查德威克
    当爱因斯坦的名字如日中天的时候，还有无数的物理学家们仍旧在科学的道路上，默默地执着地奋斗着，这是一条充满艰辛的路，这更是一条充满乐趣的路。
    詹姆斯·查德威克无疑是这众多科学家中的一员，在物理学这条羊肠小道上，他一直在努力着，不管遇到多么大的困难。
    锲而不舍，金石可镂。1932年，从英国剑桥大学的卡文迪许实验室里，传出了一个令世界为之震惊的消息：中子发现了。
    当查德威克经过无数次试验，终于用a粒子成功地轰击铍等轻元素，发现了“中性粒子”即中子时，泪水禁不住夺眶而出，十几年来，他走过了怎样的一条光荣而又布满荆棘的路啊！
     1891年10月20日，詹姆斯·查德威克出生于英格兰柴郡。这是一个性格内向而又不爱哭泣的孩子，出生的时候，他好长时间都没有哭，当接生妇在他的小屁股蛋上使劲打了三下以后，他才“哇”地一声大哭了起来，用他的哭声宣告他经过十月怀胎以后，来到这个注定要含辛茹苦的世界了。
    像其他别的孩子一样，查德威克在8岁的时候，背着书包上学了。他个子长得不是太高，性格又温和，大一些的同学老是欺侮他，有一次甚至把他的书和书包全都扔进了学校前面的河里去了。
    查德威克实在忍无可忍了，随手拾起地上的一块碎砖头，狠命地向那个扔他书包的大个子男同学砸去，大个子头被砸出了一个小洞，血直往外流。
    后来，查德威克被爸爸妈妈狠狠揍了一顿，他也不去解释，任泪水在眼眶里直打转儿，也没让它流下来。爸爸妈妈又提着一篮子鸡蛋，要去给那个大个子赔礼道歉，查德威克死活也不愿意一道去，他坚信自己没有错。
    上中学的时候，他的各门功课的成绩都差不多，对物理也没有产生出特别的兴趣，有好几次测验，他都没考及格。
    查德威克性格内向，有时一整天都不说一句话，下课的时候，他喜欢独自一人，站在窗前，看天上一朵流动的云，或者看同学们忙忙碌碌在争抢一个篮球。他喜爱陷人无限的遐想状态中去。
    但是，他却有一套独特的学习方法。对于那些不会做的习题，凡是他没有搞懂的题目，他决不勉强自己去做，或者把同学做好了的，拿来自己抄一遍，他总是想方设法把问题给弄清楚。
    而一旦搞清楚了，他又不是赶任务似地，把题目做出来，总是在草稿纸上，尝试用好几种方法来解这个题目，最后才选择出一种最便捷的方法，把题目做在作业本上交给老师。
    他有个座右铭，这就是：“不成功则已，要成功，成绩就应该是颠扑不破的。”这个座右铭，一直陪伴他度过了中学时代、大学时代，乃至他的一生。
     1908年，查德威克考入曼彻斯特大学，好像冥冥之中有个什么在主宰着他似的，他选择了物理学专业，从此，他就同物理学结下了不解之缘，并把自己所有的智慧、热血和生命奉献给了这门古老而又充满魅力的学科。
    在大学期间，他仍是那么沉默寡言，有点腼腆甚至有点害羞，当同学们纷纷流连于舞厅、咖啡厅和花前月下的时候，他却把自己投入到物理学的星空中去，跟那些已故的大师们亲切握手，倾心交谈。
    甚至当一个女同学恶作剧似地给他写了一封情书的时候，他居然被弄得手足无措，并且被吓哭了，这件事一直被传为笑话。
    查德威克不喜爱出风头，不爱抛头露面，正是由于这种不慕虚名，不为浮名所累，任劳任怨脚踏实地的治学精神，使他一生在物理学的研究上取得了一个又一个辉煌的成就。
     1911年，查德威克以优异的成绩从大学毕业，此后在卢瑟福教授的指导下在曼彻斯特物理实验室工作了两年，从事各种放射性的研究。
    没过多长时间，他用a射线穿过金属箔时发生偏离的实验，有力地证实了原子核的存在。
    由于他卓有成效的工作受到当时科学界的认可，1913年，他荣获科学硕士学位，并取得了“1851年奖学金”，赴柏林夏洛腾堡技术物理研究所，在H·盖革教授指导下工作。
    盖革教授是计数管的发明者，查德威克在他的精心指导下，成天把自己关在实验室里，潜心研究放射性粒子探测技术，并取得了相当重要的研究成果。
    正当查德威克准备大展宏图的时候，不幸扇动着丑陋的翅膀，降临在他的身上。
    第一次世界大战期间，正在实验室里认真观察实验结果的查德威克，被一伙法西斯分子，用枪打昏以后，带进了德国鲁赫本平民拘留所。他是被当作战俘扣留在这里的，尽管他从来也没有参加过战争。
    在拘留所里，法西斯分子硬逼他承认杀死了多少多少德国士兵，还逼他承认他是英国政府派来的间谍。倔强的查德威克用沉默来表示他的抗争，法西斯分子就用种种酷刑来折磨他，他常常被折磨得死去活来，但他一滴泪也没有流过。
    更令他痛苦不堪的是，他无法继续从事他心爱的实验工作，去探索人类那么多的未知领域了。这对于一个无限热爱科学事业的人来说，是一个多么巨大的遗憾。
    然而，他没有自暴自弃，更没有用死亡来了却自己的痛苦。后来，他利用法西斯分子对他稍微放松了看管的机会，联合其他几位战俘科学家，在拘留所里，搞起了一个小小的实验室。
    这间实验室是一个只能拴两匹马的废旧的马棚，查德威克等人就是在这里从事β射线的实验的，当马粪和马尿的臊臭味不绝如缕地飘进他们的鼻子里的时候，他们却浑然不知。他们沉缅于β射线给他们带来的巨大的快乐之中，他们感觉这样的实验，真是别有情趣。
     1918年，第一次世界大战结束。多行不义必自毙，德国宣布无条件投降。
    查德威克也被释放。长夜漫漫，终于到了尽头，他回到了自己魂牵梦绕的祖国——英国。
     1919年，他接受了英国剑桥大学冈维尔和凯恩斯学院的沃拉斯顿奖学金，继续在卢瑟福教授的指导下工作，这时，卢瑟福已经就任剑桥大学卡文迪许实验室主任，查德威克也来到了这里。
    就在这一年，卢瑟福和助手们合作，用α粒子轰击氮原子核的时候发现，氮原子核破裂以后，发射出原子量是一个带正电粒子，这种粒子被命名为质子（实际是氢原子核），破裂以后的氮原子核和α粒子结合成氧原子核。
    卢瑟福这个实验表明，不但放射性现象会导致原子自然蜕变，从一种元素变成另一种元素，而且可以用人工方法变革原子核，把一种元素变成另一种元素。
    在剑桥大学，查德威克自始至终都参加了卢瑟福进行的用α粒子轰击的方法使其他轻元素嬗变的工作，并对原子核的特性和结构进行了认真的研究。
     1920年，查德威克通过对α粒子散射所进行的测量，最先测定了原子核所带的绝对电量，即核电荷数，结果和莫塞莱的原子序数理论吻合得无与伦比。
    早在1919年，卢瑟福用氮第一次探测到核蜕变效应，查德威克站在导师肩膀上，继续向前苦苦地求索着，终于发现了γ射线所引起的核蜕变。
    因为查德威克成就卓著，他被升任为卡文迪许实验室副主任，并于1927年当选为皇家学会会员。
    事业上的巨大成功，使他深深地受到利物浦的艾林·斯图尔特·布朗小姐的青睐，然而查德威克天生不会谈情说爱，布朗小姐只好主动发起进攻，他才渐渐地开了窍。
     1925年，34岁的查德威克和布朗小姐终成眷属。结婚以后，查德威克过上了幸福美满的家庭生活，并在一年以后，有了一对孪生儿女。他全身心地体会着人世间的这种天伦之乐。
    查德威克喜爱养花，他把自己的实验室和居室都变成了花房，闲暇时分，浇浇水，松松土；累了的时候，看看花，赏赏景，他满足地陶醉于花的芬芳和花的鲜艳中。
    业余时间，查德威克还喜爱和妻子一起骑上自行车，带着一对儿女，到芳草碧连天的河边去钓鱼。可是，有好几次，当鱼把钓杆都拖到水里去了的时候，他竟然一点也没有觉察到。
    查德威克又把思绪投入到扑朔迷离的物理世界中去了。
    终于发现中子
    早在1896年，法国科学家柏克勒尔发现了放射性现象，当时，物理学家们把它解释为原子核的自发衰变，这说明原子核是由许多更小的微观粒子构成的。
    本世纪20年代，人们已经知道了两种亚原子粒子：汤姆生发现的电子和卢瑟福预言的质子。
     1903年的时候，汤姆生提出了原子的“西瓜模型”。按照这个模型，原子是由正电荷物质（带正电流体）均匀分布在原子的整个体内，负电子则嵌入连续正电荷中，像瓜子在西瓜中一样。
    因为电子互相排斥，另一方面则向中心的正电荷处吸引，并且假定它们会在原子内部达到一定的稳定位置。
    假如这种分布是由于一些外在力量，例如两个原子在高温气体中激烈地碰撞，电子被假设为开始环绕它们的平衡位置振动，发射出相应频率的光波。
    但这个模型不能解释不同元素为什么会发出不同的光谱。
    卢瑟福则通过大量的实验，开始预言质子的存在。
     1919年，卢瑟福决定开始轰击原子。他想知道，能否用人工促成的方法使一种元素转变为另一种元素。
    他认为要改变元素首先要改变核上的电荷，唯一的途径是使别的原子核同它发生非常强烈的冲撞，这就要求另一原子核具有非常高的速度。
    卢瑟福选中了镭所放射的α粒子，它具有每秒几千英里的速度，这个速度所产生的力使它成为最理想的“子弹”。
    卢瑟福精心设置了实验装置，从而更好地捕捉从原子核中打出的碎块。
    他在一个能充气的金属桶的中间放置一小块镭盐，镭盐不断发射α粒子。尽管α粒子的速度很高，但在正常压力的气体中，它不断与周围气体分子发生作用，它们约在1厘米之内静止下来，并吸引电子，从而变成普通的氦原子。
    卢瑟福在大于α粒子射程的距离外，安放一块硫化锌屏，这样他在显微镜下看不到一点“闪光”。
    他首先把桶里充满氧气，等了好长时间，没有看到闪光。
    他又换用氮气充入桶内，心情异常紧张地通过显微镜观察，突然间，他高兴得大叫一声：“闪光！”在屏幕上看到一点微弱的闪光，间隔片刻，又见到一闪…”卢瑟福高兴得跳了起来，因为他断定这是α粒子打击氮气后产生碎片的闪光。
    为了确定这碎片，他又借助于磁场测定碎片的质量和电荷，结果确定碎片是氢核，后来人们称氢核为质子。
    卢瑟福借此断言，质子都在原子核内，但假使原子核的质量都是由质子构成的，那么就会有太多的正电荷。
    因此，人们普遍认为，原子核中必定含有一些电子，这便中和一些质子的电荷。因电子是极轻的粒子，所以不大会改变质量。
    甚至还有人认为，电子在核内起到了类似于水泥的某种作用，它把质子聚拢在一起，因为如果没有电子，带有同性电荷的质子就会互相排斥而飞离。
    但是，从理论上看，上面的这种观点有站不住脚的地方。
    倒是另外一种观点比较有理论根据，即认为原子核内可能存在一种不带电的粒子。
    卢瑟福和查德威克不知探索了多少次，他们极力想找出这种粒子，但是都失败了。
     1930年，德国物理学家玻西在一次国际会议上报告说，他在用α粒子轰击铍钯时观察到一种前所未见的很强的辐射，它能穿透几厘米厚的铅板。
    据当时所知，被轰击物质产生的所有射线中，只有γ射线能够穿透厚铅板，于是，他没有再做深入研究，就把它当作γ射线做了报道。
     1931年，法国的居里夫妇在研究铍辐射时，让辐射从一个很薄的窗口射入装有空气的电离容器，当窗口放有石蜡或其他含氢物质时，容器中的电离就增强。他们认为电离增强是由于石蜡发射出了高速质子。
     1927年的诺贝尔物理学奖金获得者威尔逊先生制造了云室，在云室中可以观察带电粒子（质子或电子）的径迹。
    借助于云室就能计算出石蜡释放出的质子的能量，从而计算出产生质子束的铍辐射的能量。
    问题很清楚，如果假定铍辐射是γ辐射，那么得出的能量值就会大得出奇，决不可能使能量值与引起铍辐射的能量一致起来。
    查德威克对铍辐射作了研究，他发现很多别的元素，例如氦、锂、碳等，也有类似的辐射。
    通过对碰撞的能量条件所作的广泛研究和计算，他很快就确定铍辐射不可能是γ辐射，而是由比电子大得多甚至与质子一样大的粒子组成的。
     1932年，查德威克在一张α粒子轨迹的云室照片上看到一条非常细的线条，正好在照片的中间，却不出现明显的来路。
    经过认真地分析，这细线条只能是氢核的踪迹，一个由于某种碰撞或别的原因释放出来的氢核，而造成碰撞的粒子却没有影踪。
    但是，查德威克深信，应当有这样一个粒子，否则就不可能出现以极大速度射出的氢核。
    然而，这个粒于在云室中却没有留下任何痕迹，所以，对它的描述应该是这样的：无影无踪，不可捉摸，却能给受轰击的原子核狠狠一击，使氢核从中释放出来。
    查德威克首先确定这种新射线不会被磁场偏转，因此它是不带电的中性粒于。然后确定这种粒子的速度不到光速的1/10，从而也就排除了它是某种γ射线的可能性。
    接着，查德威克又通过巧妙的碰撞实验，确定这种新粒子的质量差不多。
    这样一来，查德威克圆满地解释了过去所引起的一系列不解之谜。他认为：由于这种新粒子质量较大，所以很容易将石蜡中的氢原子核——质子打出来。
    又因为这种粒子不带电，是中性的，在威尔逊云室中，这种中性粒子经过的路径中不产生大量电子和正离子，不能引起水蒸汽的凝结，因此照片中不能摄得这种粒子经过的径迹，它在整个过程中始终扮演着不露面的“隐身人”的角色，只有当打出质子后，才暴露出它曾经出现过。这样也就回答了居里夫妇所疑惑不解的问题。
     20年代，卢瑟福所预言的“中子”，终于被查德威克找到了。后来，查德威克用γ射线照射氚核引起裂变，又用人工方法也获得了中子。
    查德威克在写给英国《自然》杂志编辑部的一封信中指出：“如果我们假设这种放射性物质是由质量为1、电荷为0的粒子，即中子构成的，那么，一切难题就可以迎刃而解了。”
    查德威克的中子的发现，对原子核科学领域作出了重大贡献。
    中子是不带任何电荷的，它与氦核（α核线）不同，后者是带电的，因此在重原子核中受到很大的电排斥力。
    中子作为使原子嬗变的新工具，它不需要克服任何电的势垒，甚至能够穿过和分裂重元素的原子核。
    这样，查德威克为铀235的分裂和制造原子弹开辟了一条途径。
    因此，人们普遍认为，中子打开了人类进入原子能时代的大门。
    同时，中子的发现，还在理论上带来了一系列深刻的变革。中子发现后不久，德国物理学家海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的模型。