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The discovery of the neutron and its consequences (1930–1940) - 25/11/17

La découverte du neutron et ses conséquences (1930–1940)

Doi : 10.1016/j.crhy.2017.11.001 
Valery Nesvizhevsky, Jacques Villain
 Institut Laue-Langevin, 71, avenue des Martyrs, 38042 Grenoble, France 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le samedi 25 novembre 2017
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

In 1930, Walther Bothe and Herbert Becker performed an experiment, which was further improved by Irène and Frédéric Joliot-Curie. These authors, however, misinterpreted their results and believed to have observed γ-rays while they had seen neutrons. After additional experimental verifications, James Chadwick gave the correct interpretation of these experiments in 1932. Immediately, the new particle, the neutron, became an essential actor of nuclear and elementary particle physics, and completely changed the whole research landscape. Enrico Fermi and his group applied it to artificial radioactivity, substituting neutrons to α-rays initially used by Joliot-Curies. They also discovered that slow neutrons were more efficient than fast ones in certain nuclear reactions. A crucial discovery of Otto Hahn, Fritz Straßmann, Lise Meitner, and Otto Frisch, after several misinterpretations of complicated experimental results, was nuclear fission. When Joliot, Halban, and Kowarski demonstrated the possibility of a chain reaction by neutron multiplication due to fission, nuclear physics became a military science, at the very moment when the Second World War was beginning. Later it led to nuclear power applications and use of neutrons as an important tool and object of scientific research at large-scale neutron facilities. The Comptes rendus de l'Académie des sciences were partner of a vivid international debate involving several other journals.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

En 1930, Walther Bothe et Herbert Becker réalisèrent une expérience qui fut améliorée ensuite par Irène et Frédéric Joliot-Curie. Ces auteurs, cependant, n'interprétèrent pas correctement leurs résultats et crurent avoir observé des rayons γ, alors qu'ils avaient vu des neutrons. Après des vérifications expérimentales supplémentaires, James Chadwick donna l'interprétation correcte de ces expériences en 1932. Immédiatement, la nouvelle particule, le neutron, devint un acteur essentiel de la physique nucléaire et des particules élémentaires et changea complètement l'ensemble du paysage de recherche. Enrico Fermi et son groupe l'utilisèrent pour la radioactivité artificielle, en remplaçant par des neutrons les rayons α utilisés initialement par les Joliot-Curie. Ils découvrirent également que les neutrons lents étaient plus efficaces que les neutrons rapides dans certaines réactions nucléaires. Une découverte cruciale d'Otto Hahn, Fritz Straßmann, Lise Meitner et Otto Frisch, après plusieurs mauvaises interprétations de résultats expérimentaux compliqués, fut la fission nucléaire. La multiplication des neutrons due à la fission ouvrait la possibilité d'une réaction en chaîne, suggérée par Léon Szilard et démontrée par Joliot, Halban et Kowarski. La physique nucléaire devint ainsi une science militaire au moment même où la Seconde Guerre mondiale commençait. Plus tard, la fission permit de transformer l'énergie nucléaire en électricité, alors que les neutrons devenaient un instrument de recherche fondamentale grâce à des réacteurs nucléaires puissants. Les Comptes rendus de l'Académie des sciences furent les partenaires de plusieurs autres journaux dans un palpitant débat international.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Neutron, Nuclear fission, Neutrino, Radioactivity

Mots-clés : Neutron, Fission nucléaire, Neutrino, Radioactivité


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