由快质子引起的锂衰变

约翰·考克饶夫，欧内斯特·瓦耳顿

编者按

考克饶夫和瓦耳顿利用他们最近研制的质子加速器开始对放在质子束路径中的物质进行实验。他们在此报告了用锂做实验的结果。粒子的碰撞会在真空管侧面的云母窗上发出闪烁，加速电压越大，发出闪烁的次数就越多。物理学家们推测这些粒子就是α粒子。他们指出靶中原子量为7的锂核因吸收质子而变成原子量为8的不稳定核，随后分裂成2个α粒子。这个实验使人类第一次观测到了一个原子核的人工裂变。　　英文

在先前写给《自然》杂志的一封快报[1]中，我们描述了一种通过加高压获得能量高达600千伏快质子稳定流的方法，同时还描述了测量这些质子在真空管外的射程的实验。现在我们把锂片放在真空管中，与粒子束成45º角。然后用同样的方法测量了快质子束轰击锂片产生的效应。在真空管的端口贴有一个阻止本领相当于2 cm厚空气的云母窗片。锂发出的辐射可以在真空管外用闪烁方法来测量。云母窗非常厚，它在所加电压达到最高值时足以阻挡散射的质子泄漏到空气中。　　英文

当加速电压达到125千伏时，我们立即看到了许多明亮的闪烁光，闪烁的次数随电压迅速增加，直到所使用的最高电压，即400千伏。在质子流为几个微安的情况下，我们在这时每分钟可以观测到数百次的闪烁。但当质子流被阻断或当锂片被一块金属屏蔽时，任何闪烁都看不到了。我们用在辐射路径上放置的云母片来测量粒子的射程，在空气中测量到的射程为8 cm，这个值基本上不会随加速电压的变化而改变。　　英文

为了说明这类粒子的性质，我们用清水的膨胀室做实验，发现许多粒子的径迹类似于α粒子的径迹，而射程与用闪烁法测量的数值非常接近。我们估计在加速电压为250千伏时，大约每109个质子可以产生一个粒子。　　英文

在膨胀室中看到的闪烁亮度和径迹密度说明辐射粒子就是普通的α粒子。假如这个判断是正确的，那么质量数为7的锂同位素就可能俘获1个质子并在产生了质量数为8的原子核后又分裂成2个α粒子，每个α粒子的质量数为4且具有约为8×106 eV的动能。按照上述观点，每次分裂将产生约1.6×107 eV的能量，这与根据衰变过程中原子质量下降推算出的结果大致相等。　　英文

我们正在用实验测定快质子束和其他粒子束轰击别的元素产生的效应。　　英文

（沈乃澂　翻译；江丕栋　审稿）