Почему парафин оказался детектором
Парафин не был случайным материалом. В его составе много водорода, а ядро атома водорода — это один протон. Когда невидимое излучение из бериллия сталкивается с такими ядрами, оно может передать им часть своей энергии и выбить их из вещества. Физики могли наблюдать эти быстрые протоны и измерять, насколько сильно те разгоняются.
Здесь работал принцип, знакомый по бильярду: после столкновения движение налетевшего тела зависит от того, насколько оно тяжёлое. Лёгкая частица способна резко разогнать протон; тяжёлая передаст ему энергию иначе. Поэтому отдача протонов была не просто следом излучения, а способом судить о свойствах того, что его вызвало.
Почему объяснения гамма-лучами не хватило
Сначала излучение бериллия связывали с гамма-лучами — очень энергичными частицами света. Но наблюдаемая отдача протонов требовала от них неправдоподобно большой энергии. Чедвик проверил, что происходит, если вместо этого предположить столкновения с частицей, почти равной протону по массе. Такой вариант согласовывался с передачей импульса и энергии: нейтральная частица могла выбивать протоны, оставаясь незаметной для приборов, реагировавших на электрический заряд.
Так проявился нейтрон — частица без электрического заряда, но примерно протонной массы. Он не отклоняется электрическими полями так, как заряженные частицы, и потому способен проникать в вещество, пока не столкнётся с ядром.
Что изменило это открытие
Нейтрон помог объяснить, почему масса атомных ядер не сводится к числу протонов и почему ядра разных изотопов одного элемента могут иметь разную массу: у них разное число нейтронов. Кроме того, нейтральный снаряд удобно использовать для проникновения внутрь ядра — его не отталкивает положительный заряд ядра. Так опыт с кусочком парафина превратил странную отдачу протонов в новый инструмент исследования атома.
