关于中子的新证据

伊雷娜·居里，弗雷德里克·约里奥

编者按

中子的存在被伊雷娜·居里和弗雷德里克·约里奥的实验所证实。他们用α粒子轰击锂靶使之发射出粒子，然后发现该粒子流的穿透力低于放射性衰变中的γ射线。还发现石蜡比铅更容易吸收这些粒子。吸收过程中会放出质子说明它们不是电子或光量子（因为电子和光量子的质量很小或为零）。有证据表明该粒子也不同于以前所熟知的任何辐射。居里和约里奥的实验先于查德威克，如果他们能对实验结果作出正确的解释，那他们也许会首先发现中子。正是他们得出的前期结果引出了查德威克的那个具有决定意义的实验。ft　　英文

最近出现了几篇颇有影响力的论文，内容是关于受α粒子轰击的原子核所发射的射线的性质[1]，对此，我们想发表一些看法。ft　　英文

约里奥曾指出[2]，硼在从钋中发出的α粒子的作用下发射出的射线比原来对其穿透力的预计值大很多。它们的穿透力大于由放射源得到的最强的γ射线，但要低于从钋中发出的α粒子轰击铍得到的射线。这一结论与韦伯斯特的研究结果不相符，但是与硼发射的质子比铍发射的质子速度慢的现象一致。其次，我们曾说过发射出质子是普遍存在的现象。我们利用威尔逊云室拍摄了由铍辐射产生的氦核的路径，并通过吸收测量得知其他原子也会发射质子。第三，是我们的实验最先说明原子核在吸收被α粒子轰击的铍发射的射线中所起的关键作用，这一现象可以把它们与所有以前知道的辐射明确地区分开来。ft　　英文

查德威克与我们同时注意到了这一关于核发射的普遍现象，他还提出了以下观点，即用从钋中发出的α粒子轰击铍而产生的具有很强穿透力的射线就是中子。如果要保持能量和动量在碰撞中的守恒，就必须接受这一解释。ft　　英文

最近我们与萨韦尔共同完成的实验清晰地表明，由锂发射的射线在铅中具有穿透能力，但低于钋发射的γ射线的穿透能力（它们能被5 mm厚的铅完全吸收），当表面质量相同时，石蜡对它们的吸收要远远大于铅。这说明它们不可能具有电子或电磁学的特征。我们有许多证据证明在实验中出现的粒子绝对不可能是氢核或α粒子（它们的能量很大），这些结果表明：与原子核发射粒子和弹性碰撞定律无关，用由钋衰变得到的α粒子轰击锂发出的射线与以前所知的辐射都不相同，这类射线可能是中子。上述推论不适用于由铍和硼发射的射线，也不适用于用由镭的放射性剩余物产生的α射线轰击锂而发出的射线[3]，因为在这几种情况下，我们没有用具有相同穿透力的γ射线作为比照。ft　　英文

我们与萨韦尔合作完成的最新实验说明铍发射的质子可以分为两组。这意味着也存在两组中子（两组中子未必同质）；其中一组在空气中的射程为28 cm，能量为4.5×106 eV；另一组射程约为70 cm，能量约为7.8×106 eV。查德威克的结果是最大射程为40 cm，而我们从质子吸收曲线得到的结论与他的结果并不一致。ft　　英文

查德威克根据反应式B11 + α = N14 + n[5]计算出的中子质量[4]（基于实验测算出的由硼发射的中子能量）约为1.006（He = 4），并从快中子的能量（7.8×106 eV）推算出Be9的原子质量为9.006。这说明Be9核内两个α粒子与中子之间的结合能相当弱。此外，我们还知道铍发射的射线包括中子和光子，因而我们也许可以假定它们是按照下述反应式同时发出的：

Be9 + α = C12 + n + hv

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我们探测到光子的能量在2×106 eV到4.5×106 eV之间，它们应该对应于最大能量为4.5×106 eV的那一组中子（质子的射程为28 cm）。ft　　英文

（沈乃澂　翻译；朱永生　审稿）