研究放射性物质

1903 年 6 月的一天，36 岁的居里夫人经历了一场很不平常的考试。

这一天，风和日丽，索尔本理学院的一间平常的教室里，却是格外肃静。在一张长桌前面，坐着三位主考人，他们正在听居里夫人高声朗读一篇博士论文。

居里夫人穿着一件黑色的连衣裙，站在主考人的对面。她那纤瘦的身材， 蓬松的金发，深邃的眼睛，再加上宣读论文时，她那热烈的情绪和精辟的见解，这一切，都强烈地吸引着桌前的主考人。他们微笑着，交换着赞许的眼色，当居里夫人刚刚答辩完，三位主考人立刻一致通过了论文，并且决定： 授予居里夫人博士学位。

这是一篇非常重要的论文，题目叫做《放射性物质的研究》。居里夫人从 1897 年选定这个研究题目，到 1903 年完成论文并获得博士学位，一共经过五年多的时间；这篇论文充分表现了居里夫人对待科学研究工作的高度创造精神和惊人的才华；也正是这个研究题目，把居里夫人带进了科学世界的崭新领域。她辛勤地开垦了一片未经开发的园地，最后，终于完成了近代科学史上最重要的发现之一——发现放射性元素镭，为人类作出伟大的贡献， 立下了不朽的功勋！

那么，居里夫人是怎样选定这个研究题目？怎样发现镭的呢？

居里夫人是一个严谨的科学工作者。为了确定写博士论文的研究题目， 她经过了充分调查和研究。她阅读了许多最新发表的各种研究报告。其中， 1896 年发表的贝克勒尔写的一篇工作报告，引起了居里夫人特别的注意。贝克勒尔是法国的一位物理学家。在报告中，详细地介绍了他通过多次实验发现的铀射线，这使居里夫人发生了极大的兴趣。

贝克勒尔告诉人们：铀和铀的化合物具有一种特殊的本领，它能自动地、连续地放出一种眼睛看不见的射线。这种射线既和一般光线不同，能透过黑纸使照相底片感光，使气体电离；也和不久前伦琴发现的 X 射线不同，在没有高真空气体放电管和外加高电压的条件下，却能从铀和铀盐中自动发生。

多么神秘的一种射线啊！既然，铀和铀的化合物能够不断放出射线，向外辐射能量，那么，这些能量是从哪里来的？这种与众不同的射线的性质究竟又是什么呢？⋯⋯一系列的“？”顿时在居里夫人的脑海中浮现。这是多么好的一个研究题目啊！它正等待着人们进行深入的探讨，早日找出答案！

研究题目选定了，可是，上哪儿去试验呢？摆在玛丽面前的困难仍然很多。

经过比埃尔·居里多次向理化学校校长请求，终于借到了一间破旧的贮藏室。这间房子阴冷、肮脏、潮湿，脚底下几乎能渗出水来，顶棚上的玻璃残破得遮不住风雨。居里夫人搞试验心切，她不奢望好条件，顽强地克服着每个困难。她把破房子打扫干净，安装了几样简单的设备，就愉快地工作起来了。时间已是初春，室温只有摄氏六度。潮湿和低温使敏感的仪器常常失灵，对人的身体也有很大损害。居里夫人在 1898 年 2 月 6 日的工作日志上记

下了这个温度，在旁边打了 10 个惊叹号，以表示她征服任何困难的决心！ 铀射线的研究工作开始了！第一个需要解决的问题，是要找到一种简便

的方法，准确地测量铀射线。居里夫人自己设计制造了一种测量铀射线的仪器，它不仅能测定某种物质里是不是存在看不见的射线，而且还能测出射线的强弱。

经过多次测定，居里夫人发现：铀射线的强度是和物质中的含铀量成比例，而和铀存在的状态（指单质状态或化合状态），以及外界条件（指压力、温度以及是否照光或放置在电场、磁场之中等等）并没有什么关系。

在研究过程中，她还给自己提出了许多问题：有什么根据可以认为铀是唯一能发出这种射线的化学元素？为什么别的元素不能有同样的力量？贝克勒尔发现铀里面有这种射线，会不会是偶然的？为什么人们不应该到别的地方去找找看呢？

居里夫人果断地决定：把所有已经知道的化学元素和它们的化合物都检查一遍，看看有没有什么其他的物质，也具有这种放出射线的本领。

经过这次全面的检查，果然，玛丽获得一次重要的发现。一种名叫钍的元素和它的化合物，也能自动发出看不见的射线来。这样，居里夫人足以断定，这种现象决不单单是铀的特性。她认为，应当给这种现象确定一个新的名称。她提议把这种现象叫做“放射性”，铀和钍等等有放射性的化学元素叫做“放射性元素”，它们放出的那种看不见的射线就叫做“放射线”。

居里夫人完全被放射性的研究迷住了，她不知疲倦地细心地测试各种不同的化合物。后来，她还向理化学校借了他们采集的各种矿物样品来检查。检查之前，居里夫人曾经预料：含有铀或钍的矿物，一定有放射性；不含有铀或钍的矿物，一定没有放射性。

仪器检查的结果证明：这个预见非常正确。居里夫人丢掉那些没有放射性的矿物，集中研究那些有放射性的矿物，进一步精确测量它们的放射性强度。

在测量中，出现了一个十分意外的情况：在一种沥青铀矿中，居里夫人测得的放射性强度，比预计的强度要大得多！

科学家对于意外现象的第一个反应，往往是怀疑。居里夫人也不例外。她想：一定是实验中出了什么差错！于是，她更加细心地重新测量，用同样的矿石，重复作了一二十次，结果还是相同。最后，测出这种矿石的放射性， 要比其中所含铀的放射性强 4 倍。

居里夫人搞科学实验，不但耐心细致，而且善于思索。经过反复考虑， 她认为，这种反常现象只有一种合理的解释，那就是：沥青铀矿石中，一定还含有一种未知的放射性更强的元素，这种未知元素的含量一定很少，她估计不会超过 1％，因为这种沥青铀矿早已被许多化学家分析过了，矿石的成

分是什么也已经精确地知道了。

1898 年 4 月，居里夫人断定沥青铀矿石中含有一种新的放射性元素，于是，她在送给理科博士学院的报告里，宣布沥青铀矿中“含有一种比铀的放射性强得多的元素”。但是，这毕竟只是一种大胆的假定。现在，她必须用实验来证实这个假定，并且尽快地把这种放射性物质找出来。

这时候，比埃尔·居里已经感觉到玛丽的研究太重要了，他毅然停下自己关于结晶体的研究，来和妻子一道研究这种新元素。现在，奋斗的力量和智慧都加了倍。在这间潮湿的实验室里，是两颗火热的心和四只勤劳的手， 在共同捕捉这种有影无踪的新元素。

在分离新元素的研究工作刚开始的时候，居里夫妇并不知道这种新元素的任何化学性质，只知道它具有很强的放射性。这是他们寻找新元素的唯一线索。他们就是根据这一点，创造了一种新的化学分析方法：先用普通的化学分析方法把组成沥青铀矿石的各种元素分开，然后分别测量各个组成部分的放射性。

几个星期以后，他们渐渐看清了这种“反常的”强烈放射性，主要集中在沥青铀矿石的两个组成部分里面，这是有两种不同的新元素存在的象征！ 好得很啊！要找一个，竟然得到了俩！

经过几个月的努力，居里夫妇已经从沥青铀矿石中分离出一种同铋混合在一起的物质，并且测量出它的放射性强度，远远超过铀。根据科研工作的进展情况，1898 年 7 月，他们在送交理科博士学院的报告中宣布：“我们由沥青铀矿石中提取的物质，含有一种尚未经人注意的金属，它的分解特性与铋相近。⋯⋯我们提议把它叫做钋，纪念我们中之一的祖国。”

“钋”——polonium 这个名字是玛丽·斯可罗多夫斯卡·居里给取的。钋的词根和波兰国名——poland 的词根一样，借以表示她对惨遭沙俄奴役的祖国的深深怀念！这个新发现的钋，就是后来被列为《元素周期表》上的第84 号元素。

研究工作在继续进行。从沥青铀矿石分离出来的含有钡的化合物的另一部分物质，也表现出异常的放射性。又经过几个月的紧张工作，终于从中分离出了很少一点、而且很不纯净的新元素的氯化物。在这个期间，居里夫人既要深入探求另一种新元素，又要做家务。夏天，她就要煮好过冬吃的果冻， 每天，她还要给刚长了七颗牙齿的女儿洗澡。真是忙极了，累极了！

1898 年 12 月 26 日，理科博士学院又发表了居里夫妇送来的第三次科学报告。他们在这篇报告中宣布了另一种新元素的存在，并且提议把它叫做“镭”。

经过几个月的艰苦奋战，当居里夫妇拿到一点点新元素的化合物的时候，他们才发现，原来所作的 1％的估计是太乐观了。实际上，沥青铀矿石中所含的镭还不到百万分之一。当时，他们获得的新元素的化合物中，大部分是混在其中的氯化钡，氯化镭的量极少。但是，这种混合物的放射性很强， 比铀的放射性要强几百倍。现在我们知道，镭的放射性比铀要强二百多万倍， 所以，含有微量的镭盐的物质表现出比铀要强几百倍的放射性，当然是不奇怪的事情。

从 1897 年底立志研究放射现象，到 1898 年底宣布发现镭，居里夫妇走着开拓者的道路，每一步都是艰苦的。然而，更艰苦的事情还在后头呢！