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1、物理学史作业姓名：朱陈鹏班级：物理111班学号：2011211674放射性研究发展的历程宇宙射线的发现1911年在维也纳一片草地中完成了一个实验，给出了来自空中射线的暗示。这些 早期的暗示和线索，在探测被气球带上高空后得到证实。介子的探测是战前宇宙射线研究的最后一个主要发现，也是在这一时期，人们发 现了首例证据，证实在实验中观测到的介子特性与汤川假说中的介子很难吻合，其半衰期比 汤川理论预言的介子要长1多，起散射也弱得多，二战开始的情形也是如此，到1946年人 们才开始明白，事情比原来想想的还要糟，带负电的宇宙射线介子被原子吸收时，实际情况 比理论的预言要弱10到12个数量级。不到一年，另一个
2、宇宙射线实验把问题弄清楚了，原来宇宙射线中的介子，并不 是汤川预言的介子，而且，是所介子由弱相互作用衰变的产物；n介子更加不稳定，但它 却是强胡作用产生的，它的存在有几位理论物理学家事先做出了预言。1947年介子的发现， 标志着物质结构历史翻开了新的篇章，这一篇章至今仍未结束。回想一下到此已经发现的离子吧，电子、质子、中子、一种介子、光子和预言中的一种 中微子。数量真的不少了，但正如前面所提醒过的，人们再次希望这些基本离子能够足以解 释所有物质的结构和所有力的性质。质子和中子靠接力的场力将二者维系在一起，形成原子 核。电子和核形成原子，维系他们的是磁场力，其长量子是光子。伦琴和X射线的发现18
3、95年11月的发现之中，伦琴对赫兹和赫兹的学生勒纳在阴极射线上得到的结果很有 兴趣，尤其是勒纳把这种射线从真空管中移除一小段距离的方法，更令伦琴关注。11月8 日星期五上午，他下楼到宁静的实验室，在此重复上述实验，在实验过程中观察到的新现象， 在他论述X射线的第一篇论文中的其实部分做了描述，他写道“如果一个相当大的卢姆科夫 感应圈的放点可以穿过希托夫真空管，如果再用薄的黑纸板把真空管严密地笼罩住，那么在 意见黑暗的房子里人们可以看到，放在真空管附近的一个涂有波氧酸呗的纸屏将会山药这亮 光，或者说每当感性线圈放点时只凭就发出荧光，这种现象与涂层货背向这空管无关。当制 品离开真空管2M时，这种荧光
4、仍然可以看见。1月23日，在伦琴在维尔茨堡五里一血协会上作了关于X射线的报告，这是他对这个 题目作的唯一一次公开演讲。贝克勒尔1896年2月24日到3月2日。2月24日，贝克勒尔向科学院递交了这个课题的第一 篇论文，题目是论磷光的辐射。论文利用照片和定性技术描述，这是第一代研究得到典 型风格。但是，在第一篇论文中，既没有提到伦琴，也没有提至X射线。贝克勒尔的结论是 审慎的可靠的，我们所论述的磷光物质发射出一种辐射，这种辐射能够穿透不透光的纸。到了5月，贝克勒尔已经清楚地知道，所有他检查过的铀盐，无论是铀盐还是亚 铀盐，都有上述小型。既然只有铀盐才有磷光，因此，他决断地认为，新射线与磷光之间没
5、有什么必然的联系。从铀射线到放射性X射线的发现极大推动了电通过气体所引起的气体导电性的研究。在伦琴射线发现后的 几个月里，几个实验室几乎同时发现了 X射线有使带点提放电的能力。玛丽在更精确的研究贝克勒尔现象时，采用了同样的方法，从新近的工作中她得到了定 性的结论，铀射线和X射线一样可以使带点体放电。她决定对这种现象进行定量的研究，即 通过在两个电容板的一个板上涂上一层薄薄的铀化物或其他物质，观察获得的漏电率。和贝 克勒尔一样，她的实验也是桌面实验，她的电容极板间的距离是3厘米，每个电容极板的直 径是8厘米。通过实验她得到了三条结论。(1) 她不仅重新证实了贝克勒尔关于铀的发现，而且发现了一个新
6、的放射性物质，虽然 她独立地发现了放射性，但是她不是第一个。(2) 更为重要的是她在第一篇论文里的第二个结论。铀化物能够发射新射线的能力是铀 本身的一个性质，玛丽在此问题上作了更多的说明：所有铀的化合物都具有放射性， 一般来说，放射性越强，化合物的含铀量就越多。(3) 1898年4月的论文清楚地表明了玛丽的洞察力根据铀含量的增加而引起放射性的正常的增加量，就足以定量地判定沥青铀矿和一种含硫铀矿的放射性很反常。第一个粒子1895年，那时在类似的物理学会议上还没有人谈及基本粒子，因为基本粒子还未 被发现，宇宙射线也没有出现，唯一可束缚粒子的加速器是阴极射线管，相对论和量子论也 尚未出现。1945年
7、底，物理雪茄们已经十分熟悉电子、质子、种子、一种中微子和一种介子 了，宇宙射线已经做了丰富的研究。伦琴偶然发现了 X射线；4个月以后，备课勒尔发现铀自发地发射奇怪的铀射线。 而年亲的玛丽居里依靠自己的努力使贝克勒尔的发现卖出了第二步，她从科学原理的观点出 发，于1898年发表了一篇文章，放射性是莫忠原子的原子个体的特性，并生册亨，针对是 具有这种特性的一种元素。卢瑟福第一次在剑桥卫视不长但成果不烦的研究时，发现放射性射线有两种不同 的种类；阿尔法射线和贝塔射线。两年以后的1900年，巴黎的维尔拉发现了一种穿透性更 强的射线，伽马射线。阿尔法和贝塔射线的组成，在开始的时候引起了很多疑虑，知道许多
8、 年之后才被人们充分了解。卢瑟福在研究一种新的镭元素的放射性时，发现了在大约一分钟里失去了它火星 的一半，这是第一次观测到一种表征放射性物质特性的新参量，半衰期。人们首先从电荷质量比中测量到电子的存在。1896年，赛曼在法拉第失败的地方 取得了成功，他发现当光源在磁场中，光源发出的光谱线的确分裂了，从这时期，人们的观 测钟开始重视电荷质量比。1906年，人们错误地猜测贝塔射线是单色的，然后用贝塔射线吸收实验来检验这 一猜测，那时人们都错误的相信，贝塔射线的强度随距离的增大而作指数的衰减。在1912年到1913年期间，许多小组研究了分立的光谱线，做这些研究的人们并 没有意识到他们正在为核光谱学打
9、下基础。1885年巴尔莫发现氢原子光谱公式，许多科学家都认识到，光谱以为这原子一定 有结构，麦克斯韦就是首先强调这一点的许多人中的一个。1911年，卢瑟福宣布：由于阿尔法粒子收到核的中心电荷的作用，这才发生大角 散射，核里集中了该原子几乎所有的质量，用粗浅的话来说，原子几乎是空的。在研究阿尔 法散射时，卢瑟福将原子中电子的影响忽略不计，这一处理十分正确、恰当，接下来的问题 是如何把电子与核联系起来，这一工作是由波尔完成的，波尔的氢原子理论首先将动力学和 作用量子融合在一起。1912年，卢瑟福已经认识到阿尔法衰变是一种核现象，而被他和伽马衰变则只是 由于电子分布的不稳定性引起，1913年，波尔提
10、出后者也是一种核现象，同位素被发现了， 由此人们菜明白原子序数和核电荷数是两个独立的参数。1870年就推出了周期表，但直到 此时，特别是对X射线光谱做出了成功的解释以后，人们菜终于明白了其中的奥秘。核参数 表上加上了一个新的术语，结合能。1921年，关于阿尔法散射的大角散射首次有了新的说法，偏离效应是由一种新的 场强非常大的力引起的，在这里人们第一次注意到了强相互作用。当人们用量子力学来讨论原子核时，真正的核理论菜开始出现，这第二个时期虽 然在某些方面取得了成功，但也出现了一系列谬论。每当一个论点都起因于一个假设，把电 子看成是核的组成部分，正当这一假设引起日益增多的疑惑是，另一个似乎于此无关
11、的秘密 开始引起人们的注意，为什么贝塔光谱是连续的？为解决这血多的困难，人们引入了两个新的粒子，其中一个是中微子，另一个是 种子，它用来解决核的结构问题。质子在电子模型的第三个时期是1932年到1934年，与 种子的发现紧紧相连；在这一时期，电子逐渐被逐出核的结构。在卡文迪许实验室，考克饶夫和瓦尔登首次观察到一束加速粒子产生的核过程， 这也是人类第一次观察到这种过程，在伯克利，劳伦斯作为第一个加速器的建造者，开始实 施祖逖行动，成了一代导师。直到1956年由核反应产生了强大的中微子流，人们菜观测到中微子在离开产生它 的地方以后与物质之间的相互作用。放射性研究在实验上的影响（1）同位素的应用同位
12、素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记 的微量分析方法，示踪实验的创建者是Hevesy。Hevesy于1923年首先用天然放射性212Pb 研究铅盐在豆科植物内的分布和转移。继后Jolit和Curie于1934年发现了人工放射性，以 及其后生产方法的建立（加速器、反应堆等），为放射性同位素示踪法的更快的发展和广泛 应用提供了基本的条件和有力的保障（2）同位素示踪法在生物化学和生物学中的应用放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理 化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础起了极其重要的作用。近几年来，同位素示踪技术 在原基础上又有许多新发展，如双标记和多标记技术，稳定性同位素示踪技术，活化分析， 电子显微镜技术，同位素技术与其它新技术相结合等。由于这些技术的发展，使生物化学从 静态进入动态，从细胞水平进入分子水平，阐明了一系列重大问题，如遗传密码、细胞膜受 体、RNA-DNA逆转录等，使人类对生命基本现象的认识开辟了一条新的途径。
