我老家是华沙,来巴黎求学,那时波兰已经被俄国统治,我一心想当科学家,所以来法国留学。
巴黎的冬天很冷,买煤炭给房间加热对我来说是一种奢侈,因为需要买面包的钱都很少。巴黎的生活艰苦,但不影响我的学习。
我和我的老师物理学家皮挨尔·居里先生结了婚。从此别人就很少称呼我玛丽,而是称我为居里夫人,要是没有先生的发明——放射性元素灵敏检测仪,我还未必能发现钋和镭。居里先生离开我已经有很长一段时间了,我很怀念他。
1896年,法国的贝克勒尔发现了铀盐能使用黑纸包着的照相底片感光,从而发现了铀盐的放射性现象。在大学一大堆原始的实验报告里我选择了贝克勒尔的放射性现象做为自己博士论文的课题,为了写出有价值的研究报告,我开始深化研究放射性现象。
铀的放射性强度由什么决定呢?它的性质有哪些?它是怎么变化的?产生的射线能量来自哪里呢?除了铀之外,还有哪些元素也能放出射线呢?
那时我已经知道放射线能使空气电离,本来不能导电的空气就可以导电。如果射线强度强,空气电离就厉害,通过灵敏的电流计的电流就越大,因此通过电流计就可以知道射线的强度。
丈夫皮埃尔·居里动手能力强,他设计了一个电路,能用来测放射线的强度。两块金属板中间隔了一段距离,相当于一个金属电容,在金属板的两端串联组成了一个电路,电路上串联一个灵敏的电流计。当把放射性的铀盐放在金属板上时,射线放出带电荷的微粒,空气被电离,于是电流计的指针发生偏转。
利用这套装置我发现了钍也具有放射性,而其他元素比如铁硫磷等不具有放射性。
利用这套装置我测试了铀的氧化物,铀酸和铀盐的放射性强度。总的来讲,铀元素所占的比例越高,放射性的强度越大。
然而我发现了一种奇怪的现象。
有两种矿物,沥青铀矿和铜铀云母,它们的放射性强度居然超过了纯铀的强度。理论上讲沥青铀和铜铀云母里的铀不是百分百的纯铀,它们因为含有其他化学元素,放射性强度无论如何也不可能会超过同等质量的百分之百的纯铀。
这说明什么问题呢?
这说明在沥青铀矿或铜铀云母里还含有其他放射性的元素, 它们的放射性强度或许超过了铀元素。
为了验证这个假设,我做了一个实验,用人工的方法合成了铜铀云母,这个人工合成的铜铀云母其含铀量和天然的含铀量一模一样。结果在我家先生的检测仪上检测,发现其放射性强度只有纯铀的18%左右。
所以可以肯定天然的铜铀云母里还含有其他放射性元素。
现在我要把它们提炼出来,测出它们的原子量,发现它们的性质,让别人相信。
把沥青铀矿通过提炼和过滤,再提炼再过滤的方法,我把滤液和沉淀物分别放在金属电容器上测定。1898年我和丈夫首先发现了放射性元素钋,半年后我们又在沥青铀矿过滤的沉淀物中发现了放射性能量比纯铀还要大数百倍的镭。
和当年本生要从杜尔汉矿泉水发现铯和铷一样,他需要成吨的矿泉水,现在我需要成吨的沥青铀矿。
到哪儿去弄成吨的沥青铀矿呢?
我们向奥地利的科学院求援,结果奥地利政府也很慷慨,免费给了我们数吨原来用于冶炼玻璃用的铀盐矿渣。
在漫长的三年多的时间里,我和丈夫分工合作,溶解矿石,通入硫化氢气体, 这样会产生铅铜砷铋钡镭的沉淀物,而铀和钍等元素不产生沉淀,依然在溶液里。通过过滤和结晶这样的方法,不断地重复就可以把不同的元素给分开来。
我从镭钡混合物里制得的镭累积的越来越多,其放射性的强度也变得越来越大。
不是数百倍。当我提炼得到的纯镭达0.3克时,我发现它的放射性居然是纯铀的几百万倍。
镭射性的性质和铀差不多,但强度大。铀射性让黑纸里的底片感光要数小时,而镭射线只要一瞬间。
镭射线还能发出极强的光,使周围空气的温度升高。我的丈夫把手放在镭射线中照了几小时,结果手上出现了溃疡,好几个月后才康复。
为什么镭射性能发光发热,自发地放出能量呢?
这说明镭正走向毁灭,它能从一种元素转变成另一种元素。1克的镭经过32 00年后最终会转变成铅和氦。
自古以来人们认为原子不可分,在我研究放射性现象后,终于认识到了原子还可以分,放射性镭元素能放出α、β、γ三种射线,其中α、β是带电荷的微粒,而γ射线和x射性类似,只是波长不一样。用放射性检测仪这把工具,人们又发现了一系列和放射性有关的新元素,补充完善了门捷列夫的元素周期表。
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