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중성자 발견

Discovery of the neutron
1933년 솔베이 컨퍼런스에서 제임스 채드윅.채드윅은 그 해 카벤디쉬 연구소에서 일하던 중 중성자를 발견했다.

중성자 발견과 그 성질은 20세기 전반의 원자 물리학의 놀라운 발전의 중심이었다.세기 초 어니스트 러더포드한스 가이거어니스트 마스덴금박 실험을 바탕으로 원자의 조잡한 모델을 개발했다.[1]: 188 이 모델에서 원자는 질량양의 전하가 매우 작은 에 집중되어 있었다.[3]1920년까지 화학 동위원소가 발견되었고, 원자 질량은 수소 원자 질량의 정수 배수로 결정되었고,[4] 원자 번호는 핵에 대한 전하로 확인되었다.[5]: §1.1.2 1920년대 내내 핵은 당시 알려진 두 개의 기초 입자인 양자전자의 조합으로 구성되었다고 보았지만, 그 모델은 여러 가지 실험적이고 이론적인 모순을 제시하였다.[1]: 298

원자핵의 본질적인 성질은[6] 1932년 제임스 채드윅에 의해 중성자가 발견되고 양성자와 구별되는 새로운 초입자라는 결단과 함께 확립되었다.[7][8]: 55

무충전 중성자는 즉시 핵구조를 탐사하는 새로운 수단으로 이용되어 중성자 조사에 의한 새로운 방사성 원소 생성(1934년) 중성자에 의한 우라늄 원자의 핵분열(1938년)과 같은 발견으로 이어졌다.[9]핵분열의 발견은 제2차 세계대전이 끝날 무렵에 핵무기와 핵 모두를 탄생시켰다.양성자와 중성자 모두 쿼크로부터 만들어진 복합 입자로 판정된 1960년대까지 기초 입자로 추정되었다.[10]

방사능 발견

20세기 초 원자 존재에 대한 활발한 논쟁은 아직 해결되지 않았다.에른스트 마하빌헬름 오스왈드 같은 철학자들은 원자가 실재하는 것을 부정하면서 편리한 수학 구조로 보았고, 아놀드 소머펠트루드비히 볼츠만 같은 과학자들은 물리적 이론이 원자의 존재를 요구한다고 보았다.[9]: 13–14

방사능은 1896년 프랑스 과학자 앙리 베크렐에 의해 인광 물질로 작업하던 중 발견되었다.1898년 캐번디쉬 연구소어니스트 러더포드는 일반적인 물체나 기체로 침투하거나 이동하는 능력이 다른 두 종류의 방사능, 즉 알파선베타선을 구별했다.2년 후, 폴 빌라드는 훨씬 더 침투력을 가진 감마선을 발견했다.[1]: 8–9 이러한 방사선은 곧 알려진 입자로 확인되었다: 베타선은 1902년 월터 카우프만에 의해 전자로, 알파선은 1907년 러더포드와 토마스 로이드에 의해 헬륨 이온으로, 감마선은 1914년 러더포드와 에드워드 안드라드에 의해, 전자기 방사선, 즉 의 형태로 나타났다.[1]: 61–62, 87 이러한 방사선은 또한 원자로부터 방출되는 것으로 확인되었고, 따라서 그들은 원자 내에서 발생하는 과정에 대한 단서를 제공했다.반대로, 방사선은 또한 원자의 내부를 탐사하기 위한 산란 실험에 이용될 수 있는 도구로 인식되었다.[11]: 112–115

금박 실험과 원자핵 발견

β
방사선을 나타내는 원자의 핵에 대한 개략도로서, 핵에서 빠른 전자의 방출(동반되는 항니뉴트리노는 생략한다).
핵에 대한 러더포드 모델에서 붉은 구들은 양전하를 가진 양성자였고 푸른 구들은 순전하를 띠지 않은 전자에 단단히 묶인 양성자였다.

인셋은 오늘날 이해되고 있는 것처럼 자유 중성자의 베타 붕괴를 보여준다; 전자와 안티뉴트리노는 이 과정에서 생성된다.

1908년에서 1913년 사이 맨체스터 대학에서 러더포드는 한스 가이거어니스트 마스덴에게 일련의 실험을 통해 알파 입자가 금속 포일로부터 산란할 때 어떤 일이 일어나는지 알아내도록 지시했다.현재 러더포드 금박 실험 또는 가이거-마르스덴 실험으로 불리는 이러한 측정은 비록 얇은 금박을 통과하는 대부분의 알파 입자가 약간의 변형을 경험했지만, 몇몇은 높은 각도로 흩어진 특이한 발견을 했다.산란은 알파 입자의 일부가 원자 내부의 작지만 밀도가 높은 구성 요소에서 되돌아온다는 것을 나타냈다.이러한 측정을 바탕으로 1911년까지 러더포드에게 원자는 음전하 전자의 훨씬 큰 구름에 둘러싸인 양전하를 가진 작고 거대한 핵으로 구성되었다는 것이 명백해졌다.알파 입자의 관측된 편향을 제공하기 위해 농축된 원자 질량이 요구되었고, 러더포드는 산란을 설명하는 수학적 모델을 개발했다.[2]

러더포드 모델은 1913년[12] 핵 궤도를 선회하는 전자의 보어 모델에 동기를 부여했고, 결국 1920년대 중반까지 양자역학으로 이어졌다.

동위원소 발견

러더포드, 가이거, 마스덴의 연구와 동시에 글래스고 대학방사화학학자 프레드릭 소디는 방사성 물질에 대한 화학 관련 문제를 연구하고 있었다.소디는 맥길 대학에서 러더포드와 방사능에 대해 연구했다.[13]1910년까지, 주기율표는 11개 원소에 대해서만 허용되었지만, 방사성 원소로 불리는 약 40개의 다른 방사성 원소가 우라늄과 납 사이에서 확인되었다.소디와 카지미에츠 파잔스는 1913년 알파 붕괴를 겪는 원소는 주기계에서 왼쪽으로 두 자리, 베타 붕괴를 겪는 원소는 주기계에서 한 자리 오른쪽으로 원소를 생성한다는 것을 독자적으로 발견했다.또한, 주기적인 시스템의 동일한 장소에 존재하는 그러한 무선 원소들은 화학적으로 동일하다.소디는 화학적으로 동일한 원소들을 동위원소라고 불렀다.[14]: 3–5 [15]소디는 방사능 연구와 동위원소 발견으로 1921년 노벨 화학상을 받았다.[16]

애스턴의 세 번째 질량 분광계 복제품

J. J. 톰슨이 전기장과 자기장에 의해 양전하된 원자의 편향에 대해 연구한 결과, 프랜시스 애스턴은 1919년 캐번디쉬 연구소에 최초의 질량 분광기를 만들었다.쉽게 이룬 그의 목표는 네온
동위 원소인 네온과
분리하는 것이었다.
아스톤은 모든 입자의 질량이 정수(정수 규칙)라는 것을 발견했다. 즉, 모든 동위원소의 질량은 수소 원자 질량의 정수 배수라는 것이다.이러한 측정에서 애스턴은 정확히 16의 질량을 갖기 위해 취한 산소-16에 상대적인 질량을 임의로 계산했다.([4]오늘날 원자 질량 단위(amu)는 탄소-12에 상대적이다)[17]아이러니컬하게도 이 규칙의 한 가지 예외는 수소 그 자체로 질량 값이 1.008이었다.초과 질량은 작았지만 실험 불확실성의 한계를 훨씬 벗어났다.애스턴 등은 그 불일치가 원자의 결합 에너지, 즉 하나의 원자로 묶인 다수의 수소 원자의 질량이 분리된 수소 원자의 질량의 합보다 적어야 한다는 것을 재빨리 깨달았다.[4]아스톤의 동위원소 연구는 많은 수의 비방사성 원소들에서 동위원소를 발견한 것과 정수 법칙을 단언한 것으로 1922년 노벨 화학상을 받았다.[18] 아서 에드딩턴은 아스톤의 최근 핵 결합 에너지 발견에 주목하면서, 1920년 별들이 헬륨에 수소(프로톤)를 융합함으로써 에너지를 얻을 수 있고, 더 무거운 원소들이 별에서 형성될 수 있다고 제안했다.[19]

원자 번호와 모슬리의 법칙

러더포드 등은 원자 질량 단위로 계산된 원자의 질량과 러더포드 모델이 작동하기 위해 핵에 필요한 대략적인 전하 사이의 차이를 주목했다.원자핵에 필요한 전하가 보통 원자량의 절반 정도였다.[20]: 82 안토니우스 브룩Z가 가리키는 필수 전하가 원소의 원자 중량의 절반은 아니라 그 대신 주기율표에서 원소의 서수 위치와 정확히 동일하다고 대담하게 가설을 세웠다.[1]: 228 당시 주기율표에서 원소들의 위치는 물리적 의미가 없는 것으로 알려져 있었다.그러나 원자 질량 증가에 기초해 원소를 주문했다면, 화학적 성질의 주기성이 나타났다.그러나 코발트와 니켈과 같은 이 주기성의 예외는 명백했다.[a][21]: 180

1913년 맨체스터 대학에서 헨리 모슬리는 방문자인 보어와 원자의 새로운 보어 모델에 대해 논의했다.[20]모델은 수소 원자로부터의 전자기 방출 스펙트럼을 설명했고, 모슬리와 보어는 코발트, 니켈과 같은 무거운 원소의 전자기 방출 스펙트럼이 무게별 순서를 따르는지, 아니면 주기율표에서의 위치를 따라갈지 궁금했다.[22]: 346 1913-1914년에 모슬리는 X선 회절 기술을 사용하여 이 문제를 실험적으로 시험했다.그는 K-알파 선으로 알려진 특정 원소의 X선 스펙트럼에서 가장 강렬한 단파장 선이 주기율표에서 원소의 위치, 즉 원자번호 Z와 관련이 있다는 것을 발견했다.실제로 모슬리는 이 명명법을 소개했다.[5]: §1.1.2 모슬리는 방사선의 주파수가 다수의 원소에 대한 원소의 원자 번호와 간단한 방법으로 관련이 있다는 것을 발견했다.[23][5]: 5 [21]: 181

1년 이내에 현재 모슬리의 법칙이라고 불리는 관계에 대한 방정식이 다른 원소의 원자 구조에 대한 합리적인 추가적인 가정과 함께 1913년 보어 모델의 관점에서 설명될 수 있다는 점에 주목했다.[24]: 87 모슬리의 결과는 보어의 후기 설명에 의하면, 측정 가능한 실험량으로 원자 번호를 확립했을 뿐만 아니라, 원자핵에 대한 양의 전하로서 물리적인 의미를 부여했다.원소들은 원자량보다는 원자수의 순서로 주기적인 계통에서 주문할 수 있었다.[25]: 127 그 결과는 주기율표의 조직, 원자에 대한 보어 모델,[26]: 56 핵으로부터 알파 산란하는 러더포드의 모델을 하나로 묶었다.그것은 러더포드, 보어 등이 원자핵의 성질을 이해하는 데 있어 중대한 진보로 인용되었다.[27]

제1차 세계대전이 발발하면서 원자물리학에 대한 추가 연구가 중단되었다. 모슬리는 1915년 갈리폴리 전투에서 전사했고,[28][21]: 182 러더포드의 학생 제임스 채드윅은 1914-1918년 전쟁 기간 동안 독일에서 수감되었다.[29]베를린에서는 라듐과 우라늄의 방사성 붕괴 사슬을 정밀 화학적 분리에 의해 결정짓는 리즈 메이트너오토 한의 연구가 중단되었다.[9]: §4 메이트너는 그 전쟁의 상당 부분을 오스트리아 전선 근처에서 방사선사와 의료 X선 기술자로 일하면서 보냈고, 화학자인 한은 독가스전에 관한 연구에 종사했다.[9]: 61–62, 68

러더퍼드 원자

어니스트 러더퍼드

1920년 러더포드는 왕립학회에서 "원자의 핵 헌법"이라는 제목의 베이커어 강연을 했는데, 이 강연은 원자핵에 대한 최근의 실험과 원자핵 구조에 관한 결론의 요약이다.[30][8]: 23 [5]: 5 1920년까지 원자핵 내에 전자의 존재가 널리 추정되었다.핵은 원자 질량과 동일한 숫자의 수소 핵으로 구성되었다고 가정되었다.그러나 각각의 수소 핵은 +1의 전하를 가지고 있었기 때문에, 핵은 핵에 정확한 총 전하를 주기 위해 각각의 전하 -1의 적은 수의 "내부 전자"를 필요로 했다.양자의 질량은 전자보다 약 1800배 더 크기 때문에 이 계산에서는 전자의 질량이 부수적이다.[1]: 230–231 그러한 모델은 중핵에서 나오는 알파 입자의 산란뿐만 아니라, 식별된 많은 동위원소의 전하와 질량과도 일치했다.양성자-전자 모델에 대한 다른 동기들이 있었다.당시 러더포드가 지적한 바와 같이 "원자의 핵에는 양전하를 띤 몸체뿐만 아니라 전자도 포함되어 있다고 믿을 만한 강력한 이유가 있다...",[30]: 376–377 베타 방사선은 핵에서 방출된 전자라고 알려져 있었다.[8]: 21 [5]: 5–6

그 강연에서 러더포드는 새로운 입자의 존재를 추측했다.알파 입자는 매우 안정적인 것으로 알려졌으며, 핵 내에 정체성을 유지하는 것으로 추정되었다.알파 입자는 +2 전하와 질량 4를 주기 위해 4개의 양성자와 2개의 밀접하게 결합된 전자로 구성된 것으로 추정되었다.러더포드는 1919년 논문에서 질량 3의 2중 전하를 띤 새로운 입자의 명백한 발견을 보고했으며, X++로 표시했으며, 이는 3개의 양성자와 밀접하게 결합한 전자로 구성되어 있다고 해석되었다.[31]이 결과는 러더포드에게 두 개의 새로운 입자가 존재할 가능성이 있음을 시사했다: 하나는 밀접하게 결합한 전자와 다른 하나는 양성자와 밀접하게 결합한 전자였다.X++ 입자는 나중에 질량 4를 가지고 있고 단지 저 에너지 알파 입자로 결정되었다.[8]: 25 그럼에도 불구하고 러더포드는 질량 2의 +1 전하 입자인 중수체와 질량 1의 중성자 입자의 존재를 추측했었다.[30]: 396 전자는 1931년 해롤드 유레이가 발견한 중수소의 핵이다.[32]가상의 중성 입자의 질량은 양성자의 질량과 거의 다를 것이 없을 것이다.러더포드는 그러한 제로-충전 입자를 이용 가능한 기법으로 감지하기 어려울 것이라고 판단했다.[30]: 396

러더포드가 강연할 무렵, 핵에 있는 양성자 전자 합성물의 비슷한 제안과 함께 다른 출판물들이 등장했고, 1921년 미국의 화학자 윌리엄 하킨스는 충전되지 않은 입자를 중성자로 명명했다.[33][34][35][5]: 6 거의 동시에 수소핵에 양성자라는 단어가 채택되었다.[36]중성자는 라틴어 뿌리에서 중성자를 만들고 그리스어 엔딩-온(전자양성자를 모방한 것)으로 만든 것으로 보인다.[37][38]그러나 1899년에 이르면 문헌에서 원자 관련 중성자라는 단어를 찾을 수 있다.[1]: 398 [33]

러더포드와 채드윅은 즉시 캠브리지캐번디쉬 연구소에서 중성자를 찾기 위한 실험 프로그램을 시작했다.[8]: 27 [1]: 398 그 실험은 1920년대 내내 성공하지 못하고 계속되었다.[6]

러더포드의 추측과 가상의 "중성자"는 널리 받아들여지지 않았다.의 1931년 원자핵과 방사능의 헌법에 관한 그의 모노그래프에서 당시 코펜하겐의 이론물리학 연구소에 있던 조지 가모프는 중성자를 언급하지 않았다.[39]1932년 파리에서 중성자를 발견하게 될 측정 당시, Irenne Joliot-Curie와 Frédéric Joliot는 그 추측을 알지 못했다.[40]

핵 전자 가설의 문제점

1920년대 내내 물리학자들은 원자핵이 양자와 "핵 전자"[8]: 29–32 [41]로 구성되어 있다고 추측했다.이 가설 하에서 질소-14(14N) 핵은 14개의 양성자와 7개의 전자로 구성되어, +7개의 기본 전하 단위와 14개의 원자 질량 단위의 질량을 가질 것이다.이 핵은 또한 N 원자를 완성하기 위해 러더포드에 의해 "외부 전자"라고 불리는 또 다른 7개의 전자가 공전할 것이다.[30]: 375 그러나 그 가설의 문제는 곧 명백해졌다.

랄프 크로닉은 1926년 원자 스펙트럼의 관측된 초미세 구조가 양성자-전자 가설과 일치하지 않는다고 지적했다.이 구조는 핵이 궤도를 선회하는 전자의 역학에 미치는 영향에 의해 발생한다."핵 전자"로 추정되는 자성 모멘트는 지만 효과와 유사한 초미세 스펙트럼 라인 스플릿을 생성해야 하지만, 그러한 영향은 관찰되지 않았다.[42]: 199 전자의 자기 모멘트는 핵 안에 있을 때 사라진 것 같았다.[1]: 299

1928년 위트레흐트 대학을 방문하던 중 크로닉은 N의2+ 회전 스펙트럼의 놀라운 면모를 알게 되었다.위트레흐트의 물리실험실 책임자인 레오나드 오르스타인이 정밀하게 측정한 결과 질소핵의 스핀이 1과 같아야 한다는 것을 알 수 있었다.그러나 질소-14(14N) 핵이 14개의 양성자와 7개의 전자, 즉 홀수의 스핀-1/2 입자로 구성되었다면 그 결과 핵 스핀은 반정수가 되어야 한다.따라서 Kronig는 "양자와 전자는 핵 밖에서 하는 정도까지 정체성을 유지하지 않는다"[1]: 299–301 [43]: 117 고 제안했다.

1929년 프랑코 라세티에 의한 라만 분광법을 이용한 이원자 분자의 회전 에너지 수준에 대한 관측은 양성자-전자 가설에서 예상되는 통계와 일치하지 않았다.라세티는 H와2 N 분자를2 위한 밴드 스펙트럼을 얻었다.이원자 분자의 선들이 모두 빛과 어둠의 강도로 교대하는 것을 보인 반면, H에2 대한 교대 패턴은 N의2 그것과는 정반대다.이러한 실험 결과를 면밀히 분석한 결과, 독일의 물리학자 월터 하이틀러게르하르트 헤르츠베르크는 수소 핵이 페르미 통계와 질소 핵에 복종한다는 것을 보여주었다.나는 보스 통계에 복종한다.그러나 당시 발표된 유진 위너의 미발표 결과는 스핀-1/2 입자 수가 홀수인 복합 시스템은 페르미 통계에 따라야 한다는 것을 보여주었다; 스핀-1/2 입자 수가 짝수인 시스템은 보스 통계에 따라야 한다.질소핵에 21개의 입자가 있다면 사실과 달리 페르미 통계에 따라야 한다.그리하여 하이틀러와 헤르츠베르크는 다음과 같이 결론을 내렸다."핵에 있는 전자...핵의 통계를 결정하는 능력을 잃는다."[43]: 117–118

1928년 오스카 클라인에 의해 [44]발견된 클라인 역설은 핵 안에 갇힌 전자의 개념에 대해 양자역학적 반론을 더 제시했다.디락 방정식에서 파생된 이 명확하고 정확한 역설은 높은 전위 장벽에 접근하는 전자가 쌍 생성 과정에 의해 장벽을[39] 통과할 확률이 높다는 것을 시사했다.분명히, 전자는 어떤 전위적인 우물에 의해서도 핵 안에 갇힐 수 없었다.이 역설의 의미는 당시 치열하게 논의되었다.[42]: 199–200

약 1930년까지 핵에 대한 양성자-전자 모델을 양자역학의 하이젠베르크 불확실성 관계와 조화시키는 것이 어렵다는 것이 일반적으로 인식되었다.[42]: 199 [1]: 299 이 관계,Δx⋅Δp≥.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac.num,.mw-parser-output.frac .den{:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼 font-size}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output .sr-only{.국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1⁄2ħ 전자가 원자 핵의 크기 일반적으로 약 40MeV,[1]의 운동 에너지를 가지고 있는 지역에 국한되어:299[b]베타 입자들의 관찰된 에너지는 핵에서 나오는 마이크로파보다 크는 것이란 얘기다.[1]그러한 에너지는 아스톤 등이 핵당 9MeV 미만임을 보여주었던 [45]: 89 핵의 결합 에너지보다 훨씬 크다.[46]: 511

1927년 찰스 엘리스W. 카벤디쉬 연구소의 우스터는 β-decay 전자의 에너지를 측정했다.그들은 특정 방사성 핵에서 나오는 에너지의 분포가 광범위하고 연속적이라는 것을 발견했는데, 그 결과는 알파와 감마 붕괴에서 관찰된 구별되는 에너지 값과 특히 대조적이었다.게다가, 연속적인 에너지 분포는 에너지가 이 "핵 전자" 과정에 의해 보존되지 않음을 나타내는 것 같았다.실제로 1929년 보어는 지속적인 에너지 분배를 감안하여 에너지 절약의 법칙을 수정할 것을 제안했다.그 제안은 베르너 하이젠베르크의 지지를 얻었다.양자역학의 법칙이 최근 고전역학의 법칙을 뒤엎었기 때문에 그러한 고려는 분명히 합리적이고, 비현실적이었다.

이 모든 고려사항들이 핵에 전자가 존재할 수 없다는 것을 "증거"하지는 않았지만, 그것들은 물리학자들이 해석하기에 혼란스럽고 도전적이었다.위의 주장이 어떻게 틀릴 수 있는지를 설명하기 위해 많은 이론들이 발명되었다.[47]: 4–5 가모프는 1931년 단전에서 핵의 전자에 관한 문구를 경고 기호로 표시하면서 이 모든 모순을 요약했다.[41]: 23

중성자 발견

1930년 독일 지센발터 보테허버트 베커폴로늄에서 방출되는 정력적인 알파 입자가 특정 광원소,9
4
특히
베릴륨(11
5
Be
), 붕소(B), 리튬(7
3
Li
)에 떨어지면 비정상적으로 침투하는 방사선이 생성된다는 사실을 발견했다.
베릴륨은 가장 강력한 방사선을 생성했다.폴로늄은 방사능이 강해 정력적인 알파 방사선을 생성하며, 당시 산란 실험에 주로 사용되었다.[39]: 99–110 알파 방사선은 전하 입자로 구성되기 때문에 전기장의 영향을 받을 수 있다.그러나 관측된 침투 방사선은 전기장의 영향을 받지 않았기 때문에 감마선으로 생각되었다.방사선은 알려진 어떤 감마선보다 침투력이 높았고, 실험 결과의 세부사항은 해석하기 어려웠다.[48][49][39]

1932년 중성자를 발견하기 위해 사용된 실험의 도식도.왼쪽에서, 알파 입자로 베릴륨을 조사하기 위해 폴로늄 선원이 사용되었고, 이로 인해 무충전 방사선이 유도되었다.이 방사선이 파라핀 왁스에 닿았을 때 양자는 배출되었다.양자는 작은 이온화실을 사용하여 관찰되었다.채드윅(1932년)에서 개작했다.[6]

2년 후, 파리의 Irene Joliot-CurieFrédéric Joliot는 이 알려지지 않은 방사선이 파라핀 왁스 또는 다른 수소 함유 화합물에 떨어지면, 매우 높은 에너지의 양성자(5 MeV)를 방출한다는 것을 보여주었다.[50]이 관측은 그 자체로 새로운 방사선의 가정된 감마선 성격과 일치하지 않는 것이 아니라 해석(컴튼 산란)에 논리적 문제가 있었다.에너지와 운동량을 고려할 때, 감마선은 거대한 양성자를 산란시키기 위해 불가능할 정도로 높은 에너지(50MeV)를 가져야 할 것이다.[5]: §1.3.1 로마에서 젊은 물리학자 에토레 마요르나(Ettore Majorana)는 새로운 방사선이 양자와 상호작용하는 방식에는 새로운 중성 입자가 필요하다고 선언했다.[51]

파리의 결과를 듣고, 카벤디쉬 연구소의 러더포드도 제임스 채드윅도 감마선 가설을 믿지 않았다.[52]노먼 페더(Norman Feeder)의 도움을 받아 채드윅은 감마선 가설이 지지할 수 없다는 것을 보여주는 일련의 실험을 재빨리 수행했다.[53]전년도, 채드윅 J.E.R.컨스터블, 그리고 EC. 폴라드는 이미 폴로늄에서 나오는 알파 방사선을 이용해 광원소를 분해하는 실험을 한 바 있다.[54]그들은 또한 배출된 양성자를 탐지하고, 세고, 기록하는 더 정확하고 효율적인 방법을 개발했다.채드윅은 베릴륨을 이용해 방사선을 생성해 알파 입자를 흡수하는 것을 반복했다:Be + He (α)C12 + n. 파리 실험에 이어 수소 함량이 높은 탄화수소인 파라핀 왁스에 방사선을 조준해 양성자가 밀집한 표적을 제공했다.파리 실험에서처럼 방사선이 양자의 일부를 정력적으로 흩어지게 했다.[c]채드윅은 이들 양성자의 범위를 측정했고, 새로운 방사선이 다양한 기체의 원자에 어떤 영향을 미치는지도 측정했다.[55]그는 새로운 방사선이 감마선이 아니라 양성자와 거의 같은 질량을 가진 무충전 입자로 구성되어 있다는 것을 발견했다.이 입자들은 중성자였다.[56][6][57][58]채드윅은 이 발견으로 1935년 노벨 물리학상을 받았다.[59]

1932년은 이후 카벤디쉬 연구소에서 중성자의 발견,[55] 콕크로프트-왈튼 입자 가속기에 의한 인공 핵 분해, 양전자(positron)와 함께 핵물리학의 "아누스 미라빌리스"로 일컬어졌다.

핵의 양성자-중성자 모형

수소, 헬륨, 리튬, 네온 원자의 핵 및 전자 에너지 수준을 나타내는 모델.실제로 핵의 직경은 원자의 직경보다 약 10만 배 작다.

양성자-전자 모델의 문제점을 감안할 때,[41][60] 중성자의 정확한 성질은 초기에는 불분명했지만, 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 것이 빠르게 받아들여졌다.중성자가 발견된 지 몇 달 만에 베르너 하이젠베르크[61][62][63][58] 드미트리 이바넨코는 [64] 대한 양성자-중성자 모델을 제안했다.[65]하이젠베르크의 획기적인 논문들은 양자역학을 통해 핵 속에 있는 양자와 중성자에 대한 서술에 접근했다.하이젠베르크의 핵 내 양성자와 중성자에 대한 이론은 "핵을 양자역학 체계로서 이해하기 위한 주요한 단계"였지만,[66] 그는 여전히 핵 전자의 존재를 가정했다.특히 하이젠베르크는 중성자가 양자-전자 복합체라고 추정했는데, 이 복합체에는 양자-전자 복합체에는 양자 역학적 설명이 없다.하이젠베르크는 경량 전자가 핵 내에서 어떻게 결합될 수 있는지에 대한 설명은 없었다.하이젠베르크는 핵들을 묶는 최초의 핵 교환군 이론을 소개했다.그는 양성자와 중성자를 동일한 입자의 서로 다른 양자 상태, 즉 그들의 핵 이소스핀 양자 숫자의 값으로 구별되는 핵으로 간주했다.

양성자-중성자 모델은 이디트로겐의 퍼즐을 설명했다.N이 양성자와 중성자 각각 3쌍으로 구성되도록 제안되었을 때, 추가로 비절연 중성자와 양성자가 각각 1㎛의 총 스핀에 대해 동일한 방향으로 ½㎛의 스핀을 기여하도록 제안되었을 때, 모델은 실현 가능해졌다.[67][68][69]곧, 중성자는 많은 다른 핵종의 스핀 차이를 같은 방법으로 자연적으로 설명하기 위해 사용되었다.

핵에 대한 양성자-중성자 모델이 많은 문제를 해결했다면 베타 방사선의 기원을 설명하는 문제를 부각시켰다.현존하는 어떤 이론도 전자, 즉 양전자가 [70]핵에서 어떻게 나올 수 있는지를 설명할 수 없었다.[71]1934년에 엔리코 페르미베타 붕괴 과정을 설명하는 고전 논문을 발표했는데, 이 논문에서 중성자는 전자와 (아직 발견되지 않은) 중성미자만들어 양성자로 분해된다.[72]이 논문은 광자, 즉 전자기 방사선이 유사하게 원자 과정에서 생성되고 파괴된다는 비유를 채택했다.이바넨코는 1932년에 비슷한 비유를 제시했다.[67][73]페르미의 이론은 중성자를 스핀 12 입자여야 한다.그 이론은 베타 입자의 지속적인 에너지 분배에 의해 문제 삼았던 에너지 보존의 원리를 보존했다.페르미가 제안한 베타 붕괴에 대한 기본 이론은 입자가 어떻게 생성되고 파괴될 수 있는지를 처음으로 보여준 것이었다.그것은 약하거나 강한 힘에 의한 입자의 상호작용을 위한 일반적이고 기본적인 이론을 확립했다.[72]이 영향력 있는 논문은 시간의 시험대에 섰지만, 그 안에 담긴 아이디어는 너무 새롭기 때문에 1933년 Nature 잡지에 처음 제출되었을 때 너무 투기적이라고 거부당했다.[66]

중성자의 성질

1933년 제7차 솔베이 회의.

중성자가 양성자와 전자의 합성 입자인지의 문제는 발견 후 몇 년 동안 지속되었다.[74][75]를 들어 1932년 해리 매시는 물질을 통한 침투력과 전기적 중립성을 설명하기 위해 복합 중성자 모델을 탐구했다.[76]이 문제는 1920년대부터 유일한 기초 입자가 양성자와 전자라는 지배적인 견해의 유산이었다.

중성자의 성질은 1933년 10월 하이젠베르크, 닐스 보어, 리즈 메이트너, 어니스트 로렌스, 페르미, 채드윅 등이 참석한 제7회 솔베이 컨퍼런스에서 1차적으로 논의된 주제였다.[66][77]채드윅이 1933년 베이커리 강의에서 제기한 것처럼, 주된 질문은 양성자에 상대적인 중성자의 질량이었다.중성자의 질량이 양성자와 전자(1.0078 u)의 결합 질량보다 작다면, 핵 결합 에너지의 질량 결함 때문에 중성자는 양성자 전자 복합체가 될 수 있다.만약 결합 질량보다 크면 중성자는 양성자처럼 기초적인 것이었다.[57]전자의 질량이 양성자의 0.05%에 불과해 매우 정밀한 측정이 필요했기 때문에 이 질문은 대답하기 어려웠다.

측정의 어려움은 1932년부터 1934년까지 얻은 중성자 질량에 대한 광범위한 값으로 설명된다.오늘 수용된 은 1.00866 u이다.이 발견에 대한 1932년 채드윅의 논문에서 그는 중성자의 질량을 1.005 u에서 1.008 u 사이로 추정했다.[52]붕소에 알파 입자를 퍼부음으로써 프레데릭과 이렌 졸리오 퀴리는 1.012 u의 높은 값을 얻었고, 캘리포니아 대학의 어니스트 로렌스 팀은 그들의 새로운 사이클로트론을 사용하여 작은 값 1.0006 u를 측정했다.[78]

1935년 채드윅과 그의 박사과정 학생 모리스 골드하버가 중성자 질량의 정확한 첫 번째 측정을 보고함으로써 이 문제를 해결했다.그들은 탈륨-208 208(Tl) (당시 토륨 C"로 알려진)의 2.6 MeV 감마선을 사용하여 중수체를[79] 광분화했다.

2
1
D
+
γ
1
1
H
+
n

이 반응에서, 결과 양성자와 중성자는 그들의 질량이 거의 같기 때문에 운동 에너지가 거의 같다.결과 양성자의 운동 에너지를 측정할 수 있으며(0.24 MeV), 따라서 중수원의 결합 에너지를 결정할 수 있다(2.6 MeV - 2(0.24 MeV) = 2.1 MeV 또는 0.0023 u).중성자의 질량은 단순한 질량 균형에 의해 결정될 수 있다.

md + b.e. = mp + mn

여기서 m은d,p,n 중수소, 양성자 또는 중성자 질량을 가리키며, "b.e"는 결합 에너지다.중수체와 양성자의 질량은 알려져 있었다; 채드윅과 골드하버는 각각 2.0142 u와 1.0081 u 값을 사용했다.그들은 중성자의 질량이 중수소 질량에 사용되는 정확한 값에 따라 양성자 1.0084 u 또는 1.0090 u의 질량보다 약간 더 크다는 것을 발견했다.[7]중성자의 질량은 양성자 전자 복합체가 되기에는 너무 컸고, 따라서 중성자는 기초 입자로 확인되었다.[52]채드윅과 골드하버는 자유 중성자가 양성자, 전자, 중성미자(베타 붕괴)로 붕괴할 수 있을 것이라고 예측했다.

1930년대 중성자물리학

중성자가 발견된 직후, 간접적인 증거는 중성자가 자기 모멘트에 대해 예상치 못한 0이 아닌 값을 가졌다는 것을 암시했다.중성자의 자기 모멘트를 측정하려는 시도는 1933년 함부르크에서 오토 스턴이 양성자가 비정상적으로 큰 자기 모멘트를 가지고 있다는 것을 발견한 데서 비롯되었다.[80][81]1934년까지 스턴이 이끄는 그룹, 지금은 피츠버그에서, 그리고 나는. I. 뉴욕라비는 양성자와 중수자의 자기 모멘트를 측정하여 중성자의 자기 모멘트가 음극이고 의외로 크다는 것을 독자적으로 추론했었다.[75][82][83][84][85]중성자의 자기 모멘트에 대한 값도 앤아버I.Y.에서 로버트 바허[86](1933)에 의해 결정되었다.S.A. 소련알츠훌러[75][87](1934)는 원자 스펙트럼의 초미세 구조에 관한 연구로부터 나왔다.1930년대 후반까지 중성자의 자기 모멘트에 대한 정확한 값은 새롭게 개발된 핵자기 공명 기술을 채택한 측정을 사용하여 라비 그룹에 의해 추론되었다.[85]양성자의 자기 모멘트에 대한 큰 값과 중성자의 자기 모멘트에 대한 추론된 음의 값은 예상치 못한 일이어서 많은 의문을 제기했다.[75]

페르미와 그의 제자들(Via Panisperna 소년들)은 1934년경 비아 파니스페르나의 로마 대학 물리학 연구소 뜰에 있었다.왼쪽에서 오른쪽으로: 오스카 다고스티노, 에밀리오 세그레, 에르도 아말디, 프랑코 라세티, 페르미

중성자의 발견은 즉시 과학자들이 원자핵의 성질을 조사하는 새로운 도구를 제공했다.알파 입자는 지난 수십 년간 산란 실험에서 사용되었지만 헬륨 핵인 그러한 입자는 +2 전하를 가지고 있다.이 전하를 통해 알파 입자가 쿨롱의 반발력을 극복하고 원자의 핵과 직접 상호작용하기 어렵게 된다.중성자는 전하가 없기 때문에 핵과 상호작용하기 위해 이 힘을 극복하지 않아도 된다.그들의 발견과 거의 동시에, 중성자는 채드윅의 동료이자 보호자인 노먼 페더에 의해 질소로 산란 실험에 사용되었다.[88]깃털은 질소핵과 상호작용하는 중성자가 양자로 흩어지거나 질소가 분해되어 알파 입자의 방출로 붕소를 형성한다는 것을 보여줄 수 있었다.그러므로 깃털은 중성자가 핵분해를 발생시킨다는 것을 처음으로 보여준 것이다.

로마에서 엔리코 페르미와 그의 팀은 중성자로 더 무거운 원소들을 폭격했고 그 제품들이 방사능이라는 것을 발견했다.1934년까지 그들은 원자 번호가 높은 22개의 다른 원소에 방사능을 유도하기 위해 중성자를 사용했다.그의 실험실에서 중성자에 대한 다른 실험이 대리석 테이블보다 나무 테이블에서 더 잘 작용하는 것 같다는 것을 알아차린 페르미는 나무의 양자가 중성자를 느리게 하여 중성자가 핵과 상호작용할 기회를 증가시키고 있다고 의심했다.따라서 페르미는 파라핀 왁스를 통해 중성자를 통과시켜 중성자를 감속시켰고, 일부 폭격 원소의 방사능이 수십에서 수백 배 증가한다는 것을 발견했다.[89]핵과의 상호작용을 위한 단면은 저속 중성자의 경우 고속 중성자의 경우보다 훨씬 크다.1938년 페르미는 "중성자 조사에 의해 생성된 새로운 방사성 원소의 존재에 대한 시연과 느린 중성자에 의해 야기핵반응관련 발견으로" 노벨 물리학상을 받았다.[90][91]

리즈 메이트너와 오토 한은 1913년에 그들의 실험실에 있었다.[9]
우라늄-235에 의한 중성자 흡수에 의한 핵분열.중핵종은 더 가벼운 성분과 추가 중성자로 분해된다.

베를린에서, 리즈 메이트너오토 한이 그들의 조수 프리츠 스트라스만과 함께, 페르미와 그의 팀이 중성자로 우라늄을 폭격했을 때 시작된 연구를 손상시켰다.1934년과 1938년 사이에 한, 메이트너, 스트라스만은 이들 실험에서 수많은 방사성 투과물을 발견했는데, 이 모든 것이 트랜스우라늄으로 간주되었다.[92]초우라늄 핵종은 중성자 흡수에 의해 형성된 우라늄(92)보다 큰 원자 번호를 가진 핵종이다. 그러한 핵종은 자연적으로 발생하지 않는다.1938년 7월 메이트너는 안슐루스 이후 나치 독일반체제 박해를 피할 수 없게 되었고, 스웨덴에서 새로운 지위를 확보할 수 있었다.1938년 12월 16-17일("라듐-바륨-메소토륨 분율"이라고 불리는 화학적 과정을 사용)에 대한 결정적인 실험은 곤혹스러운 결과를 낳았다. 즉, 라듐의 동위원소 3개로 이해한 것이 오히려 바륨으로 일관되게 작용하고 있었다.[9]라듐(원자 번호 88)과 바륨(원자 번호 56)은 같은 화학 그룹에 속한다.1939년 1월까지 한씨는 그들이 초우라늄 핵종이라고 생각했던 것이 오히려 바륨, 란타넘, 세륨, 가벼운 플라티노이드와 같은 훨씬 가벼운 핵종이라고 결론지었다.메이트너와 그녀의 조카 오토 프리슈는 이러한 관측을 즉시 그리고 정확하게 해석하여 프리슈가 만든 용어인 핵분열에서 비롯되었다고 말했다.[93]

한씨와 그의 협력자들은 중성자 흡수에 의해 불안정한 우라늄 핵이 가벼운 원소로 분할되는 것을 감지했다.메이트너와 프리슈는 또한 각 우라늄 원자의 핵분열이 약 200 MeV의 에너지를 방출할 것이라는 것을 보여주었다.핵분열의 발견은 지구촌의 원자물리학자들과 대중들을 전기화시켰다.[9]핵분열에 관한 두 번째 간행물에서 한과 스트라스만은 핵분열 과정 중 추가 중성자의 존재와 해방을 예측했다.[94]Fredéric Joliot와 그의 팀은 1939년 3월에 이 현상이 연쇄 반응이라는 것을 증명했다.1945년 한 교수는 "중핵의 핵분열을 발견한 공로로 1944년 노벨 화학상을 받았다.[95][96]

1939년 이후

첫 원자폭탄은 1945년 맨해튼 프로젝트의 삼위일체 실험에서 폭발했다.

1938년 말 핵분열의 발견은 핵 연구의 중심이 유럽에서 미국으로 옮겨가는 것을 의미했다.많은 수의 과학자들이 유럽과 다가오는 전쟁[97]: 407–410 피해 미국으로 이주하고 있었다. (유대인 과학자들과 맨해튼 프로젝트 참조).핵 연구의 새로운 중심지는 미국의 대학들, 특히 뉴욕의 컬럼비아 대학과 엔리코 페르미가 이전한 시카고 대학이었고,[98][99] 맨해튼 프로젝트의 새로운 본거지였던 1942년에 설립된 뉴멕시코로스 알라모스의 비밀 연구 시설이었다.[100]이 전시 프로젝트는 중성자에 기초한 연쇄반응을 통해 우라늄이나 플루토늄의 핵분열로 방출되는 엄청난 에너지를 이용하여 핵무기 제조에 초점을 맞추었다.

1932년 중성자와 양전자 발견은 많은 새로운 입자들의 발견의 시작이었다.뮤온은 1936년에 발견되었다.피온과 카온은 1947년에 발견되었고, 람다 입자는 1950년에 발견되었다.1950년대와 1960년대에 걸쳐, 하드론이라고 불리는 많은 입자들이 발견되었다.1964년 머레이 겔만[101] 조지 즈바이그[102][103] 독자적으로 제안한 이 모든 입자들을 정리하기 위한 분류 체계가 쿼크 모델로 알려지게 되었다.이 모델에 의해 양성자와 중성자와 같은 입자는 기초적인 것이 아니라, 파톤이나 쿼크라고 불리는 소수의 다른 진정한 기초 입자의 다양한 구성으로 구성되어 있었다.쿼크 모델은 1960년대 후반부터 실험적인 검증을 받았고 마침내 중성자의 변칙적인 자기 모멘트에 대한 설명을 제공했다.[104][10]

비디오

메모들

  1. ^ 코발트의 원자 수와 원자 질량은 각각 27과 58.97이며, 니켈의 경우 각각 28과 58.68이다.
  2. ^ 5×10cm의 순서에 따른 반경−13 r의 핵에서 불확실성 원리는 전자가 h/r의 순서에 따른 운동 p를 가져야 할 것이다.이러한 모멘텀은 전자가 약 40MeV의 (상대적) 운동 에너지를 가지고 있다는 것을 의미한다.[45]: 89
  3. ^ 중성자와 양성자는 질량이 거의 같기 때문에 양성자는 중성자에서 힘차게 산란한다.

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m Pais, Abraham (1986). Inward Bound. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0198519973.
  2. ^ a b Rutherford, E. (1911). "The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom". Philosophical Magazine. Series 6 (21): 669–688. doi:10.1080/14786440508637080. Retrieved 15 November 2017.
  3. ^ Longair, M.S. (2003). Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics. Cambridge University Press. pp. 377–378. ISBN 978-0-521-52878-8.
  4. ^ a b c Squires, Gordon (1998). "Francis Aston and the mass spectrograph". Dalton Transactions (23): 3893–3900. doi:10.1039/a804629h.
  5. ^ a b c d e f g 번, J. 중성자, 핵 및 물질, 도버 출판물, 마이놀라, 뉴욕, 2011, ISBN 0486482383
  6. ^ a b c d Chadwick, James (1932). "Existence of a Neutron". Proceedings of the Royal Society A. 136 (830): 692–708. Bibcode:1932RSPSA.136..692C. doi:10.1098/rspa.1932.0112.
  7. ^ a b Chadwick, J.; Goldhaber, M. (1935). "A nuclear photoelectric effect". Proceedings of the Royal Society A. 151 (873): 479–493. Bibcode:1935RSPSA.151..479C. doi:10.1098/rspa.1935.0162.
  8. ^ a b c d e f Stuewer, Roger H. (1983). "The Nuclear Electron Hypothesis". In Shea, William R. (ed.). Otto Hahn and the Rise of Nuclear Physics. Dordrecht, Holland: D. Riedel Publishing Company. pp. 19–67. ISBN 978-90-277-1584-5.
  9. ^ a b c d e f g Rife, Patricia (1999). Lise Meitner and the dawn of the nuclear age. Basel, Switzerland: Birkhäuser. ISBN 978-0-8176-3732-3.
  10. ^ a b Perkins, Donald H. (1982), Introduction to High Energy Physics, Addison Wesley, Reading, Massachusetts, pp. 201–202, ISBN 978-0-201-05757-7
  11. ^ Malley, Marjorie (2011), Radioactivity: A History of a Mysterious Science (illustrated ed.), Oxford University Press, ISBN 9780199766413
  12. ^ Bohr, N. (1913). "On the Constitution of Atoms and Molecules, Part I" (PDF). Philosophical Magazine. 26 (151): 1–24. Bibcode:1913PMag...26....1B. doi:10.1080/14786441308634955.
  13. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1921 – Frederick Soddy Biographical". Nobelprize.org. Retrieved 5 September 2019.
  14. ^ Choppin, Gregory; Liljenzin, Jan-Olov; Rydberg, Jan (2013), Radiochemistry and Nuclear Chemistry (4th ed.), Academic Press, ISBN 978-0124058972
  15. ^ 다른 이들은 동위원소의 가능성을 다음과 같이 제안하였다.
    • Strömholm, D. and Svedberg, T. (1909) "Untersuchungen über die Chemie der radioactiven Grundstoffe II"(방사성 원소의 화학에 대한 조사, 파트 2) Zeitschrift für anorganorischen Chemie, 63: 197–206; 특히 206페이지를 보라.
    • 카메론, 알렉산더 토마스(1910).방사화학.영국 런던: J. M. 덴트 & 선스, 페이지 141. (카메론도 변위법을 예상했다.)
  16. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1921: Frederick Soddy – Biographical". Nobelprize.org. Retrieved 16 March 2014.
  17. ^ "Atomic Weights and the International Committee — A Historical Review". 26 January 2004.
  18. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1922: Francis W. Aston – Biographical". Nobelprize.org. Retrieved 18 November 2017.
  19. ^ Eddington, A. S. (1920). "The Internal Constitution of the Stars" (PDF). Nature. 106 (2653): 233–40. Bibcode:1920Natur.106...14E. doi:10.1038/106014a0. PMID 17747682. S2CID 36422819.
  20. ^ a b Heilbron, J. L. (1974). H.G.J. Moseley: The Life and Letters of an English Physicist, 1887-1915. University of California Press. ISBN 0520023757.
  21. ^ a b c Abraham Pais (1991). Niels Bohr's Times: In Physics, Philosophy, and Polity. Oxford University Press. ISBN 0-19-852049-2.
  22. ^ Heilbron, John (1966), "The Work of H. G. J. Moseley", Isis, 57 (3): 336–364, doi:10.1086/350143, JSTOR 228365, S2CID 144765815
  23. ^ Moseley, Henry G. J. (1913). "The High Frequency Spectra of the Elements". Philosophical Magazine. 26 (156): 1024–1034. doi:10.1080/14786441308635052.
  24. ^ Bernard, Jaffe (1971), Moseley and the numbering of the elements, Doubleday, ASIN B009I5KZGM
  25. ^ Born, Max (2013), Atomic Physics (8th ed.), Courier Corporation, ISBN 9780486318585
  26. ^ Kragh, Helge (2002). Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century (Reprint ed.). Princeton University Press. ISBN 978-0691095523.
  27. ^ "Oral History Interview: Niels Bohr, Session I". American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives. 31 October 1962. Retrieved 25 October 2017.
  28. ^ Reynosa, Peter (7 January 2016). "An Ode to Henry Moseley". Huffington Post. Retrieved 16 November 2017.
  29. ^ "This Month in Physics History: May 1932: Chadwick reports the discovery of the neutron". APS News. 16 (5). 2007. Retrieved 16 November 2017.
  30. ^ a b c d e Rutherford, E. (1920). "Bakerian Lecture: Nuclear Constitution of Atoms". Proceedings of the Royal Society A. 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. doi:10.1098/rspa.1920.0040.
  31. ^ Rutherford, E. (1919). "Collision of α particles with light atoms". Philosophical Magazine. 37: 571.
  32. ^ Urey, H.; Brickwedde, F.; Murphy, G. (1932). "A Hydrogen Isotope of Mass 2". Physical Review. 39 (1): 164–165. Bibcode:1932PhRv...39..164U. doi:10.1103/PhysRev.39.164.
  33. ^ a b Feather, N. (1960). "A history of neutrons and nuclei. Part 1". Contemporary Physics. 1 (3): 191–203. Bibcode:1960ConPh...1..191F. doi:10.1080/00107516008202611.
  34. ^ Harkins, William (1921). "The constitution and stability of atomic nuclei. (A contribution to the subject of inorganic evolution.)". Philosophical Magazine. 42 (249): 305. doi:10.1080/14786442108633770.
  35. ^ Glasson, J.L. (1921). "Attempts to detect the presence of neutrons in a discharge tube". Philosophical Magazine. 42 (250): 596. doi:10.1080/14786442108633801.
  36. ^ 러더포드는 영국협회로부터 수소핵 양성자라는 단어를 각주에 담아 수용했다고 보고했다.
  37. ^ Pauli, W. (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u.a. Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences. Vol. 6. p. 105. doi:10.1007/978-3-540-78801-0_3. ISBN 978-3-540-13609-5.
  38. ^ Hendry, John, ed. (1984-01-01), Cambridge Physics in the Thirties, Bristol: Adam Hilger Ltd (published 1984), ISBN 978-0852747612
  39. ^ a b c d 가모우 G. (1931) 옥스퍼드 원자력 방사선 헌법: 클라렌던 프레스
  40. ^ Crowther, J.G. (1971). "Rutherford the Great". New Scientist and Science Journal. 51 (3): 464–466. Retrieved 27 September 2017.
  41. ^ a b c Brown, Laurie M. (1978). "The idea of the neutrino". Physics Today. 31 (9): 23. Bibcode:1978PhT....31i..23B. doi:10.1063/1.2995181. During the 1920s physicists came to accept the view that matter is built of only two kinds of elementary particles, electrons and protons.
  42. ^ a b c Stuewer, Roger H. (1985). "Niels Bohr and Nuclear Physics". In French, A. P.; Kennedy, P. J. (eds.). Niels Bohr: A Centenary Volume. Harvard University Press. pp. 197–220. ISBN 978-0674624160.
  43. ^ a b Stuewer, Roger (2018), The Age of Innocence: Nuclear Physics between the First and Second World Wars, Oxford University Press, ISBN 9780192562906
  44. ^ Klein, O. (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. doi:10.1007/BF01339716. S2CID 121771000.
  45. ^ a b Bethe, H.; Bacher, R. (1936), "Nuclear Physics A. Stationary States of Nuclei" (PDF), Reviews of Modern Physics, 8 (82): 82–229, Bibcode:1936RvMP....8...82B, doi:10.1103/RevModPhys.8.82
  46. ^ Aston, F. W. (1927). "Bakerian Lecture – A new mass-spectrograph and the whole number rule". Proceedings of the Royal Society A. 115 (772): 487–514. Bibcode:1927RSPSA.115..487A. doi:10.1098/rspa.1927.0106.
  47. ^ Kenneth S. Krane (5 November 1987). Introductory Nuclear Physics. Wiley. ISBN 978-0-471-80553-3.
  48. ^ Bothe, W.; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation]. Zeitschrift für Physik (in German). 66 (5–6): 289. Bibcode:1930ZPhy...66..289B. doi:10.1007/BF01390908. S2CID 122888356.
  49. ^ Becker, H.; Bothe, W. (1932). "Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen" [Γ-rays excited in boron and beryllium]. Zeitschrift für Physik (in German). 76 (7–8): 421. Bibcode:1932ZPhy...76..421B. doi:10.1007/BF01336726. S2CID 121188471.
  50. ^ Joliot-Curie, Irène; Joliot, Frédéric (1932). "Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays]. Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences (in French). 194: 273.
  51. ^ 지치이치, A, 에토레 메이저나: 천재와 미스터리, CERN 택배, 2006년 7월 25일, 접속일: 2017년 11월 16일.
  52. ^ a b c Brown, A. (1997). The Neutron and the Bomb: A Biography of Sir James Chadwick. Oxford University Press. ISBN 9780198539926.
  53. ^ "Oral History Interview: Norman Feather, Session I". American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives. 25 February 1971. Retrieved 16 November 2017.
  54. ^ Chadwick, J.; Constable, J.E.R.; Pollard, E.C. (1931). "Artificial disintegration by α-particles". Proceedings of the Royal Society A. 130 (814): 463–489. Bibcode:1931RSPSA.130..463C. doi:10.1098/rspa.1931.0017.
  55. ^ a b "Atop the Physics Wave: Rutherford Back in Cambridge, 1919–1937". Rutherford's Nuclear World. American Institute of Physics. 2011–2014. Retrieved 19 August 2014.
  56. ^ Chadwick, James (1932). "Possible Existence of a Neutron". Nature. 129 (3252): 312. Bibcode:1932Natur.129Q.312C. doi:10.1038/129312a0. S2CID 4076465.
  57. ^ a b Chadwick, J. (1933). "Bakerian Lecture.–The Neutron". Proceedings of the Royal Society A. 142 (846): 1–25. Bibcode:1933RSPSA.142....1C. doi:10.1098/rspa.1933.0152.
  58. ^ a b Ley, Willy (October 1966). "The Delayed Discovery". For Your Information. Galaxy Science Fiction. pp. 116–127.
  59. ^ "The Nobel Prize in Physics 1935: James Chadwick – Biographical". Nobel Foundation. Retrieved 18 November 2017.
  60. ^ 프리드랜더, G.; 케네디, J.W.; 밀러, J.M. (1964) 핵 및 방사화학(2판), 와일리, 22-23쪽, 38-39쪽
  61. ^ Heisenberg, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik. 77 (1–2): 1–11. Bibcode:1932ZPhy...77....1H. doi:10.1007/BF01342433. S2CID 186218053.
  62. ^ Heisenberg, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. II". Zeitschrift für Physik. 78 (3–4): 156–164. Bibcode:1932ZPhy...78..156H. doi:10.1007/BF01337585. S2CID 186221789.
  63. ^ Heisenberg, W. (1933). "Über den Bau der Atomkerne. III". Zeitschrift für Physik. 80 (9–10): 587–596. Bibcode:1933ZPhy...80..587H. doi:10.1007/BF01335696. S2CID 126422047.
  64. ^ 이와넨코, D.D. 중성자 가설, Nature 129 (1932년) 798.
  65. ^ 밀러 A.I. 초기 양자 전자역학: Sourcebook, Cambridge University Press, 1995, ISBN 0521568919, 페이지 84–88.ISBN 0521568919
  66. ^ a b c Brown, L.M.; Rechenberg, H. (1996). The Origin of the Concept of Nuclear Forces. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing. p. 33. ISBN 978-0750303736. heisenberg proton neutron model.
  67. ^ a b Iwanenko, D. (1932). "Sur la constitution des noyaux atomiques". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris. 195: 439–441.
  68. ^ Bacher, R.F.; Condon, E.U. (1932). "The Spin of the Neutron". Physical Review. 41 (5): 683–685. Bibcode:1932PhRv...41..683G. doi:10.1103/PhysRev.41.683.
  69. ^ Whaling, W. (2009). "Robert F. Bacher 1905–2004" (PDF). Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences. Archived from the original (PDF) on 2014-05-31. Retrieved 2015-03-21.
  70. ^ Bethe, H.; Peierls, R. (1934). "The Neutrino". Nature. 133 (3362): 532–533. Bibcode:1934Natur.133..532B. doi:10.1038/133532a0. S2CID 4001646.
  71. ^ Yang, Chen Ning (2012). "Fermi's β-Decay Theory". International Journal of Modern Physics. 27 (3, 4): 1230005-1–1230005-7. Bibcode:2012IJMPA..2730005Y. doi:10.1142/S0217751X12300050.
  72. ^ a b Wilson, Fred L. (1968). "Fermi's Theory of Beta Decay". Am. J. Phys. 36 (12): 1150–1160. Bibcode:1968AmJPh..36.1150W. doi:10.1119/1.1974382.
  73. ^ Iwanenko, D. (1932). "Neutronen und kernelektronen". Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion. 1: 820–822.
  74. ^ Kurie, F.N.D. (1933). "The Collisions of Neutrons with Protons". Physical Review. 44 (6): 463. Bibcode:1933PhRv...44..463K. doi:10.1103/PhysRev.44.463.
  75. ^ a b c d Breit, G.; Rabi, I.I. (1934). "On the interpretation of present values of nuclear moments". Physical Review. 46 (3): 230. Bibcode:1934PhRv...46..230B. doi:10.1103/PhysRev.46.230.
  76. ^ Massey, H.S.W. (1932). "The passage of neutrons through matter". Proceedings of the Royal Society A. 138 (835): 460–469. Bibcode:1932RSPSA.138..460M. doi:10.1098/rspa.1932.0195.
  77. ^ Sime, R.L. (1996). Lise Meitner: A Life in Physics. University of California Press. ISBN 978-0520089068. neutron.
  78. ^ Seidel, R.W. (1989). Lawrence and his Laboratory: A History of the Lawrence Berkeley Laboratory. University of California Press. ISBN 9780520064263.
  79. ^ Chadwick, J.; Goldhaber, M. (1934). "A nuclear photo-effect: disintegration of the diplon by gamma rays". Nature. 134 (3381): 237–238. Bibcode:1934Natur.134..237C. doi:10.1038/134237a0. S2CID 4137231.
  80. ^ Frisch, R.; Stern, O. (1933). "Über die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. I / Magnetic Deviation of Hydrogen Molecules and the Magnetic Moment of the Proton. I." Zeitschrift für Physik. 84 (1–2): 4–16. Bibcode:1933ZPhy...85....4F. doi:10.1007/bf01330773. S2CID 120793548.
  81. ^ Esterman, I.; Stern, O. (1933). "Über die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons. II / Magnetic Deviation of Hydrogen Molecules and the Magnetic Moment of the Proton. I." Zeitschrift für Physik. 85 (1–2): 17–24. Bibcode:1933ZPhy...85...17E. doi:10.1007/BF01330774. S2CID 186232193.
  82. ^ Esterman, I.; Stern, O. (1934). "Magnetic moment of the deuton". Physical Review. 45 (10): 761(A109). Bibcode:1934PhRv...45..739S. doi:10.1103/PhysRev.45.739.
  83. ^ Rabi, I.I.; Kellogg, J.M.; Zacharias, J.R. (1934). "The magnetic moment of the proton". Physical Review. 46 (3): 157. Bibcode:1934PhRv...46..157R. doi:10.1103/PhysRev.46.157.
  84. ^ Rabi, I.I.; Kellogg, J.M.; Zacharias, J.R. (1934). "The magnetic moment of the deuton". Physical Review. 46 (3): 163. Bibcode:1934PhRv...46..163R. doi:10.1103/PhysRev.46.163.
  85. ^ a b Rigden, John S. (2000). Rabi, Scientist and Citizen. Harvard University Press. ISBN 9780674004351.
  86. ^ Bacher, R.F. (1933). "Note on the Magnetic Moment of the Nitrogen Nucleus" (PDF). Physical Review. 43 (12): 1001. Bibcode:1933PhRv...43.1001B. doi:10.1103/PhysRev.43.1001.
  87. ^ Tamm, I.Y.; Altshuler, S.A. (1934). "Magnetic Moment of the Neutron". Doklady Akademii Nauk SSSR. 8: 455. Retrieved 30 January 2015.
  88. ^ Feather, N. (1 June 1932). "The Collisions of Neutrons with Nitrogen Nuclei". Proceedings of the Royal Society A. 136 (830): 709–727. Bibcode:1932RSPSA.136..709F. doi:10.1098/rspa.1932.0113.
  89. ^ E. Fermi; E. Amaldi; B. Pontecorvo; F. Rasetti; E. Segrè (October 1934). "Azione di sostanze idrogenate sulla radioattività provocata da neutroni" [Influence of hydrogenous substances on the radioactivity produced by neutrons]. La Ricerca Scientifica (in Italian). II (7–8). Retrieved 16 August 2021.
  90. ^ "The Nobel Prize in Physics 1938: Enrico Fermi – Biographical". Nobelprize.org. Retrieved 18 November 2017.
  91. ^ Cooper, Dan (1999). Enrico Fermi: And the Revolutions in Modern physics. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-511762-2. OCLC 39508200.
  92. ^ Hahn, O. (1958). "The Discovery of Fission". Scientific American. 198 (2): 76. Bibcode:1958SciAm.198b..76H. doi:10.1038/scientificamerican0258-76.
  93. ^ Meitner, L.; Frisch, O. R. (1939). "Disintegration of Uranium by Neutrons: A New Type of Nuclear Reaction". Nature. 143 (3615): 239. Bibcode:1939Natur.143..239M. doi:10.1038/143239a0. S2CID 4113262.
  94. ^ Hahn, O.; Strassmann, F. (10 February 1939). "Proof of the Formation of Active Isotopes of Barium from Uranium and Thorium Irradiated with Neutrons; Proof of the Existence of More Active Fragments Produced by Uranium Fission". Die Naturwissenschaften. 27 (6): 89–95. Bibcode:1939NW.....27...89H. doi:10.1007/BF01488988. S2CID 33512939.
  95. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1944: Otto Hahn – Biographical". Nobelprize.org. Retrieved 18 November 2017.
  96. ^ Bernstein, Jeremy (2001). Hitler's uranium club: the secret recordings at Farm Hall. New York: Copernicus. p. 281. ISBN 978-0-387-95089-1.
  97. ^ Isaacson, Walter (2007). Einstein: His Life and Universe. Simon & Schuster. ISBN 978-0743264747.
  98. ^ "About Enrico Fermi". The University of Chicago Library: Digital Activities and Collections. Guide to the Enrico Fermi Collection, Special Collections Research Center, University of Chicago Library. Retrieved 24 November 2017.
  99. ^ "Fermi at Columbia: The Manhattan Project and the First Nuclear Pile". Columbia University Department of Physics. Archived from the original on 29 October 2017. Retrieved 24 November 2017.
  100. ^ Rhodes, Richard (1986). The Making of the Atomic Bomb. New York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-671-44133-3.
  101. ^ Gell-Mann, M. (1964). "A Schematic Model of Baryons and Mesons". Physics Letters. 8 (3): 214–215. Bibcode:1964PhL.....8..214G. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
  102. ^ Zweig, G. (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking" (PDF). CERN Report No.8182/TH.401.
  103. ^ Zweig, G. (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II" (PDF). CERN Report No.8419/TH.412.
  104. ^ Gell, Y.; Lichtenberg, D. B. (1969). "Quark model and the magnetic moments of proton and neutron". Il Nuovo Cimento A. Series 10. 61 (1): 27–40. Bibcode:1969NCimA..61...27G. doi:10.1007/BF02760010. S2CID 123822660.

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