道尔顿色盲与最小的皇冠：费米的重大发现与诺贝尔奖

如果给你一个杠杆，你将撬起地球！

如果给你一个原子，你能改变世界吗？

地球到底是由什么组成的？这既是一个科学疑问，又是一个哲学命题。科学家们从化学和物理学的角度研究和揭示地球的秘密。偶然的发现、丰富的想象力和严谨的科学实验，让人类发现地球是由空间、时间和物质组成的。200年前，科学家用望远镜和显微镜发现：在宏观世界里，宇宙是最大的单位；在微观世界里，分子似乎是物质中最小的单位。能量在哪儿呢？

能量到处存在，无奇不有

见证奇迹的时刻到了。1803年初的一天，英国化学家、物理学家和气象学家约翰·道尔顿穿着一套邋里邋遢的破衣服，发着牢骚：“我的视力越来越不行了，看东西老是有重影。”学生们调侃道：“如果观察分子发现了重影，这预示着重大科学发现。”“如果真是重大科学发现那就好了。”道尔顿患有先天性色盲，没有绚丽多彩的世界。没有色彩的世界会是什么样子呢？

原子之父、现代化学之父——约翰·道尔顿

在实验室里，道尔顿眯缝着眼，再一次分析一个分子结构：一个圆点，一个圆点……还有重影。突然，他大叫：“天哪！这不是重影。”道尔顿恍然大悟：分子并不是物质中最小的单位。分子里还有神秘的世界，还有说不上来的东西。

当科学研究走入死胡同时，用什么方法解决呢？假设和猜想。道尔顿提出了原子的假说：一切化学都是原子的运动。9月6日，在一张破桌子上，道尔顿写下了世界上第一份原子量表。氢、氧、氮、碳、硫、磷等6个元素出现在这份原子量表上。原子量表为后来测定元素的原子量开辟了光辉道路。从此，化学成为一门精细的科学。

大胆设想，小心求证。1808年，约翰·道尔顿发表了《化学哲学新体系》，描述了不同的原子和分子。约翰·道尔顿开创了原子理论，开启了原子时代的大门。他想不到自己的发现让世界改变了模样。原子，是最小的皇冠，又是最重要的皇冠。

一切物质都是由分子组成的，分子又由许多原子组成。自从道尔顿发现了原子之后，科学家们一直猜想：原子就是一个小得不能再小的玻璃球，里面再也没有什么花头了。1911年，新西兰物理学家、原子核物理学之父欧内斯特·卢瑟福发现了原子内部构造的秘密：原子由原子核和电子组成。原子的中央是带正电的原子核，原子核的周围是不停地绕核运动的带负电的电子。

随着科学技术的发展，科学家们相继发现了原子核、质子、中子、电子、离子及正电荷、负电荷等，建立了许多原子学、原子结构、原子模型学说。原子学变成一种专门学科和重要学科。

时过境迁。一位科学家研究核物理、粒子物理、统计力学，对量子理论做出了突出的贡献，用中子轰击铀元素，发现铀放射性，获得核能利用的几项专利，并荣获1938年诺贝尔物理学奖。他就是美籍意大利物理学家恩里科·费米。

1808年，约翰·道尔顿在《化学哲学新体系》中描述了不同的分子和原子

1901年9月29日，恩里科·费米出生于意大利罗马的一个天主教家庭。准备高考吧！大多数学生选择最简单的命题，以提高分数。17 岁的费米在考试中选择了最难的推导和求解偏微分方程、傅里叶分析解决方案中的应用等研究生的命题。费米在入学考试中取得了第一名。罗马大学考官朱塞佩·皮塔雷利教授认为：这小子太聪明了，很快就会获得博士学位。

1925年，24 岁的费米成为罗马大学教授。一次，主持人喊道：“请未来的量子物理学家费米同学演讲。大家欢迎！”费米同学噌的一声跳上讲台……“你上来干什么？砸场子吗？”“你不是叫我演讲吗？”“我没叫你，我叫费米博士。”“我就是……”在一片哄堂大笑中，嘴上没毛的费米博士灰溜溜地开讲了。

1934年1月，约里奥·居里夫妇宣布：用α 粒子轰击元素，会产生放射性。3月，费米想看看自己用中子轰击元素，会不会诱导放射性。费米的科研小组用铂、铝、铅、钍和铀等22 种不同的放射性元素进行试验，大部分不产生新元素。当用中子轰击92号元素铀时，费米发现铀立刻激活了，并放射出新元素。由于中子进入铀原子核里，铀的原子量增加而转变成93号新元素——镎。

恩里科·费米(www.xing528.com)

1934年3月25日，意大利的科学杂志报道：费米发现了中子诱发的放射性新元素——93号镎。这份实验报告发表后，世界各国的报纸立即进行了报道，轰动了化学界和物理学界，也留下许多谜团，引起科学家们激烈持续的争论。当时，物理学家还没有检测手段，不能对新元素进行精确分离和分析。

1934年10月，费米的科研小组又有一项重大发现：慢中子比快中子更容易捕获，更容易引起被辐射物质的核反应。当慢中子轰击铀和钍时，会发射出射线。费米认为他创造了新的元素，而且是裂变产物。费米预言：铀的放射性将改变世界。

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原子

原子（Atom）是物质粒子。它是化学变化中的最小微粒，物理结构中的基本粒子。每一个原子都由一个原子核以及若干围绕原子核运行的电子组成。原子很小很温顺，但发起威来力量很大。

原子结构

中子辐射产生新的放射性元素，核反应带来慢中子，几乎所有元素在中子轰炸下都会发生核变化。这是人类第一次发现人工可以制造核反应、核辐射。1938年11月10日，37 岁的费米获得了诺贝尔物理学奖。费米与妻子劳拉·费米一起到瑞典的斯德哥尔摩参加颁奖仪式。他没有回到令他伤心的意大利，而是来到美国纽约市。他们申请永久居留权，成为美国公民。

在第二次世界大战期间，费米在美国参加“曼哈顿”计划，领导洛斯·阿拉莫斯国家实验室，指导美国研制原子弹。最为人知的是设计建造了世界上第一座核反应堆——芝加哥“Pile-1”。他被广泛认为是一位极少数理论与实验研究都取得重大成就的物理学家。费米曾协助爱德华·泰勒研制美国第一颗热核炸弹——氢弹。1945年7月16日，他出席了美国第一颗原子弹“三位一体”测试。在那里，他用“费米法”估计原子弹的当量，十分准确。

二战结束后，费米与罗伯特·奥本海默曾向美国政府建议成立美国原子能委员会。他从道德上和技术上强烈反对发展核武器。费米十分后悔自己的科学发现给人类带来了灾难。

费米在许多科学领域都有贡献，许多奖项、概念和机构以费米的名字命名，包括费米奖、费米研究所、美国费米国家加速器实验室、费米伽马射线太空望远镜、费米核电站和合成元素镄。1954年11月28日，费米在美国的芝加哥去世。原子很小，但改变了世界。

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放射性与射线

放射性，是指原子核发射电离辐射，放出各种射线的现象。射线的穿透性很强，能使空气变化，也可让照相底片感光。强大的射线能损伤和破坏人类的遗传密码，引起基因突变和染色体畸变，使人罹患放射病，无法医治。

α 射线的放射性：一个原子核放射出一个α 粒子

元素放射性有利有弊