Открытие нейтронов, почему это не может быть гамма-излучение? или другой фотон?

Это иллюстрация эксперимента Чедвика (из Википедии):

Ключевым моментом является то, что рассеяние близко к прямому направлению. Итак, если мы нарисуем диаграмму комптоновского рассеяния как:

Угол$\theta$маленький. На этой диаграмме показано, как гипотетический входящий гамма-луч попадает на протон в парафине и рассеивает его. Уравнение для изменения длины волны гамма-излучения (из-за передачи энергии рассеянному протону) дается обычным уравнением для комптоновского рассеяния:

С$\theta$маленький$\cos\theta\approx 1$и поэтому$1-\cos\theta$срок очень маленький. Это означает, что изменение длины волны гамма-фотона мало, и поэтому протону может быть передана только небольшая часть энергии гамма-кванта.

И это ключевой момент. Чедвик измерил энергию испускаемых протонов ($5.5$МэВ) и их угол рассеяния, и использовал приведенное выше уравнение, чтобы рассчитать, какой энергией должен обладать гамма-луч, чтобы передать$5.5$МэВ к протонам. В результате исходный гамма-луч должен был иметь энергию не менее 50 МэВ. Но исходные альфа-частицы не обладали такой большой энергией, поэтому они не могли создать гамма-лучи с такой высокой энергией, а это исключало присутствие гамма-лучей.

В 1930 году было обнаружено , что бериллий при бомбардировке альфа-частицами испускает очень мощный поток излучения. Этот поток первоначально считался гамма-излучением. Однако дальнейшие исследования свойств излучения дали противоречивые результаты. Как и гамма-лучи, эти лучи были чрезвычайно проникающими и, поскольку они не отклонялись при прохождении через магнитное поле, были нейтральными. Однако, в отличие от гамма-лучей, эти лучи не разряжали заряженные электроскопы (фотоэффект). Ирэн Кюри и ее муж обнаружили, что когда луч этого излучения попадает на вещество, богатое протонами, например, на парафин, протоны выбиваются, что может быть легко обнаружено счетчиком Гейгера.

В 1932 году Чедвик предположил, что этой частицей был нейтрон Резерфорда. В 1935 году за свое открытие он был удостоен Нобелевской премии. Используя кинематику, Чедвик смог определить скорость протонов. Затем с помощью метода сохранения импульса он смог определить, что масса нейтрального излучения почти точно такая же, как у протона. Это уравнение Чедвика:

курсив мой.

Ответы на ваши вопросы:

парафиновая плита богата протонами, так нужна ли высокая пороговая энергия?

Потребность в энергии исходит из измеренной энергии рассеянной «Х» частицы.

Как они рассчитали 55 Мэв?

они измерили энергию рассеянного протона.

Не может ли там произойти фотоэлектрический эффект, так что нужен только фотон с энергией 5,7 Мэв?

Фотоэлектрический эффект находится на уровне атома, а не на уровне ядра, и энергии порядка кэВ, а не МэВ. Кроме того (курсив в кавычках) «Х» не взаимодействовал электромагнитным образом.