Η ανακάλυψη του νετρονίου από τον James Chadwick στις 17 Φεβρουαρίου 1932

Οι Walther Bothe και Herbert Becker στα τέλη της δεκαετίας του 1920 μάλλον ήταν οι πρώτοι που «ανακάλυψαν» το νετρόνιο. Διαπίστωσαν ότι ο βομβαρδισμός του βηρυλλίου με σωματίδια άλφα, τα οποία εκπέμπονταν από ραδιενεργό πηγή πολωνίου, παρήγαγε μια πολύ διεισδυτική ακτινοβολία, την οποία ερμήνευσαν λανθασμένα ως δέσμη ακτίνων γ.

Στην πραγματικότητα η «διεισδυτική ακτινοβολία» δεν ήταν τίποτε άλλο, παρά τα νετρόνια που παράγονταν διαμέσου της πυρηνικής αντίδρασης:

Η παρατήρηση αυτή προκάλεσε το ενδιαφέρον του ζεύγους Irène Curie και Frédéric Joliot, που είχε εργαστεί για χρόνια στο να κατασκευάσει μια πολύ ισχυρή πηγή πολωνίου. Έτσι, επανέλαβαν το πείραμα βομβαρδισμού βηρυλλίου με σωματίδια άλφα παρατηρώντας επίσης ότι παραγόταν η περίεργη ακτινοβολία των Bothe και Becker. Επιπλέον, όταν η ακτινοβολία προσέπιπτε σε παραφίνη –πρόκειται για υδρογονάνθρακα, συνεπώς περιέχει υδρογόνο – τότε τα υποτιθέμενα φωτόνια της ακτινοβολίας προκαλούσαν την εκπομπή πυρήνων υδρογόνου (πρωτόνια) με πολύ μεγάλη ενέργεια.

Όταν δημοσίευσαν τα αποτελέσματα των πειραμάτων τους, τον Ιανουάριο του 1932, σημείωναν ότι τα υποτιθέμενα φωτόνια προκαλούσαν εκπομπή πυρήνων υδρογόνου (πρωτόνια) με ιλιγγιώδη ρυθμό, τρία εκατομμύρια φορές μεγαλύτερο από το αναμενόμενο.

Το εργαστήριο του Rutherford

Ο James Chadwick εκείνη την εποχή συνεργαζόταν με τον Ernest Rutherford στο εργαστήριο Cavendish. Όταν ανακοίνωσε στον Rutherford τα αποτελέσματα των πειραμάτων του ζεύγους Joliot, ότι δηλαδή ο βομβαρδισμός βηρυλλίου με σωματίδια α παρήγαγε ακτίνες γ, εκείνος δήλωσε με ασυνήθιστη ένταση: «δεν το πιστεύω». Σύμφωνα με τον Chadwick σχόλια τέτοιου τύπου ήταν εντελώς ξένα προς την ιδιοσυγκρασία του εμβληματικού φυσικού, γεγονός που τον παρακίνησε να επαναλάβει τα πειράματα.

Ο Chadwick είχε φτάσει στο 41ο έτος της ηλικίας του και παρέμενε ένας παθιασμένος πειραματικός μέχρι το μεδούλι.  Χωρίς να χάσει στιγμή δόθηκε ολόψυχα στην προσπάθεια να αποδείξει ή να ανασκευάσει τα πειράματα του ζεύγους Joliot.

Διαβάστε επίσης: Η απόδειξη της ύπαρξης του νετρονίου

Δούλευε σχεδόν ασταμάτητα επί 10 ημέρες, με τρεις περίπου ώρες ύπνο τη νύχτα. Στις 17 Φεβρουαρίου είχε τελειώσει επιτέλους και κάθισε στο γραφείο του να καταγράψει τα ευρήματά του. Στην αναφορά του προς το Nature με τίτλο «Possible Existence of a Neutron» (δημοσιεύθηκε στις 27 Φεβρουαρίου), καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η ακτινοβολία που προκύπτει από τον βομβαρδισμό βηρυλλίου με σωματίδια α δεν είναι ακτίνες γ, αλλά σωματίδια μάζας σχεδόν ίσης με αυτή του πρωτονίου, χωρίς ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, αίρεται κάθε δυσκολία σχετικά με τις συγκρούσεις, τόσο σε ότι αφορά τη συχνότητά τους, όσο και τη μεταφορά ενέργειας σε πυρήνες με διαφορετικέ μάζες.

Η αναφορά στο Nature δημοσιεύθηκε δέκα ημέρες αργότερα. Θα μπορούσε λοιπόν να πει κανείς ότι στις 17 Φεβρουαρίου (σαν σήμερα) του 1932, ο Chadwick συνειδητοποιούσε οριστικά την ύπαρξη του νετρονίου στον πυρήνα των ατόμων.

Για την ανακάλυψή του αυτή ο Chadwick βραβεύθηκε με το Νόμπελ φυσικής το 1935.

Πηγές:
1. www.aps.org
2. «Ο Φάουστ στην Κοπεγχάγη», Gino Segré, εκδόσεις Τραυλός, 2009