1920年，盧瑟福在發現質子后，向世人提出了一個預言：“原子核內很有可能還存在一種中性的粒子。”他甚至為這種假想粒子命名為“中子”。這一預言在當時的物理學界引起了巨大反響，許多有實力的實驗物理學家紛紛投身于尋找這一神秘粒子的研究，就像大航海時代的探險家尋找寶藏一樣。

最終，盧瑟福的學生查德威克成功地發現了中子，這一發現被認為是物理學史上的重要里程碑。查德威克畢業于曼徹斯特大學，在那里，他有幸聆聽了盧瑟福的課程，從而對物理學產生了濃厚興趣，從而轉專業學習了物理。

盧瑟福曾預言中子的存在，但查德威克花了十幾年時間才找到它。這主要是因為盧瑟福的預言中還包含了另一個觀點：原子核內部可能存在電子。由于當時人們發現的β射線（高能電子束）是從原子核內射出的，盧瑟福因此假設原子核內也存在電子。他認為中子是電子和質子的結合體，這導致查德威克在尋找中子時走了不少彎路。

1932年，查德威克讀到一篇論文，論文中提到約里奧-居里夫婦在用α粒子轟擊金屬鈹時，發現了一種未知的射線。這一發現啟發了查德威克。當時，物理學家們喜歡用α粒子轟擊各種物質，以探索其效果。在轟擊金屬鈹時，人們預期會轟出帶正電的質子。然而，實驗結果顯示，被轟出的是一種穿透性極強的射線，而非質子。這種射線被稱為“鈹射線”。

約里奧-居里夫婦對這種鈹射線進行了研究。他們試圖通過在射線前放置石蠟來減慢射線速度，以便檢測。出乎意料的是，鈹射線在通過石蠟后速度變得更快，且檢測結果顯示這束射線實際上是質子。這一結果令他們感到困惑，因為他們無法理解電磁波如何能夠產生質子。

查德威克讀到這篇文章后，意識到所謂的鈹射線很可能就是他一直在尋找的中子。他進行了類似的實驗，并根據自己對中子性質的預測進行了判斷。結果證實，鈹射線確實是中子，其質量和質子相近，但不帶電。查德威克很快向世界宣布了盧瑟福12年前預言的中子的存在。

1935年，查德威克因發現中子獲得了諾貝爾物理學獎。同年，約里奧-居里夫婦因發現人工放射性也獲得了諾貝爾化學獎。這一發現不僅證實了盧瑟福的預言，也為物理學的發展開辟了新的道路。

中子的發現雖然具有里程碑意義，但當時關于中子是否為基本粒子仍存在爭議。查德威克和盧瑟福曾認為中子是電子和質子的復合粒子，這與當時對基本粒子的定義不符。然而，隨著科學的進步，我們現在知道中子和質子都是由夸克組成的，這標志著我們對物質結構的認識進入了新的階段。

作者：媽咪說科普創作者

審核：羅會仟中國科學院物理研究所副研究員

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