重生,然后成为大科学家 第365节

  “让我皱眉头的,其实是另外一件事情。”

  说着话,陈慕武把手中的某一张照相底片,放到了被众人围在中间的茶几上。

  他伸出食指指着底片上的一处轨迹问道:“你们来看一看,这里的这个轨迹,是不是很奇怪?

  “看它在磁场中的偏转方向,应该是一枚带正电的粒子。

  “而把它的轨迹和氢原子核、氘原子核还有氦原子核作比较,却又发现其并不属于上面三种原子核中的任意一种。

  “我看它的轨迹,总感觉这应该是一个电子的轨迹才对。那么问题就来了,这个电子带的,似乎是正电。”

  去年夏天在卡文迪许实验室,陈慕武在自己发现中子的实验里,已经同时发现了正电子的存在。

  至于正电子是从哪里来?

  当然是阿尔法粒子和硼晶体里面的硼-10发生核反应,产生了氮-13并且释放出一个中子。

  氮-13不是氮元素的稳定同位素,其半衰期只有不到十分钟。

  氮-13会进行正贝塔衰变,向外释放出一个正电子,然后变成稳定的碳-13。

  a+b→n+n。

  n→β+c。

  当时在卡文迪许实验室,在硼晶体的后面还有一个验证会被中子轰击出质子来的石蜡块,正电子依然能够从石蜡块中穿透而进入到云雾室当中。

  现在在斯德哥尔摩,硼晶体后面的石蜡块已经消失不见,那么从氮-13中经过正贝塔衰变进入到云雾室当中的正电子,就会更加畅通无阻。

  只是因为刚刚利用云雾室照片计算中子质量时,大家的全部目光都放到了中子这种新鲜玩意儿上面,谁都没有注意到这一条带正电的电子轨迹。

  等陈慕武指着照相底片的轨迹提出来之后,这个带正电的电子给在场物理学家们带来的震撼,丝毫不亚于刚刚才被确认发现的电子带来的震撼小。

  尤其是玻尔,当他从陈慕武口中听到带正电的电子,立马就想起来了一段往事。

  那还是在1924年的哥本哈根,陈慕武受自己的邀请,离开剑桥大学到理论物理研究所交流访问一段时间。

  那一次陈慕武和泡利在哥本哈根不但动起了拳头,而且还打了个赌,赌得就是这种在陈方程中所预言的带正电的电子,到底是存在还不是存在。

  玻尔记得,陈慕武和泡利两个人之间当时打赌的赌资是十英镑。

  而前一段时间,泡利又曾经得意洋洋地告诉自己,他们两个人已经把赌约翻了八百倍,从十英镑涨到了八千英镑。

  当时自己也曾经劝过泡利,告诉他别冒这个风险。

  可是泡利觉得陈慕武必输无疑,把自己的劝诫当做是耳边风,根本就不往心里去。

  没想到,这才过去了多长时间,陈慕武就找到了带正电的正电子!

  耳听为虚,眼见为实。

  玻尔往前凑了凑身子,想要亲眼从照相底片上见证一下,这个正电子的轨迹。

  至于陈慕武,他已经开始拿起尺子和纸笔,在上面测量计算起这个轨迹所对应的粒子的相关数据了。

  他的这步操作不能说是画蛇添足只能说是严谨。

  但无论是卢瑟福、查德威克还是卡皮察,其实都不用等陈慕武的计算出结果,都能看出来这个就是电子,只不过是带上了正电的电子。

  原本以为陈慕武发现了中子,已经是一项了不得的成就。

  没想到他不仅发现了中子,还捎带脚把正电子也给搞了出来。

  刚刚说有回旋加速器,有中子,诺奖评委会应该会把诺奖再一次发到陈慕武的手里面。

  现在看来,如果明年的获奖名单上不是陈慕武的名字,卢瑟福已经做好去瑞典皇家科学院找人拼命的打算了。

  (本章完)

第417章 156陈慕武的奇迹年

  正电子从何而来?

  这是在激动过后,在场众人开始思考的一个问题。

  “陈,你说这个带正电的正电子是从哪儿来的?有没有可能是云雾室出了毛病,它其实不是一条粒子轨迹,而是里面的灰尘轨迹?”

  卡皮察更是直接把问题抛回到了陈慕武的手上。

  后者煞有其事地点了点头:“很有可能,让我在其他的照相底片上找一找,看还有没有其他轨迹的存在。”

  卢瑟福则在心里觉得卡皮察瞎胡闹也就罢了,怎么陈慕武也跟着一起瞎胡闹了呢?

  刚刚他都已经计算出来,这个粒子的荷质比和电子的荷质比是一样的东西,只不过在磁场中偏转的尺寸不一样罢了。

  这摆明了是带正电的电子,他为什么也要附和卡皮察,说这是一粒灰尘误入了云雾室当中呢?

  不过让陈慕武再找找也好,如果只有一张照相底片上有正电子,那么很可能是偶然现象,说不定在某时某刻,刚好有一束宇宙射线射入了云雾室当中。

  但如果在其他的照相底片上同样出现了正电子轨迹的话,那就说明很有可能这个用阿尔法粒子轰击硼晶体的实验,除了中子之外,确实生成了第二种产物,正电子。

  其实陈慕武心中也没底,到底能不能在照相底片中,再找到一个正电子的轨迹出来。

  硼在自然界当中有两种稳定的天然同位素,硼-10和硼-11的存在。

  前者的丰度大概占百分之二十,而后者的丰度则大概是百分之八十。

  阿尔法粒子只有和硼-10发生核反应,生成氮-13之后,才能迅速释放出一个正电子,然后衰变成为稳定的碳-13。

  而如果阿尔法粒子和硼-11发生核反应,那么反应产物是较为稳定的碳-14,还有一个中子,碳-14不太容易进行进一步的衰变。

  不同的硼样本中,硼-10和硼-11的比例各不相同,但总的而言都是后者的占比更高。

  陈慕武在卡文迪许实验室的时候,幸运地从硼晶体中发现过一次正电子。

  这次在斯德哥尔摩的王子学院,他又幸运了第二次。

  本来硼-10的占比就少,氮-13释放正电子的时候,又是各个方向都有可能。

  释放出来的正电子能不能恰巧进入到云雾室当中?

  能不能再从其他的照相底片当中再发现新的轨迹?

  陈慕武心中十五个吊桶打水,七上八下。

  除非能真正找到第二条轨迹,否则他不能给出确切的消息。

  幸好因为要利用中子轰击氢原子核、氘原子核和氦原子核作计算,所以众人拍摄出了大量的照相底片,比陈慕武在卡文迪许实验室里的那次要多得多。

  再从这些照相底片里面,找到一个正电子的轨迹照片不算困难。

  也不能说不算困难,或许是应该说陈慕武比较幸运才是。

  再次出现的正电子轨迹,通过计算后,其荷质比仍然和电子相同,只不过在磁场中偏转的方向相反。

  轨迹只出现一次的话,可以说是灰尘,但是时空环境都不相同的两张照相底片上,都出现了正电子的轨迹,那么反应产物中会出现正电子这件事情,已经是板上钉钉的了。

  接下来就是另外一个问题,正电子究竟从何而来?

  因为陈慕武已经发现了中子,那么回答这个问题,一下子就变得简单了不少。

  “有关正电子这件事情,我是这么考虑的。”

  陈慕武继续在他计算正电子轨迹的那些草稿纸上写到,围在他周围的众人,则是把脑袋纷纷凑了过去。

  “既然现在已经发现了中子,而且中子的质量基本上又和质子的质量相差无几,我们就可以做出这样一种假设。

  “阿尔法粒子所带的正电荷数为2,而它的相对原子质量大约是4,所以可以认为阿尔法粒子是由两个质子和两个中子在一起组合而成的氦原子核。

  “而相应地,靶子上的硼晶体,我不知道应该是硼-10还是硼-11,他们的原子核则应该由五个质子和五个或者六个中子组合在一起。

  “我想我们只需要化验一下被阿尔法粒子轰击后的靶子上面,究竟能得到什么类型的产物,就大概能够知道反反应中的中子和正电子都是从何而来的了。

  “比尔曼教授,您是国际纯化学与应用化学联合会的主席,检验化学产物这方面,您比我们在场的所有人都厉害。

  “这次又要辛苦您一趟了。”

  陈慕武这一次又差点说顺嘴,把氮-13和碳-14这些东西全都给说出来。

  陈慕武知道,碳-13是在自然界中天然存在的,而且卡文迪许实验室的阿斯顿教授在测量各种同位素的质量时,也曾经测量过这个同位素。

  碳-14是还没有被化学界所发现的,这一点陈慕武也知道。

  但他拿不准氮-13现在化学界到底知道还不是知道,反正刚好有个化学教授比尔曼也在斯德哥尔摩,就请他亲自下场检验一下,硼晶体在被轰击之后变成了什么。

  陈慕武从早就已经关闭的实验装置上,取下来经过轰击的硼晶体靶子,交给比尔曼。

  比尔曼去做鉴定,而赵忠尧和考克罗夫特那边用伽马射线轰击氘原子核的结果还没出来。

  留下来的几个人,突然不知道接下来要做什么了。

  “陈,其实你是不是早就知道了这个正电子是从哪里来的了?”

  卢瑟福忽然凑到了陈慕武的身边问道。

  陈慕武下意识地点点头又摇摇头:“我只是有一个大概的想法。

  “原来在爵士您的设想当中,中子是由一个质子和一个电子组合而成的。

  “所以质子在捕获一个电子之后,就变成了一个中子。

  “但是在您提出这个理论的那个时间段,人们从未想过宇宙当中居然还存在有带正电的电子这么一个东西。

  “既然现在在云雾室的照相底片上面,已经清楚地记录了正电子的轨迹,那么有没有可能,其实是质子向外释放出了一个带正电的电子,然后变成了中子呢?

  “而带正电的电子又很容易和周围环境中存在的大量带负电的电子相遇,或许他们会发生湮灭,所以才让人产生了一种质子捕获一个负电子后,产生了一个中子这种错觉。”

  陈慕武给出了一个和事实完全相违背,只是听上去很合理的回答。

  这东西不能细讲,讲着讲着可能不自觉地就把中微子的事情给讲出来。

  而在斯德哥尔摩的这些人里面,还有一个从哥本哈根来的玻尔。

  此君在中微子发现前后,又一次提出来了他的那个能量在围观层面上不守恒的观点。

  陈慕武很怕话题扯到能量守恒的方面去,所以信口胡诌出了一个错误的利用。

  还是先让大家把正负电子以及正负贝塔衰变的性质研究明白之后,再提中微子这件事情吧。

  否则步子迈得太大,很容易扯着蛋。

  陈慕武的本意,是说个乍一听起来很合理,但实际上是错误的回答,来把卢瑟福给糊弄过去。

  可是他没想到,自己居然又做错了事情。

  因为几天之后,赵忠尧和考克罗夫特把用伽马射线轰击氘原子核的实验也给做了出来。

  他们测得的实验显示,氘原子核的结合能在兆电子伏特,从而计算出中子的质量,应该是相对原子质量单位或者是相对原子质量单位。

  无论哪个数值,都比人们已知的质子质量加电子质量的总和相对原子质量单位要大。

  这个结果一出,不但说明中子不是像卢瑟福在自己的假设当中所设想的那样,是一种“质子和电子组合到一起的附和束缚系统”,而应该是一种基本的、“不可再分”的新粒子。

  看上去这个结果皆大欢喜,但是就有了另外一个问题。

  中子不是由质子和电子组成的束缚系统,那么质子是不是由中子和带正电的正电子组合而成的束缚系统?

  卢瑟福又在这么一瞬间就想到了一种新的可能性。

  他刚想开口向陈慕武表述自己的这个观点,但是转念又一想,自己忍不住摇了摇头。

  质子和电子能够形成束缚系统,那是因为它们两个一个带正电一个带负电。

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