詹姆斯·查德威克致《自然》杂志编辑的信件[1]（1932年2月27日）

——《中子的可能存在》

博特[2]（Bothe）和其他人已经揭示，当受到钋的α粒子轰击时，铍会发射出具有巨大穿透力的放射线，在铅中其吸收系数大约为0.3-1。最近，约里奥-居里[3]（Joliot-Curie）夫妇发现，当使用带有很薄窗玻璃的容器测算这种铍射线所产生的电离作用时，在窗玻璃前面放置含有氢的物质会使电离作用增加。这种效应似乎是由于速度几乎达最大值3×109厘米每秒的质子的发射所造成的。他们提出，通过一个与康普顿效应[4]相似的过程，能量被转移到了质子，并且估算铍射线具有50×106电子伏的量子能量。

我做了一些实验，使用电子管计数器来检查在铍中所激发的这种射线的特性。电子管计数器由连接到放大器的小型电离室构成，粒子进入瞬间所释放的离子，例如质子或α粒子，将被示波器偏转的指针所记录。这些实验表明，射线从氢、氦、锂、铍、碳、空气和氩气中释放出了粒子。从氢中释放出的粒子，在射程和电离力量方面表现得像质子一样，并且速度达到了大约每秒3.2×109厘米。从其他元素中释放的粒子具有很大的电离力量，在每一种情况下似乎都是该元素的反冲原子。

如果我们把质子的释放归因于一个来自52×106 电子伏的量子的康普顿反冲，那么由相似过程所释放的氮反冲原子所具有的能量应不大于

40万伏特，应释放不多于1万个离子，并且在空气中标准温度和压力下的射程大约为1.3毫米。事实上，在氮中一些反冲原子释放了至少3万个离子。在费瑟博士[5]（Dr.Feather）的协助下，我在扩大的云室中观察了反冲原子，视觉估计它们的射程有时在标准温度和压力下达3毫米。

如果在碰撞中能量和动量保持守恒，那么，我从实验工作的过程中得出的这些和另外一些结论就很难解释铍所释放的射线是一种量子辐射的假设。然而，如果设想这种射线由质量为1、电荷为0的粒子或中子所构成，这些困难就消失了。α粒子被Be9原子核俘获可以被认为应是导致了C12原子核的形成和中子的释放。从这一过程的能量关系的角度看，向前射出的中子的速度很可能是大约每秒3×109厘米。这种中子与其所穿过的原子之间的碰撞引发了反冲原子，而所观察到的反冲原子的能量与这种观点非常一致。此外，我观察到，通过激发与已激发的α粒子方向相反的射线，氢释放的中子看上去要比那些方向向前的射线所释放的中子在射程上要短得多。这为在中子假说方面再次获得了一个简单的解释。

如果认为射线是由量子构成的，那么Be9原子核俘获的α粒子将构成一个C13原子核。对C13质量缺陷的准确认知足以表明，在这一过程中，所释放的量子的能量不会大于14×106伏特。因此，难以将所观察到的结果归因于这样一个量子。

可以预料的是，一个中子通过物质所产生的一些效应应类似于一个高能量子的效应，而在两种假说之间做出最终的结论并不容易。迄今，所有的证据都倾向于中子，而量子假说只在能量和动量守恒在某一点被解除的情况下才能成立。

J.查德威克

卡文迪什实验室

剑桥 2月17日

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[1]“Possible Existence of a Neutron，” Nature，No.3252，vol.129，Feb.27，1932，p.312.詹姆斯·查德威克（James Chadwick），英国物理学家，中子的发现者，1935年获诺贝尔物理学奖。——编者注

[2]瓦尔特·博特（Walther Bothe），德国物理学家，1943年制造了德国第一台离子回旋加速器，1954年获得诺贝尔物理学奖。——编者注

[3]即法国物理学家和化学家居里夫人（Marie Curie）的女儿伊蕾娜·居里（Irène Curie）和她的丈夫弗雷德里克·约里奥（Frédéric Joliot），1926年结婚后不久，两人决定将自己的姓氏改为约里奥-居里。——编者注

[4]1923年，美国物理学家阿瑟·康普顿（Arthur H.Compton）在研究X射线通过物质发生散射的实验时，发现了一个新的现象，即散射光中除了有原波长λ0的X光外，还产生了波长λ＞λ0 的X光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象被称为康普顿效应（Compton Effect）。——编者注

[5]诺曼·费瑟（Norman Feather），英国物理学家，1925年毕业于剑桥大学三一学院，1931年在剑桥大学获得博士学位。——编者注