原子核中的質子和中子按一定比例結合，原子核是穩定的，如果原子核里的中子偏多了,同質子不成比例了,中子在原子核里也會變成質子,同時放出一個電子。這個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子偏多了,又會發生什么情況呢?
1934年11月15日,法國科學院召開會議,一位名叫約里奧-居里的年輕科學家在會議上提出科學報告,宣布他和他的夫人伊倫·居里一起得到的重要發現。
大家還記得在36年前,正是在這個講臺上,居里夫婦宣布他們發現了放射性元素釙和鐳。那時候,小伊倫還只有一歲。如今青年一代科學家成長起來了,小居里夫婦發現了人工放射性現象。
1930年德國的青年物理學家貝克和玻特懷疑盧瑟福的實驗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現了新的放射線，英國科學家查德威克根據彈性碰撞的物理學公式算出該微粒的質量比質子略大一點，由此發現了中子。
小居里夫婦當時也做過相同的實驗，當獲知那是原子核里的中子以后，小居里夫婦是這么想的:在盧瑟福的實驗中沒有放射出質子的鋰、鈹和硼等元素,受到α粒子轟擊后\會放射出中子,為什么那些放射出質子的元素,不會同時放射出中子呢?
他們仔細地重復了盧瑟福作過的實驗,想看看有沒有什么遺漏。
盧瑟福曾經發現,用α粒子轟擊鋁,就會放射出質子。這個核反應是:
小居里夫婦重復了這個實驗,他們使用了新的探測儀器,結果發現:放射出來的不但有質子,還有中子。
盧瑟福當時由于使用的儀器不同,沒有發現中子。他們進一步仔細研究,發現在用α粒子轟擊鋁的時候,不僅放射出質子和中子,還會放射出電子。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也就停止了。
奇怪的是這時候鋁片仍然有放射性,繼續放射出正電子,不過放出的正電子不斷減少,持續半小時左右,才最后消失。
1933年10月,在布魯塞爾的國際科學會上,小居里夫婦報告了他們的實驗結果。
這些結果引起了到會的物理學家激烈的爭論,大多數物理學家都說他們的實驗不可靠。但是一些老科學家,如玻爾,認為這個發現很重要,他們對這一對年輕人給以支持和鼓勵。
小居里夫婦沒有灰心,他們回到實驗室繼續研究。他們認為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:
而磷的同位素P-30是放射性的,它會放射出正電子面變成穩定的硅同位素:
為了檢驗這種想法是否正確,他們把經過α粒子強烈轟擊的鋁箔迅速溶解在鹽酸里。鋁和鹽酸反應冒出了氫氣,如果真有放射性磷的話,那就會生成磷化氫。磷化氫也是氣體,所以冒出來的氣體就會有放射性――放射正電子。
實驗證實了他們的看法,氣體真的有放射性。同鋁的情形相似,小居里夫婦發現,硼和鎂受到α粒子的轟擊也會放出中子和正電子,也發生了人工放射性。
1934年11月15日,在法國科學院的會議上,他們詳細地介紹了他們的實驗結果。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報告。
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。現在,小居里夫婦發現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粒子散射實驗堪稱二十世紀最美的實驗，在他當時的條件下,發現了質子、人工的核反應。但是科學并沒有停步不前,不過十多年的時間,就在他盧瑟福實驗的基礎上,又發現了中子,發現了人工放射性,科學又向前進了一大步。
1935年底,小居里夫婦由于發現了人工放射性而得到了諾貝爾化學獎金。同年諾貝爾物理獎金頒給發現中子的查德威克。
