居里夫人的镭,历史上最有影响的100人

2019-06-21 08:39栏目:vnsc5858威尼斯城官网
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但是令人对射线格外感兴趣的问题是其所含的能量。放射性物质显然会释放出巨大的能量,看来能量除可能来自原子内部以外别无它处。这非常令人吃惊,因为在发现放射现象以前,没有谁认为原子含有大量的能量。

1896年前,伦琴发现了X射线,在科学界引起了巨大的轰动。伦琴用阴极射线管产生出X射线。贝克雷尔考虑到通过普通太阳光对磷光物质的作用是否也可以产生X射线,他的实验室里有一些硫酸钾铀晶体,他知道这是一种磷光化合物,于是就决定利用它做下列实验:首先把一张照像底片用一种很厚的黑纸包起来,以确保可见光照不到底片上去,随后把磷光晶体放在包好的底片上并使其暴露在阳光下。结果他后来洗底片时发现了上面有晶体的图像。

结果,他们发现放射性很强的化合物,不是一种,而是两种,其中,一种是沥青铀矿当中含钡的化合物,另一种是含铋的化合物。放射性强度不同意味有不同元素,如果他们没有猜错的话,这两种新元素当中的一种,应该隐藏在含钡的化合物里,而另一种新元素应该隐藏在含铋的化合物里。他们进一步确认,在含铋的化合物里,放射性不是出自铋本身,而是混合在铋内部一种极微量的元素。直到1898年7月的一天,他们终于在铋的化合物里,找到了期待已久的新元素。玛丽建议把新元素起名为钋,以此来纪念她的祖国波兰。

放射线的发明者安托万·亨利·贝克雷尔1852年出生在法国巴黎。他受过良好的教育,1892年获得博士学位。1892年他开始在巴黎自然博物馆担任应用物理学教授。说来也巧,他的祖父和父亲先前都曾担任过这种职务,而后来却都成为内科医生。再后来他的儿子也有过这样类似的经历。1895年贝克雷尔成为巴黎综合工科学校的物理学教授。1896年就是在这所学校他做出了使他成名的伟大发现。

19世纪末的那几年,在物理学家面前展现了一个光怪陆离、变幻莫测的神奇世界,同时也令全人类为之眼花缭乱。英国物理学家汤姆逊发现的电子,使原来认为原子是不可分的最基本的物质单位的传统科学信条发生了动摇。法国物理学家贝克勒尔发现的铀元素的质量在天然辐射中减少的现象,也动摇了物质质量不能自行改变的信条。经典物理学认为原子如果存在的话,就一定是最小而又不能再分割的粒子,而铀原子却能不断的放射出一种射线来,那么原子不是仍然可以分割的吗?更使人迷惑不解的是,铀盐可以不断的放出射线来,而射线又是带有能量的,那么这个能量是从哪儿来的呢?如果是这样,那么能量守恒定理岂不是也要发生动摇了吗?

起初贝克雷尔认为他成功地发现了一种新的X射线源。后来他偶然发现这种铀化合物即使不首先暴露在可见光下,也会发出有穿透能力的射线。有一天,天空乌云密布,贝克雷尔已无法准确地重做他的实验,于是就把实验物质──磷光晶体和仔细包好的照相底片放在一个抽屉里,这就没有首先使晶体暴露在阳光下。可是几天后他又决定冲洗这未用的底片,出乎意料的是底片上有一个晶体图像。

然而居里夫人是不会放弃的。比埃尔非常了解玛丽性格坚韧的程度。玛丽就是这样一种人,她想要做的事就要做到,她想离析镭就一定要把它离析出来。镭终于在顽强的对手面前屈服了!1902年,居里夫妇宣布镭可能存在之后的45个月,玛丽终于打赢了这场持久战,提炼出了一分克的纯镭,而且初步测定了镭原子量225.93。

显然这里所牵涉的物质不是普通的磷光物质。贝克雷尔做出明智的决定,放弃原来的计划,开始研究偶然遇到的这种奇怪现象。他很快就发现由铀盐放射出的射线不是X射线,一时被称为贝克雷尔射线。贝克雷尔还发现这种新型射线可由任何一种钠盐放射出来,而不仅仅是他最初研究的那种放射。事实上他发现金属铀甚至也具有放射性。由于放射线与铀的化学形式毫无关系,因而贝克雷尔认识到放射并不是一种化学原因而一定是铀原子本身所具有的一种性质。

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1903年贝克雷尔与皮埃尔和玛丽·居里一起获得诺贝尔物理奖。他于1908年在德国格瓦济城逝世。

镭发出一种白天看不见的光,在黑暗里,一点点镭发出的光足以用来照明,它不但自己发光,还能使金刚石等不能发光的物体发出磷光,可以用来辨别金刚石的真假。

1896年贝克雷尔就所发现的现象发表了七篇科学论文。一些科学家读后产生了兴趣,并随后就一些课题做了补充研究,玛丽·居里就是其中之一。她很快就知道钍元素也具有放射性,与丈夫皮埃尔合作,还发现了两种以前不知的元素──钋和镭,两者都是放射性元素(附带一句,是居里夫妇首先使用“放射”一词来描述这种现象的)。

在法兰西科学院,1898年12月《论文汇编》上刊登了一则报告,报告中有一段话:“我们有充分的理由可以得出以下结论,这种放射性的新物质里含有一种新元素,我们给他定名为镭。”提出了镭,并不等于已经看见了镭。为了把钋和镭展现在不相信的人们面前,为了向全世界证明他们确实存在,居里夫妇还要付出长期的、艰苦的、代价高昂的努力。

贝克雷尔在这本一百个最有影响的人物名册中应排在什么位置上呢?当然把发展核动力和核武器的全部功劳都归于贝克雷尔是不完全合情合理的,因为许多人都为此做出了贡献,但是贝克雷尔对放射线的发现是在科学史上引起重大发展的发现之一。事实上贝克雷尔与雷汉胡克非常相似,正如雷汶胡克在一滴水内发现了一个难以想象的崭新的微生物世界一样,贝克雷尔在原子内部发现了一个意想不到的崭新世界。两人都是在无意中做出了各自的发现,但是他俩以前若不是一直都在做认真的研究的话,就谁也不会有各自的伟大发现。

分离含铀的沥青矿碴

但是我认为贝克雷尔比在制造原子弹中起到更直接作用的人中的任何一个(如果利克·费米)都要重要得多。1895年以前,没有谁在理论上证明竟会有放射现象确实存在。但是这个关键性的发明一经做出,这个领域随后的进展在一定程度上似乎是不可避免的。

镭自动放热,它在一个小时内放出的热量也可以融化与它等量的冰,在不受冷气影响的情况下,它的热度可以使周围空气的温度升高10℃。

其他科学家,其中包括欧内斯特·卢瑟福和弗雷德里克·索迪也对放射现象进行过研究,结果很快发现贝克雷尔射线是三种性质不同的射线。科学家把它们命名为α射线,β折射线和γ射线,并开始研究它们各种不同的特性。

仅仅在几年前,人们还确定,物体是由永远不变的元素组成的。可是镭让所有的人都惊呆了,现在每一秒钟,镭粒子用极大的力量,把本身的氦气原子放射出去。玛丽把这种极小的惊人的爆发,叫做原子嬗变的激变。爆发后的残渣是镭射线的一种气体原子,这种气体原子又变成另外一种具有放射性的物质,这种物质又再次发生变化。这些放射性元素,作为这个家庭的一个成员,都是从她母体自动嬗变产生的。

虽然两个人的类比很相近,但是把贝克雷尔远排在雷汶胡克之下看来显而易知。微生物和微生物知识在人类事物方面所起的作用已远远超出了放射线和原子能所起的作用。

镭是铀的子孙,钋是镭的子孙!

有几个理由可以说明放射线是重要的。第一,它有好几种直接的实际应用,例如,有时用来治疗癌症;第二,放射线在科研上是一种很有用的工具,它可使我们获得原子核结构的信息;放射性追踪物用于生物化学研究;放射测定日期是考古学和地质学研究的一项重要工具。但是放射线所带来的最最重要的意义是它的存在清楚地表明了原子内部潜藏的巨大能量。在贝克雷尔做出发明以来的五十年中,就发明了在瞬间释放出大量原子能的技术(落在广岛上的那颗原子弹是用铀制造的)。当然核反应堆可以控制原子能以较慢的速度释放出来。

镭会自动产生一种特殊的气体,镭射线。这种活跃的射线即使在封闭的玻璃管里也会有规律的自我毁灭,很多温泉的水里就含有这种镭射线。

公元1852~公元1908

镭有它的特征光谱,有确定的原子量,而且有种奇异的特性,除了发光,镭的放射性强度是铀的几十万倍,一种新元素不容置疑的诞生了。他们付出巨大代价的新发现,奠定了一个新的学科,放射性学科。

  58. 安托万·亨利·贝克雷尔
[美]迈克尔·H·哈特 著 苏世军 周宇 译

镭的放射是传染的,如果某种植物、动物和人靠近它,就会看到它传染的痕迹。

1895年在科学史上是很重要的一年,在这一年的12月,德国物理学家伦琴发现x射线。第二年3月,法国物科学家贝克勒尔,又由于研究x射线,而发现了铀的放射性。正是这一年,玛丽以第一名的成绩通过了教师资格考试。1897年怀孕的玛丽·居里完成了论文《淬火钢的磁特性》。这个研究,告一段落之后,30岁的玛丽,面临着需要找一个合适的博士论文的研究课题。对于一个科学工作者来说,能否选择正确的研究课题是至关重要的。有人说方向选择对了,就成功了一半,这话很有道理。

利用压电石英静电计,玛丽经过非常细致和耐心的测量,得出一个重要的结论:铀射线的强度与铀化合物当中铀含量成正比,与铀化合物的组成无关,也不受光照、加热和通电等因素的影响。这个结论进一步证实了贝克勒尔“铀射线的发射是一种原子的自发过程”。

1898年初,玛丽发现除了铀之外,钍也是一种放射性元素,正是这个发现,玛丽决定把研究的范围扩大到铀和钍以外的化合物,包括测试大量的自然矿石。她缜密的逻辑思维能力,使她产生了一个更大胆的设想,既然放射性是一种原子的特性,那么更强的放射性就意味着有新的元素存在。同样量的铀盐和含铀的沥青相比较,含铀的沥青放射性强度要比纯铀盐要强4倍多,这说明含铀盐的沥青中还含有其它新元素。

在认识玛丽之前,比埃尔已经有了许多卓越的发现,比如用他的名字命名的居里精密天平,居里定律,居里温度等等,这些概念对磁学的研究,至今仍然非常重要。比埃尔和雅克发现了晶体的对称性和电压现象之后,又独立推广了对称原理,把它应用到许多物理现象当中,比埃尔也是第一个把群论的概念引进到物理学领域的人。

玛丽知道要先从矿石当中提炼出带放射性的微量元素,无异于大海捞针。他和比埃尔采用的方法是以放射性为基础,采用分步结晶的方法,从沥青铀矿当中分离出新的放射性物质,她先用静电计测定出沥青铀矿当中矿石成分具有的放射性强度,在以此为线索追踪放射性元素隐藏在什么成分当中。

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