|
在運氣還沒到來之前 我們應(yīng)該積攢的是實力 ... 如果說這個世界上有一種人是注定要拿諾貝爾獎的 那么這對夫妻檔絕對就是擁有這種天賦的一類人 他們來自史上最強的科學(xué)世家——居里家族 在這個擁有最強大腦的家族中，包括他們在內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過五個獲得諾貝爾獎的人 左伊蕾娜·約里奧·居里，右弗雷德里克·約里奧·居里 這對夫婦檔的妻子是居里夫婦的女兒伊蕾娜，丈夫是居里實驗室的助手弗雷德里克·約里奧 后人稱他們?yōu)榧s里奧·居里夫婦或者小居里夫婦 這么強大的背景早已讓他們的人生贏在起跑線上了 更過分的是他們曾因為三次重大失誤把諾貝爾獎三次拱手讓人 最后他們還是因為“發(fā)現(xiàn)和合成人工放射性元素”而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎 但之前的三次失誤也足夠把居里夫人氣得從墳?zāi)估锩嫣鰜砹?/p> 小居里夫婦在實驗室 第一次是與中子擦肩而過 第二次是視正電子而不見 第三次是打開核裂變的大門，然后又把這扇大門直接關(guān)上走人 也就是說，如果他們能抓住這三次機會，他們就會獲得四次諾貝爾獎，你沒聽錯就是四次 目前世界上拿最多次諾貝爾獎的也就是她的母親——居里夫人拿了兩次諾貝爾獎而已 居里夫人和她的兩個女兒，左邊是伊蕾娜·居里 第一次與諾貝爾失之交臂——與中子擦肩而過 其實中子的概念是由盧瑟福在1920年的一次學(xué)術(shù)報告中提出的 那時他對“質(zhì)子-電子”模型產(chǎn)生了極大的懷疑 他預(yù)言道：“在某些條件下，一個電子有可能更緊密地同氫核相結(jié)合，從而形成一個中性偶極子” 1928年玻特和貝克爾用天然放射性元素釙（Po）放出的α粒子轟擊鈹 得到一種穿透力很強的未知射線，當(dāng)時他們猜測這是一種γ射線 歐內(nèi)斯特·盧瑟福 小居里夫人為了研究這種未知射線，便用這種未知射線去轟擊石蠟和其他含氫物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)此時會放出速度極大的質(zhì)子 然而γ射線是由質(zhì)量幾乎為零的光子組成的，本身并不具有從原子中打出質(zhì)子所需要的動量 即使意識到這一巨大的矛盾，但他們還是沿著玻特的錯誤思路繼續(xù)走了下去 牽強地認為這種未知射線是一種高能的γ射線 于是在1932年1月18日，他們就草草地將這一實驗現(xiàn)象和結(jié)果寫成了論文 小居里夫婦的實驗原理圖，不可見粒子其實就中子 而當(dāng)查德威克看到他們夫妻倆發(fā)表的論文時，真的是喜出望外——這不就是我一直苦苦找尋了十多年的中性粒子嗎！ 于是查德威克馬上動手重復(fù)了約里奧·居里夫婦的實驗 并且把這種未知射線引入磁場中，發(fā)現(xiàn)這種射線并不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以確定它就是由中性粒子組成的 由于小居里夫婦實驗有如此高的完成度，查德威克在之后不到一個月的時間就發(fā)表了自己發(fā)現(xiàn)中子的論文 查德威克 很快關(guān)于原子核的“質(zhì)子-電子”模型被推翻，新的原子核模型出現(xiàn) 而且因為中子是不帶電的，極易接近原子核 這也給核反應(yīng)帶來了一顆能夠直接打進原子核的“炮彈” 例如后面的鈾核裂變，人工放射性核素等都是用中子作為“炮彈”來實現(xiàn)的 可以毫不夸張地說，是中子轟開了人類進入原子能時代的大門 直接得益于約里奧·居里夫婦實驗的啟示，查德威克因此也榮獲1935年的諾貝爾物理學(xué)獎 伊蕾娜與愛因斯坦 這一項如此重大的發(fā)現(xiàn)就這樣從約里奧電居里夫婦指尖溜走 當(dāng)約里奧看了查德威克的論文后，他懊悔地用拳頭猛敲自己的腦袋說：“哎，我真的是笨，中子存在的80%證據(jù)我都有了，就是沒能點明！” 確實，這真的氣，但是又有什么辦法呢 但是更氣的事情是，這種情況還真的不止發(fā)生了一次 這一次，是對正電子視而不見 在1932年，美國物理學(xué)家安德森在研究宇宙射線對鉛板的轟擊時，他用云室拍到一種奇特的粒子徑跡 它與電子的徑跡十分相似，但是偏轉(zhuǎn)的方向卻是和電子相反的 安德森經(jīng)過對它質(zhì)量和電荷量的計算 認定這不是質(zhì)子而是一種帶正電荷的電子 這完美印證了1928年狄拉克方程預(yù)言的“存在一種與電子質(zhì)量相同而電荷相反的粒子” 這使人們認識到整個世界中存在著反物質(zhì)的“半邊天” 當(dāng)時那篇關(guān)于發(fā)現(xiàn)自由正電子的論文一發(fā)表，就立馬引起了世界性的轟動 安德森也同時摘得了1936年諾貝爾物理學(xué)獎的桂冠
卡爾·大衛(wèi)·安德森 然而實際上，安德森并不是觀察到正電子的第一人 當(dāng)時安德森發(fā)現(xiàn)正電子的消息傳到小居里夫婦那里 于是他們立馬翻出之前在云室中拍攝到的正電子軌跡的照片 然而當(dāng)時他們并沒有認真深究這一奇特的現(xiàn)象，而是錯把這種正電子理解為向放射源回流的電子 也就是說，在這短短的半年多時間內(nèi)，約里奧·居里夫婦再次錯過了發(fā)現(xiàn)正電子的機會與諾貝爾獎失之交臂
有人說約里奧·居里夫婦是因忽視學(xué)術(shù)交流才失去發(fā)現(xiàn)中子和正電子的機會 如果當(dāng)初他們有注意到盧瑟福的中子預(yù)言和狄拉克的正電子預(yù)言 就不會發(fā)生如此讓人惋惜的事情了 然而人生在世，總是得遇到點挫折的 小居里夫婦就是這么牛逼，在哪里摔倒，下次還在那里再多摔一次
很快地他們迎來了第三次與諾獎失之交臂的人生體驗——錯過核裂變的發(fā)現(xiàn) 而這次代替約里奧·居里夫婦登上諾貝爾領(lǐng)獎臺的是奧托·哈恩 他和查德威克發(fā)現(xiàn)中子一樣，完全的得力于約里奧·居里夫婦的實驗發(fā)現(xiàn) 在1938年，約里奧·居里夫婦開始用中子轟擊鈾元素的實驗 結(jié)果他們在反應(yīng)產(chǎn)物中分離出一種半衰期為3.5小時的放射性元素 但是他們認為這是一種新的神秘的“超鈾元素”，而且并沒有對此繼續(xù)深究下去
奧托·哈恩 當(dāng)哈恩看到小居里夫婦他們的論文時，戲劇性的事情再次發(fā)生了 他當(dāng)時激動得整個人像被雷劈中了一樣，急忙鉆進實驗室 接下來幾天緊張得連吃飯時間都不敢浪費，一直在實驗室做研究 在1939年1月16日他正式公布了找到了鈾核裂變的結(jié)果 這個使人類進入新紀元的發(fā)現(xiàn)也使哈恩獲得了諾貝爾化學(xué)獎 據(jù)說當(dāng)時約里奧還因此時把自己鎖在房間里幾天不肯說話
人家吃一蟄長一智，小居里夫婦是吃了三蟄才長了一智 在1932年9月，他們開始用α粒子去轟擊鋁原子核 然而別人做這個實驗時候都沒發(fā)現(xiàn)有正電子 就只是他們兩夫婦做的時候觀察到有正電子飛出
伊蕾娜與居里夫人 雖然當(dāng)時他們也覺得很奇怪，但還是不以為意地想把機器關(guān)了去休息 而此時一種神奇的現(xiàn)象出現(xiàn)了，他們發(fā)現(xiàn)鋁箔還是不斷地射出正電子，甚至持續(xù)了半個多小時才消失 這是時候他們才嗅到了一絲有大事要發(fā)生的味道
α粒子轟擊鋁原子核
放射性的磷同位素放出正電子，形成穩(wěn)定的硅同位素 于是他們重復(fù)了上面實驗，然后再逐漸減少α射線的能量 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，中子都完全停止放出了 但是正電子還是持續(xù)放出來，然而這不就是和天然放射性元素放出電子的情況一樣嗎 原來他們用α射線轟擊鋁原子核時，便產(chǎn)生了具有放射性的磷同位素 這種具有放射性的磷同位素會發(fā)射出正電子，逐漸變成穩(wěn)定的硅同位素 這個結(jié)果實在讓他們喜出望外，欣喜若狂
很快，他們便在《自然》雜志上發(fā)表了關(guān)于“人工放射元素的合成與研究”的論文 這個重大的發(fā)現(xiàn)為之后人工制造各種放射性同位素開辟了廣闊的道路 同時也圓了之前三次與諾獎失之交臂的遺憾 他們在付出了99%的汗水之后，終于迎來了最后那1%的靈感
確實，能夠擁有四次這么接近諾貝爾獎的體驗 是完全足以看出約里奧·居里夫婦在科研上的實力的 然而拘泥于陳舊的定念和缺乏對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的敏感性也是非常致命的 后來有人開玩笑道，居里家上輩子肯定是拯救了世界 上帝才會給他們連續(xù)送了三次諾貝爾獎，但這些遲鈍的家伙都沒有反應(yīng)過來 送到第四次的人工合成發(fā)射性元素的現(xiàn)象實在是太明顯了 如果他們還是發(fā)現(xiàn)不了，上帝可能就要去自殺了 內(nèi)容為【SME】公眾號原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)載 |
|
|
