||
放射性的发现
《亚原子粒子的发现》阅读笔记
1896年2月,在X射线被伦琴发现几个月以后.巴黎综合工业学校的亨利·贝亮勒尔(1852—1908)正在研究太阳光能否使晶体发射像X射线那样有穿透性的射线。 碰巧的事发生了,贝克勒尔研究的晶体中有一种是铀盐——亚硫酸铀钾,是已知的感光物质。此外又很凑巧的是,正好在实验的那几天(2月26和27日)天气不大好,太阳时有时无,所以停止了所有的实验,把没有包好的底片放在柜子的抽屉中,铀盐也放在抽屉里,准备天气放睛马上可以开始实验。以后几天仍然没有大阳。3月3日把底片冲洗出来,本预料只有微弱的印迹。但出乎意外的是,出现了很深的阴影……。从3月3日到5月3日,这些盐放在一个铅制盒子里,盒子放在暗处。所有研究过的铀盐,无论是发磷光还是不发磷光的,也无论是否被光照射,或者是在溶液里,都得出一致的结果。于是得到了一个结论:这种效应是由于这些盐里存在着铀元素。在此后几年里,在法国一直称这种射线为铀射线。1898年玛丽·居里(1867—1934)在巴黎发现镭也可以发射出类似的射线。她和她的丈夫皮埃尔·居里(1859一1906)发现了镭元素,而且发现镭的放射性比铀高出几百万倍。这一年,居里夫妇给这种现象起了一个现代通用的名称——放射性(radioactivity)。 因偶然而得到的科学发现,在人类发展历史中所占的比例并不像许多人想象的那样大。然而,放射性的发现不仅的确是一个伟大的发现,而且毫无疑问是偶然发现的。
放射性原子发射3种不同类型的射线。在1895—1898年卢瑟福在卡文迪什实验室对放射性的研究表明,至少有两种不同类型的射线,他称之为α射线和β射线。贝克勒尔和吉塞尔(F. Giesel)在1899年各自独立地注意到,铀发射的β射线能为磁场所偏转,而且偏转的方向与阴极射线相同。利用汤姆逊的方法,贝克勒尔测量了β射线的质荷比,并发现这个质荷比接近汤姆逊测定的电于质荷比。后来更精确的实验表明,β射线就是电子,但是它的运动速度比阴极射线中电子的速度大得多。
用电场和磁场来偏转α射线比较因难。但在1903年卢瑟福在麦克吉尔大学还是成功地测到了这种偏转。卢瑟福和索迪在题为《放射性的原因和性质》的经典论文中解释说.放射性实际上是一种化学元素转变为另一种化学元素,其转变是通过发射带电的α粒子或β粒子而完成的。这种观点在当时引起了轰动,因为元素不可改变已经是化学公理。1906年卢瑟福发现,α粒子的质荷比实际上是氢离子的2倍,并很快就猜测到:α粒子就是氦离子,即氦核。1907一1908年,卢瑟幅和罗伊兹(T. D. Royds) 在曼彻斯特收集了足够的由镭发射的α粒子,并观察到它们的光谱线与太阳上氦的一致,无可争辩地证实了α粒子就是氦离子。
三类放射性中的第三种射线于1900年在法国首先观察到,1903年卢瑟福称它为γ射线。1914年卢瑟福和安德雷德(1887—1971)通过观察晶体对γ射线的散射,成功地测出了γ射线的波长,是一种比X射线波长更短的光。
人们发现,放射性元素的衰变是一种随机过程,一个放射性原子的衰变几率既与其它元素是否存在没有关系,也与其之前的历史无关,每一种放射性元素都有自己的一个特征性半衰期。半衰期指的是这样一段时间,在这段时间里一个原于有50%的几率发生放射性转变;或者说在这段时间里,元素样品的放射性强度将衰减一半。如镭(226Ra)的半哀期是1600年.钍(232Th)的半衰期是1.41×1010年.而铀(238U)的半衰期则是4.51×l09年。
作者(美)斯蒂芬·温伯格(Steven Weinberg)著;杨建邺,肖明译
出版日期2006.06
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-8-18 15:16
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社