查德威克

一、生平简介

查德威克查德威克,J.(Sir James Chadwick 1891~1974),英国实验物理学家。1891年10月20日生于曼彻斯特,1911年毕业于曼彻斯特大学,后又在柏林大学和剑桥大学深造。1923~1935年在剑桥大学任教。1935~1948年任利物浦大学教授。1948年起任剑桥大学戈维尔和凯尔斯学院院长。1927年当选为英国皇家学会会员。剑桥、牛津等许多大学都授予他荣誉学位。1945年被封为爵士。他是E.卢瑟福的学生和亲密的同事。

他还获得伯明翰大学、都柏林大学、利物浦大学、爱丁堡大学等许多学校的博士学位,他还是布鲁塞尔、丹麦、阿姆斯特丹等许多科学院的院士,他还获得法拉第奖章和富兰克林奖章等。1974年7月24日,这位现代物理学的先驱者与世长辞,终年83岁。

二、科学成就

查德威克主要从事原子核物理学的实验研究。1914年他是学生的时候,首先发现β射线能谱是连续的。1920年他通过铂、银和铜核研究α粒子的散射,直接测出了原子核的电荷,从而完全证实了卢瑟福的原子理论和关于元素的核结构以及核电荷数与元素的原子序数相等的结论。

查德威克对科学的最大贡献是他发现了中子。

1930年德国的W.W.G.博特用氦核轰击铍观察到一种穿透性很强的辐射,当时称之为铍辐射。其后,约里奥-居里夫妇用这种铍射线轰击石蜡和其他含氢物质,观察到石蜡中放射出一种强质子流。由于当时错误地认为这种铍辐射是一种γ辐射,从而对这种质子流的放射现象难以解释。这时查德威克也一直在进行铍福射的研究,根据约里奥-居里夫妇的实验,他敏锐地觉察到铍福射决不是γ辐射,很可能就是卢瑟福在1920年所预言的、也是他多年寻找的——中子辐射。查德威克通过一系列实验研究,最后终于证实了中子的存在,铍福射即是由铍中射出的中子组成的。于1932年在《自然》上发表了《中子可能存在》的专文。

查德威克发现了中子,不仅改变了当时人们的物质结构的概念,同时还为研究和变革原子核提供了一种有力的手段,促进了核裂变研究工作的发展和原子能的利用。由于这一重要的发现,他获得了1935年诺贝尔奖物理学奖。

查德威克与卢瑟福和C.D.艾利斯合著《放射性物质的放射》一书,于1930年出版。

三、趣闻轶事

1.战俘营里的实验室

1914年第一次世界大战爆发,德、英两国成为敌对国,正在柏林的查德威克被德国当局当作英国“俘虏”拘押在鲁莱本的一个战俘集中营。据说查德威克在集中营里开始闷得发慌,找不到知音。后来来了一位英国青年军官埃利斯,查德威克以极大的热情向埃利斯讲解原子物理。战后埃利斯成了一个原子物理学家。他这种科学精神深得德国同行们的同情和赞赏。在德国科学院的努力交涉下,查德威克在集中营里建立起一座实验室,坚持作放射性实验研究。

2.老师无意学生有心

1920年圣诞节,卢瑟福在向少年儿童作有关原子物理学科普报告的时候,曾经提出一个很有启发性的问题,既然原子中有带负电的电子,也有带正电的质子,为什么就不可以有一种不带电的中性粒子呢?问者无意,听者有心。当时在场的查德威克对中性粒子产生了兴趣,从1921年起,他就从实验和理论两方面着手寻找中子。他指导格拉逊和罗伯茨从氢气放电实验中寻找,结果没有成功。1932的法国物理学家约里奥·居里夫妇用钋源中的α粒子轰击铍靶,产生穿透本领强的射线,用这种射线照射石蜡,发现石蜡经撞击后发射出质子来。他们误认为这种射线是γ射线,γ射线有一种新的作用,可以把石蜡中的质子打出来。查德威克以特有的敏感性感到需要重新审查这一实验结果,他发现这种射线的速率只有光速的1/10,不可能是γ射线。于是,他一方面用弹性碰撞的理论来分析,根据碰撞过程中的能量和动量守恒,确认这种中性射线是质量很大的中性粒子;中一方面用实验测得这种中性粒子的质量和氢核的质量几乎相等。就这样,查德威尔克终于在1932年发现了这种中性粒子,他采纳了美国化学家哈金斯的建议,把这种中性粒子叫做中子。

3.与劳伦斯的友情

查德威克于1932年发现了中子,中子的发现打开了原子核的大门,使原子核物理学有了划时代的进展,他因此荣获了1935年诺贝尔物理奖。美国物理学家劳伦斯由于发明了回旋加速器,为高能物理的研究提供了有力的实验工具,找到了打开粒子物理世界的一把钥匙,而荣获了1939年的诺贝尔物理奖。这两位不同国度的杰出物理学家在1933年索尔维会议上不期而遇,随后开始了热情的通信,进而成为亲密的朋友。1939年7月,由于劳伦斯的大力倡导,并派助手协助,查德威克在利物浦的回旋加速器终于产生了它的第一束加速粒子。

在劳伦斯的助手瓦尔克的协助下,金赛承担了加速器的日常管理工作,金赛毕业于剑桥大学,他在卡文迪许实验室工作学习了一段时间以后,和劳伦斯一起工作了3年。

1943年,查德威克率领一英国科学家来到美国的洛斯阿拉莫斯,参加原子弹的研制工作。查德威克与劳伦斯,通过他们的书信往来成为亲密的朋友,在初次见面十年以后,他们在曼哈顿工程中再次相会,重温旧好。为了科学的发展、世界的和平、人类文明的进步,他们开始并肩工作。


发布时间:2008/6/6 下午2:03:42  阅读次数:12002

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