中子是1932年发现的。人们想起了卢瑟福的预言,他在1920年就认为原子核里会有不带电荷的中性粒子。现在中子真的发现了。就在这一年,德国青年物理学家海森堡根据物理学的一些原理,指出原子核里不可能有电子;他认为原子核是由质子和中子组成的。他的这种原子核模型很快就为科学界所接受,成为今天我们所熟知的常识。
海森堡的模型不同于质子-电子模型,一些符号却仍然保持原样,不过符号的意义有所不同。
α粒子是氦原子核,仍写作42He,左上角是质量数,也就是核中的质子和中子的总数;左下角是原子序数,就是核电荷数,也就是核中的质子数;左上角数字减去左下角数字,就是核中的中子数。氦原子核是由2个质子和2个中子组成的。
同样,氯有两种同位素,3517Cl核中有17个质子,有18个(35-17=18)中子;3717Cl核中有17个质子,有20个(37-17=20)中子。
中子的符号是10n,左上角的1说明中子的质量是一个单位质量,左下角的0说明中子所带电荷为0.发现中子的核反应是α粒子打到被核里,放出来一个中子。可以写成:
42He+94Be→p——126C+10n反应式两边的符号的左上角是4+9=12+1,左下角是2+4=6+0。
原子核里只有两种粒子——质子和中子,而电子只在核外面运动,原子核里面是没有电子的。因此,人们又把质子和中子通称为“核子”。
但是,问题又来了。已经知道,有些放射性元素放出β射线(电子流)。如果原子核里没有电子的话,又怎么能够放出来电子呢?再有,原子核里有中子,那么为什么没有单个的中子在我们周围自由飘荡呢?
直到1950年,人们用实验证明了,自由的中子不稳定——中子有放射性,每13分钟就有一半的中子变成质子和电子。质子就是氢原子核,它是稳定的。
中子只有在原子核里,并且和质子按一定比例结合在一起的时候,它才是稳定的,原子核也才是稳定的。如果原子核里的中子偏多了,同质子不成比例了,中子在原子核里也会变成质子,同时放出一个电子。这个电子不能在核里呆下去,立刻以极大的速度从原子核里射了出来,这就是β射线。
反过来,如果原子核里面的质子偏多了,又会发生什么情况呢?原子核里质子不会和电子结合而变成中子,因为原子核里没有电子。质子只能把原子核外面的电子俘获一个到原子核里面来。还会发生一种情况,那就是质子放出正电子而变成一个中子,这是一种新的放射性。这种放射性是小居里夫妇首先发现的。