天然放射性的秘密被發(fā)現(xiàn)，這是人們第一次觀察到的核變化

1896年2月21日，法國(guó)物理學(xué)家亨利·貝克勒爾在法國(guó)科學(xué)院宣布：鈾鹽經(jīng)日光照射后，能發(fā)射一種類(lèi)似X射線(xiàn)的射線(xiàn)，它能穿過(guò)黑紙、玻璃等物質(zhì)而使底片感光。起初他誤認(rèn)為這種射線(xiàn)是太陽(yáng)照射的結(jié)果。同年3月2日，他意外地發(fā)現(xiàn)這種射線(xiàn)與日光無(wú)關(guān)。接著他通過(guò)對(duì)各種鈾鹽的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了元素的放射性現(xiàn)象。

法國(guó)物理學(xué)家亨利·貝克勒爾

1903年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予法國(guó)物理學(xué)家亨利·貝克勒爾，以表彰他發(fā)現(xiàn)了自發(fā)放射性；另一半授予法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾·居里和瑪麗·斯可羅多夫斯卡·居里，以表彰他們對(duì)貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的輻射現(xiàn)象所作的卓越貢獻(xiàn)。

貝克勒爾在做實(shí)驗(yàn)

為核物理學(xué)誕生奠定了基石

法國(guó)物理學(xué)家亨利·貝克勒爾是研究熒光和磷光的專(zhuān)家。1896年初，德國(guó)物理學(xué)家威廉·康拉德·倫琴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)的消息傳到巴黎，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)使他遭遇上放射性問(wèn)題。當(dāng)時(shí)法國(guó)有一位著名數(shù)學(xué)物理學(xué)家叫彭加勒，收到倫琴的通信后，在法國(guó)科學(xué)院1896年1月20日的例會(huì)上向與會(huì)者報(bào)告了這件事，展示了倫琴的通信和X光照片。貝克勒爾正好在場(chǎng)，他問(wèn)彭加勒，這種射線(xiàn)是怎樣產(chǎn)生的？彭加勒回答，似乎是從真空管陰極對(duì)面發(fā)熒光的地方產(chǎn)生的，可能跟熒光屬于同一機(jī)理。彭加勒還建議貝克勒爾試試熒光會(huì)不會(huì)伴隨有X射線(xiàn)。

于是第二天貝克勒爾就在自己的實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)始試驗(yàn)熒光物質(zhì)會(huì)不會(huì)輻射出一種看不見(jiàn)卻能穿透厚紙使底片感光的射線(xiàn)。他試來(lái)試去，終于找到了一種物質(zhì)具有預(yù)期效果，這種物質(zhì)就是鈾鹽。

貝克勒爾拿兩張厚黑紙，把感光底片包起來(lái)，包得那樣嚴(yán)實(shí)，即使放在太陽(yáng)底下曬一天，也不會(huì)使底片感光。然后，他把鈾鹽放在黑紙包好的底片上，又讓太陽(yáng)曬幾小時(shí)，就大不一樣，底片顯示了黑影。

為了證實(shí)是射線(xiàn)在起作用，他特意在黑紙包和鈾鹽間夾一層玻璃，再放到太陽(yáng)下曬。如果是由于某種化學(xué)作用或熱效應(yīng)，隔一層玻璃就應(yīng)該排除，可是仍然出現(xiàn)了黑影。于是貝克勒爾肯定了彭加勒的假定，在法國(guó)科學(xué)院的例會(huì)上報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

貝克勒爾驗(yàn)證天然放射性的照片

又過(guò)了幾天，貝克勒爾正準(zhǔn)備進(jìn)一步探討這種新現(xiàn)象，巴黎卻連日天陰，無(wú)法曬太陽(yáng)，他只好把所有器材包括包好的底片和鈾鹽都擱在同一抽屜里。也許是出于職業(yè)上的某種靈感，貝克勒爾突然產(chǎn)生了一個(gè)念頭，想看看即使不經(jīng)太陽(yáng)照曬，底片會(huì)不會(huì)也有變黑的現(xiàn)象。于是他把底片洗了出來(lái)。哪里想到，底片上的黑影真的十分明顯。他仔細(xì)檢查了現(xiàn)場(chǎng)，肯定這些黑影是鈾鹽作用的結(jié)果。

貝克勒爾面對(duì)這一突如其來(lái)的現(xiàn)象，很快就領(lǐng)悟到，必須放棄原來(lái)的假設(shè)，這種射線(xiàn)跟熒光沒(méi)有直接關(guān)系，它和熒光不一樣,不需要外來(lái)光激發(fā)。他繼續(xù)試驗(yàn)，終于確證這是鈾元素自身發(fā)出的一種射線(xiàn)。他把這種射線(xiàn)稱(chēng)為鈾輻射。鈾輻射不同于X射線(xiàn)，兩者雖然都有很強(qiáng)的穿透力，但產(chǎn)生的機(jī)理不同。

令人膽戰(zhàn)心驚的鈾礦石

同年5月，他在法國(guó)科學(xué)院報(bào)告說(shuō)：鈾輻射乃是原子自身的一種作用，只要有鈾這種元素存在，就不斷有這種輻射產(chǎn)生。這就是發(fā)現(xiàn)放射性的最初經(jīng)過(guò)。這一發(fā)現(xiàn)雖然沒(méi)有倫琴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)那樣轟動(dòng)一時(shí)，但其意義還是很深遠(yuǎn)的，為核物理學(xué)的誕生奠定了第一塊基石。

居里夫婦的試驗(yàn)

貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性的論文引起了居里夫婦極大的興趣。1897年，居里夫人根據(jù)皮埃爾·居里的建議，選擇放射性這一新課題做博士論文。開(kāi)始只是重復(fù)貝克勒爾的鈾鹽輻射實(shí)驗(yàn)，不過(guò)由于她在測(cè)量方法上作了重大改進(jìn)，不但得到了定性的結(jié)果，而且獲得了大量精確的數(shù)據(jù)。她用的是居里兩兄弟創(chuàng)造的石英晶體壓電秤，代替了貝克勒爾的驗(yàn)電器。

居里夫人首先檢驗(yàn)了貝克勒爾的結(jié)論，證實(shí)新輻射的強(qiáng)度僅與化合物中鈾的含量成正比，與化合物的組成無(wú)關(guān)，也不受光照、加熱、通電等因素的影響，肯定這是一種原子過(guò)程。

貝克勒爾與居里夫人

但她并不滿(mǎn)足于這一結(jié)論，決定全面檢查已知的各種元素。她找來(lái)各種礦石和化學(xué)物品，一一做了試驗(yàn)。1898年取得的初步結(jié)果表明：絕大多數(shù)材料的電離電流都比較小，唯獨(dú)瀝青鈾礦石、氧化釷和輝銅礦石（內(nèi)含磷酸鈾）會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電離電流。于是，居里夫人斷定釷也是一種放射性元素。她還發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦石和輝銅礦石比純鈾的活性還強(qiáng)得多。居里夫人想到，既然兩種鈾礦石都比鈾自身還更活潑，從這個(gè)事實(shí)可以相信，在這些礦石中可能含有比鈾活潑得多的元素。

居里夫人認(rèn)為，既然不止一種元素能自發(fā)地放出輻射，顯然這是一種普遍的自然現(xiàn)象。

鐳的發(fā)現(xiàn)

此后，居里夫婦通過(guò)化學(xué)分析和物理儀器測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鉍的成分顯示強(qiáng)烈的放射性，比同樣質(zhì)量的鈾強(qiáng)400倍。他們進(jìn)一步確證，放射性并不是來(lái)自鉍本身，而是混在鉍內(nèi)的一種微量元素，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以利用兩種金屬溶解度不同的特點(diǎn)再進(jìn)行分離。加水使鉍鹽溶解后，從首先沉淀下來(lái)的渣物中找到了特別強(qiáng)的放射性物質(zhì)。居里夫婦建議稱(chēng)之為釙。

接著，居里夫婦繼續(xù)進(jìn)行分離試驗(yàn)，又發(fā)現(xiàn)鋇鹽中有更強(qiáng)的放射性，他們認(rèn)為還有第二種物質(zhì)，放射性更強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)則與第一種完全不同，用硫化氫、硫化銨或氨都無(wú)法使之沉淀；這種新的放射性物質(zhì)在化學(xué)性質(zhì)上完全像純鋇，其氯化物可溶于水，卻不溶于濃鹽酸和酒精。由它可得鋇的光譜。他們認(rèn)為，這種物質(zhì)中必定還有一種化學(xué)性質(zhì)極其接近于鋇，卻能產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的放射性的新元素。

他們進(jìn)行了一系列的分離，得到越來(lái)越活潑的氯化物，其活性竟比鈾大900倍以上。他們把這種新的放射性元素命名為鐳。

1902年，居里夫婦宣布，他們測(cè)得鐳的原子量為225，找到了兩根非常明亮的特征光譜線(xiàn)。這時(shí)，鐳的存在才得到公認(rèn)。居里夫人后來(lái)長(zhǎng)期患惡性貧血癥。她和居里先生在工作中肯定遭受了大劑量的輻射，甚至還可能吃進(jìn)了不少放射性物質(zhì)。她當(dāng)年用過(guò)的烹調(diào)書(shū)，50年后再檢查，還有放射性。1934年居里夫人受長(zhǎng)期貧血病折磨后去世。她的女兒伊倫和女婿弗列德利克·約里奧也因惡性貧血癥相繼于1956年和1958年去世。居里的一家向人類(lèi)貢獻(xiàn)了鐳，他們自己卻被鐳奪去了寶貴的生命。