La scoperta del neutrone avvenne nel 1932 grazie al fisico inglese James Chadwick che per questa sua scoperta, vinse il premio Nobel per la fisica nel 1935.
La scoperta di James Chadwick nacque per gli studi fatti nel 1930 dal fisico tedesco Walther Bothe insieme al suo studente Herbert Becker. Essi si occuparono dell’irraggiamento di alcuni elementi leggeri da parte delle particelle α costituite da due protoni e due neutroni ovvero di nuclei di elio aventi carica positiva 4He2+ indicate come 42α.
La tecnica prevedeva che, bombardando una sostanza con particelle α emesse da una sorgente radioattiva, si formassero un fotone e un protone. Si notò che con nuclei di berillio, boro e litio era emessa una radiazione sconosciuta. La radiazione a cui fu dato il nome di raggi γ poteva penetrare in lamine metalliche, ma non era deflessa da un campo magnetico come le altre particelle cariche elettricamente.
Nel 1932 i coniugi Irène Curie e Jean Frédéric Joliot mostrarono che la radiazione, se colpiva paraffina o altri composti contenenti idrogeno, provocava l’espulsione di protoni ad alta energia imputabile a un decadimento.
Nel 1932 Chadwick fece lo stesso esperimento utilizzando molti bersagli di riferimento diversi dalla paraffina. Studiò la radiazione di berillio con un contatore di ionizzazione e una camera a nebbia e scoprì l’esistenza di una nuova particella denominata neutrone.
Dal berillio alla scoperta del neutrone
Si ritenne pertanto che il neutrone fosse una particella neutra altamente penetrante e con una massa simile a quella del protone.
Il berillio, infatti, a seguito del bombardamento da parte di particelle α subisce una reazione nucleare e si trasforma in carbonio 13 che dà luogo alla formazione di carbonio 12 e di un neutrone:
94 Be + 42α → 136 C → 126 C + 10 n