放射性的发现

1895年,德国物理学家伦琴发现了X射线,这一发现轰动了当时整个科学界,许多科学家都对X射线发生了极大的兴趣。法国物理学家贝克勒耳也着手研究了荧光物质能否发射X射线的问题。他发现,一块硫酸铀盐在日光下曝晒之后,能够发出很强的荧光,并使黑纸包封的照像底片感光,于是他认为X射线与荧光有关。

1896年2月26日他进一步作实验时,一连几个阴天,他无法实验。3月1日天晴,他在实验前检查与铀盐放在一起的密封底片时,发现底片已被铀盐曝光。贝克勒耳恍然大悟,感光的真实原因乃是铀盐发出的一种神秘射线。这种射线被称之为"贝克勒耳射线"。经研究发现,铀盐所发出的射线不仅能使底片感光,还能象X射线一样穿透一切物质,使空气电离,引起验电器放电。

这一发现引起了人们的极大兴趣,法国籍的波兰物理学家玛丽•居里立刻想到了是否还有其他的元素也具有这种性质。她系统地研究了当时已知的各种元素和化合物,于1898年和德国的施米特同时发现了"钍"也具有这种性质,她建议把这种性质叫作"放射性"。

经过长期顽强的工作,居里夫妇终于在1898年发现了两种新元素:钋和镭,它们也有很强的放射性。

尽管新的放射性元素陆续被发现,并且开始了实际应用,但是辐射本身的性质并不清楚。为此物理学家进行了各种实验。居里夫妇发现,镭同时发出两种射线。英国物理学家卢瑟福在这一方面成绩最为突出,1899年他就发现,放射性物质发出的射线不是单一的,可以分出带正电荷的α射线和带负电荷的β射线,前者穿透性较弱,后者穿透性较强。1900年法国人维拉德发现了第三种射线,即透性很强的不带电荷的Y射线。

后来贝克勒耳确定了β射线就是高速电子流(1900年)。1909年卢瑟福证实了α射线是带有两个正电荷的氦原子核形成的粒子流。

卢瑟福在麦吉尔大学实验室工作时与欧文斯一起发现了从钍中逸出的气态放射性生成物,1900年卢瑟福给它取了个名叫"钍射气"。不久(1900年)道思发现了"镭射气"。盖塞耳1905年发现了"锕射气"。后来科学家发现"钍射气"、"镭射气"和"锕射气"其实是氡的三种不同的同位素。根据这些事实,卢瑟福与和他一起工作的英国化学家索迪于1902年提出了一个大胆的假说。他们认为,放射性现象是一种元素的原子自发地转变为另一种元素的原子的结果。这就是著名的放射性元素的嬗变理论。他们宣称:"放射性既是原子现象,又是产生新物质的化学变化的伴生物。"他们指出放射性物质是不稳定的,它不断放射出某种射线进行衰变,由母元素嬗变为子元素,直至变成稳定元素为止。

嬗变理论指出了一种放射性元素会衰变成另一种元素的原子,但是究竟衰变成了什么元素的原子呢?10年以后(1913年)索迪、鲁塞尔法詹斯提出的位移定律解答了这个问题。发生α衰变时使原子在周期表中下降两格,发生β衰变时使原子在周期表中上升一格,但原子量保持不变。

与此同时,科学家们发现了往往有两个或三个不同的元素有相同的化学性质,但是他们的放射性质却毫无共同之处,原子量也不一样。索迪经过多年的研究,于1913年提出了同位素的概念。所谓同位素就是化学性质相同的一类原子,它们原子量不同,但原子序数相同,在周期表中占据同一位置。

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