放射性。科学发现的历史和本质

放射性。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

伦琴的发现不仅因为有机会了解物质的结构和大量的实际应用，这也是了不起的。这一发现激发了科学家们的想法，他们已经确定物理学的大厦已经建成，而在自然界中，没有什么比人类更了解的了。

法国科学院贝克勒尔的一名成员也对 X 射线的发现感到兴奋。 Henri Becquerel (1852-1908) 最初是一名道路工程师，但很快就像他的父亲和祖父一样对科学研究产生了兴趣。 35 岁时，亨利·贝克勒尔为他的博士论文答辩，40 岁时成为教授。他研究荧光现象。他真的很想解开某些物质在太阳辐射的影响下发出神秘光芒的本质。贝克勒尔收集了大量的发光化学物质和天然矿物质。

贝克勒尔在大会上的报告中指出，在他看来，只有在实验中获得 X 射线的困难条件下，X 射线才能存在于自然界中，这似乎不太可能。 X射线.

贝克勒尔非常熟悉他父亲对发光的研究，他注意到伦琴实验中的阴极射线在撞击时会产生玻璃发光和不可见的 X 射线。这使他想到所有的发光都伴随着 X 射线的发射。

这个想法首先由 A. Poincaré 提出。在他的博士论文中 M.居里-斯克洛多夫斯卡在这个场合写道：“第一批 X 射线管没有金属对阴极：X 射线的来源是暴露在阴极射线下的玻璃墙；同时，它发出强烈的荧光。人们可能想知道 X 的发射是否射线是荧光不可或缺的伴侣，不管后者的成因如何”。

贝克勒尔花了几天时间思考他计划的实验，然后从他收藏的铀和钾的复硫酸盐中挑选出来，压成一个小饼，将盐放在用黑纸遮光的照相底片上，然后将底片曝光。用盐晒太阳。在阳光的影响下，复盐开始发出明亮的光芒，但这种光芒无法落在受保护的照相底片上。贝克勒尔几乎没等到照相底片就可以从显影液中取出。盘子上盐饼的图像清晰可见。一切都正确吗？盐在阳光照射下不仅会发出光，还会发出 X 射线？

贝克勒尔一次又一次地检查自己。 26 年 1896 月 XNUMX 日，阴天来了，贝克勒尔遗憾地将为实验准备的照相底片藏在桌子上。这次他在盐饼和照相底片之间放了一个小铜十字架，看 X 射线是否能穿过它。

可能很少有科学发现源于恶劣的天气。如果 1896 年 XNUMX 月下旬的巴黎阳光明媚，那么最重要的科学现象之一（其解决方案引发了现代物理学的一场革命）就不会被发现。

1 年 1896 月 XNUMX 日，贝克勒尔不等天上出现太阳，就从盒子里拿出同样的照相底片，上面放了几天的十字架和盐，以备不时之需。当他在显影的照相底片上看到十字架和加盐蛋糕的清晰图像时，他感到惊讶！所以太阳和荧光与它无关？

作为一流的研究人员，贝克勒尔毫不犹豫地对自己的理论进行了认真的检验，并开始在黑暗中研究铀盐对盘子的影响。因此人们发现，并且这个贝克勒尔通过连续的实验证明，铀及其化合物连续地发射出作用在照相底片上的射线而没有衰减，正如贝克勒尔所表明的那样，它还能够使验电器放电，即产生电离。这一发现引起了轰动。

特别引人注目的是铀在没有任何外部影响的情况下自发辐射的能力。拉姆齐说，当他在 1896 年秋天与开尔文勋爵（W.汤姆森）和 D.斯托克斯一起参观贝克勒尔的实验室时，“这些著名的物理学家想知道铀盐中取之不尽的能量供应来自哪里。开尔文勋爵是倾向于假设铀是一种陷阱，可以捕获通过太空到达我们的其他无法检测到的辐射能，并将其转化为能够产生化学效应的形式。

24 年 1896 月 XNUMX 日，亨利·贝克勒尔在巴黎科学院的一次会议上提出了世界上第一个关于放射性存在的报告。贝克勒尔对放射性现象的发现可以归功于现代科学最杰出的发现。多亏了他，人类才能够大大加深对物质结构和性质的认识，了解宇宙中许多过程的规律，解决掌握核能的问题。放射性学说在相对较短的时间内对科学的发展产生了巨大的影响。

贝克勒尔研究新射线的性质，试图解释它们的性质。然而，他无法得出明确的结论，并且长期以来一直错误地认为放射性可能是长期磷光的一种形式。

很快，其他科学家也加入了对这一新现象的研究，尤其是皮埃尔和玛丽居里夫妇。

年轻的波兰研究员玛丽亚·斯克洛多夫斯卡（Maria Sklodowska，1867-1934）表现出杰出的能力和勤奋，于1894年在著名的巴黎索邦大学获得了物理和数学两个学士学位。起初，她接受了G. Lippmann教授的研究课题，开始研究淬火钢的磁性能。该主题的发展使她进入了巴黎工业物理与化学学院。在那里，她遇到了皮埃尔·居里（Pierre Curie，1859-1906），并在他的实验室继续她的实验。 1895 年 1897 月，皮埃尔和玛丽亚结为夫妻。 XNUMX 年 XNUMX 月，玛丽·斯克沃多夫斯卡·居里 (Marie Skłodowska-Curie) 的女儿出生后，她决定开始撰写博士论文。明确制定研究任务非常重要。这时，她得知了贝克勒尔的发现。

居里夫人通过耐心检查大量化学元素开始了她的研究：其中一些元素，如铀，是“贝克勒尔射线”的来源吗？

对铀化合物放射性的研究使她得出结论，放射性是属于铀原子的一种特性，无论它们是否包含在化合物中。同时，她“测量了铀射线的强度，利用它们的特性赋予空气导电性。” 通过这种电离方法，她对这种现象的原子性质深信不疑。

“然后我开始研究是否还有其他具有相同性质的元素，为此我研究了当时已知的所有元素，无论是纯形式还是化合物形式。我发现在这些射线中，只有钍化合物会发出类似那些铀。”

Maria Sklodowska-Curie 对矿石研究的实验表明，一些铀和钍矿石具有“异常”放射性：它们的放射性比铀和钍的预期要强得多。 “然后我提出了一个假设，”Maria Sklodowska-Curie 写道，“含有铀和钍的矿物中含有少量放射性比铀和钍高得多的物质；这种物质不可能属于已知元素，因为所有的它们已经被研究过了；它必须是一种新的化学元素。”

意识到检验这一假设的重要性，皮埃尔居里离开了他对晶体的研究并加入了玛丽构想的工作。在他们的实验中，他们选择了在波希米亚的圣约阿希姆斯塔尔市开采的铀沥青。

尽管困难重重，但研究取得了成功。尽管皮埃尔·居里的薪水勉强够支付各种开支，但他们还是决定聘请一名助理进行化学研究。他们成了年轻的雅克·贝蒙。科学家的主要工作是从铀沥青废料中分离镭，因为它被证明更容易分离。这项艰巨的工作花费了四年的时间，在恶劣的条件下进行，需要大量的劳动和体力。结果，玛丽亚和皮埃尔设法从 8 吨约阿希姆斯塔尔铀焦油废料中获得了世界上第一个十克镭，当时估计价值 75 金法郎（800 美元）。

辛勤的工作带来了丰厚的成果。 18年1898月XNUMX日，皮埃尔和居里夫人在巴黎科学院的一次会议上作了“关于树脂混合物中含有一种新的放射性物质”的报告。科学家们说：“我们从树脂混合物中提取的物质含有一种尚未被描述的金属，其分析性质与铋类似。如果证实存在一种新金属，我们建议将其命名为钋，以我们一个人的祖国的名字命名。”

在这项工作中，第一次将所研究的现象称为放射性，并将射线称为放射性。新元素钋的活性比铀高 400 倍。

作为化学分析的结果，还可以从具有相对强放射性的铀沥青中分离出元素钡。当氯化钡以结晶形式从水溶液中分离出来时，放射性从母液中传递到晶体中。这些晶体的光谱分析表明存在一条新线，“显然，它不属于任何已知元素。”

26 年 1898 月 900 日，居里夫妇和 J. Bemont 夫妇发表了以下文章——“关于焦油矿石中含有的一种新的高放射性物质” 作者报告说，他们成功地从含有一些新元素的铀废料中分离出一种物质，赋予它放射性的性质，并且其化学性质与钡非常接近。他们提议将新元素称为镭。分离出的氯化镭的活性比铀的活性高XNUMX倍。

钋和镭的发现开启了放射性历史的新阶段。 1899 年 XNUMX 月，Sklodowska-Curie 提出了放射性辐射的本质及其物质性质。她认为，放射性可能最终成为重元素所固有的特性。

同年，A. Debjorn 在检验居里夫人关于铀沥青中存在除镭和钋之外的其他放射性元素的假设时，又发现：可以从沥青中分离出一种高放射性物质，在分馏过程中用稀土元素和钛。这种新物质的化学性质不同于镭和钋，其活性是铀的100万倍。 000 年，A. Debjorn 宣布分离出这种称为锕的新放射性元素。因此，到 1900 世纪初，已知五种放射性物质：铀、钍、钋、镭、锕。

玛丽和皮埃尔居里并不是唯一研究放射性现象的科学家。亨利贝克勒尔在巴黎继续他对铀的研究。 G. Schmidt 在德国与居里同时发现了钍的放射性。 1899 年，德国科学家 S. Meyer、E. Schweidler 以及独立于他们的 F. Gisel 证明了“贝克勒尔射线”在磁场中的偏转。在德国，J. Elster 和 G. Geitel 于 1899 年报告了第一个观察到的放射性元素化学不可分离的案例，并证实了放射性的原子性质。在英国，一种新现象成为 W. Crookes 和 W. Ramsay 实验室关注的焦点。放射性也在欧洲的其他科学中心进行了研究。

1906年，皮埃尔·居里死于一场事故。居里夫人从这次冲击中恢复过来，继续致力于放射性现象的研究，该现象很快成为现代科学最重要的领域之一，并引起了许多才华横溢的研究人员的关注。

作者：萨明 D.K.

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