原子核中的質(zhì)子和中子按一定比例結(jié)合，原子核是穩(wěn)定的，如果原子核里的中子偏多了,同質(zhì)子不成比例了,中子在原子核里也會(huì)變成質(zhì)子,同時(shí)放出一個(gè)電子。這個(gè)電子不能在核里呆下去,立刻以極大的速度從原子核里射了出來,這就是β射線。反過來,如果原子核里面的質(zhì)子偏多了,又會(huì)發(fā)生什么情況呢?

1934年11月15日,法國科學(xué)院召開會(huì)議,一位名叫約里奧-居里的年輕科學(xué)家在會(huì)議上提出科學(xué)報(bào)告,宣布他和他的夫人伊倫·居里一起得到的重要發(fā)現(xiàn)。

大家還記得在36年前,正是在這個(gè)講臺(tái)上,居里夫婦宣布他們發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙和鐳。那時(shí)候,小伊倫還只有一歲。如今青年一代科學(xué)家成長起來了,小居里夫婦發(fā)現(xiàn)了人工放射性現(xiàn)象。

1930年德國的青年物理學(xué)家貝克和玻特懷疑盧瑟福的實(shí)驗(yàn)丟掉些什么而沒有被探測到,他們用新的探測放射性的儀器發(fā)現(xiàn)了新的放射線，英國科學(xué)家查德威克根據(jù)彈性碰撞的物理學(xué)公式算出該微粒的質(zhì)量比質(zhì)子略大一點(diǎn)，由此發(fā)現(xiàn)了中子。

小居里夫婦當(dāng)時(shí)也做過相同的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)獲知那是原子核里的中子以后，小居里夫婦是這么想的:在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)中沒有放射出質(zhì)子的鋰、鈹和硼等元素,受到α粒子轟擊后\會(huì)放射出中子,為什么那些放射出質(zhì)子的元素,不會(huì)同時(shí)放射出中子呢?

他們仔細(xì)地重復(fù)了盧瑟福作過的實(shí)驗(yàn),想看看有沒有什么遺漏。

盧瑟福曾經(jīng)發(fā)現(xiàn),用α粒子轟擊鋁,就會(huì)放射出質(zhì)子。這個(gè)核反應(yīng)是:

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小居里夫婦重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn),他們使用了新的探測儀器,結(jié)果發(fā)現(xiàn):放射出來的不但有質(zhì)子,還有中子。

盧瑟福當(dāng)時(shí)由于使用的儀器不同,沒有發(fā)現(xiàn)中子。他們進(jìn)一步仔細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)在用α粒子轟擊鋁的時(shí)候,不僅放射出質(zhì)子和中子,還會(huì)放射出電子。不過這種電子帶陽電荷,是正電子。他們用一塊鉛板插在α粒子源和鋁片之間,鋁片就停止放射質(zhì)子和中子了。這說明α粒子被鉛板擋住了,它和鋁原子核的核反應(yīng)也就停止了。

奇怪的是這時(shí)候鋁片仍然有放射性,繼續(xù)放射出正電子,不過放出的正電子不斷減少,持續(xù)半小時(shí)左右,才最后消失。

1933年10月,在布魯塞爾的國際科學(xué)會(huì)上,小居里夫婦報(bào)告了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這些結(jié)果引起了到會(huì)的物理學(xué)家激烈的爭論,大多數(shù)物理學(xué)家都說他們的實(shí)驗(yàn)不可靠。但是一些老科學(xué)家,如玻爾,認(rèn)為這個(gè)發(fā)現(xiàn)很重要,他們對這一對年輕人給以支持和鼓勵(lì)。

小居里夫婦沒有灰心,他們回到實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)研究。他們認(rèn)為a粒子轟擊鋁原子核以后放出中子變成了磷的同位素,也就是:

α離子轟擊鋁

而磷的同位素P-30是放射性的,它會(huì)放射出正電子面變成穩(wěn)定的硅同位素:

磷轉(zhuǎn)變成硅釋放出正電子

為了檢驗(yàn)這種想法是否正確,他們把經(jīng)過α粒子強(qiáng)烈轟擊的鋁箔迅速溶解在鹽酸里。鋁和鹽酸反應(yīng)冒出了氫氣,如果真有放射性磷的話,那就會(huì)生成磷化氫。磷化氫也是氣體,所以冒出來的氣體就會(huì)有放射性――放射正電子。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他們的看法,氣體真的有放射性。同鋁的情形相似,小居里夫婦發(fā)現(xiàn),硼和鎂受到α粒子的轟擊也會(huì)放出中子和正電子,也發(fā)生了人工放射性。

1934年11月15日,在法國科學(xué)院的會(huì)議上,他們詳細(xì)地介紹了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這一回誰也不懷疑了,大家以熱烈的掌聲通過了他們的科學(xué)報(bào)告。

以前人們只知道有鈾、釷、鐳、釙等天然存在的放射性元素,這些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。現(xiàn)在,小居里夫婦發(fā)現(xiàn)了列在周期表前面的輕核元素也可以有放射性的同位素。它們在自然界并不存在,而是人工制造的,是人工放射性元素。

盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)堪稱二十世紀(jì)最美的實(shí)驗(yàn)，在他當(dāng)時(shí)的條件下,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、人工的核反應(yīng)。但是科學(xué)并沒有停步不前,不過十多年的時(shí)間,就在他盧瑟福實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又發(fā)現(xiàn)了中子,發(fā)現(xiàn)了人工放射性,科學(xué)又向前進(jìn)了一大步。

1935年底,小居里夫婦由于發(fā)現(xiàn)了人工放射性而得到了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)金。同年諾貝爾物理獎(jiǎng)金頒給發(fā)現(xiàn)中子的查德威克。