瀝青鈾礦中一種強放射性的新物質
瀝青鈾礦的輻射,遠比它所含的鈾所能解釋的強烈——於是居里夫婦追出了一種新元素:鐳。
一塊黑色礦石放出的能量,遠多於其中的鈾所能解釋的——於是兩個人動身去尋找:石頭裡還藏著什麼。
核心想法
1896 年,亨利·貝克勒發現,鈾會悄無聲息地、全憑自己放出看不見的射線。瑪麗與皮埃爾·居里著手仔細測量這些射線——卻注意到一件怪事。那種叫瀝青鈾礦的天然礦石,「活度」竟數倍於它的含鈾量所應有的。石頭裡一定還有別的東西,雖只是極微的痕量,放射性卻遠強於鈾本身。
他們把礦石一遍遍溶解、再結晶——每一步都跟著射線走,而不去稱重量——把那份隱藏的活度一次次濃縮。析出的,不是一種、而是兩種新元素:釙,瑪麗以她的祖國波蘭為之命名;以及隨後那第二種,活度還要高出數百倍——他們叫它鐳,取自拉丁文的「射線」。
它是如何誕生的
瑪麗·居里選放射性作博士課題,恰恰是因為幾乎沒人在做。皮埃爾本已是出色的物理學家,卻放下自己的工作來加入她;他們的實驗室,是一間漏雨、不供暖的棚屋。他們的關鍵工具,是皮埃爾親手做的一台靜電計,靈敏到能讀出射線在空氣中激起的微弱電流——於是他們能把放射性「看作」錶盤上的一個數字。
當瀝青鈾礦讀數高得離譜,他們選擇相信數字、而非成見,一路追了下去。化學家古斯塔夫·貝蒙幫著把鐳從礦石裡取出,光譜學家歐仁·德馬爾賽則一錘定音:他在這份物質的輝光裡找到一種全新的顏色——一條任何已知元素都無法認領的譜線。1898 年 12 月他們宣告鐳時,它仍與鋇混在一起;要從中分出一丁點純淨、可稱量的鐳,還要讓瑪麗再苦幹四年。
它為何重要
在此之前,原子被認為是永恆而不可破的。放射性是第一個暗示:有些原子並不安分——它們會從內部把能量拋擲出來。就這一個事實,把原子撬開了。它徑直通向原子核的發現、通向核能,也通向藏在岩石裡的一台鐘——它告訴我們,地球已有數十億歲。它還交給醫學一件對抗癌症的新武器。
一個可以想像的畫面
想像一萬個永遠打不開的密封罐——可每個罐裡都有一隻小鈴,會在你無法預知的某一刻、就在它裂開的瞬間,恰好響一聲。你永遠不知道下一個響的是哪一罐。然而,只要數一數每分鐘響幾聲,你就能精確地說出:這一整批正以多快的速度壞掉,以及哪種罐子最先壞。居里夫婦同樣看不見單個原子。他們數的是那些「鈴聲」——射線——單憑這陣鈴響,就追出了一種從沒有人親眼見過的元素。
它的位置
貝克勒發現了射線;居里夫婦則找出射線背後的元素,並讓放射性成為可以測量的東西。從這裡,一條線徑直通向盧瑟福的原子核(1911),通向愛因斯坦的 E = mc²——他曾建議,不妨先用「鐳鹽」來檢驗它——再一路通入整個核世紀。它在另一層意義上也是里程碑:瑪麗·居里成為第一位獲得諾貝爾獎的女性,也是史上唯一在兩門不同科學中獲獎的人。
Les diverses raisons que nous venons d'énumérer nous portent à croire que la nouvelle substance radioactive renferme un élément nouveau, auquel nous proposons de donner le nom de radium.