人工轻核放射性元素的发现

原子核中的质子和中子按一定比例结合，原子核是稳定的，如果原子核里的中子偏多了,同质子不成比例了,中子在原子核里也会变成质子,同时放出一个电子。这个电子不能在核里呆下去,立刻以极大的速度从原子核里射了出来,这就是β射线。反过来,如果原子核里面的质子偏多了,又会发生什么情况呢?

1934年11月15日,法国科学院召开会议,一位名叫约里奥-居里的年轻科学家在会议上提出科学报告,宣布他和他的夫人伊伦·居里一起得到的重要发现。

大家还记得在36年前,正是在这个讲台上,居里夫妇宣布他们发现了放射性元素钋和镭。那时候,小伊伦还只有一岁。如今青年一代科学家成长起来了,小居里夫妇发现了人工放射性现象。

1930年德国的青年物理学家贝克和玻特怀疑卢瑟福的实验丢掉些什么而没有被探测到,他们用新的探测放射性的仪器发现了新的放射线，英国科学家查德威克根据弹性碰撞的物理学公式算出该微粒的质量比质子略大一点，由此发现了中子。

小居里夫妇当时也做过相同的实验，当获知那是原子核里的中子以后，小居里夫妇是这么想的:在卢瑟福的实验中没有放射出质子的锂、铍和硼等元素,受到α粒子轰击后\会放射出中子,为什么那些放射出质子的元素,不会同时放射出中子呢?

他们仔细地重复了卢瑟福作过的实验,想看看有没有什么遗漏。

卢瑟福曾经发现,用α粒子轰击铝,就会放射出质子。这个核反应是:

人工轻核放射性元素的发现

小居里夫妇重复了这个实验,他们使用了新的探测仪器,结果发现:放射出来的不但有质子,还有中子。

卢瑟福当时由于使用的仪器不同,没有发现中子。他们进一步仔细研究,发现在用α粒子轰击铝的时候,不仅放射出质子和中子,还会放射出电子。不过这种电子带阳电荷,是正电子。他们用一块铅板插在α粒子源和铝片之间,铝片就停止放射质子和中子了。这说明α粒子被铅板挡住了,它和铝原子核的核反应也就停止了。

奇怪的是这时候铝片仍然有放射性,继续放射出正电子,不过放出的正电子不断减少,持续半小时左右,才最后消失。

1933年10月,在布鲁塞尔的国际科学会上,小居里夫妇报告了他们的实验结果。

这些结果引起了到会的物理学家激烈的争论,大多数物理学家都说他们的实验不可靠。但是一些老科学家,如玻尔,认为这个发现很重要,他们对这一对年轻人给以支持和鼓励。

小居里夫妇没有灰心,他们回到实验室继续研究。他们认为a粒子轰击铝原子核以后放出中子变成了磷的同位素,也就是:

α离子轰击铝

而磷的同位素P-30是放射性的,它会放射出正电子面变成稳定的硅同位素:

磷转变成硅释放出正电子

为了检验这种想法是否正确,他们把经过α粒子强烈轰击的铝箔迅速溶解在盐酸里。铝和盐酸反应冒出了氢气,如果真有放射性磷的话,那就会生成磷化氢。磷化氢也是气体,所以冒出来的气体就会有放射性――放射正电子。

实验证实了他们的看法,气体真的有放射性。同铝的情形相似,小居里夫妇发现,硼和镁受到α粒子的轰击也会放出中子和正电子,也发生了人工放射性。

1934年11月15日,在法国科学院的会议上,他们详细地介绍了他们的实验结果。这一回谁也不怀疑了,大家以热烈的掌声通过了他们的科学报告。

以前人们只知道有铀、钍、镭、钋等天然存在的放射性元素,这些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。现在,小居里夫妇发现了列在周期表前面的轻核元素也可以有放射性的同位素。它们在自然界并不存在,而是人工制造的,是人工放射性元素。

卢瑟福α粒子散射实验堪称二十世纪最美的实验，在他当时的条件下,发现了质子、人工的核反应。但是科学并没有停步不前,不过十多年的时间,就在他卢瑟福实验的基础上,又发现了中子,发现了人工放射性,科学又向前进了一大步。

1935年底,小居里夫妇由于发现了人工放射性而得到了诺贝尔化学奖金。同年诺贝尔物理奖金颁给发现中子的查德威克。