156陈慕武的奇迹年

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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2.2兆电子伏特，从而计算出中子的质量，应该是1.0084相对原子质量单位或者是1.0090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1.0078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。

但是中子本身不带电，而正电子带正电，两者之间没有电性相反这个特点，彼此之间又靠着什么力才能束缚到一起呢？

卢瑟福又觉得刚刚陈慕武的那个说法，好像很不可靠。

因为自从1919年自己发现质子以来，到现在马上就有十个年头。

在这十年之间，人们已经在云雾室的轨迹里，在各种的实验现象当中，见识到了大量的质子和电子。

但是中子只有陈慕武找了出来，更别说基本上就从未见过的正电子了。

由此可见，就算像陈慕武所说的那样，质子向外辐射出一个正电子，然后衰变成为一个中子，那么这个反应也绝对不是常见的，不是能够轻易发生的。

当然，还有另外的一种可能性，那就是陈慕武说的是错误的，正电子不是从质子当中来，而是另有其来源。

当然，不论如何，一口气发现了中子和正电子这两种东西，对于物理学来说，终归是一件非常大的大事。

甚至可以说1928年才刚刚过去了一半的时间，陈慕武在斯德哥尔摩发现的这两种粒子，就已经能被宣布成为是今年最重要也是最瞩目的科学发现了。

和这两种粒子比起来，陈慕武之前发明的回旋加速器，还有在回旋加速器上制造出来的两种新的化学元素，虽然同样也都是很重要的科学发现，但……

卢瑟福忽然想起来，自己曾经把陈慕武刚到剑桥大学的那一年，类比成为了1905年之于爱因斯坦。

因为在那一年的时间里，陈慕武在物理学和天文学上取得的成果数量数不胜数。

卢瑟福觉得到了1928年，陈慕武似乎重新焕发了第二春，又取得了这么多的成果。

而且这些成果在卢瑟福的眼中看来，甚至比之前的那一次还要厉害。

或许1923年不是陈慕武的奇迹年，1928年才是吧？

不久之后，比尔曼也给出了自己的检验结果。

他从被轰击后的硼晶体靶子里面，检测出了碳的两种同位素：

“陈博士，在这个靶子里面，有一种核反应的产物是碳－13，这是化学家们已经在自然界中找到的一种碳的同位素。

“而另外一种反应产物，则是碳的新同位素，相对原子质量为14的碳－14。

“我查阅了相关的资料和论文，这是一种之前从未发现过的碳元素的新的同位素！”

比尔曼激动不已。

但他又看到了众人的反应，尤其是卡文迪许实验室的领头人卢瑟福脸上的表情。

显然，他们好像对自己检测出来的这种新的碳同位素都不怎么放到心上。

比尔曼想了想这些天以来，陈慕武在斯德哥尔摩的王子学院都做出了什么事情。

物理学那边的成果比尔曼一知半解，但是化学这边他还是很有发言权的。

光是新的元素，陈慕武在回旋加速器上面都已经发现了两种。

和新元素比起来，一种新的同位素而已，实在是不值一提。

陈慕武对比尔曼的检测始终都没做出什么表态。

他没发现很快就衰变的氮－13也好，认为碳－14不重要也好，虽然槽点不少，但陈慕武没有指出来。

这次他认同了比尔曼的观点，在实验室中制造出来的碳－14，不是好的碳－14，只有在自然界里面发现了的碳－14，才是好的碳－14。

接下来，就是要把最近一段时间在王子学院里取得的物理学方面和化学方面的成果，整理成论文发表了。

大家都知道陈慕武要办《王子学院学报》，所以谁都没再提把论文发表到其他期刊杂志这个事情。

只有卢瑟福以他的名义，跑到电报局给伦敦的《自然》周刊编辑部拍了一封电报，让他们在最近的一期期刊的显著位置上刊登一则广告。

“中子终于被发现，详情见不日出版的《王子学院学报》创刊号。”

(本章完)