盧瑟福
20世紀(jì)初，科學(xué)技術(shù)的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)層出不窮，物理學(xué)上的發(fā)現(xiàn)尤其如此。繼居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳之后，一些新的放射性元素如錒等也相繼發(fā)現(xiàn)。由此，探討放射現(xiàn)象的規(guī)律以及放射性的本質(zhì)，成為首要的任務(wù)。這方面貢獻(xiàn)最大的要算盧瑟福和索迪。
盧瑟福1871年出生于新西蘭，1895年到英國(guó)作湯姆孫的研究生。他最初研究鐵的磁性，到英國(guó)前就發(fā)明了無線磁檢波器。但他的興趣在于基礎(chǔ)研究，因而他沒有像以后的馬可尼、波波夫那樣去發(fā)展無線電的應(yīng)用。在獲悉α射線發(fā)現(xiàn)的消息后，他同湯姆孫合作研究鈾的放射性對(duì)氣體的電離作用。1898年，他發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物所發(fā)出的射線有兩種不同的類型：一種極易被吸收，他稱之為α射線;另一種有較強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)，他稱之為β射線。1899年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)釷的表面有一種放射性的重氣體，他稱之為“射氣”。隨后，鐳和其他放射性元素的射氣也相繼被發(fā)現(xiàn)。盧瑟福在英國(guó)青年化學(xué)家索迪的合作下，對(duì)鐳射氣進(jìn)行精密研究，發(fā)現(xiàn)它是一種具有暫時(shí)放射性的惰性氣體，并且發(fā)現(xiàn)，在射線達(dá)不到的地方，只要射氣可及，就有居里夫人所說的“感生放射性”產(chǎn)生。由此澄清了所謂感生放射性并不是放射線的“二次射線”，而是由于射氣附在周圍物質(zhì)表面上所造成的。1901年底，他們用化學(xué)方法提取釷，發(fā)現(xiàn)提取的釷化物的放射性明顯地降低了，而殘?jiān)?他們稱之為釷X)卻有極強(qiáng)的放射性。可是一個(gè)月后(1902年初)，殘?jiān)姆派湫韵Я耍Q化物卻恢復(fù)了原有的放射性。為了解釋這個(gè)使人困惑的現(xiàn)象，他們經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)研究，認(rèn)為可以把釷的放射性看成釷X的生成和釷X放射性衰減的綜合效果，得出了釷→釷X→射氣→沉積物的生成圖式，并總結(jié)了鐳、鈾等的變化規(guī)律，繪制了單種放射性物質(zhì)的放射性強(qiáng)度隨時(shí)間變化的曲線。在此基礎(chǔ)上，他們于1902年秋提出放射性元素的嬗變理論。1903年，盧瑟福和索迪正式宣布：放射性原子是不穩(wěn)定的，它們自發(fā)地放射出射線和能量，衰變成另一種放射性原子，直至成為一種穩(wěn)定的原子為止;每一種放射性原子的放射性強(qiáng)度都按指數(shù)關(guān)系隨時(shí)間不斷減弱，也就是說，它們?cè)谝粏挝粫r(shí)間里有一定的(不隨時(shí)間變化的)衰變幾率，這種幾率只同放射性物質(zhì)本身的特征有關(guān)，而同其他任何因素?zé)o關(guān)。
這一理論的提出，輕而易舉地解釋了放射性元素為什么會(huì)放出巨大能量。在提出元素嬗變理論之后，盧瑟福、索迪等人進(jìn)一步研究放射性元素遞次變化的線索。他們發(fā)現(xiàn)鐳是鈾衰變而成的，鈾的半衰期大約是幾百萬年，鐳的半衰期是1000多年，隨后經(jīng)歷了半衰期都很短的三個(gè)階段，又變成了半衰期較長(zhǎng)的放射釙，最后變成穩(wěn)定元素鉛。
盧瑟福和索迪1903年發(fā)表的元素嬗變理論是科學(xué)史上革命性的理論，它打破了自古代希臘以來人們始終相信的原子永遠(yuǎn)是不生不滅的傳統(tǒng)觀念，而認(rèn)為一種元素的原子可以變成另一種元素的原子。
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