1920年，卢瑟福在发现质子后，向世人提出了一个预言：“原子核内很有可能还存在一种中性的粒子。”他甚至为这种假想粒子命名为“中子”。这一预言在当时的物理学界引起了巨大反响，许多有实力的实验物理学家纷纷投身于寻找这一神秘粒子的研究，就像大航海时代的探险家寻找宝藏一样。

最终，卢瑟福的学生查德威克成功地发现了中子，这一发现被认为是物理学史上的重要里程碑。查德威克毕业于曼彻斯特大学，在那里，他有幸聆听了卢瑟福的课程，从而对物理学产生了浓厚兴趣，从而转专业学习了物理。

卢瑟福曾预言中子的存在，但查德威克花了十几年时间才找到它。这主要是因为卢瑟福的预言中还包含了另一个观点：原子核内部可能存在电子。由于当时人们发现的β射线（高能电子束）是从原子核内射出的，卢瑟福因此假设原子核内也存在电子。他认为中子是电子和质子的结合体，这导致查德威克在寻找中子时走了不少弯路。

1932年，查德威克读到一篇论文，论文中提到约里奥-居里夫妇在用α粒子轰击金属铍时，发现了一种未知的射线。这一发现启发了查德威克。当时，物理学家们喜欢用α粒子轰击各种物质，以探索其效果。在轰击金属铍时，人们预期会轰出带正电的质子。然而，实验结果显示，被轰出的是一种穿透性极强的射线，而非质子。这种射线被称为“铍射线”。

约里奥-居里夫妇对这种铍射线进行了研究。他们试图通过在射线前放置石蜡来减慢射线速度，以便检测。出乎意料的是，铍射线在通过石蜡后速度变得更快，且检测结果显示这束射线实际上是质子。这一结果令他们感到困惑，因为他们无法理解电磁波如何能够产生质子。

查德威克读到这篇文章后，意识到所谓的铍射线很可能就是他一直在寻找的中子。他进行了类似的实验，并根据自己对中子性质的预测进行了判断。结果证实，铍射线确实是中子，其质量和质子相近，但不带电。查德威克很快向世界宣布了卢瑟福12年前预言的中子的存在。

1935年，查德威克因发现中子获得了诺贝尔物理学奖。同年，约里奥-居里夫妇因发现人工放射性也获得了诺贝尔化学奖。这一发现不仅证实了卢瑟福的预言，也为物理学的发展开辟了新的道路。

中子的发现虽然具有里程碑意义，但当时关于中子是否为基本粒子仍存在争议。查德威克和卢瑟福曾认为中子是电子和质子的复合粒子，这与当时对基本粒子的定义不符。然而，随着科学的进步，我们现在知道中子和质子都是由夸克组成的，这标志着我们对物质结构的认识进入了新的阶段。

作者：妈咪说科普创作者

审核：罗会仟中国科学院物理研究所副研究员

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