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。

《亚原子粒子的发现》

作者（美）斯蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）著；杨建邺，肖明译

出版日期2006.06