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查兌克 Chadwick, Sir James (1891.10.20~1974.7.24 )
發佈者:系統管理員 (2012-05-14 16:37:10)
最後修改者:系統管理員 (2012-05-14 23:58:37)
查兌克 (James Chadwich,l891~1974),英國物理學家。他於1932年發現了中子,使人們對原子核結構的認識發生了根本轉變,從而確定了原子核內部不存在電子,而是由質子和中子構成。中子和質子具有差不多相等的質量,同一元素的各種同位素都含有相同數目的質子,但卻含有不同數目的中子。後來,中子還成為引起核反應的最有用的粒子。科學家們利用它研究成功了鏈式核反應堆和原子彈,實現了對原子能的利用。
生平簡敘
  查兌克1891年10月20日出生在英國的曼徹斯特。上中學時,他就讀於曼徹斯特中學,學習成續名列前茅,愛數學和物理。
 
  1908年,查兌克中學畢業後進入曼徹特大學物理學院學習物理,1911年以優異的成績畢業。當時,在曼徹斯特大學任教的盧瑟福,已將他的實驗室建成了舉世聞名的實驗中心,這對查兌克產生了很大的吸引力。是,查兌克來到盧瑟福的實驗室,跟隨盧瑟福進行放射性研究工作,並在此獲得了理學碩士學位。
 
  1913年,查兌克獲得了一種1851學金。18年前盧瑟福正是因為獲得這種獎學金才從新西蘭來到英國。這種獎學金要求獲得者必須離開原來的工作地點到新的實驗室從事研究工作,查兌克選擇了德國的柏林物理研究所,跟隨蓋革學習放射性粒子的探測技術。但時隔不久,第一次世界大戰爆發了,由於查兌克沒有及時離開德國,因而成為敵僑,結果被拘留,監禁在德國魯赫本囚犯營中。開始,他與另外五個人一起住在一個只能栓兩匹馬的馬棚中,後來英國匯來了錢,條件才有所改善。在普虎克、能斯脫和邁特納的幫助下,他甚至可以進行一些物理研究了。在被監禁期間,查兌克結識了工程師埃利斯,並使他改變了原來的行業,轉到了他的科學協會。後來,他倆和盧瑟福一起出版了頗有聲譽的《放射性物質的輻射》一書。
 
  1918年,第一次世界大戰以德國的失敗而告終,查兌克回到了英國。    1919年,查兌克又獲得了沃拉斯頓獎學金,到劍橋大學岡維利一凱爾斯學院從事科學研究。這時,盧瑟福已經到劍橋大學任教,並擔任了卡文迪許實驗室的主任。因此,查兌克再次與盧瑟福合作,進行由粒子轟擊所引起的元素人工衰變現象的研究,並取得了一系列成果。
 
  1921年被選為劍橋大學的研究員;U23年被任命為卡文迪許實驗室的副主任;1927年被選為英國皇家學會會員。
 
  1932年,居里夫婦發現用粒子轟擊輕元素鍍時,鍍會放射出穿透力很強的不帶電的粒子,這些粒子能夠將放在計數管前面的石蠟中的質子擊出。他們認為這些不帶電的粒子是沒有質量的光子。當這個實驗結果公布後,查兌克立即用卡文迪許實驗室的優越條件重複了同樣的實驗。結果發現這種穿透力很強的粒子不是沒有質量的光子,而是一種具有和質子相同質量的新粒子,這就是中子。為此,他獲得了1935年的諾貝爾物理學獎。
 
  從1935年開始,查兌克擔任了利物浦大學瓊斯講座物理學教授,直到1948年。
  第二次世界大戰前期,查兌克在英國致力於鈾的分離工作,1943年,他作為英國代表團團長,率領一批英國科學家前往美國參加研製原子彈的曼哈頓計劃,積極參加了原子彈的研製工作,為原子彈的研製成功做出了很大貢獻。由於他的傑出成就,1945年被封為英國爵士。
 
  1946年,查兌克回到英國。在以後的科學研究中他把自己貢獻給了三個領域:一是英國的核能發展;二是大學裡純粹的核物理和粒子物理研究;三是利物浦和劍橋一些更為特殊的問題研究。
 
  從1948年開始,查兌克出任岡維利一凱爾斯學院的院長。在他的不懈努力下,克服了許多方面的困難,特別是經濟方面的困難,使學院有了長足的發展。
 
  1958年,由於對辦校政策上的分歧感到不快,辭去了院長職務,隨後退休,住在北威爾士的一座村舍中。
 
  查兌克一生獲得了許多榮譽和獎勵。如劍橋大學、津大學、伯明翰大學、都柏林大學、利物浦大學、愛丁堡大學等許多學校的博士學位;英國皇家學會會員;英國爵士;布魯塞爾、丹麥叫河姆斯特丹等許多國家科學院的院士;法拉第和富蘭克林獎章等。
 
  1969,查兌克為了和牠的兩個孿生女兒住得近些,和夫人搬回劍橋居住。在他晚年的歲月裡,幽靜和榮譽取代了他在第二次世界大戰期間及戰後恢復期間的憂愁和苦悶。
 
  1974年7月24日,這位現代物理學的先驅者與世長辭,享年83歲。
 重大貢獻

中子


發現定理
  中子是構成原子核的基本粒子之一,它不帶電荷,質量差不多和質子相等。
  在20世紀20年代,人們已經知道了兩種亞原子粒子,這就是湯木生發現的電子和盧瑟福發現的質子。 質子都在原子核內,而電子在原子核外圍繞原子核旋轉。但是,如果原子核都是由質子構成的話,那麼就會有太多的正電荷。例如,氨原子核有相當於四個質子的質量,但卻只有相當於兩個質子的電荷。因此,當時人們認為原子核中可能含有一些電子,從而中和了一部分質子的電荷,又因電子的質量比質子的質量小得多,所以不會改變原子核的質量。甚至還有人認為,電子在原子核內起到了把質子聚攏到一起的作用,因為如果沒有電子,帶有同性電荷的質子就會相互排斥而飛離。按照這樣的觀點,氨原子核將包含四個質子和兩個電子,才會使其質量為4,淨電荷為十2。然而,從理論上來看,原子核由質子和電子構成是站不住腳的。
 
  於是,盧瑟福認為原子核內可能存在一種不帶電的白性粒子,而這種推測比較有理論根據。為此,盧瑟福和查兌克做了很多實驗,想找出這種粒子,但是都失敗了。困難在於不帶電的粒子不能電離空氣分子,而這種電離,正是探測亞原子的一種最簡便的方法。
 
  1930~1932年間,博特和居裡夫婦等物理學家觀察到當鍍等經元素被粒子轟擊時,會有某種輻射出現,這種輻射的存在可因其能把質子從石蠟中打出來而得到証明。遺憾的是,他們對此沒有給出令人滿意的解釋,他們認為這種不帶電的粒子是沒有質量的光子。
 
  1932年,查兌克重做了這些實驗,並認為解釋這一效應的最好方法是假設"粒子從鍍原子核中轟擊出了白性粒子,這些中性粒子又從石蠟中打出了質子。對能量的測量結果支持了查兌克的假設,查兌克又利用不同靶得到的數據計算出了中子的質量,它差不多和質子的質量相等。結果,中子被發現了。
 
  中子的發現,不僅使有關實驗結果得到一個圓滿的解釋,而且成為人們認識原子核結構的一個轉折點,具有重大的理論意義。在中子末發現之前,人們對原子核的結構是不清楚的。發現中子後,人們才知道原子核中並不含有電子,而是由質子和中子構成的。原子核由質子和中子構成的理論,解釋了為什麼當元素按質量遞增順序排列時,原子質量(即質子和中子的質量)會比原子序數遞增得更快。例如氨原子核包含兩個質子和兩個中子,所以總質量為4,總電荷為+2。另外,儘管某一特定元素的各種同位數的原子核都含有相同數目的質子,使它們具有相同數目的核外電子和相同的化學性質,但由於它們的原子核中的中子數目不同,因而它們的質量是不同的。例如,氯原子就有兩種,一種含有17個質子和18個中子,總質量為35;另一種含有17個質子和20個中子,總質量為37。這兩種同位素分別為氯-35和氯-37,它們具有相同的化學性質,因為他們核外電子的數目和電子的排列是一樣的。這樣,在20年前由索迪和阿斯頓提出的同位素理論最終被合理地說明。