從泡利提出中微子概念至今已有80餘年，在中微子假說的提出、中微子的發現及研究中微子的過程中一波九折，其中有不少很有趣的故事，使本來就像幽靈的中微子顯得更加神秘，我們連載介紹其中最精彩的部分。連載二的內容為：天然放射性/ 原來有“三劍客”。

倫琴在巴黎法國科學院宣讀關於發現X射線的報告時，眾多的聽眾中有一位法國人貝克勒爾（A.H.Becquerel）對X射線與熒光之間有什麼內在的聯絡很感興趣，這是因為貝克勒爾家族曾多年從事鈾鹽熒光的研究。他在1880年就製備過一種鈾與鉀的複合硫酸鹽，這種鈾鹽在太陽光的紫外線激發下能產生熒光。為了研究X射線與熒光之間的關係，貝克勒爾準備重新仔細研究鈾鹽。

他把未感光的照相底片用黑紙包好，將鈾鹽放在黑紙上，然後放到陽光下照射。雖然貝克勒爾知道日光中的紫外線能使鈾鹽產生熒光，而鈾鹽會不會產生使底片感光的X射線則需要實驗的驗證。幾個小時以後，他把底片拿去沖洗。結果正如他所期待的那樣，底片不但感光了，而且在底片上清楚地顯示出鈾鹽的影像。在多次的重複實驗中，他又在鈾鹽和底片之間放上某些中間打孔的金屬板或硬幣等物體，所得結果使他非常高興，因為每次實驗在底片上均留下了所放置物體的影像。貝克勒爾根據實驗結果很快寫出了實驗報告，並在1896年2月24日法國科學院的會議上宣讀了報告。他的結論是：鈾鹽經過日光照射以後能夠發射出一種類似X射線的射線，它也能穿過黑紙、玻璃等其它物質能使底片感光。

貝克勒爾很快發現了新的問題。因為馬上又要到法國科學院開例會的日期了，他打算重複再做上述實驗。貝克勒爾準備好底片後天氣突然變陰了，沒有太陽光就無法進行實驗，他只好把底片暫時放入抽屜，並在包著黑紙的底片上撒了一些鈾鹽，想等出太陽後拿出去照射。可天公不作美，一連數天都是陰天，貝克勒爾有些著急，雖然他認為這時沖洗底片不會有什麼好的結果，但還是沖洗了其中的一張，其結果可大大在他的意料之外。在未受任何日光照射的情況下，鈾鹽卻在底片上留下了比以往更黑、更深的陰影。這是怎麼回事？多次重複實驗之後貝克勒爾得到了確切的結果：暗室中製備的鈾鹽樣品未經過任何日光照射仍能放射出射線使底片感光。很顯然，這是種天然的射線，與陽光的照射並無關係。

貝克勒爾

貝克勒爾又用不同型別的熒光物質進行實驗，證明並不是所有熒光物質都能發射這種射線，但只要是含有鈾元素的都能放射出這種能使底片感光的射線。而且，這種射線還具有使空氣電離、驗電器放電的本領。用含鈾但不發熒光的物質做實驗，同樣也能獲得使底片感光的結果。再進一步，將含鈾物質加熱熔化或將鈾鹽配製成溶液，破壞不了這種射線的放射能力。貝克勒爾終於得到了這種射線是從含鈾物質中放射出來的結論。實驗還證明，射線強度與鈾的含量成正比。當時獲得純鈾很困難，貝克勒爾從—個相識的化學家那裡得到了很少量的純鈾。他用純鈾代替鈾鹽進行實驗，所得底片上的陰影要比以往更深更黑，證明了鈾的確是放出射線的原始物質。

發現天然鈾發出射線的重要意義並不亞於倫琴發現的X射線，但當時沒有引起人們的足夠重視，不少人認為貝克勒爾發現的射線只是倫琴早已發現的東西。貝克勒爾所發現的射線與倫琴發現的X射線相比，某些觀察到的現象確實有點相似，它們都能穿透黑紙和不太厚的金屬層，都能使照相底片感光和使空氣電離。但在本質上，這兩種射線之間存在很大區別。X射線是在極稀薄的氣體中放電時發生的，通常氣壓要低到—個大氣壓的百萬分之一左右，需要在兩個電極間加上高電壓產生放電。而貝克勒爾發現的射線既不需加高電壓也不需要稀薄氣體的環境，且能連續發射。只是這種天然射線強度很弱，無法用它來拍人體骨骼的透視片，而用 X射線拍一張手部透視照片只需幾分鐘甚至幾秒鐘。

【放射性元素】瑪麗·居里（M.Curie）當時正在巴黎大學求學，她對貝克勒爾發現的射線產生了濃厚的興趣。貝克勒爾雖知鈾發出的射線能使空氣電離，但沒有測定過電離空氣的強度。居里夫人從研究鈾鹽開始，她用丈夫居里（P .Curie）發明的靜電計可以測出鈾射線使空氣電離的程度，並進一步精確測定鈾射線的強度。這種方法比貝克勒爾用底片感光測定鈾射線的強度要簡便快速得多，而且測量結果精確。

瑪麗·居里

根據實驗測定的結果，居里夫人對鈾射線有了更深的瞭解，她得出的結論是：鈾所發出的射線強度正比於所用鈾的數量，而同鈾與其它元素結合的狀態無關。這種射線不受外界條件如光、溫度和壓力等變化的影響，是鈾元素具有的一種固有特性。居里夫人在實驗中還發現釷也具有發射射線的特性，之後又發現了放射性更強的釙和鐳。她把這種能夠發射射線的現象稱為“放射性”，而把能發射射線的元素稱為“放射性元素”。

天然放射性這一劃時代的發現使人們對物質的微觀結構有了更新的認識，貝克勒爾與居里夫婦共同獲得了1903年的諾貝爾物理學獎。

盧瑟福（E. Rutherford）1895年來到英國著名的卡文迪什實驗室學習和工作。開始時他參加研究剛發現不久的X射線，當貝克勒爾發現天然放射性後，盧瑟福在實驗室主任湯姆孫（J. J. Thomson）的建議下轉向研究天然放射性。他把鈾裝在開有一個小孔的鉛罐裡，鈾的射線只能從小孔射出一小束，嘗試用紙張、雲母、玻璃、鋁箔以及各種厚度的金屬板去遮擋這束射線。他發現鈾的輻射是複雜的，至少有兩種貫穿物質能力明顯不同的輻射——一種非常容易被吸收，只要一張紙就能完全擋住，他稱為阿爾法（α）輻射；另一種具有極強的貫穿本領，幾十釐米厚的鋁板也不能完全擋住，他稱為貝塔（β）輻射。（α 是希臘字母的第一個字母，β 是第二個字母）。盧瑟福的論文1899年初發表在《哲學雜誌》上。

盧瑟福

正是在這一時期，居里夫婦發現了放射性更強的鐳之後，開始用鐳來進行這類實驗，並在實驗中加上磁場來研究鐳的射線特性。這個訊息傳到了英國後卡文迪什實驗室主任湯姆孫很是興奮。用磁場研究射線是他最拿手的，他正是利用磁場、電場研究陰極射線而發現電子的。他立刻用更強的磁場來研究鈾射線（這時他手中還沒有新發現的鐳），他從實驗現象分析應該還有一種比α 和β 穿透力更強的射線存在。1900年，法國人維拉德（P.U. Villard）透過鐳的輻射實驗確認了這第三種射線，它不受磁場的影響，與X射線非常類似，後來盧瑟福把它稱為γ 射線。盧瑟福因研究放射性物質及對原子科學的貢獻而榮獲1908年諾貝爾化學獎，他自己也感到有些意外，他曾風趣地說：“我竟搖身一變成為一位化學家了。”“這是我一生中絕妙的一次玩笑！”。

在多位科學家的努力下，在之後的十餘年中，天然放射性中的α、β、γ 這“三劍客”的性質逐漸清楚了，α 射線是帶正電的氦原子核流，β 射線是帶負電的電子流，而γ 射線是不帶電的電磁波。

天然放射源中的α、β、γ 射線