四、放射性现象的理论研究

自 1896 年贝克勒尔的发现公布后，各国的科学家都开始从事新射线的研究工作，积累了大量的实验数据和原始资料，但是无法从理论上给放

射性现象以完满的解释．居里夫妇发现镭后，进一步促进了人们对放射性现象研究的热潮．1899 年，贝克勒尔使用居里夫妇提供的镭样品，发现镭发射出的射线能被磁场偏转．英国物理学家卢瑟福在他的老师 J·J 汤姆逊的指导下，对放射性现象进行实验研究和理论分析．他指出，假若铀原子和镭原子是不稳定的，每种原子都以一定速度蜕变，则容易解释放射性现象．1897 年，卢瑟福发现铀放射出来的射线不是一种．他发现了一种穿透本领不如电子束强的射线，称为 a 射线，另一种称作β射线．1900 年法国化学家维拉德又发现，镭射线中还有第三种射线，它被叫做γ射线．卢瑟福设计了让这些射线通过磁场的实验，根据射线被磁场偏折程度，他判断 a 射线粒子带正电，β射线带负电，γ射线的粒子不带电．经过系统仔细的研究，卢瑟福于 1902 年提出了原子自然衰变的理论，即原子在自发蜕变过程中，一种物质会变成另一种物质．这个理论打破了从道尔顿时代以来所牢固建立的原子不变的概念，对化学和物理学的发展起了极大的促进作用．卢瑟福通过元素的蜕变实验，发现一些放射性元素在放出射线以后，会逐渐减弱其放射性程度，最后变成另一种元素．1905 年， 卢瑟福证实镭和铀等放射性元素发生一系列自发蜕变后，转变成稳定的元素铅．1907 年卢瑟福在助手盖革和马斯顿的帮助下，设计了一种计测镭放出 a 粒子的方法，从而发现在千分之一克镭里，每秒钟能放射出十三万六千个 a 粒子，这是一个了不起的发现．它表明，人们第一次在实验室里观察到单个原子核．卢瑟福由实验数据推算出 a 粒子的电荷数是氢离子电荷的 2 倍，质量是氢离子的 4 倍，同氦一样．于是他大胆宣布 a 粒子就是带电的氦．在发现原子核以后，他又进一步明确 a 粒子就是氦核．并用实验证明了氦是在镭的放射性衰变时形成的．γ射线是波长比 X 射线更短的电磁波．卢瑟福因在元素蜕变及其放射化学方面的贡献而荣获 1908 年的诺贝尔化学奖．领奖时他曾风趣地说：“我一生中，曾经历过各种不同的变化，但最大的变化要算这一次了——我竟从物理学家一下子变成了化学家．”