长沙众志艺术学校图片:1.质子是由哪位科学家发现并确认的?简要介绍起发现过程。

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1.中子、质子的发现

在早期的放射性研究中,卢瑟福已经发现放射性物质所发出的射线实际属于不同的种类,他把带正电的命名为α射线,把带负电的命名为β射线,把那些不受磁场影响的电磁波称为γ射线。1910年,卢瑟福用α粒子轰击原子,发现了原子核的存在。从而建立了原子的有核模型。

如果原子有核,那么原子核是由什么构成的呢?由于原子表现出电中性,它一定是带正电的,其带电量与核外电子所带负电量一样。1914年,卢瑟福用阴极射线轰击氢,结果使氢原子的电子被打掉,变成了带正电的阳离子,它实际上就是氢的原子核。卢瑟福推测,它就是人们从前所发现的与阴极射线相对的阳极射线,它的电荷量为一个单位,质量也为一个单位,卢瑟福将之命名为质子。

1919年,卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子,结果发现有质子从氮原子核中被打出,而氮原子也变成了氧原子。这可能是人类第一次真正将一种元素变成另一种元素,几千年来炼金术士的梦想第一次成为现实。但是,这种元素的嬗变暂时还没有实用价值,因为几十万个粒子中才有一个被高能粒子打中。到1924年,卢瑟福已经从许多种轻元素的原子核中打出了质子,进一步证实了质子的存在。

发现了电子和质子之后,人们一开始猜测原子核由电子和质子组成,因为α粒子和β粒子都是从原子核里放射出来的。但卢瑟福的学生莫塞莱(1887—1915年)注意到,原子核所带正电数与原子序数相等,但原子量却比原子序数大,这说明,如果原子核光由质子和电子组成,它的质量将是不够的,因为电子的质量相比起来可以忽略不计。基于此,卢瑟福早在1920年就猜测可能还有一种电中性的粒子。

卢瑟福的另一位学生查德威克(1891—1974年)就在卡文迪许实验室里寻找这种电中性粒子,他一直在设计一种加速办法使质子获得高能,从而撞击原子核,以发现有关中性粒子的证据。1929年,他准备对铍原子进行轰击,因为它在α粒子的撞击下不发射质子,有可能分裂成两个α粒子和一个中子。

与此同时,德国物理学家波特及其学生贝克尔已经先走一步。从1928年开始,他们就在做对铍原子核的轰击实验,结果发现,当用α粒子轰击它时,它能发射出穿透力极强的射线,而且该射线呈电中性。但他们断定这是一种特殊的γ射线。在法国,居里夫人的女婿和女儿约里奥—居里夫妇也正在做类似的实验,波特的结果一发表,就被他们进一步证实了,但他们也误认为新射线是一种γ射线。

这一年是1932年,见到德国和法国同行的实验结果后,查德威克意识到这种新射线很可能就是多年来苦苦寻找的中子。他立即着手实验,花了不到一个月的时间,就发表了“中子可能存在”的论文。他指出,γ射线没有质量,根本就不可能将质子从原子核里撞出来,只有那些与质子质量大体相当的粒子才有这种可能。其次,查德威克用云室方法测量了中子的质量,还确证了中子确实是电中性的。中子就这样被发现了。约里奥—居里后来谈到,如果他们去听了卢瑟福于1932年在法国的一次演讲,就不会坐失这次重大发现的良机,因为卢瑟福那次正好讲到自己关于中子存在的猜想。查德威克由于发现中子而获1935年度诺贝尔物理奖。

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