放射性現象的發現,把人們對於原子的認識引向深入,原子核的秘密逐漸被揭開了。
1911年,盧瑟福提出了原子的行星模型。他認為原子猶如一個小小的太陽系,中間是原子核(相當於太陽),集中了原子質量的極大部分;周圍是電子(相當於行星),圍繞著原子核旋轉。
1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮,使氮轉變成了氧,人類歷史上破天荒第一次實現了原子的人工轉變。幾千年來,鍊金術士們點石成金的夢想終於變成了現實。
1932年,英國物理學家查德威克發現了一種新的基本粒子,這種粒子不帶電荷,被稱為中子。這一突破性的發現不僅導致了現代原子核理論的建立(原子核由質子和中子組成),而且為人們提供了一種轟擊原子核的強有力的新型“炮彈”。
1934年,法國科學家約里奧·居里和伊倫·居里在用α粒子轟擊鋁時,發現了人工放射性,這一發現引起了許多科學家的極大興趣。從此,開始了大量製取人工放射性同位素的工作。
不久,年輕的義大利物理學家費米也著手製取放射性同位素。他的實驗有個特點:他是用中子而不是象約里奧·居里那樣用α粒子去轟擊各種元素。費米所以用中子作為“炮彈”去轟擊原子核,道理是很簡單的:因為原子核是帶正電荷的,所以帶有兩個正電荷的α粒子會被原子核所排斥,而不帶電荷的中子必然比較容易接近並進入原子核內。
費米制取放射性同位素的方法對許多元素都是非常有成效的。在很短的時間內,他製取了約50種新的放射性同位素。其中有許多是進行β衰變的。這種衰變方式是放出一個電子,相當於原子核內一箇中子變成了一個質子,也就是說,經β衰變生成的新同位素,其原子序數比原先的同位素增加了1。
92號元素鈾是當時最重的元素,那麼,鈾吸收一箇中子後發生β衰變的話,會出現什麼情況呢?顯然,結果將會產生93號元素,即所謂“超鈾元素”。
可以設想,這個“超鈾元素”大概是一個放射性元素。否則人們早已在穩定元素的行列中找到它了。還可以想象,這個元素衰變後,可能會形成一些原子序數更高的元素,例如94號元素。或許這將使我們有可能揭開元素數目限制的秘密,弄清鈾之所以是元素週期表中最後一個元素的原因。
正是上述想法強烈地吸引著費米,激勵著費米用中子去轟擊當時最重的元素鈾,從而導致了鈾核裂變現象的發現——這無疑是本世紀最重大的發現之一。
費米的實驗進行得很成功。鈾經中子轟擊後,產生了前所末見的新放射性,這種放射性由成分相當複雜的β射線所組成。費米對放射性強度衰減曲線進行了分析,結果表明,它包含四種半衰期:10秒、40秒、13分鐘和90分鐘。除了這四種半衰期外,他估計還至少有一種更長的半衰期。
我們知道,每種放射性同位素都放出自己特有的射線,並日具有自己特有的半衰期。因此,鈾經中子轟擊後產生的β放射性物質有五種半衰期,就表示生成了五種新的放射性同位素。
按照當時的一般看法,鈾經中子轟擊後形成的新放射性同位素,與鈾的原子序數不應相差很大。但根據已有的資料來看,從86號到92號元素,沒有一個同位素的半衰期與上述四種符合。於是費米就假定,他所發現的β放射性,是鈾俘獲一箇中子後經β衰變所形成的93號元索(或原子序數更高的元素)放射出來的。也就是說,他認為自己發現了所謂“超鈾元素”。
費米的這一發現在科學界引起了廣泛的注意。有一些科學工作者對費米的結論表示懷疑,認為他的實驗結果也可作別種解釋。不久,實驗證實91號元素鏷具有與費米所發現的半衰期為13分鐘的放射性物質相似的化學性質。是否費米所發現的就是元素鏷的同位素呢?總而言之,費米關於發現“超鈾元素”的結論看來是成問題的,這就是著名的“超鈾元素之謎”。
這時,“超鈾元素”的研究工作已在德國的一個實驗室中大力展開。德國科學家哈恩和梅特納對“超鈾元素”加以詳細研究之後,很快地看到,事情要比費米最初所設想的複雜得多。射線強度的衰減曲線表明,某些放射性物質可能並不是在中子轟擊時產生的,而是經過一段時間後才產生出來的。這就是說,這些放射性物質並不一定是鈾被中子轟擊時立刻產生的,而可能是經過幾次放射性衰變之後才形成的。
放射性現象的發現,把人們對於原子的認識引向深入,原子核的秘密逐漸被揭開了。
1911年,盧瑟福提出了原子的行星模型。他認為原子猶如一個小小的太陽系,中間是原子核(相當於太陽),集中了原子質量的極大部分;周圍是電子(相當於行星),圍繞著原子核旋轉。
1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮,使氮轉變成了氧,人類歷史上破天荒第一次實現了原子的人工轉變。幾千年來,鍊金術士們點石成金的夢想終於變成了現實。
1932年,英國物理學家查德威克發現了一種新的基本粒子,這種粒子不帶電荷,被稱為中子。這一突破性的發現不僅導致了現代原子核理論的建立(原子核由質子和中子組成),而且為人們提供了一種轟擊原子核的強有力的新型“炮彈”。
1934年,法國科學家約里奧·居里和伊倫·居里在用α粒子轟擊鋁時,發現了人工放射性,這一發現引起了許多科學家的極大興趣。從此,開始了大量製取人工放射性同位素的工作。
不久,年輕的義大利物理學家費米也著手製取放射性同位素。他的實驗有個特點:他是用中子而不是象約里奧·居里那樣用α粒子去轟擊各種元素。費米所以用中子作為“炮彈”去轟擊原子核,道理是很簡單的:因為原子核是帶正電荷的,所以帶有兩個正電荷的α粒子會被原子核所排斥,而不帶電荷的中子必然比較容易接近並進入原子核內。
費米制取放射性同位素的方法對許多元素都是非常有成效的。在很短的時間內,他製取了約50種新的放射性同位素。其中有許多是進行β衰變的。這種衰變方式是放出一個電子,相當於原子核內一箇中子變成了一個質子,也就是說,經β衰變生成的新同位素,其原子序數比原先的同位素增加了1。
92號元素鈾是當時最重的元素,那麼,鈾吸收一箇中子後發生β衰變的話,會出現什麼情況呢?顯然,結果將會產生93號元素,即所謂“超鈾元素”。
可以設想,這個“超鈾元素”大概是一個放射性元素。否則人們早已在穩定元素的行列中找到它了。還可以想象,這個元素衰變後,可能會形成一些原子序數更高的元素,例如94號元素。或許這將使我們有可能揭開元素數目限制的秘密,弄清鈾之所以是元素週期表中最後一個元素的原因。
正是上述想法強烈地吸引著費米,激勵著費米用中子去轟擊當時最重的元素鈾,從而導致了鈾核裂變現象的發現——這無疑是本世紀最重大的發現之一。
費米的實驗進行得很成功。鈾經中子轟擊後,產生了前所末見的新放射性,這種放射性由成分相當複雜的β射線所組成。費米對放射性強度衰減曲線進行了分析,結果表明,它包含四種半衰期:10秒、40秒、13分鐘和90分鐘。除了這四種半衰期外,他估計還至少有一種更長的半衰期。
我們知道,每種放射性同位素都放出自己特有的射線,並日具有自己特有的半衰期。因此,鈾經中子轟擊後產生的β放射性物質有五種半衰期,就表示生成了五種新的放射性同位素。
按照當時的一般看法,鈾經中子轟擊後形成的新放射性同位素,與鈾的原子序數不應相差很大。但根據已有的資料來看,從86號到92號元素,沒有一個同位素的半衰期與上述四種符合。於是費米就假定,他所發現的β放射性,是鈾俘獲一箇中子後經β衰變所形成的93號元索(或原子序數更高的元素)放射出來的。也就是說,他認為自己發現了所謂“超鈾元素”。
費米的這一發現在科學界引起了廣泛的注意。有一些科學工作者對費米的結論表示懷疑,認為他的實驗結果也可作別種解釋。不久,實驗證實91號元素鏷具有與費米所發現的半衰期為13分鐘的放射性物質相似的化學性質。是否費米所發現的就是元素鏷的同位素呢?總而言之,費米關於發現“超鈾元素”的結論看來是成問題的,這就是著名的“超鈾元素之謎”。
這時,“超鈾元素”的研究工作已在德國的一個實驗室中大力展開。德國科學家哈恩和梅特納對“超鈾元素”加以詳細研究之後,很快地看到,事情要比費米最初所設想的複雜得多。射線強度的衰減曲線表明,某些放射性物質可能並不是在中子轟擊時產生的,而是經過一段時間後才產生出來的。這就是說,這些放射性物質並不一定是鈾被中子轟擊時立刻產生的,而可能是經過幾次放射性衰變之後才形成的。