секретный исследовательский центр в Лос-Аламосе ,Нью-Мексико , основанный в 1942 году, новый дом Манхэттенского проекта . [98] Этот военный проект был сосредоточен на создании ядерного оружия , использующего огромную энергию, высвобождаемую при делении урана или плутония через цепные реакции на основе нейтронов.

Открытия нейтрона и позитрона в 1932 году положили начало открытию многих новых частиц. Мюоны были открыты в 1936 году. Пионы и каоны были открыты в 1947 году, а лямбда-частицы были открыты в 1950 году. В течение 1950-х и 1960-х годов было обнаружено большое количество частиц, называемых адронами . Схема классификации для организации всех этих частиц, независимо предложенная Мюрреем Гелл-Манном [99] и Джорджем Цвейгом [100] [101] в 1964 году, стала известна как кварковая модель.. Согласно этой модели, частицы, такие как протон и нейтрон, не были элементарными, а состояли из различных конфигураций небольшого числа других действительно элементарных частиц, называемых партонами или кварками . Модель кварка получила экспериментальное подтверждение, начиная с конца 1960-х годов, и наконец дала объяснение аномальному магнитному моменту нейтрона. [102] [10]

Видео [ редактировать ]

  • Эрнест Резерфорд подводит итоги состояния ядерной физики в 1935 г. (7 мин., Nobelprize.org)
  • Ганс Бете обсуждает работу Чедвика и Голдхабера по распаду дейтронов. (2 мин., Сеть историй)

Заметки [ править ]

  1. ^ Атомный номер и атомная масса для кобальта равны соответственно 27 и 58,97, для никеля - соответственно 28 и 58,68.
  2. ^ В ядре с радиусом r порядка 5 × 10 -13 см принцип неопределенности требует, чтобы электрон имел импульс p порядка h / r . Такой импульс означает, что электрон имеет (релятивистскую) кинетическую энергию около 40 МэВ. [44] : 89
  3. ^ Поскольку нейтроны и протоны имеют почти равную массу, протоны энергетически рассеиваются от нейтронов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г ч я J к л м Паиш, Abraham (1986). Внутренняя граница . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0198519973.
  2. ^ a b Резерфорд, Э. (1911). «Рассеяние α и β частиц веществом и структура атома» . Философский журнал . Series 6 (21): 669–688. DOI : 10.1080 / 14786440508637080 . Проверено 15 ноября 2017 года .
  3. ^ Longair, MS (2003). Теоретические концепции в физике: альтернативный взгляд на теоретические рассуждения в физике . Издательство Кембриджского университета. С. 377–378. ISBN 978-0-521-52878-8.
  4. ^ a b c Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Сделки Дальтона . 0 (23): 3893–3900. DOI : 10.1039 / a804629h .
  5. ^ Б с д е е г Бирн, J. нейтронах, ядрам, и Материи , Dover Publications, Минеола, Нью - Йорк, 2011, ISBN 0486482383 
  6. ^ a b c d Чедвик, Джеймс (1932). «Существование нейтрона» . Труды Королевского общества А . 136 (830): 692–708. Bibcode : 1932RSPSA.136..692C . DOI : 10.1098 / rspa.1932.0112 .
  7. ^ а б Чедвик, Дж .; Гольдхабер, М. (1935). «Ядерный фотоэффект» . Труды Королевского общества А . 151 (873): 479–493. Bibcode : 1935RSPSA.151..479C . DOI : 10.1098 / rspa.1935.0162 .
  8. ^ Б с д е е Stuewer, Роджер Х. (1983). «Ядерная электронная гипотеза». В Ши, Уильям Р. (ред.). Отто Хан и рост ядерной физики . Дордрехт, Голландия: Издательство Д. Риделя. С. 19–67. ISBN 978-90-277-1584-5.
  9. ^ a b c d e f g Райф, Патрисия (1999). Лиз Мейтнер и рассвет ядерного века . Базель, Швейцария: Birkhäuser. ISBN 978-0-8176-3732-3.
  10. ^ a b Перкинс, Дональд Х. (1982), Введение в физику высоких энергий , Addison Wesley, Reading, Massachusetts, стр.  201–202 , ISBN 978-0-201-05757-7
  11. ^ Мэлли, Марджори (2011), Радиоактивность: История загадочной науки (иллюстрированный ред.), Oxford University Press, ISBN 9780199766413
  12. ^ Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть I» (PDF) . Философский журнал . 26 (151): 1–24. Bibcode : 1913PMag ... 26 .... 1B . DOI : 10.1080 / 14786441308634955 .
  13. ^ "Нобелевская премия по химии 1921 - Фредерик Содди биографический" . Nobelprize.org . Дата обращения 5 сентября 2019 .
  14. ^ Чоппин, Грегори; Лильензин, Ян-Олов; Ридберг, Ян (2013), Радиохимия и ядерная химия (4-е изд.), Academic Press, ISBN 978-0124058972
  15. ^ Другие также предполагали возможность изотопов; Например:
    • Стремхольм Д. и Сведберг Т. (1909) "Untersuchungen über die Chemie der radioactiven Grundstoffe II". (Исследования химии радиоактивных элементов, часть 2), Zeitschrift für anorganischen Chemie , 63 : 197–206; особенно смотри страницу 206.
    • Кэмерон, Александр Томас (1910). Радиохимия . Лондон, Англия: JM Dent & Sons, стр. 141. (Кэмерон также предвидел закон смещения.)
  16. ^ "Нобелевская премия по химии 1921: Фредерик Содди - биографический" . Nobelprize.org . Проверено 16 марта 2014 года .
  17. ^ «Атомные веса и Международный комитет - Исторический обзор» . 26 января 2004 г.
  18. ^ "Нобелевская премия по химии 1922: Фрэнсис У. Астон - биографический" . Nobelprize.org . Проверено 18 ноября 2017 года .
  19. Перейти ↑ Eddington, AS (1920). «Внутреннее строение звезд» (PDF) . Природа . 106 (2653): 233–40. Bibcode : 1920Natur.106 ... 14E . DOI : 10.1038 / 106014a0 . PMID 17747682 . S2CID 36422819 .   
  20. ^ a b Heilbron, JL (1974). HGJ Moseley: Жизнь и письма английского физика, 1887-1915 . Калифорнийский университет Press. ISBN 0520023757.
  21. ^ a b c Авраам Паис (1991). Времена Нильса Бора: в физике, философии и политике . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-852049-2.
  22. ^ Heilbron, Джон (1966), "Работа HGJ Мозли", Isis , 57 (3): 336-364, DOI : 10,1086 / 350143 , JSTOR 228365 , S2CID 144765815  
  23. ^ Мозли, Генри GJ (1913). «Высокочастотные спектры элементов» . Философский журнал . 26 (156): 1024–1034. DOI : 10.1080 / 14786441308635052 .
  24. ^ Бернард, Джаффе (1971), Мозли и нумерация элементов , Doubleday, ASIN B009I5KZGM 
  25. ^ Борн, Макс (2013), Атомная физика (8-е изд.), Courier Corporation, ISBN 9780486318585
  26. ^ Краг, Хельге (2002). Квантовые поколения: история физики в двадцатом веке (переиздание). Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0691095523.
  27. ^ "Устное интервью истории: Нильс Бор, Сессия I" . Американский институт физики , Библиотека и архивы Нильса Бора. 31 октября 1962 . Проверено 25 октября 2017 года .
  28. ^ Реиноз, Питер (7 января 2016). «Ода Генри Мозли» . Huffington Post . Проверено 16 ноября 2017 года .
  29. ^ «Этот месяц в истории физики: май 1932: Чедвик сообщает об открытии нейтрона» . Новости APS . 16 (5). 2007 . Проверено 16 ноября 2017 года .
  30. ^ a b c d e Резерфорд, Э. (1920). «Бейкерская лекция: Ядерное строение атомов» . Труды Королевского общества А . 97 (686): 374–400. Bibcode : 1920RSPSA..97..374R . DOI : 10.1098 / RSPA.1920.0040 .
  31. ^ Резерфорд, Э. (1919). «Столкновение α-частиц с легкими атомами». Философский журнал . 37 : 571.
  32. ^ Юри, H .; Brickwedde, F .; Мерфи, Г. (1932). «Изотоп водорода с массой 2» . Физический обзор . 39 (1): 164–165. Полномочный код : 1932PhRv ... 39..164U . DOI : 10.1103 / PhysRev.39.164 .
  33. ^ Глассон, JL (1921). «Попытки обнаружить наличие нейтронов в разрядной трубке» . Философский журнал . 42 (250): 596. DOI : 10,1080 / 14786442108633801 .
  34. ^ Резерфорд сообщил о принятии Британской ассоциацией слова протон для обозначения ядра водорода в примечании к Массону О. (1921). «XXIV. Строение атомов» . Философский журнал . Серия 6. 41 (242): 281–285. DOI : 10.1080 / 14786442108636219 .
  35. ^ Паули, W. (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg ua . Источники по истории математики и физических наук. 6 . п. 105. DOI : 10.1007 / 978-3-540-78801-0_3 . ISBN 978-3-540-13609-5.
  36. ^ Хендри, Джон, изд. (1984-01-01), Кембриджская физика в тридцатые годы , Бристоль: Adam Hilger Ltd (опубликовано в 1984 г.), ISBN 978-0852747612
  37. Перейти ↑ Feather, N. (1960). «История нейтронов и ядер. Часть 1». Современная физика . 1 (3): 191–203. Bibcode : 1960ConPh ... 1..191F . DOI : 10.1080 / 00107516008202611 .
  38. ^ a b c d Гамов Г. (1931) Конституция атомных ядер и излучения , Оксфорд: Clarendon Press
  39. Перейти ↑ Crowther, JG (1971). «Резерфорд Великий» . Новый ученый и научный журнал . 51 (3): 464–466 . Проверено 27 сентября 2017 года .
  40. ^ a b c Браун, Лори М. (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23. Bibcode : 1978PhT .... 31i..23B . DOI : 10.1063 / 1.2995181 . В течение 1920-х годов физики пришли к мнению, что материя состоит только из двух видов элементарных частиц: электронов и протонов.
  41. ^ a b c Стювер, Роджер Х. (1985). «Нильс Бор и ядерная физика» . На французском языке AP; Кеннеди, П.Дж. (ред.). Нильс Бор: столетний том . Издательство Гарвардского университета. С.  197–220 . ISBN 978-0674624160.
  42. ^ a b Stuewer, Роджер (2018), Эпоха невинности: ядерная физика между Первой и Второй мировыми войнами , Oxford University Press, ISBN 9780192562906
  43. Перейти ↑ Klein, O. (1929). "Die Reflexion von Elektronen an einem Potentialsprung nach der relativistischen Dynamik von Dirac". Zeitschrift für Physik . 53 (3-4): 157. Bibcode : 1929ZPhy ... 53..157K . DOI : 10.1007 / BF01339716 . S2CID 121771000 . 
  44. ^ a b Bethe, H .; Бахер, Р. (1936), "Ядерная физика А. Стационарные состояния ядер" (PDF) , Обзоры современной физики , 8 (82): 82–229, Bibcode : 1936RvMP .... 8 ... 82B , doi : 10.1103 / RevModPhys.8.82
  45. Перейти ↑ Aston, FW (1927). «Бейкерская лекция - Новый масс-спектрограф и правило целых чисел» . Труды Королевского общества А . 115 (772): 487–514. Bibcode : 1927RSPSA.115..487A . DOI : 10.1098 / rspa.1927.0106 .
  46. ↑ Кеннет С. Крейн (5 ноября 1987 г.). Введение в ядерную физику . Вайли. ISBN 978-0-471-80553-3.
  47. ^ Bothe, W .; Беккер, Х. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Искусственное возбуждение ядерного γ-излучения]. Zeitschrift für Physik (на немецком языке). 66 (5–6): 289. Bibcode : 1930ZPhy ... 66..289B . DOI : 10.1007 / BF01390908 . S2CID 122888356 . 
  48. ^ Беккер, H .; Боте, W. (1932). «Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen» [Γ-лучи, возбужденные в боре и бериллии]. Zeitschrift für Physik (на немецком языке). 76 (7–8): 421. Bibcode : 1932ZPhy ... 76..421B . DOI : 10.1007 / BF01336726 . S2CID 121188471 . 
  49. ^ Жолио-Кюри, Ирен; Жолио, Фредерик (1932). "Emission de protons de grande vitesse par les субстанции hydrogénées sous l'influence des Rayons γ très pénétrants" [Эмиссия высокоскоростных протонов гидрогенизированными веществами под действием очень проникающих γ-лучей]. Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences (на французском языке). 194 : 273.
  50. ^ Zichichi А., Этторе Майоран: гений и тайна , CERN Courier , 25 июля 2006, дата доступа: 16 ноября 2017.
  51. ^ а б в Браун, А. (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика . Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780198539926.
  52. ^ "Устное интервью истории: Норман Фезер, Сессия I" . Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора. 25 февраля 1971 . Проверено 16 ноября 2017 года .
  53. ^ Chadwick, J .; Констебль, JER; Поллард, EC (1931). «Искусственный распад α-частицами» . Труды Королевского общества А . 130 (814): 463–489. Bibcode : 1931RSPSA.130..463C . DOI : 10.1098 / RSPA.1931.0017 .
  54. ^ a b «На волне физики: Резерфорд в Кембридже, 1919–1937» . Ядерный мир Резерфорда . Американский институт физики. 2011–2014 гг . Проверено 19 августа 2014 .
  55. ^ Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона» . Природа . 129 (3252): 312. Bibcode : 1932Natur.129Q.312C . DOI : 10.1038 / 129312a0 . S2CID 4076465 . 
  56. ^ a b Чедвик, Дж. (1933). «Бейкерская лекция. - Нейтрон» . Труды Королевского общества А . 142 (846): 1–25. Bibcode : 1933RSPSA.142 .... 1C . DOI : 10.1098 / rspa.1933.0152 .
  57. ^ a b Лей, Вилли (октябрь 1966 г.). «Отложенное открытие» . Довожу до вашего сведения. Научная фантастика Галактики . С. 116–127.
  58. ^ "Нобелевская премия по физике 1935: Джеймс Чедвик - биографический" . Нобелевский фонд . Проверено 18 ноября 2017 года .
  59. ^ Friedlander, G .; Кеннеди, JW; Миллер, Дж. М. (1964) Ядерная и радиохимия (2-е издание), Wiley, стр. 22–23 и 38–39.
  60. ^ Гейзенберг, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik . 77 (1–2): 1–11. Bibcode : 1932ZPhy ... 77 .... 1H . DOI : 10.1007 / BF01342433 . S2CID 186218053 . 
  61. ^ Гейзенберг, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. II". Zeitschrift für Physik . 78 (3–4): 156–164. Bibcode : 1932ZPhy ... 78..156H . DOI : 10.1007 / BF01337585 . S2CID 186221789 . 
  62. ^ Гейзенберг, W. (1933). "Über den Bau der Atomkerne. III". Zeitschrift für Physik . 80 (9–10): 587–596. Bibcode : 1933ZPhy ... 80..587H . DOI : 10.1007 / BF01335696 . S2CID 126422047 . 
  63. ^ Iwanenko, DD, Нейтрон гипотеза, Nature 129 (1932) 798.
  64. ^ Миллер А.И. Ранняя квантовая электродинамика: Справочник , Издательство Кембриджского университета, Кембридж, 1995, ISBN 0521568919 , стр. 84–88.  ISBN 0521568919 
  65. ^ а б в Браун, Л. М.; Рехенберг, Х. (1996). Происхождение концепции ядерных сил . Бристоль и Филадельфия: Издательский институт физики. п. 33 . ISBN 978-0750303736. протонно-нейтронная модель Гейзенберга.
  66. ^ a b Иваненко Д. (1932). "Sur la конституция атомного оружия". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris . 195 : 439–441.
  67. ^ Бахер, РФ ; Кондон, ЕС (1932). «Вращение нейтрона». Физический обзор . 41 (5): 683–685. Полномочный код : 1932PhRv ... 41..683G . DOI : 10.1103 / PhysRev.41.683 .
  68. Перейти ↑ Whaling, W. (2009). «Роберт Ф. Бачер 1905–2004» (PDF) . Биографические воспоминания Национальной академии наук . Архивировано из оригинального (PDF) 31 мая 2014 года . Проверено 21 марта 2015 .
  69. ^ Бете, Х .; Пайерлс, Р. (1934). «Нейтрино». Природа . 133 (3362): 532–533. Bibcode : 1934Natur.133..532B . DOI : 10.1038 / 133532a0 . S2CID 4001646 . 
  70. ^ Ян, Чен Нин (2012). "Теория β-распада Ферми". Международный журнал современной физики . 27 (3, 4): 1230005-1–1230005-7. Bibcode : 2012IJMPA..2730005Y . DOI : 10.1142 / S0217751X12300050 .
  71. ^ a b Уилсон, Фред Л. (1968). "Теория бета-распада Ферми". Являюсь. J. Phys . 36 (12): 1150–1160. Bibcode : 1968AmJPh..36.1150W . DOI : 10.1119 / 1.1974382 .
  72. ^ Иваненко, Д. (1932). "Neutronen und kernelektronen". Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion . 1 : 820–822.
  73. ^ Kurie, ФНД (1933). «Столкновения нейтронов с протонами». Физический обзор . 44 (6): 463. Полномочный код : 1933PhRv ... 44..463K . DOI : 10.1103 / PhysRev.44.463 .
  74. ^ a b c d Breit, G .; Раби, II (1934). «Об интерпретации настоящих значений ядерных моментов». Физический обзор . 46 (3): 230. Полномочный код : 1934PhRv ... 46..230B . DOI : 10.1103 / PhysRev.46.230 .
  75. ^ Massey, HSW (1932). «Прохождение нейтронов через вещество» . Труды Королевского общества А . 138 (835): 460–469. Bibcode : 1932RSPSA.138..460M . DOI : 10.1098 / rspa.1932.0195 .
  76. ^ Sime, RL (1996). Лиз Мейтнер: жизнь в физике . Калифорнийский университет Press. ISBN 978-0520089068. нейтрон.
  77. Перейти ↑ Seidel, RW (1989). Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса Беркли . Калифорнийский университет Press. ISBN 9780520064263.
  78. ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный фотоэффект: разрушение диплома гамма-лучами» . Природа . 134 (3381): 237–238. Bibcode : 1934Natur.134..237C . DOI : 10.1038 / 134237a0 . S2CID 4137231 . 
  79. ^ Frisch, R .; Стерн, О. (1933). "Uber die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. I / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитный момент протона. I." Zeitschrift für Physik . 84 (1–2): 4–16. Bibcode : 1933ZPhy ... 85 .... 4F . DOI : 10.1007 / bf01330773 . S2CID 120793548 .  
  80. ^ Эстерман, I .; Стерн, О. (1933). "Uber die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. II / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитный момент протона. I." Zeitschrift für Physik . 85 (1-2): 17-24. Bibcode : 1933ZPhy ... 85 ... 17E . DOI : 10.1007 / BF01330774 . S2CID 186232193 .  
  81. ^ Эстерман, I .; Стерн, О. (1934). «Магнитный момент дейтона» . Физический обзор . 45 (10): 761 (A109). Полномочный код : 1934PhRv ... 45..739S . DOI : 10.1103 / PhysRev.45.739 .
  82. ^ Раби, II; Kellogg, JM; Захария, младший (1934). «Магнитный момент протона». Физический обзор . 46 (3): 157. Bibcode : 1934PhRv ... 46..157R . DOI : 10.1103 / PhysRev.46.157 .
  83. ^ Раби, II; Kellogg, JM; Захария, младший (1934). «Магнитный момент дейтона». Физический обзор . 46 (3): 163. Полномочный код : 1934PhRv ... 46..163R . DOI : 10.1103 / PhysRev.46.163 .
  84. ^ a b Ригден, Джон С. (2000). Лави, ученый и гражданин . Издательство Гарвардского университета. ISBN 9780674004351.
  85. ^ Bacher РФ (1933). «Заметка о магнитном моменте ядра азота» (PDF) . Физический обзор . 43 (12): 1001. Полномочный код : 1933PhRv ... 43.1001B . DOI : 10.1103 / PhysRev.43.1001 .
  86. ^ Тамм, IY; Альтшулер, С.А. (1934). «Магнитный момент нейтрона» . Доклады Академии Наук СССР . 8 : 455 . Проверено 30 января 2015 года .
  87. ↑ Перо, Н. (1 июня 1932 г.). «Столкновения нейтронов с ядрами азота» . Труды Королевского общества А . 136 (830): 709–727. Bibcode : 1932RSPSA.136..709F . DOI : 10.1098 / rspa.1932.0113 .
  88. ^ "Нобелевская премия по физике 1938: Энрико Ферми - биографический" . Nobelprize.org . Проверено 18 ноября 2017 года .
  89. ^ Купер, Дэн (1999). Энрико Ферми: И революции в современной физике . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-511762-2. OCLC  39508200 .
  90. Перейти ↑ Hahn, O. (1958). «Открытие деления». Scientific American . 198 (2): 76. Bibcode : 1958SciAm.198b..76H . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0258-76 .
  91. ^ Мейтнер, Л .; Фриш, штат Орегон (1939). «Распад урана нейтронами: новый тип ядерной реакции». Природа . 143 (3615): 239. Bibcode : 1939Natur.143..239M . DOI : 10.1038 / 143239a0 . S2CID 4113262 . 
  92. ^ Hahn, O .; Штрассманн, Ф. (10 февраля 1939 г.). «Доказательство образования активных изотопов бария из урана и тория, облученных нейтронами; доказательство существования более активных фрагментов, полученных при делении урана». Die Naturwissenschaften . 27 (6): 89–95. Bibcode : 1939NW ..... 27 ... 89H . DOI : 10.1007 / BF01488988 . S2CID 33512939 . 
  93. ^ "Нобелевская премия по химии 1944: Отто Хан - биографический" . Nobelprize.org . Проверено 18 ноября 2017 года .
  94. ^ Бернштейн, Джереми (2001). Урановый клуб Гитлера: секретные записи в Farm Hall . Нью-Йорк: Коперник. п. 281 . ISBN 978-0-387-95089-1.
  95. Перейти ↑ Isaacson, Walter (2007). Эйнштейн: его жизнь и Вселенная . Саймон и Шустер. ISBN 978-0743264747.
  96. ^ "О Энрико Ферми" . Библиотека Чикагского университета: Цифровая деятельность и коллекции . Путеводитель по коллекции Энрико Ферми, Исследовательский центр специальных коллекций, Библиотека Чикагского университета . Проверено 24 ноября 2017 года .
  97. ^ «Ферми в Колумбии: Манхэттенский проект и первая ядерная установка» . Факультет физики Колумбийского университета . Архивировано из оригинального 29 октября 2017 года . Проверено 24 ноября 2017 года .
  98. ^ Роудс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-671-44133-3.
  99. Перейти ↑ Gell-Mann, M. (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике . 8 (3): 214–215. Bibcode : 1964PhL ..... 8..214G . DOI : 10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3 .
  100. ^ Цвейг, Г. (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения" (PDF) . Отчет ЦЕРН № 8182 / TH.401 .
  101. ^ Цвейг, Г. (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II" (PDF) . Отчет ЦЕРН № 8419 / TH.412 .
  102. ^ Gell, Y .; Лихтенберг, ДБ (1969). «Кварковая модель и магнитные моменты протона и нейтрона». Il Nuovo Cimento . Series 10. 61 (1): 27–40. Bibcode : 1969NCimA..61 ... 27G . DOI : 10.1007 / BF02760010 . S2CID 123822660 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Аннотированная библиография по нейтронам из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос
  • Абрахам Пайс , внутренняя граница , Оксфорд: издательство Оксфордского университета, 1986. ISBN 0198519974 . 
  • Хервиг Шоппер , Слабые взаимодействия и ядерный бета-распад , Издательство, Северная Голландия. Co., 1966. OCLC 644015779 
  • Рут Левин Сайм , Лиз Мейтнер: жизнь в физике , Беркли, Калифорнийский университет Press, 1996. ISBN 0520208609 . 
  • Роджер Х. Стювер , "Ядерная электронная гипотеза". В книге «Отто Хан и рост ядерной физики» , Уильям Р. Ши, изд. Дордрехт, Голландия: Издательство Д. Риделя. С. 19–67, 1983. ISBN 90-277-1584-X . 
  • Син-Итиро Томонага , История вращения , Издательство Чикагского университета, 1997. ISBN 9780226807942