原子核物理学

原子核物理学是20世纪30年代新建立的一门物理学分支学科。它研究原子核存在形式的性质、内部结构、运动和转化，从而认识其基本规律；射线束的获得、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。从30年代到50年代初，我国许多物理学工作者在这一领域做了卓有成效的研究工作，取得了重要成就和发现，对原子核物理学的建立和发展做出了一定的贡献。在核衰变和重离子核物理方面，早在20年代末赵忠尧（1902～）在美国加利福尼亚理工学院攻读博士学位期间，进行测量硬γ射线通过各种物质时的吸收系数的实验，发现用2.6MeV的硬γ射线在重元素中散射时，测得系数比理论公式所预计的要大得多，这显示存在一种“反常吸收”。
     为了探索这种反常吸收的机制，他进一步进行硬γ射线被铅散射的实验。结果发现除了康普顿散射以外，从铅还放出一种“特殊辐射”。他用铅片吸收法测定这种辐射的波长约22.5X射线单位，相当于50万电子伏的光子，其角分布是大致各向同性的。通过分析，他断定这种反常吸收是原子核引起的。赵忠尧的实验结果于 1930 年发表。两年以后，安德森（C.D.Anderson）在宇宙线的云室照片中发现正电子的径迹，人们在讨论正电子的性质，寻找正电子产生和湮灭的证据时，才认识到赵忠尧所发现的上述“反常吸收”是由于部分γ射线在原子核周围转化为正负电子偶，而“特殊辐”则是正电子和负电子重新结合并转化为两个光子的湮灭辐射。可以说，赵忠尧才是最早观察到正、负电子偶的产生和湮灭的物理学家。他的这一发现对于人们确立正电子和负电子偶的概念以及关于偶的性质起了重要作用。
     正电子的发现者 Anderson 于 1981 年在为 Physies Today所写的文章中再次肯定了赵忠尧当年所做出的不可磨灭的贡献。1932年赵忠尧回国在清华大学任教期间，曾利用盖革-弥勒计数管进行γ射线、人工放射性和中子物理等方面的研究工作，测定了反常γ散射与入射光子能量之间的关系，以及不同元素的反常散射规律，并在中子共振吸收方面提出了一定的实验事实，探讨了原子核的能级间距，特别是计算了银、锘、溴的共振中子能级间隔。这是国内原子核研究方面的开创性工作。1946～1948年，赵忠尧以观察员身份参观美国在太平洋的原子弹爆炸试验。在此期间，他曾用云室研究宇宙射线，观察到“混合簇射”。这是电子和光子的电磁相互作用所形成的大角度簇射和穿透力很大的贯穿粒子所形成的小角度簇射的混合。