Descubrimiento del neutrón. Después del experimento de Rutherford de la lámina de oro, los físicos y los químicos pensaban que en los núcleos atómicos deberían de existir, además de los ya descubiertos protones, otras partículas sin carga eléctrica. Esta especulación estaba basada en el hecho de que la masa de los átomos de hidrógeno era muy aproximadamente la suma de las masas del electrón y el protón. Sin embargo, la masa de todos los demás átomos es mayor que la suma de las masas sus protones mas sus electrones. El mismo Rutherford propuso su existencia en 1918 y el 27 de febrero de 1932, Chadwick (que había sido alumno de Rutherford) reportó sus resultados, interpretándolos como evidencia de la nueva partícula neutra a la que se le llamó neutrón. La ilustración de la Fig 1, tomada del artículo original de Chadwick, representa el dispositivo experimental que usó. Previamente, Bothe y Becker habían descubierto que al bombardear algunos elementos ligeros (particularmente berilio) con las partículas α provenientes de polonio, éstos emitían radiaciones muy penetrantes que originalmente se pensaba que eran rayos γ, aunque su poder de penetración era notablemente mayor que la radiación γ emitida por los elementos radiactivos conocidos. Repitiendo los experimentos realizados por Bothe y Becker, Chadwick intercaló en la trayectoria de la radiación “invisible” proveniente del berilio una placa de parafina, y de esta última empezaron a emanar protones, los cuales podía detectar con facilidad. Después intercaló otras sustancias y observó que en muchos casos las emanaciones invisibles provocaban la emisión de partículas cargadas, en particular núcleos de nitrógeno. Si consideramos a las partículas detectadas en la dirección de la flecha de la figura 1 y suponemos que provienen de la colisión frontal elástica entre las “partículas invisibles” y los núcleos de hidrógeno y nitrógeno, sus respectivas velocidades están determinadas por: vH = 2m v m + mH y vN = 2m v m + mN en donde m, mH y mN son las masas de las partículas invisibles, de los núcleos de hidrógeno (protón) y nitrógeno, respectivamente y v, vH y vN las respectivas magnitudes de las velocidades con las que son emitidas. Dividiendo la primera de estas expresiones entre la segunda y sustituyendo mN º 14mH, (dato se sabía) se obtiene: v H m + 14mH ≈ vN m + mH Chadwick midió la relación de velocidades vH/vN (inferidas de su alcance en aire) y encontró que era aproximadamente de 7.0. En experimentos posteriores se ha determinado que esta relación es cercana a 7.5. Introduciendo este último valor en la ecuación anterior m + 14mH ≈ 7. 5 m + mH se obtiene que: m º mH, Este resultado fue corroborado midiendo las correspondientes velocidades para otras partículas usadas como blanco en las colisiones.