Открытие нейтрона - Discovery of the neutron

Джеймс Чедвик на Сольвейской конференции 1933 года. Чедвик обнаружил нейтрон годом ранее, работая в Кавендишская лаборатория.

В открытие нейтрон и его свойства сыграли центральную роль в необычных разработках в атомная физика в первой половине 20 века. В начале века Эрнест Резерфорд разработал грубую модель атома,[1]:188 [2] на основе эксперимент с золотой фольгой из Ганс Гейгер и Эрнест Марсден. В этой модели атомы имели свои масса и положительный электрический заряд сосредоточен в очень маленьком ядро.[3] К 1920 г. химическая изотопы было обнаружено, атомные массы был определен как (приблизительно) целые кратные массы атом водорода,[4] и атомный номер был идентифицирован как заряд ядра.[5]:§1.1.2 На протяжении 1920-х годов ядро ​​рассматривалось как состоящее из комбинации протоны и электроны, две элементарные частицы, известные в то время, но эта модель содержала несколько экспериментальных и теоретических противоречий.[1]:298

Сущность атомного ядра была установлена ​​с открытием нейтрона. Джеймс Чедвик в 1932 г.[6] и определение того, что это новая элементарная частица, отличная от протона.[7][8]:55

Незаряженный нейтрон был немедленно использован в качестве нового средства для исследования структуры ядра, что привело к таким открытиям, как создание новых радиоактивных элементов с помощью нейтронного облучения (1934 г.) и деление из уран атомы нейтронами (1938).[9] Открытие деления привело к созданию как атомная энергия и оружие к концу Второй мировой войны. И протон, и нейтрон считались элементарными частицами до 1960-х годов, когда они были определены как составные частицы, построенные из кварки.[10]

Открытие радиоактивности

В начале 20-го века активные споры о существовании атомов еще не были разрешены. Такие философы, как Эрнст Мах и Вильгельм Оствальд отрицал реальность атомов, рассматривая их как удобную математическую конструкцию, в то время как такие ученые, как Арнольд Зоммерфельд и Людвиг Больцманн увидел, что физические теории требуют существования атомов.[9]:13–14

Радиоактивность был открыт в 1896 г. Французский ученый Анри Беккерель, работая с фосфоресцирующий материалы. В 1898 г. Эрнест Резерфорд в Кавендишская лаборатория различают два типа радиоактивности, альфа-лучи и бета-лучи, которые отличались своей способностью проникать в обычные предметы или газы или проникать в них. Два года спустя, Поль Вильярд обнаружил гамма лучи, которые обладали еще большей проникающей способностью.[1]:8–9 Эти излучения вскоре были идентифицированы с известными частицами: бета-лучи оказались электронами. Вальтер Кауфманн в 1902 г .; альфа-лучи оказались ионами гелия Резерфордом и Томас Ройдс в 1907 г .; и гамма-лучи оказались электромагнитным излучением, то есть формой свет, Резерфордом и Эдвард Андраде в 1914 г.[1]:61–62, 87 Эти излучения также были идентифицированы как исходящие от атомов, следовательно, они давали ключ к разгадке процессов, происходящих внутри атомов. И наоборот, излучения также были признаны инструментами, которые можно было использовать в экспериментах по рассеянию для исследования внутренней части атомов.[11]:112–115

Эксперимент с золотой фольгой и открытие атомного ядра

Смотрите также: Атомная теория и Сливовый пудинг модель
А схематический из ядро атома указание
β−
 излучение, испускание быстрого электрона из ядра (сопутствующий антинейтрино опущен). В модели ядра Резерфорда красные сферы были протонами с положительным зарядом, а синие сферы - протонами, прочно связанными с электроном без общего заряда.
В вставка показывает бета-распад свободного нейтрона в его современном понимании; в этом процессе создаются электрон и антинейтрино.

На Манчестерский университет между 1908 и 1913 годами Резерфорд руководил Ганс Гейгер и Эрнест Марсден в серии экспериментов, чтобы определить, что происходит, когда альфа-частицы раскидать из металлической фольги. Теперь называется Эксперимент с золотой фольгой Резерфорда, или эксперимент Гейгера – Марсдена, эти измерения сделали необычайное открытие, что альфа-частицы иногда разбросать под большим углом при прохождении через тонкую золотую фольгу. Рассеяние показало, что альфа-частицы отклоняются небольшой, но плотной составляющей атомов. Основываясь на этих измерениях, к 1911 году Резерфорду стало очевидно, что атом состоит из небольшого массивного ядра с положительным зарядом, окруженного гораздо большим облаком отрицательно заряженных ядер. электроны. Концентрированная атомная масса требовалась для обеспечения наблюдаемого отклонения альфа-частиц, и Резерфорд разработал математическую модель, объясняющую рассеяние.[2]

Модель Резерфорда была очень влиятельной, мотивируя Модель Бора для электронов, вращающихся вокруг ядра в 1913 г.[12] и в конечном итоге привело к квантовая механика к середине 1920-х гг.

Открытие изотопов

Одновременно с работами Резерфорда, Гейгера и Марсдена радиохимик Фредерик Содди на Университет Глазго изучал проблемы химии радиоактивных материалов. Содди работал с Резерфордом над радиоактивностью в Университет Макгилла.[13] К 1910 году около 40 различных радиоактивных элементов, именуемых радиоэлементы, был идентифицирован между ураном и свинцом, хотя периодическая таблица допускала только 11 элементов. Содди и Казимеж Фаянс независимо обнаруженное в 1913 году, элемент, претерпевающий альфа-распад, будет производить элемент на два места левее в периодической системе, а элемент, претерпевающий бета-распад, будет производить элемент на одно место правее в периодической системе. Кроме того, те радиоэлементы, которые находятся в одних и тех же местах периодической системы, химически идентичны. Содди назвал эти химически идентичные элементы изотопы.[14]:3–5[15] За исследования радиоактивности и открытие изотопов Содди был удостоен Нобелевской премии по химии 1921 года.[16]

Реплика третьего Астона масс-спектрометр

Строительство из работы Дж. Дж. Томсон на отклонение положительно заряженных атомов электрическими и магнитными полями, Фрэнсис Астон построил первый масс-спектрограф в Кавендишской лаборатории в 1919 году. Его цель, которую он легко достиг, состояла в том, чтобы разделить два изотопа неон, 20
Ne
 и 22
Ne
. Астон обнаружил, что массы всех частиц являются целыми числами ( правило целых чисел ): то есть массы всех изотопов равны целое число кратные массы водород атом. В этих измерениях Астон произвольно вычислил свои массы относительно кислород-16, который, по его мнению, имел массу ровно 16.[4] (Сегодня атомная единица массы (аму) относится к углерод-12.[17]Как ни странно, единственным исключением из этого правила был сам водород, масса которого составляла 1,008. Избыточная масса была небольшой, но выходила далеко за пределы экспериментальной неопределенности. Астон и другие быстро поняли, что несоответствие происходит из-за энергии связи атомов, то есть масса нескольких атомов водорода, связанных в один атом, должна быть меньше суммы масс отдельных атомов водорода.[4] Работа Астона по изотопам принесла ему Нобелевскую премию 1922 года по химии за открытие изотопов в большом количестве нерадиоактивных элементов и за формулировку правила целых чисел.[18] Отмечая недавнее открытие Астоном энергии связи ядра в 1920 г. Артур Эддингтон предположил, что звезды могут получать свою энергию путем плавления водорода (протонов) в гелий и что более тяжелые элементы могут образовываться в звездах.[19]

Атомный номер и закон Мозли

Основная статья: Закон Мозли

Резерфорд и другие отметили несоответствие между массой атома, вычисленной в атомных единицах массы, и приблизительным зарядом, требуемым на ядре для работы модели Резерфорда. Требуемый заряд атомного ядра обычно составлял около половины его атомной массы.[20]:82 Антониус ван ден Брук смело предположил, что требуемый заряд, обозначенный Z, не составлял половину атомного веса элементов, но вместо этого был точно равен порядковому положению элемента в периодическая таблица.[1]:228 В то время не было известно, что расположение элементов в периодической таблице имеет какое-либо физическое значение. Однако, если элементы были упорядочены на основе увеличения атомной массы, периодичность в химических свойствах проявлялась. Однако исключения из этой периодичности были очевидны, например, кобальт и никель.[а][21]:180

На Манчестерский университет в 1913 г. Генри Мозли обсудили новый Модель Бора атома с посещением Бора.[20] Модель учитывала спектр электромагнитного излучения атома водорода, и Мозли и Бор задавались вопросом, будут ли спектры электромагнитного излучения более тяжелых элементов, таких как кобальт и никель, следовать их порядку по весу или по их положению в периодической таблице.[22]:346 В 1913-1914 годах Мозли проверил вопрос экспериментально, используя дифракция рентгеновских лучей техники. Он обнаружил, что наиболее интенсивный коротковолновый линия в рентгеновском спектре определенного элемента, известная как К-альфа линия, была связана с положением элемента в периодической таблице, то есть с его атомным номером, Z. Действительно, Мозли ввел эту номенклатуру.[5]:§1.1.2 Мозли обнаружил, что частоты излучения просто связаны с атомным номером элементов для большого числа элементов.[23][5]:5[21]:181

В течение года было замечено, что уравнение для связи, теперь называемое Закон Мозли, может быть объяснено в терминах модели Бора 1913 года с разумными дополнительными предположениями об атомной структуре в других элементах.[24]:87 Результат Мозли, согласно более позднему описанию Бора, не только установил атомный номер как измеримую экспериментальную величину, но и придал ему физический смысл как положительный заряд атомного ядра. Элементы можно заказать в периодическая система в порядке атомного номера, а не атомного веса.[25]:127 Результат соединил воедино организацию периодической таблицы, модели Бора для атома,[26]:56 и модель Резерфорда для альфа-рассеяния на ядрах. Резерфорд, Бор и другие назвали его важным достижением в понимании природы атомного ядра.[27]

Дальнейшие исследования в области атомной физики были прерваны вспышкой Первая Мировая Война. Мозли был убит в 1915 г. Битва при Галлиполи,[28][21]:182 в то время как ученик Резерфорда Джеймс Чедвик был интернирован в Германии на время войны 1914–1918 гг.[29] В Берлине, Лиз Мейтнер и Отто Хан Исследования по определению цепочек радиоактивного распада радия и урана методом точного химического разделения были прерваны.[9]:§4 Мейтнер провела большую часть войны, работая радиолог и медицинские Рентгеновский техником у австрийского фронта, а Хан, химик, работал над исследованиями в война с отравляющими газами.[9]:61–62, 68

Атом Резерфорда

Эрнест Резерфорд
Смотрите также: Открытие протона

В 1920 году Резерфорд дал Бейкерская лекция в Королевском обществе под названием «Ядерная конституция атомов», резюме недавних экспериментов с атомными ядрами и выводы относительно структуры атомных ядер.[30][8]:23[5]:5 К 1920 году существование электронов внутри атомного ядра было широко распространено. Предполагалось, что ядро ​​состоит из ядер водорода в количестве, равном массе атома. Но поскольку каждое ядро ​​водорода имело заряд +1, ядру требовалось меньшее количество «внутренних электронов», каждый с зарядом -1, чтобы дать ядру его правильный полный заряд. Масса протонов примерно в 1800 раз больше, чем масса электронов, поэтому масса электронов случайна в этом вычислении.[1]:230–231 Такая модель соответствовала рассеянию альфа-частиц на тяжелых ядрах, а также заряду и массе многих изотопов, которые были идентифицированы. У протон-электронной модели были и другие мотивы. Как заметил в то время Резерфорд: «У нас есть веские основания полагать, что ядра атомов содержат электроны, а также положительно заряженные тела ...»,[30]:376–377 а именно было известно, что бета-излучение были электроны, вылетевшие из ядра.[8]:21[5]:5–6

В этой лекции Резерфорд высказал предположение о существовании новых частиц. Было известно, что альфа-частица очень стабильна, и предполагалось, что она сохранит свою идентичность в ядре. Предполагалось, что альфа-частица состоит из четырех протонов и двух тесно связанных электронов, что придает ей заряд +2 и массу 4. В статье 1919 г.[31] Резерфорд сообщил об очевидном открытии новой двухзарядной частицы с массой 3, обозначенной X ++, которая интерпретируется как состоящая из трех протонов и тесно связанного электрона. Этот результат подсказал Резерфорду вероятное существование двух новых частиц: одной из двух протонов с тесно связанным электроном, а другой - из одного протона и тесно связанного электрона. Позже было установлено, что частица X ++ имеет массу 4 и является просто альфа-частицей с низкой энергией.[8]:25 Тем не менее Резерфорд предположил существование дейтрона, заряженной частицы +1 с массой 2, и нейтрона, нейтральной частицы с массой 1.[30]:396 Первый - это ядро дейтерий, открытый в 1931 г. Гарольд Юри.[32] Масса гипотетической нейтральной частицы будет мало отличаться от массы протона. Резерфорд определил, что такую ​​частицу с нулевым зарядом будет трудно обнаружить имеющимися методами.[30]:396

К 1921 году Резерфорд и Уильям Харкинс независимо назвал незаряженную частицу нейтрон,[33][5]:6 в то же время слово протон был принят за ядро ​​водорода.[34] Нейтрон, по-видимому, был построен из латинский болеть за нейтральный и Греческий окончание -на (путем имитации электрон и протон ).[35][36] Ссылки на слово нейтрон в связи с атомом можно найти в литературе еще в 1899 году.[1]:398[37]

Резерфорд и Чедвик немедленно начали экспериментальную программу в Кавендишская лаборатория в Кембридж искать нейтрон.[8]:27[1]:398 Эксперименты безуспешно продолжались в течение 1920-х годов.[6]

Гипотеза Резерфорда не получила широкого признания. В его монографии 1931 г. Строение атомных ядер и радиоактивность, Георгий Гамов тогда в Институте теоретической физики в Копенгагене о нейтроне не упоминали.[38] Во время их измерений в Париже в 1932 году, которые привели к открытию нейтрона, Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио не подозревали о гипотезе.[39]

Проблемы гипотезы ядерных электронов

На протяжении 1920-х годов физики предполагали, что ядро ​​атома состоит из протонов и «ядерных электронов».[8]:29–32[40] Согласно этой гипотезе, азот-14 (14N) ядро ​​будет состоять из 14 протонов и 7 электронов, так что у него будет чистый заряд +7 элементарный заряд единиц и массой 14 атомных единиц массы. Это ядро ​​также будет вращаться вокруг еще 7 электронов, названных Резерфордом «внешними электронами»,[30]:375 завершить 14Атом азота. Однако вскоре стали очевидны проблемы с гипотезой.

Ральф Крониг указал в 1926 г., что наблюдаемые сверхтонкая структура атомных спектров противоречило протон-электронной гипотезе. Эта структура вызвана влиянием ядра на динамику вращающихся электронов. Магнитные моменты предполагаемых "ядерных электронов" должны вызывать сверхтонкие расщепления спектральных линий, подобные Эффект Зеемана, но таких эффектов не наблюдалось.[41]:199 Казалось, что магнитный момент электрона исчезает, когда он находится внутри ядра.[1]:299

В гостях у Утрехтский университет в 1928 году Крониг узнал об удивительном аспекте вращательного спектра N2+. Прецизионные измерения, сделанные Леонард Орнштейн, директор Утрехтской физической лаборатории, показал, что спин ядра азота должен быть равен единице. Однако если азот-14 (14N) ядро ​​состоит из 14 протонов и 7 электронов, нечетное число частиц со спином 1/2, тогда результирующий ядерный спин должен быть полуцелым. Поэтому Крониг предположил, что, возможно, «протоны и электроны не сохраняют свою идентичность в той степени, в которой они сохраняют свою идентичность вне ядра».[1]:299–301[42]:117

Наблюдения за уровни вращательной энергии двухатомных молекул с использованием Рамановская спектроскопия от Франко Разетти в 1929 г. не соответствовали статистике, ожидаемой на основании протон-электронной гипотезы. Разетти получил полосовые спектры для H2 и н2 молекулы. В то время как линии для обеих двухатомных молекул демонстрировали чередование интенсивности между светлым и темным, картина чередования H2 противоположен N2. После тщательного анализа этих экспериментальных результатов немецкие физики Вальтер Хайтлер и Герхард Херцберг показал, что ядра водорода подчиняются статистике Ферми, а ядра азота - статистике Бозе. Однако неопубликованный тогда результат Юджин Вигнер показал, что составная система с нечетным числом частиц со спином 1/2 должна подчиняться статистике Ферми; система с четным числом частиц со спином 1/2 подчиняется статистике Бозе. Если бы ядро ​​азота имело 21 частицу, оно должно было бы подчиняться статистике Ферми, вопреки действительности. Таким образом, Гейтлер и Герцберг пришли к выводу: «электрон в ядре ... теряет способность определять статистику ядра».[42]:117–118

В Парадокс Клейна,[43] обнаружен Оскар Кляйн в 1928 году представил дальнейшие квантово-механические возражения против идеи электрона, заключенного в ядре. Получено из Уравнение Дирака, этот ясный и точный парадокс предполагает, что электрон, приближающийся к высокому потенциальному барьеру, имеет высокую вероятность пройти через барьер[38] по создание пары обработать. По-видимому, электрон не может быть удержан внутри ядра какой-либо потенциальной ямой. Значение этого парадокса в то время активно обсуждалось.[41]:199–200

Примерно к 1930 году было общепризнано, что трудно согласовать протон-электронную модель ядер с Соотношение неопределенностей Гейзенберга квантовой механики.[41]:199[1]:299 Это отношение, ΔИкс⋅Δп ≥ ​1⁄2час, означает, что электрон, ограниченный областью размером с атомное ядро, обычно имеет кинетическую энергию не менее 40 МэВ,[1]:299[b] что больше наблюдаемой энергии бета-частиц, вылетающих из ядра.[1] Такая энергия также намного больше, чем энергия связи нуклонов,[44]:89 которые, как показали Астон и другие, меньше 9 МэВ на нуклон.[45]:511

В 1927 г. Чарльз Эллис и В. Вустер в Кавендишской лаборатории измерили энергии электронов β-распада. Они обнаружили, что распределение энергии от любого конкретного радиоактивного ядра было широким и непрерывным, что заметно контрастировало с различными значениями энергии, наблюдаемыми при альфа- и гамма-распаде. Кроме того, непрерывное распределение энергии, казалось, указывало на то, что энергия не сохраняется в процессе "ядерных электронов".[41]:200 Действительно, в 1929 году Бор предложил изменить закон сохранения энергии, чтобы учесть непрерывное распределение энергии. Предложение было поддержано Вернером Гейзенбергом.[40]:23 Такие соображения, по-видимому, были разумными, поскольку законы квантовой механики совсем недавно перевернули законы классической механики.[41]:200

Хотя все эти соображения не «доказывали», что электрон не может существовать в ядре, они сбивали с толку и вызывали затруднения. физики интерпретировать. Было придумано много теорий, чтобы объяснить, почему приведенные выше аргументы могут быть неверными.[46]:4–5 В своей монографии 1931 года Гамов резюмировал все эти противоречия, пометив утверждения, касающиеся электронов в ядре, предупреждающими символами.[40]:23

Открытие нейтрона

В 1930 г. Вальтер Боте и Герберт Беккер в Гиссен, Германия обнаружила, что если энергичный альфа-частицы испускается из полоний упал на определенные легкие элементы, в частности бериллий (9
4Быть
), бор (11
5B
), или литий (7
3Ли
) возникло необычно проникающее излучение. Бериллий производил наиболее интенсивное излучение. Полоний очень радиоактивен, производит сильное альфа-излучение, и в то время его обычно использовали для экспериментов по рассеянию.[38]:99–110 На альфа-излучение может влиять электрическое поле, поскольку оно состоит из заряженных частиц. Однако на наблюдаемое проникающее излучение не влияло электрическое поле, поэтому считалось, что оно гамма-излучение. Излучение было более проникающим, чем любые известные гамма-лучи, и детали экспериментальных результатов было трудно интерпретировать.[47][48][38]

Схематическая диаграмма эксперимента, который использовался для открытия нейтрона в 1932 году. Слева, источник полония использовался для облучения бериллия альфа-частицами, которые индуцировали незаряженное излучение. Когда это излучение попадает в парафин, происходит выброс протонов. Протоны наблюдались с помощью небольшой ионизационной камеры. По материалам Chadwick (1932).[6]

Два года спустя Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио в Париже показали, что если это неизвестное излучение попадет на парафиновая свеча, или любой другой водород -содержащее соединение, он выбрасывал протоны очень высокой энергии (5 МэВ).[49] Это наблюдение само по себе не противоречило предполагаемой природе гамма-лучей нового излучения, но эта интерпретация (Комптоновское рассеяние ) возникла логическая проблема. С точки зрения энергии и импульса, гамма-излучение должно обладать невероятно высокой энергией (50 МэВ), чтобы рассеять массивный протон.[5]:§1.3.1 В Риме молодой физик Этторе Майорана заявили, что способ, которым новое излучение взаимодействует с протонами, требует новой нейтральной частицы.[50]

Узнав о результатах в Париже, ни Резерфорд, ни Джеймс Чедвик из Кавендишской лаборатории не поверили гипотезе гамма-лучей.[51] При поддержке Норман Перо,[52] Чедвик быстро провел серию экспериментов, показавших несостоятельность гипотезы гамма-лучей. В прошлом году Chadwick, J.E.R. Констебль и E.C. Поллард уже проводил эксперименты по разложению легких элементов с использованием альфа-излучения полония.[53] Они также разработали более точные и эффективные методы обнаружения, подсчета и регистрации выброшенных протонов. Чедвик повторил создание излучения с использованием бериллия для поглощения альфа-частиц: 9Быть + 4Он (α) → 12C + 1п. После парижского эксперимента он направил излучение на парафиновый воск, углеводород с высоким содержанием водорода, что позволило создать мишень, насыщенную протонами. Как и в парижском эксперименте, излучение энергетически рассеяло часть протонов.[c] Чедвик измерил пробег этих протонов, а также измерил, как новое излучение влияет на атомы различных газов.[54] Он обнаружил, что новое излучение состоит не из гамма-лучей, а из незаряженных частиц примерно такой же массы, как и у протон. Эти частицы были нейтронами.[55][6][56][57] Чедвик выиграл Нобелевская премия по физике в 1935 г. за это открытие.[58]

1932 год позже был назван "годом".Annus Mirabilis "по ядерной физике в Кавендишской лаборатории,[54] с открытиями нейтрона, искусственного ядерного распада Ускоритель частиц Кокрофта – Уолтона, а позитрон.

Протонно-нейтронная модель ядра.

Модели, изображающие уровни энергии ядра и электронов в атомах водорода, гелия, лития и неона. На самом деле диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома.

Учитывая проблемы протон-электронная модель,[40][59] быстро было признано, что ядро ​​атома состоит из протонов и нейтронов, хотя точная природа нейтрона изначально была неясна. Через несколько месяцев после открытия нейтрона Вернер Гейзенберг[60][61][62][57] и Дмитрий Иваненко[63] предложил протон-нейтронные модели ядра.[64] Знаменательные статьи Гейзенберга подошли к описанию протонов и нейтронов в ядре с помощью квантовой механики. Хотя теория Гейзенберга для протонов и нейтронов в ядре явилась «важным шагом к пониманию ядра как квантово-механической системы»,[65] он все еще предполагал наличие ядерных электронов. В частности, Гейзенберг предположил, что нейтрон представляет собой смесь протон-электрон, для которой нет квантово-механического объяснения. Гейзенберг не объяснил, как легкие электроны могут быть связаны внутри ядра. Гейзенберг представил первую теорию ядерных обменных сил, связывающих нуклоны. Он считал протоны и нейтроны разными квантовыми состояниями одной и той же частицы, т. Е. Нуклонами, различающимися величиной их ядерной изоспин квантовые числа.

Протонно-нейтронная модель объяснила загадку диазота. Когда 14N было предложено состоять из 3 пар протонов и нейтронов каждая, с дополнительным неспаренным нейтроном и протоном, каждый из которых вносит спин1⁄2 ħ в том же направлении при полном спине 1 ħ модель стала жизнеспособной.[66][67][68] Вскоре нейтроны были использованы для естественного объяснения различий спинов во многих различных нуклидах.

Если протон-нейтронная модель ядра решила многие вопросы, она высветила проблему объяснения происхождения бета-излучения. Никакая существующая теория не могла объяснить, как электроны или позитроны[69] может исходить из ядра.[70] В 1934 г. Энрико Ферми опубликовал свою классическую статью, описывающую процесс бета-распада, в котором нейтрон распадается на протон за создание электрон и (пока не открыты) нейтрино.[71] В статье использовалась аналогия, что фотоны, или электромагнитное излучение, аналогичным образом были созданы и разрушены в атомных процессах. Иваненко предложил аналогичную аналогию в 1932 году.[66][72] Теория Ферми требует, чтобы нейтрон был спиновым.1⁄2 частица. Теория сохранила принцип сохранения энергии, который был поставлен под сомнение из-за непрерывного распределения энергии бета-частиц. Основная теория бета-распада, предложенная Ферми, была первой, показавшей, как частицы могут создаваться и разрушаться. Он установил общую, базовую теорию взаимодействия частиц слабыми или сильными силами.[71] Хотя эта влиятельная статья выдержала испытание временем, идеи в ней были настолько новыми, что, когда она впервые была отправлена ​​в журнал Природа в 1933 г. он был отвергнут как слишком умозрительный.[65]

Природа нейтрона

Седьмая Сольвеевская конференция, 1933 г.

Вопрос о том, является ли нейтрон составной частицей протона и электрона, сохранялся в течение нескольких лет после его открытия.[73][74] В 1932 г. Харри Мэсси исследовал модель составного нейтрона, чтобы объяснить его огромную проникающую способность через вещество и его электрическую нейтральность,[75] Например. Проблема была унаследована от преобладающего мнения 1920-х годов о том, что единственными элементарными частицами были протон и электрон.

Природа нейтрона была главной темой обсуждения на 7-м заседании. Сольвей Конференция состоявшейся в октябре 1933 г. с участием Гейзенберга, Нильс Бор, Лиз Мейтнер, Эрнест Лоуренс, Ферми, Чедвик и другие.[65][76] Как сформулировал Чедвик в его Бейкерская лекция в 1933 г. основным вопросом была масса нейтрона относительно протона. Если бы масса нейтрона была меньше, чем объединенные массы протона и электрона (1.0078 ты), то нейтрон может быть протон-электронным составом из-за дефекта массы из-за энергия связи ядра. Если больше, чем объединенные массы, то нейтрон был элементарным, как протон.[56] На этот вопрос было сложно ответить, потому что масса электрона составляет всего 0,05% от массы протона, поэтому требовались исключительно точные измерения.

Сложность измерения иллюстрируется широким диапазоном значений массы нейтрона, полученными с 1932 по 1934 год. Принятое сегодня значение 1.00866 ты. В статье Чедвика 1932 года, сообщающей об открытии, он оценил массу нейтрона как 1.005 ты и 1.008 ты.[51] Бомбардируя бор альфа-частицами, Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили высокое значение 1.012 ты, в то время как команда Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета измерила небольшое значение 1.0006 ты используя свои новые циклотрон.[77]

В 1935 году Чедвик и его докторант Морис Голдхабер решил проблему, сообщив о первом точном измерении массы нейтрона. Они использовали гамма-лучи с энергией 2,6 МэВ Таллий -208 (208Tl) (тогда известный как торий C " ) к фотодезинтегрировать дейтрон[78]

2
1D
 		+ 
γ
  		→ 1
1ЧАС
 		+ 
п

В этой реакции образующиеся протон и нейтрон имеют примерно равную кинетическую энергию, поскольку их массы примерно равны. Кинетическая энергия образовавшегося протона могла быть измерена (0,24 МэВ), и, следовательно, могла быть определена энергия связи дейтрона (2,6 МэВ - 2 (0,24 МэВ) = 2,1 МэВ, или 0.0023 ты). Тогда массу нейтрона можно было бы определить с помощью простого баланса масс.

мd + быть.= мп + мп

где мд, п, п относятся к массе дейтрона, протона или нейтрона, а "b.e." - энергия связи. Были известны массы дейтрона и протона; Чедвик и Голдхабер использовали значения 2,0142 и 1,0081 соответственно. Они обнаружили, что масса нейтрона была немного больше массы протона. 1.0084 ты или 1.0090 тыв зависимости от того, какое точное значение используется для массы дейтрона.[7] Масса нейтрона была слишком велика для протон-электронного соединения, и поэтому нейтрон был идентифицирован как элементарная частица.[51] Чедвик и Голдхабер предсказали, что свободный нейтрон сможет распадаться на протон, электрон и нейтрино (бета-распад ).

Нейтронная физика в 1930-е годы

Смотрите также: Магнитный момент нейтрона, Энрико Ферми, Лиз Мейтнер, и Отто Хан

Вскоре после открытия нейтрона косвенные свидетельства показали, что у нейтрона было неожиданное ненулевое значение магнитного момента. Попытки измерить магнитный момент нейтрона начались с открытия Отто Стерн в 1933 г. в Гамбург что у протона был аномально большой магнитный момент.[79][80] К 1934 году группы под руководством Стерна, ныне в Питтсбург, и И. И. Раби в Нью-Йорк независимо сделал вывод, что магнитный момент нейтрона был отрицательным и неожиданно большим, измеряя магнитные моменты протона и дейтрон.[74][81][82][83][84] Значения магнитного момента нейтрона также определялись Роберт Бахер[85] (1933) в Анн-Арбор и И.Я. Тамм и С.А. Альтшулер[74][86] (1934) в Советский Союз из исследований сверхтонкой структуры атомных спектров. К концу 1930-х точные значения магнитного момента нейтрона были получены группой Раби с использованием измерений с использованием недавно разработанных ядерный магнитный резонанс техники.[84] Большое значение магнитного момента протона и предполагаемое отрицательное значение магнитного момента нейтрона были неожиданными и вызвали много вопросов.[74]

Ферми и его ученики ( Виа Панисперна мальчики ) во дворе Физического института Римского университета на Виа Панисперна, около 1934 года. Слева направо: Оскар Д'Агостино, Эмилио Сегре, Эдоардо Амальди, Франко Разетти и Ферми

Открытие нейтрона немедленно дало ученым новый инструмент для исследования свойств атомных ядер. Альфа-частицы использовались в предыдущие десятилетия в экспериментах по рассеянию, но такие частицы, являющиеся ядрами гелия, имеют заряд +2. Этот заряд мешает альфа-частицам преодолевать кулоновскую силу отталкивания и напрямую взаимодействовать с ядрами атомов. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, им не нужно преодолевать эту силу, чтобы взаимодействовать с ядрами. Почти одновременно с его открытием нейтроны использовались Норман Перо, Коллега и протеже Чедвика, в экспериментах по рассеянию азота.[87] Фезер смог показать, что нейтроны, взаимодействующие с ядрами азота, рассеиваются на протоны или вызывают распад азота с образованием бор с испусканием альфа-частицы. Поэтому Фезер был первым, кто показал, что нейтроны вызывают распад ядер.

В Рим Энрико Ферми бомбардировал более тяжелые элементы нейтронами и обнаружил, что продукты радиоактивны. К 1934 году Ферми использовал нейтроны, чтобы вызвать радиоактивность в 22 различных элементах, многие из которых имеют высокий атомный номер. Заметив, что другие эксперименты с нейтронами в его лаборатории, казалось, лучше работают на деревянном столе, чем на мраморном, Ферми заподозрил, что протоны дерева замедляют нейтроны и, таким образом, увеличивают вероятность взаимодействия нейтрона с ядрами. Поэтому Ферми пропустил нейтроны через парафин, чтобы замедлить их, и обнаружил, что радиоактивность бомбардируемых элементов увеличилась в сотни раз. В поперечное сечение для взаимодействия с ядрами гораздо больше для медленных нейтронов, чем для быстрых нейтронов. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию по физике. "за демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, образующихся при нейтронном облучении, и за связанное с ним открытие ядерные реакции вызвано медленными нейтронами ".[88][89]

Лиз Мейтнер и Отто Хан в своей лаборатории в 1913 году.[9]
Деление ядра, вызванное поглощением нейтрона ураном-235. Тяжелые нуклиды распадаются на более легкие компоненты и дополнительные нейтроны.

В Берлин, сотрудничество Лиз Мейтнер и Отто Хан вместе со своим помощником Фриц Штрассманн, способствовали исследованиям, начатым Ферми и его командой, когда они бомбардировали уран нейтронами. Между 1934 и 1938 годами Хан, Мейтнер и Штрассманн обнаружили в этих экспериментах большое количество радиоактивных продуктов трансмутации, все из которых они считали трансурановый.[90] Трансурановые нуклиды - это те, которые имеют атомный номер больше, чем уран (92), образованные в результате поглощения нейтронов; такие нуклиды не встречаются в природе. В июле 1938 года Мейтнер была вынуждена бежать. антисемитский преследование в нацистская Германия после Аншлюс, и она смогла обеспечить себе новую должность в Швеции. Решающий эксперимент 16–17 декабря 1938 г. (с использованием химического процесса под названием «радий – барий – мезоторий. фракционирование ") дали загадочные результаты: то, что они понимали как три изотопа радия, вместо этого постоянно вел себя как барий.[9] Радий (атомный номер 88) и барий (атомный номер 56) находятся в одном и том же химическая группа. К январю 1939 года Хан пришел к выводу, что то, что они считали трансурановыми нуклидами, было гораздо более легкими нуклидами, такими как барий, лантан, церий и свет платиноиды. Мейтнер и ее племянник Отто Фриш немедленно и правильно интерпретировал эти наблюдения как результат ядерное деление, термин, введенный Фришем.[91]

Хан и его сотрудники обнаружили расщепление ядер урана, ставшее нестабильным из-за поглощения нейтронов, на более легкие элементы. Мейтнер и Фриш также показали, что при делении каждого атома урана выделяется около 200 МэВ энергии. Открытие деления наэлектризовало мировое сообщество физиков-атомщиков и общественность.[9] В своей второй публикации о делении ядер Хан и Штрассманн предсказали существование и высвобождение дополнительных нейтронов в процессе деления.[92] Фредерик Жолио и его команда доказали, что это явление цепная реакция в марте 1939 г. В 1945 г. Хан получил пистолет 1944 г. Нобелевская премия по химии «За открытие деления тяжелых ядер атомов».[93][94]

После 1939 г.

В Тринити-тест Манхэттенского проекта 1945 года была первая атомная бомба.
Смотрите также: Чикаго Пайл-1 и Хронология открытий частиц

Открытие ядерного деления в конце 1938 г. ознаменовало сдвиг в центре ядерных исследований с Европа В Соединенные Штаты. Многие ученые мигрировали в Соединенные Штаты, чтобы избежать неприятностей и проблем. антисемитизм в Европе и надвигающейся война[95]:407–410 (Увидеть Еврейские ученые и Манхэттенский проект ). Новыми центрами ядерных исследований стали университеты США, особенно Колумбийский университет в Нью-Йорке и Чикагский университет куда переехал Энрико Ферми,[96][97] и секретный исследовательский центр в Лос-Аламос, Нью-Мексико, основанный в 1942 году, новый дом Манхэттенский проект.[98] Этот проект военного времени был сосредоточен на строительстве ядерное оружие, используя огромную энергию, выделяемую при делении урана или плутоний через цепные реакции на основе нейтронов.

Открытие нейтрона и позитрона в 1932 году положило начало открытию многих новых частиц. Мюоны были открыты в 1936 году. Пионы и каоны были открыты в 1947 г., а лямбда-частицы были открыты в 1950 году. На протяжении 1950-х и 1960-х годов большое количество частиц, называемых адроны были обнаружены. Схема классификации для организации всех этих частиц, независимо предложенная Мюррей Гелл-Манн[99] иДжордж Цвейг[100][101] в 1964 году стал известен как кварковая модель. Согласно этой модели, частицы, такие как протон и нейтрон, не были элементарными, а состояли из различных конфигураций небольшого числа других действительно элементарных частиц, называемых партоны или кварки. Модель кварка получила экспериментальную проверку, начиная с конца 1960-х годов, и наконец дала объяснение аномальному магнитному моменту нейтрона.[102][10]

Ролики

Заметки

  1. ^ Атомный номер и атомная масса для кобальт равны соответственно 27 и 58,97, для никель они составляют соответственно 28 и 58,68.
  2. ^ В ядре радиуса р в порядке 5 × 10−13см принцип неопределенности потребовал бы, чтобы электрон имел импульс п порядка час/р. Такой импульс означает, что электрон имеет (релятивистскую) кинетическую энергию около 40 МэВ.[44]:89
  3. ^ Поскольку нейтроны и протоны имеют почти равную массу, протоны энергетически рассеиваются на нейтронах.

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л м Паис, Авраам (1986). Внутренняя граница. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0198519973.
  2. ^ а б Резерфорд, Э. (1911). «Рассеяние α и β частиц веществом и структура атома». Философский журнал. Series 6 (21): 669–688. Дои:10.1080/14786440508637080. Получено 15 ноября 2017.
  3. ^ Лонгэр, М. (2003). Теоретические концепции в физике: альтернативный взгляд на теоретические рассуждения в физике. Издательство Кембриджского университета. С. 377–378. ISBN  978-0-521-52878-8.
  4. ^ а б c Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Dalton Transactions. 0 (23): 3893–3900. Дои:10.1039 / a804629h.
  5. ^ а б c d е ж г Бирн, Дж. Нейтроны, ядра и вещество, Dover Publications, Минеола, Нью-Йорк, 2011 г., ISBN  0486482383
  6. ^ а б c d Чедвик, Джеймс (1932). «Существование нейтрона». Труды Королевского общества А. 136 (830): 692–708. Bibcode:1932RSPSA.136..692C. Дои:10.1098 / RSPA.1932.0112.
  7. ^ а б Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1935). «Ядерный фотоэлектрический эффект». Труды Королевского общества А. 151 (873): 479–493. Bibcode:1935RSPSA.151..479C. Дои:10.1098 / rspa.1935.0162.
  8. ^ а б c d е ж Стювер, Роджер Х. (1983). «Ядерная электронная гипотеза». В Ши, Уильям Р. (ред.). Отто Хан и рост ядерной физики. Дордрехт, Голландия: издательство D. Riedel Publishing Company. С. 19–67. ISBN  978-90-277-1584-5.
  9. ^ а б c d е ж г Райф, Патрисия (1999). Лиз Мейтнер и рассвет ядерного века. Базель, Швейцария: Birkhäuser. ISBN  978-0-8176-3732-3.
  10. ^ а б Перкинс, Дональд Х. (1982), Введение в физику высоких энергий, Эддисон Уэсли, Рединг, Массачусетс, стр.201–202, ISBN  978-0-201-05757-7
  11. ^ Мэлли, Марджори (2011), Радиоактивность: история загадочной науки (иллюстрированный ред.), Oxford University Press, ISBN  9780199766413
  12. ^ Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть I» (PDF). Философский журнал. 26 (151): 1–24. Bibcode:1913ПМаг ... 26 .... 1Б. Дои:10.1080/14786441308634955.
  13. ^ "Нобелевская премия по химии 1921 года - биография Фредерика Содди". Nobelprize.org. Получено 5 сентября 2019.
  14. ^ Чоппин, Грегори; Лильензин, Ян-Олов; Ридберг, янв (2013), Радиохимия и ядерная химия (4-е изд.), Academic Press, ISBN  978-0124058972
  15. ^ Другие также предполагали возможность изотопов; Например:
    • Стремхольм Д. и Сведберг Т. (1909) «Untersuchungen über die Chemie der radioactiven Grundstoffe II». (Исследования химии радиоактивных элементов, часть 2), Zeitschrift für anorganischen Chemie, 63: 197–206; особенно смотри страницу 206.
    • Кэмерон, Александр Томас (1910). Радиохимия. Лондон, Англия: J. M. Dent & Sons, p. 141. (Кэмерон также предвидел закон смещения.)
  16. ^ "Нобелевская премия по химии 1921 г .: Фредерик Содди - биография". Nobelprize.org. Получено 16 марта 2014.
  17. ^ «Атомные массы и Международный комитет - исторический обзор». 26 января 2004 г.
  18. ^ "Нобелевская премия по химии 1922 г .: Фрэнсис У. Астон - биография". Nobelprize.org. Получено 18 ноября 2017.
  19. ^ Эддингтон, А. С. (1920). «Внутреннее строение звезд» (PDF). Природа. 106 (2653): 233–40. Bibcode:1920Натура.106 ... 14E. Дои:10.1038 / 106014a0. PMID  17747682. S2CID  36422819.
  20. ^ а б Хейлброн, Дж. Л. (1974). H.G.J. Мозли: жизнь и письма английского физика, 1887-1915 гг.. Калифорнийский университет Press. ISBN  0520023757.
  21. ^ а б c Авраам Паис (1991). Времена Нильса Бора: в физике, философии и политике. Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-852049-2.
  22. ^ Хейлброн, Джон (1966), "Работа Г. Дж. Мозли", Исида, 57 (3): 336–364, Дои:10.1086/350143, JSTOR  228365, S2CID  144765815
  23. ^ Мозли, Генри Дж. Дж. (1913). «Высокочастотные спектры элементов». Философский журнал. 26 (156): 1024–1034. Дои:10.1080/14786441308635052.
  24. ^ Бернард, Яффе (1971), Мозли и нумерация элементов, Doubleday, КАК В  B009I5KZGM
  25. ^ Родился, Макс (2013), Атомная физика (8-е изд.), Courier Corporation, ISBN  9780486318585
  26. ^ Краг, Хельге (2002). Квантовые поколения: история физики двадцатого века (Перепечатка ред.). Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0691095523.
  27. ^ "Интервью по устной истории: Нильс Бор, сессия I". Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора. 31 октября 1962 г.. Получено 25 октября 2017.
  28. ^ Рейноса, Питер (7 января 2016 г.). "Ода Генри Мозли". Huffington Post. Получено 16 ноября 2017.
  29. ^ «Этот месяц в истории физики: май 1932 года: Чедвик сообщает об открытии нейтрона». Новости APS. 16 (5). 2007. Получено 16 ноября 2017.
  30. ^ а б c d е Резерфорд, Э. (1920). «Бейкерская лекция: ядерное строение атомов». Труды Королевского общества А. 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. Дои:10.1098 / RSPA.1920.0040.
  31. ^ Резерфорд, Э. (1919). «Столкновение α-частиц с легкими атомами». Философский журнал. 37: 571.
  32. ^ Urey, H .; Brickwedde, F .; Мерфи, Г. (1932). "Изотоп водорода массой 2". Физический обзор. 39 (1): 164–165. Bibcode:1932ПхРв ... 39..164У. Дои:10.1103 / PhysRev.39.164.
  33. ^ Глассон, Дж. Л. (1921). «Попытки обнаружить наличие нейтронов в разрядной трубке». Философский журнал. 42 (250): 596. Дои:10.1080/14786442108633801.
  34. ^ Резерфорд сообщил о принятии Британская ассоциация слова протон для ядра водорода в сноске к Массон, О. (1921). «XXIV. Строение атомов». Философский журнал. 6 серия. 41 (242): 281–285. Дои:10.1080/14786442108636219.
  35. ^ Паули, В. (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Источники по истории математики и физических наук. 6. п. 105. Дои:10.1007/978-3-540-78801-0_3. ISBN  978-3-540-13609-5.
  36. ^ Хендри, Джон, изд. (1984-01-01), Кембриджская физика в тридцатые годы, Бристоль: Adam Hilger Ltd (опубликовано в 1984 г.), ISBN  978-0852747612
  37. ^ Перо, Н. (1960). «История нейтронов и ядер. Часть 1». Современная физика. 1 (3): 191–203. Bibcode:1960ConPh ... 1..191F. Дои:10.1080/00107516008202611.
  38. ^ а б c d Гамов Г. (1931) Строение атомных ядер и излучения, Оксфорд: Clarendon Press
  39. ^ Кроутер, Дж. (1971). "Резерфорд Великий". Новый ученый и научный журнал. 51 (3): 464–466. Получено 27 сентября 2017.
  40. ^ а б c d Браун, Лори М. (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня. 31 (9): 23. Bibcode:1978ФТ .... 31и..23Б. Дои:10.1063/1.2995181. В 1920-е годы физики пришли к мнению, что материя состоит только из двух видов элементарных частиц: электронов и протонов.
  41. ^ а б c d е Стювер, Роджер Х. (1985). «Нильс Бор и ядерная физика». На французском языке A. P .; Кеннеди, П. Дж. (Ред.). Нильс Бор: столетний том. Издательство Гарвардского университета. стр.197–220. ISBN  978-0674624160.
  42. ^ а б Стювер, Роджер (2018), Эпоха невинности: ядерная физика между Первой и Второй мировыми войнами, Издательство Оксфордского университета, ISBN  9780192562906
  43. ^ Кляйн, О. (1929). "Die Reflexion von Elektronen an einem Potentialsprung nach der relativistischen Dynamik von Dirac". Zeitschrift für Physik. 53 (3–4): 157. Bibcode:1929ZPhy ... 53..157K. Дои:10.1007 / BF01339716. S2CID  121771000.
  44. ^ а б Bethe, H .; Бахер, Р. (1936), "Ядерная физика А. Стационарные состояния ядер" (PDF), Обзоры современной физики, 8 (82): 82–229, Bibcode:1936РвМП .... 8 ... 82Б, Дои:10.1103 / RevModPhys.8.82
  45. ^ Астон, Ф. У. (1927). «Бейкерская лекция - Новый масс-спектрограф и правило целых чисел». Труды Королевского общества А. 115 (772): 487–514. Bibcode:1927RSPSA.115..487A. Дои:10.1098 / rspa.1927.0106.
  46. ^ Кеннет С. Крейн (5 ноября 1987 г.). Введение в ядерную физику. Вайли. ISBN  978-0-471-80553-3.
  47. ^ Bothe, W .; Беккер, Х. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Искусственное возбуждение ядерного γ-излучения]. Zeitschrift für Physik (на немецком). 66 (5–6): 289. Bibcode:1930ZPhy ... 66..289B. Дои:10.1007 / BF01390908. S2CID  122888356.
  48. ^ Becker, H .; Боте, W. (1932). «Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen» [Γ-лучи, возбужденные в боре и бериллии]. Zeitschrift für Physik (на немецком). 76 (7–8): 421. Bibcode:1932ZPhy ... 76..421B. Дои:10.1007 / BF01336726. S2CID  121188471.
  49. ^ Жолио-Кюри, Ирен; Жолио, Фредерик (1932). "Emission de protons de grande vitesse par les hydrogénées sous l'influence des Rayons γ très pénétrants" [Эмиссия высокоскоростных протонов гидрогенизированными веществами под действием очень проникающих γ-лучей]. Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences (На французском). 194: 273.
  50. ^ Зичичи, А., Этторе Майорана: гений и загадка, ЦЕРН Курьер, 25 июля 2006 г., дата обращения: 16 ноября 2017 г.
  51. ^ а б c Браун, А. (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика. Издательство Оксфордского университета. ISBN  9780198539926.
  52. ^ "Интервью по устной истории: Норман Фезер, сессия I". Американский институт физики, Библиотека и архивы Нильса Бора. 25 февраля 1971 года. Получено 16 ноября 2017.
  53. ^ Chadwick, J .; Констебль, J.E.R .; Поллард, E.C. (1931). «Искусственный распад α-частицами». Труды Королевского общества А. 130 (814): 463–489. Bibcode:1931RSPSA.130..463C. Дои:10.1098 / rspa.1931.0017.
  54. ^ а б «На волне физики: Резерфорд снова в Кембридже, 1919–1937». Ядерный мир Резерфорда. Американский институт физики. 2011–2014 гг.. Получено 19 августа 2014.
  55. ^ Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона». Природа. 129 (3252): 312. Bibcode:1932Натура. 129Q.312C. Дои:10.1038 / 129312a0. S2CID  4076465.
  56. ^ а б Чедвик, Дж. (1933). "Бейкерская лекция. Нейтрон". Труды Королевского общества А. 142 (846): 1–25. Bibcode:1933РСПСА.142 .... 1С. Дои:10.1098 / rspa.1933.0152.
  57. ^ а б Лей, Вилли (октябрь 1966 г.). «Отложенное открытие». Довожу до вашего сведения. Галактика Научная фантастика. С. 116–127.
  58. ^ "Нобелевская премия по физике 1935 г .: Джеймс Чедвик - биография". Нобелевский фонд. Получено 18 ноября 2017.
  59. ^ Friedlander, G .; Kennedy, J.W .; Миллер, Дж. М. (1964) Ядерная и радиохимия (2-е издание), Wiley, стр. 22–23 и 38–39.
  60. ^ Гейзенберг, В. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik. 77 (1–2): 1–11. Bibcode:1932ZPhy ... 77 .... 1H. Дои:10.1007 / BF01342433. S2CID  186218053.
  61. ^ Гейзенберг, В. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. II". Zeitschrift für Physik. 78 (3–4): 156–164. Bibcode:1932ZPhy ... 78..156H. Дои:10.1007 / BF01337585. S2CID  186221789.
  62. ^ Гейзенберг, В. (1933). "Über den Bau der Atomkerne. III". Zeitschrift für Physik. 80 (9–10): 587–596. Bibcode:1933ZPhy ... 80..587H. Дои:10.1007 / BF01335696. S2CID  126422047.
  63. ^ Иваненко Д.Д. Нейтронная гипотеза // Природа. 129 (1932) 798.
  64. ^ Миллер А. И. Ранняя квантовая электродинамика: справочник, Cambridge University Press, Кембридж, 1995 г., ISBN  0521568919С. 84–88.
  65. ^ а б c Brown, L.M .; Рехенберг, Х. (1996). Происхождение концепции ядерных сил. Бристоль и Филадельфия: Издательский институт физики. п.33. ISBN  978-0750303736. модель протона и нейтрона Гейзенберга.
  66. ^ а б Иваненко, Д. (1932). "Sur la конституция атомного оружия". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris. 195: 439–441.
  67. ^ Бахер, Р.Ф.; Кондон, Э. (1932). «Вращение нейтрона». Физический обзор. 41 (5): 683–685. Bibcode:1932ПхРв ... 41..683Г. Дои:10.1103 / PhysRev.41.683.
  68. ^ Whaling, W. (2009). "Роберт Ф. Бачер 1905–2004" (PDF). Биографические воспоминания Национальной академии наук. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-05-31. Получено 2015-03-21.
  69. ^ Бете, Х.; Пайерлс, Р. (1934). «Нейтрино». Природа. 133 (3362): 532–533. Bibcode:1934Натура.133..532Б. Дои:10.1038 / 133532a0. S2CID  4001646.
  70. ^ Ян, Чен Нин (2012). "Теория β-распада Ферми". Международный журнал современной физики. 27 (3, 4): 1230005-1–1230005-7. Bibcode:2012IJMPA..2730005Y. Дои:10.1142 / S0217751X12300050.
  71. ^ а б Уилсон, Фред Л. (1968). "Теория бета-распада Ферми". Am. J. Phys. 36 (12): 1150–1160. Bibcode:1968AmJPh..36,1150 Вт. Дои:10.1119/1.1974382.
  72. ^ Иваненко, Д. (1932). "Neutronen und kernelektronen". Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion. 1: 820–822.
  73. ^ Кури, F.N.D. (1933). «Столкновения нейтронов с протонами». Физический обзор. 44 (6): 463. Bibcode:1933ПхРв ... 44..463К. Дои:10.1103 / PhysRev.44.463.
  74. ^ а б c d Breit, G .; Раби, И. (1934). «Об интерпретации настоящих значений ядерных моментов». Физический обзор. 46 (3): 230. Bibcode:1934ПхРв ... 46..230Б. Дои:10.1103 / PhysRev.46.230.
  75. ^ Мэсси, H.S.W. (1932). «Прохождение нейтронов через вещество». Труды Королевского общества А. 138 (835): 460–469. Bibcode:1932RSPSA.138..460M. Дои:10.1098 / rspa.1932.0195.
  76. ^ Симе, Р.Л. (1996). Лиз Мейтнер: Жизнь в физике. Калифорнийский университет Press. ISBN  978-0520089068. нейтрон.
  77. ^ Зайдель, Р.В. (1989). Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса Беркли. Калифорнийский университет Press. ISBN  9780520064263.
  78. ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный фотоэффект: разрушение дипломатии гамма-лучами». Природа. 134 (3381): 237–238. Bibcode:1934Натура.134..237C. Дои:10.1038 / 134237a0. S2CID  4137231.
  79. ^ Frisch, R .; Стерн, О. (1933). "Uber die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. I / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитный момент протона. I." Zeitschrift für Physik. 84 (1–2): 4–16. Bibcode:1933ZPhy ... 85 .... 4F. Дои:10.1007 / bf01330773. S2CID  120793548.
  80. ^ Esterman, I .; Стерн, О. (1933). "Uber die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. II / Магнитное отклонение молекул водорода и магнитный момент протона. I." Zeitschrift für Physik. 85 (1–2): 17–24. Bibcode:1933ZPhy ... 85 ... 17E. Дои:10.1007 / BF01330774. S2CID  186232193.
  81. ^ Esterman, I .; Стерн, О. (1934). «Магнитный момент дейтона». Физический обзор. 45 (10): 761 (A109). Bibcode:1934ПхРв ... 45..739С. Дои:10.1103 / PhysRev.45.739.
  82. ^ Rabi, I.I .; Kellogg, J.M .; Захариас, Дж. Р. (1934). «Магнитный момент протона». Физический обзор. 46 (3): 157. Bibcode:1934ПхРв ... 46..157Р. Дои:10.1103 / PhysRev.46.157.
  83. ^ Rabi, I.I .; Kellogg, J.M .; Захариас, Дж. Р. (1934). «Магнитный момент дейтона». Физический обзор. 46 (3): 163. Bibcode:1934ПхРв ... 46..163Р. Дои:10.1103 / PhysRev.46.163.
  84. ^ а б Ригден, Джон С. (2000). Лави, ученый и гражданин. Издательство Гарвардского университета. ISBN  9780674004351.
  85. ^ Бахер, Р.Ф. (1933). «Заметка о магнитном моменте ядра азота» (PDF). Физический обзор. 43 (12): 1001. Bibcode:1933ПхРв ... 43.1001Б. Дои:10.1103 / PhysRev.43.1001.
  86. ^ Тамм, И.Ю .; Альтшулер, С.А. (1934). «Магнитный момент нейтрона». Доклады Академии Наук СССР. 8: 455. Получено 30 января 2015.
  87. ^ Перо, Н. (1 июня 1932 г.). «Столкновения нейтронов с ядрами азота». Труды Королевского общества А. 136 (830): 709–727. Bibcode:1932RSPSA.136..709F. Дои:10.1098 / rspa.1932.0113.
  88. ^ "Нобелевская премия по физике 1938 г .: Энрико Ферми - биография". Nobelprize.org. Получено 18 ноября 2017.
  89. ^ Купер, Дэн (1999). Энрико Ферми: и революции в современной физике. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-511762-2. OCLC  39508200.
  90. ^ Хан, О. (1958). «Открытие деления». Scientific American. 198 (2): 76. Bibcode:1958SciAm.198b..76H. Дои:10.1038 / scientificamerican0258-76.
  91. ^ Мейтнер, Л.; Фриш, О. (1939). «Распад урана нейтронами: новый тип ядерной реакции». Природа. 143 (3615): 239. Bibcode:1939Натура.143..239М. Дои:10.1038 / 143239a0. S2CID  4113262.
  92. ^ Hahn, O .; Штрассманн, Ф. (10 февраля 1939 г.). «Доказательство образования активных изотопов бария из урана и тория, облученных нейтронами; доказательство существования более активных фрагментов, полученных при делении урана». Die Naturwissenschaften. 27 (6): 89–95. Bibcode:1939NW ..... 27 ... 89H. Дои:10.1007 / BF01488988. S2CID  33512939.
  93. ^ «Нобелевская премия по химии 1944 года: Отто Хан - биография». Nobelprize.org. Получено 18 ноября 2017.
  94. ^ Бернштейн, Джереми (2001). Урановый клуб Гитлера: секретные записи в Farm Hall. Нью-Йорк: Коперник. п.281. ISBN  978-0-387-95089-1.
  95. ^ Исааксон, Уолтер (2007). Эйнштейн: его жизнь и Вселенная. Саймон и Шустер. ISBN  978-0743264747.
  96. ^ "Об Энрико Ферми". Библиотека Чикагского университета: электронная деятельность и коллекции. Путеводитель по коллекции Энрико Ферми, Центр исследования специальных коллекций, библиотека Чикагского университета. Получено 24 ноября 2017.
  97. ^ "Ферми в Колумбии: Манхэттенский проект и первая ядерная установка". Колумбийский университет, факультет физики. Архивировано из оригинал 29 октября 2017 г.. Получено 24 ноября 2017.
  98. ^ Родос, Ричард (1986). Создание атомной бомбы. Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN  978-0-671-44133-3.
  99. ^ Гелл-Манн, М. (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике. 8 (3): 214–215. Bibcode:1964ФЛ ..... 8..214Г. Дои:10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3.
  100. ^ Цвейг, Г. (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения" (PDF). Отчет ЦЕРН № 8182 / TH.401.
  101. ^ Цвейг, Г. (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II" (PDF). Отчет ЦЕРН № 8419 / TH.412.
  102. ^ Gell, Y .; Лихтенберг, Д. Б. (1969). «Кварковая модель и магнитные моменты протона и нейтрона». Il Nuovo Cimento A. Серия 10. 61 (1): 27–40. Bibcode:1969NCimA..61 ... 27G. Дои:10.1007 / BF02760010. S2CID  123822660.

дальнейшее чтение