James Chadwick (1891-1974), físico experimental británico, nació el 20 de octubre de 1891 en Cheshire, Inglaterra. Se graduó en la Escuela de Física de la Universidad de Manchester. En 1919 ingresó en la Universidad de Cambridge en Inglaterra para realizar experimentos sobre el bombardeo artificial de diversos elementos con partículas α. En 1923, fue nombrado subdirector del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. De 1935 a 1948 se desempeñó como profesor en la Universidad de Liverpool. De 1939 a 1943 participó en la "Investigación de la bomba atómica en el Proyecto Manhattan en el Reino Unido y Estados Unidos" y obtuvo varios honores. Ganó el Premio Nobel de Física en 1935. Murió el 24 de julio de 1974.
En 1931, Joliot Curie y su esposa, hija y yerno de Marie Curie, anunciaron su nuevo descubrimiento de que la cera de parafina producía una gran cantidad de protones bajo irradiación con "rayos de berilio". Chadwick se dio cuenta inmediatamente de que este tipo de rayo probablemente estaba compuesto de partículas neutras. ¡Esta partícula neutra era la clave para resolver el misterio de la desigualdad entre la carga positiva del núcleo y su masa!
Chadwick rápidamente rehizo el experimento anterior. Bombardeó berilio con partículas alfa y luego bombardeó hidrógeno y nitrógeno con los rayos producidos por el berilio. Como resultado, se produjeron núcleos de hidrógeno y nitrógeno. De esto concluyó que este rayo no podía ser rayos gamma. Porque los rayos gamma no tienen el impulso necesario para sacar los protones de los átomos. Creía que esto sólo podía explicarse asumiendo que los rayos emitidos por el berilio eran partículas neutras con una masa similar a la de los protones.
Utilizó instrumentos para medir la velocidad de los núcleos de hidrógeno y nitrógeno extraídos, y de ahí dedujo la masa de esta nueva partícula. Chadwick también realizó experimentos con otras sustancias y los resultados fueron que la masa de esta partícula desconocida era aproximadamente la misma que la masa de un núcleo de hidrógeno. Como esta partícula no tiene carga, se llama neutrón. Posteriormente, experimentos más precisos midieron que la masa del neutrón está muy cerca de la masa del protón (la masa del protón es 1,6726231?×?10-27?kg, y la masa del neutrón es 1,6749273×10?27 ?kg). Chadwick escribió los resultados de su investigación en un artículo "La existencia de neutrones" y lo publicó en Proceedings of the Royal Society. Chadwick tardó menos de un mes en descubrir el neutrón repitiendo los experimentos de Joliot y Curie. Por un lado, esto se debe a que el trabajo de sus predecesores le sentó las bases y, principalmente, a que puede romper las reglas, tiene un espíritu audaz de innovación y se atreve a romper las cadenas del pensamiento tradicional.
Los neutrones que descubrió resolvieron los problemas encontrados por los físicos teóricos en la investigación atómica y completaron un gran avance en la investigación de la física atómica. Más tarde, el físico italiano Fermi utilizó neutrones como "bolas de cañón" para bombardear núcleos de uranio y descubrió la fisión nuclear y la reacción en cadena de la fisión, iniciando una nueva era en el uso de la energía atómica por parte de la humanidad. Chadwick ganó el Premio Nobel de Física en 1935 por su destacada contribución al descubrimiento del neutrón. También recibió la Medalla Faraday y la Medalla Franklin.
El descubrimiento de los neutrones no sólo condujo al estudio experimental de las reacciones nucleares de neutrones, la fisión nuclear y otros fenómenos, dando lugar a una nueva era de utilización de la energía nuclear, sino que también condujo al estudio teórico de la estructura nuclear y Las fuerzas nucleares. Gram también explica por qué muchos elementos químicos tienen muchos "isótopos" de diferentes masas atómicas. A partir de aquí se fue estableciendo y desarrollando gradualmente la rama de la física de neutrones.
La reacción nuclear de neutrones se refiere a la reacción nuclear provocada por la interacción entre neutrones y núcleos atómicos. Incluyen principalmente: reacción de fisión de neutrones; captura de radiación de neutrones.
Las reacciones nucleares de neutrones juegan un papel importante en el estudio de la estructura nuclear y los mecanismos de reacción nuclear y la utilización de la energía nuclear.