沥青铀矿中一种强放射性的新物质
沥青铀矿的辐射,远比它所含的铀所能解释的强烈——于是居里夫妇追出了一种新元素:镭。
一块黑色矿石放出的能量,远多于其中的铀所能解释的——于是两个人动身去寻找:石头里还藏着什么。
核心想法
1896 年,亨利·贝可勒尔发现,铀会悄无声息地、全凭自己放出看不见的射线。玛丽与皮埃尔·居里着手仔细测量这些射线——却注意到一件怪事。那种叫沥青铀矿的天然矿石,「活度」竟数倍于它的含铀量所应有的。石头里一定还有别的东西,虽只是极微的痕量,放射性却远强于铀本身。
他们把矿石一遍遍溶解、再结晶——每一步都跟着射线走,而不去称重量——把那份隐藏的活度一次次浓缩。析出的,不是一种、而是两种新元素:钋,玛丽以她的祖国波兰为之命名;以及随后那第二种,活度还要高出数百倍——他们叫它镭,取自拉丁文的「射线」。
它是如何诞生的
玛丽·居里选放射性作博士课题,恰恰是因为几乎没人在做。皮埃尔本已是出色的物理学家,却放下自己的工作来加入她;他们的实验室,是一间漏雨、不供暖的棚屋。他们的关键工具,是皮埃尔亲手做的一台静电计,灵敏到能读出射线在空气中激起的微弱电流——于是他们能把放射性「看作」表盘上的一个数字。
当沥青铀矿读数高得离谱,他们选择相信数字、而非成见,一路追了下去。化学家居斯塔夫·贝蒙帮着把镭从矿石里取出,光谱学家欧仁·德马尔赛则一锤定音:他在这份物质的辉光里找到一种全新的颜色——一条任何已知元素都无法认领的谱线。1898 年 12 月他们宣告镭时,它仍与钡混在一起;要从中分出一丁点纯净、可称量的镭,还要让玛丽再苦干四年。
它为何重要
在此之前,原子被认为是永恒而不可破的。放射性是第一个暗示:有些原子并不安分——它们会从内部把能量抛掷出来。就这一个事实,把原子撬开了。它径直通向原子核的发现、通向核能,也通向藏在岩石里的一台钟——它告诉我们,地球已有数十亿岁。它还交给医学一件对抗癌症的新武器。
一个可以想象的画面
想象一万个永远打不开的密封罐——可每个罐里都有一只小铃,会在你无法预知的某一刻、就在它裂开的瞬间,恰好响一声。你永远不知道下一个响的是哪一罐。然而,只要数一数每分钟响几声,你就能精确地说出:这一整批正以多快的速度坏掉,以及哪种罐子最先坏。居里夫妇同样看不见单个原子。他们数的是那些「铃声」——射线——单凭这阵铃响,就追出了一种从没有人亲眼见过的元素。
它的位置
贝可勒尔发现了射线;居里夫妇则找出射线背后的元素,并让放射性成为可以测量的东西。从这里,一条线径直通向卢瑟福的原子核(1911),通向爱因斯坦的 E = mc²——他曾建议,不妨先用「镭盐」来检验它——再一路通入整个核世纪。它在另一层意义上也是里程碑:玛丽·居里成为第一位获得诺贝尔奖的女性,也是史上唯一在两门不同科学中获奖的人。
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.