发现了一种重要的现象：放射性衰变

1897年，英国物理学家汤姆逊第一个用实验证明了电子的存在。汤姆逊是一位很有成就的物理学家，他28岁就当上了英国皇家学会会员，还担任了著名的卡文迪什实验室主任。他在研究阴极射线问题时，最终发现了电子的存在。电子的发现，让人们认识到自己对物质的认识还很肤浅，并促使人们开始进一步深入研究物质的结构。差不多同时，也是为了研究阴极射线问题，德国的科学家威廉·康拉德·伦琴（1845～1923），在1895年发现了一种新的射线——X射线。因为当时不知道这种射线到底是什么，所以就借用了数学上假设未知数为X的做法，把它命名为X射线。后来人们为了纪念发现这种射线的科学家，又把这种射线称为伦琴射线。

J·J·汤姆逊

X射线的确很神奇，当大家从伦琴那里得到了关于它的信息的时候，马上有了很大的兴趣。1896年初，法国科学家彭加勒收到了伦琴寄给他的论文和照片，他把这些照片和论文在1月20日的法国科学院的会议上展示了出来，于是很多法国的科学家也投入到进一步研究之中。X射线的产生是否与真空玻璃管中强烈的磷光有关？所以，彭加勒在会上还提出一种假设：被日光照射而发磷光的物质会不会也能发出一种看不见的、有穿透能力的、类似于X射线的射线？说者无心，听者有意。彭加勒的这个假设给法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔（1852～1908）留下了深刻的印象，也给了他一种启发。会议结束之后，他回到家中，立即就开始了这方面的研究。

伦琴

贝克勒尔

贝克勒尔的研究很快就取得了一定的进展，1896年2月24日，贝克勒尔就向法国科学院提交了一篇名为《论磷光辐射》的报告。在报告里，他通过研究发现，一种含铀的矿石在阳光下曝晒几小时后能发出一种射线。这种射线能穿透黑纸让照相底片感光。贝克勒尔和彭加勒一样，他认为，这种射线类似于X射线。

为了进一步搞清楚所发现的到底是什么，贝克勒尔准备再重复做实验，但天公不作美，连着几天都是阴天，他只得用黑纸包好底片，把底片和铀盐等实验用的东西随手就放进了实验室的抽屉里。又过了几天，到了1896年3月1日，贝克勒尔为了向第二天的科学院会议提供一些实验资料，他就冲洗了一张底片。让他感到目瞪口呆的是，底片上被铀盐压着的部分竟然被彻底感光了。开始，他以为，是不是这张底片的质量出问题了。于是，他又冲洗了一张底片，没有想到显示出来的结果居然是跟那一张一样，也是有铀盐压着的地方被感光了。面对这样的结果，贝克勒尔想，看样子不像是照相底片出了问题，可能是铀盐在没有光照射的情况下也能够发出某种射线。为了验证一下自己的这种想法，贝克勒尔在暗室内准备了一张新的照相底片、一个带有铝隔板的干板夹和一个纽扣形状的铀盐片，并不让铀盐被阳光照射，然后就把它们放在一起，底片和铀盐之间还隔着铝隔板。就这样，在一片黑暗的情况下，静静地等待了5个小时之后，贝克勒尔把这张底片也给冲洗了出来，这张底片也被感光了，看来自己的想法应该是对的。

贝克勒尔发现这种现象并不是X射线，但也是一种很重要的现象，后来被称为放射性现象。在当时，贝克勒尔自己并没有意识到这一点，并不认为这是一种新的现象。他还认为，从铀盐放出的射线是由于太阳光对铀盐的照射而产生的。他未从这一错误观念中解脱出来。他对自己观察到的现象的解释是：虽然没有太阳光照射，但磷光现象中产生的那种看不见的射线的寿命要比磷光的寿命要长，所以磷光消失之后仍然还会有这种看不见的射线。(www.xing528.com)

到1898年，祖籍波兰的法国科学家玛丽·居里（1867～1934）在连续发现几种能够发生类似现象的物质之后，才给这些物质取个名字，称为放射性物质，对应的现象就是放射性现象。

放射性物质发出的这种放射线对人的身体是具有很大危害的，但是，在人们刚开始发现放射性现象的时候，并不知道它的危害。贝克勒尔就是由于在毫无防护的情况下长期接触这些放射性物质，使得自己的身体健康受到了非常严重的损害，他只活了50多岁就去世了。科学界为了表彰他的杰出贡献，曾经就将放射性物质放出的那种看不见的射线定名为“贝克勒尔射线”。1975年，第15届国际计量大会为纪念法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔，将放射性活度的国际单位命名为贝可勒耳，简称贝可，符号Bq。放射性元素每秒有一个原子发生衰变时，其活度即为1贝可。

在铀盐里，贝克勒尔发现了那种看不见的但是穿透力特别强的射线，虽然他自己并不是很清楚那到底是什么。不过，在随后不久，居里夫妇在研究镭这种物质放出的类似的射线时发现，这种射线通过磁场后居然被分成了两束。到了1906年，卢瑟福（1871～1937）在重复居里夫妇的实验时，由于采用了磁场的强度又高了许多，结果原来分成两束的射线又被分成了3束（见图所示）。面对这3束射线，后来的人们经过认真的研究之后，终于发现了他们的真实面目，与此同时，为了更好地描述这3种射线，科学家们还把这3束射线分别称为α射线、β射线和γ射线。其中α射线是由带正电的高速度的氦原子核组成的；β射线是由速度很大的电子组成的；而γ射线则是一种波长极短，不带电荷的穿透力极强的电磁波。因此，α射线也被称为α粒子，β射线也被称为β粒子，而γ射线也被称为γ粒子或γ光子（在前面就用过这个词）。

现在科学家们已经知道，每一种元素的原子核在受到中子的轰击后，多半都会变成一种或多种特定的具有放射性特征的原子核，这些新生成的原子核往往都是不稳定的，它们会很快地发生一些放射性变化，而伴随着这些变化一般都会放出α射线、β射线和γ射线。因此，人们可以通过向一种元素的原子核上人为地添加中子，使它们变成还是属于这种元素的别的原子。由于这样的原子常常是有放射性的，从元素来讲它们又和原来的原子是属于一家的，所以它们通常就被称为放射性同位素。

镭的放射性实验

放射性同位素的原子核是不稳定的，它能自发地放射出α射线、β射线和γ射线而转变为另一种元素或转变到另一种状态，这个变化的过程被称为衰变。衰变是放射性原子核的基本特征。但放射性同位素每个核的衰变并不是同时发生的，而是有先有后。为了描述衰变过程的快慢，科学家是这样定义半衰期的，就是放射性元素的原子核数量因为衰变而减少到原有的原子核数量的一半时所需要的时间。例如，有某种放射性同位素的原子核100万个，10个小时之后，经过衰变还剩余这种原子核50万个，然后再经过10个小时，剩余的原子核数量就变成了25万……这种“减半”的过程会一直持续下去，那么这里的10小时就是这种放射性同位素的半衰期。那么，在粒子中，原子核的数量是很大的，而且实际上，核的数量还会要多得多。半衰期反映出元素衰变的快慢，衰变越快的元素，半衰期越短；衰变越慢的元素，它的半衰期也越长。半衰期是放射性同位素的一个特定常数，就像一个标志一样，它基本上不随外界条件（诸如温度、压力、湿度等）的变化和元素所处状态（诸如单质、化合物、固态、液态等）的改变而改变。