第一節(jié)原子核的組成888人工核轉(zhuǎn)變

1、盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮?dú)夂?，在熒光屏上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比粒子大的粒子穿過(guò)鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子肯定是在粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過(guò)人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開(kāi)了原子核的大門。 核反應(yīng) 為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶有一個(gè)單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800 多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子質(zhì)子的符號(hào)是 H 或 P在云室里做盧瑟福實(shí)驗(yàn)，還可以根據(jù)徑跡了解整個(gè)人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特在所拍攝的兩萬(wàn)多張照片的40多萬(wàn)條粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了條產(chǎn)生分叉的記錄 威耳遜云室 觀察

2、威耳遜云室的結(jié)構(gòu)，研究射線在云室中的徑跡：觀察威耳遜云室的結(jié)構(gòu)，研究射線在云室中的徑跡： 射線徑跡 射線徑跡 徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)可以知道粒子的性質(zhì)；粒子軌跡的彎曲方向可以知道粒子帶電的正負(fù)分叉情況表明，粒子擊中氮核后，生成一個(gè)新核，同時(shí)放出質(zhì)子。新核的電量較大速度較慢，徑跡短而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡細(xì)而長(zhǎng)根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個(gè)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程并得知氮核放出質(zhì)子后變成了氧核 用粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說(shuō)明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個(gè)基本粒子。原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原

3、子核的過(guò)程，-核反應(yīng)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特和貝克用粒子轟擊輕元素鈹核，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是射線經(jīng)檢測(cè)，射線的能量在10eV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時(shí)發(fā)出的射線的能量1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實(shí)驗(yàn)，并用這種未知射線去轟擊石蠟。結(jié)果竟從中打出能量約5.7 MeV的質(zhì)子這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠湫袨橥耆煌谏渚€，射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，光子的質(zhì)量近乎，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動(dòng)起來(lái)是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1

4、800倍，一顆子彈怎么能撞動(dòng)一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)55 MeV，這與實(shí)際測(cè)得的射線能量10 MeV相去甚遠(yuǎn)這射線在向約里奧夫婦招手呼喊：我不是射線！可惜的是，他們擦肩而過(guò)，無(wú)緣相識(shí)。面對(duì)55eV與10eV的矛盾 ，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于1932年月11日向巴黎科學(xué)院提交了實(shí)驗(yàn)情況和對(duì)未知射線判定為射線的結(jié)論。 1932年月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實(shí)驗(yàn)使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒啊！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測(cè)射線的速度和質(zhì)量。他先測(cè)出射線的速度

5、不到光速的十分之一，排除了是射線的可能，又用彈性碰撞動(dòng)量守恒的方法測(cè)出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還根據(jù)自旋確定不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨(dú)立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時(shí)間，成功地證實(shí)了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無(wú)愧地成為“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)?！皺C(jī)遇只偏愛(ài)有準(zhǔn)備的頭腦”中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義，中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫(kù)侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的“炮彈”。在此以前，可供研究用的“炮彈”只有天然放射元素發(fā)出的、三種射線，中子流則是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的“炮彈”，人們用它轟擊各種原子核，獲得許許多多人工放射性同位素，用它轟開(kāi)鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。 1934年，約里奧居里和伊麗芙居里在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，正電子的質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個(gè)單位的正電荷，更意外的是，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期原來(lái)，鋁核被粒子擊中后發(fā)生了下面的反應(yīng)人工放射性同位素反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，衰變時(shí)放出正電子，核衰變方程如下：用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)后來(lái)人