1. 人工放射性元素的發現
在小居裏夫婦， 即約裏奧・居裏夫婦痛失發現中子的機會時， 盧瑟福曾評價說， 他們倆還會因其他發現而獲諾貝爾獎。這一預言很快就被證實了。
在中子被發現之後， 小居裏夫婦立刻想到一個問題： 在盧瑟福所做的用α粒子轟擊元素的實驗中， 沒有放射出質子的元素， 會放射出中子； 而那些放射出質子的元素， 會不會也同時發射出中子呢？ 小居裏夫婦重複了盧瑟福所做的用α粒子轟擊鋁的實驗， 他們使用了新的探測儀器， 結果正如他們所設想的那樣， α粒子轟擊鋁後， 發射出的不僅有質子而且也的確有中子。在他們進一步的實驗中， 發現放射出的不僅有質子和中子， 而且還有電子被放射出來。隻不過， 這種電子是帶正電荷的， 也就是正電子。當初， 盧瑟福在實驗時沒能發現中子和電子， 一個主要的原因是他所使用的探測器與小居裏夫婦的不同。
實驗儀器的探測能力和分辨能力對於物理學的發展來說， 是太重要了。許多新的現象是伴隨著新的儀器設備而被發現的。不過， 小居裏夫婦的工作算不上新發現。因為中子是查德威克先發現的， 正電子也是安德遜的發現在先。而科學上隻承認第一個發現者擁有科學發現權， 第二個發現者以及其他後來人的工作則不過是對新發現的一種驗證而已。
導致小居裏夫婦作出新發現的還是這個實驗， 隻不過他們在這個實驗中又作了一些新的變化。他們用一塊鉛板插在α粒子源和鋁片之間。結果， 鋁片停止了放射質子和中子， 這是很正常的情況， 它表明α粒子被鉛板擋住了， α粒子與鉛原子核的核反應過程自然也就停止了。可是實驗中也出現了意想不到的現象。鋁片雖然停止放射質子和中子， 但它仍然有放射性， 它在繼續放射出電子。這種發射隨時間增加而逐漸衰減， 持續了半個小時， 才最後消失。
小居裏夫婦把他們的實驗結果做了報告， 由於這是一個新的現象， 以前還沒有科學家觀測到， 所以引起了很大的爭論。大多數物理學家對他們的實驗結果持懷疑態度， 認為他們的實驗不可靠。這對小居裏夫婦是一個打擊， 好在還有一些物理學家認為這個發現很重要， 支持小居裏夫婦進一步研究。
1934 年初， 小居裏夫婦通過化學分析的方法， 證明了α粒子轟擊鋁原子核後， 放出中子變成了磷的同位素， 而且是一種天然中不存在的磷的同位素。它會放射出正電子而自發轉變成穩定的元素矽。當他們把鋁片換成硼和鎂時， 再繼續實驗， 結果同鋁的情況相似， 硼和鎂受到α粒子的轟擊也會放出中子和正電子， 也就是說， 它們也產生了放射性， 而分別轉變成放射性氮和放射性矽。隨後， 小居裏夫婦又分別用α粒子轟擊了氫、鋰、鈹、碳、氮、氧、氟、鈉、矽、磷等元素， 也都觀察到了類似的現象。
1934 年11 月， 在法國科學院會議上， 小居裏夫婦詳細介紹了他們這一係列的實驗結果。由於實驗的充分和確切， 原有的懷疑被消除了。大家以熱烈掌聲通過了他們的報告， 這次人工放射性元素的發現被承認了。恰巧， 36 年前， 即1898 年， 老居裏夫婦也是在這個講台向世人宣布他們發現了放射性元素釙和鐳。36 年後， 小居裏夫婦又在這個地方向世人宣布他們發現了人工放射性元素。1903 年， 老居裏夫婦因釙和鐳的發現而榮獲諾貝爾物理學獎； 1935 年， 小居裏夫婦因人工放射性元素的發現和研究， 獲得了諾貝爾化學獎。這種巧合， 在科學史上是不多見的。
在人工放射性同位素被發現之前， 人們隻知道釷、鈾鐳、釙等少數天然存在的放射性元素， 而且都是位於元素周期表末尾的一些重元素。小居裏夫婦的發現， 一下子打開了人們的眼界， 位於元素周期表上前麵的輕核元素也可以有放射性的同位素， 這些放射性的同位素是人為產生的， 運用粒子轟擊穩定元素， 就可以人工地製造出新的放射性同位素， 這些放射性同位素會再放射出某種粒子而衰變成另一種穩定的元素。
這一發現看起來是很容易的， 其實不然。當時使用的儀器都很簡陋， 一般都是自製的。小居裏夫婦實驗室裏使用的蓋革計數管在當時還是一種新奇的儀器， 市場上買不到， 約裏奧・居裏就自己動手做了一個。這種情況下， 在取得實驗結果， 特別是新穎的結果之後， 還必須核實， 明確是真的發現了新現象， 還是計數管出現了什麽毛病。顯然， 這裏對一個研究者的實驗技能要求是非常之高的。小居裏夫婦用α粒子轟擊鋁片， 得到具有放射性的磷的同位素。作為物理學家認為這個實驗過程應該說沒有什麽問題， 但是作為化學家還要拿到這個新放射性元素存在的證明， 也就是把新元素分離出來。這更是一件不容易的事情， 但小居裏夫婦做到了這一點。人工產生的磷的放射性同位素的半衰期是3 分15 秒， 相對於當時的實驗條件來講， 分離半衰期這麽短的元素是比較難的。不過， 不用擔心， 約裏奧・居裏是一個相當出色的物理實驗家， 他在3 分鍾內就能在化學上予以確定， 這是連化學家都難以達到的記錄。具備這樣的能力絕非一日之功。約裏奧・居裏從小就熱衷於各種實驗。他的“小化學實驗室”實際上是他父母的浴室， 裏麵總是留下他做實驗留下的痕跡。約裏奧・居裏生於1900 年5 月， 他的愛稱是弗雷迪。他的母親曾在日記裏寫道： “1911 年11 月19 日： 弗雷迪像瘋了似的。他發明了幾種油燈， 把地板都弄髒了。”“1914 年4 月7 日： 他做了些化學實驗， 把所有的東西都弄髒了。”
“1914 年4 月23 日： 弗雷迪要了些化學物品和三個法郎， 並進行了短時間的討論。”“1914 年5 月1 日： 弗雷迪把所有的東西都弄壞了， 然後跑出去買了一些玻璃杯、蒸餾器和其他東西。”如果說， 在他少年時期更多的是興趣， 支配他做一些小實驗， 那麽他進入青年， 則已顯露出他在實驗方麵的出色才能。他的母親也記錄下他在家裏做的一些工作。“1920 年1 月1 日： 弗雷迪發明了一種在烤箱中蒸餾水的裝置， 還打碎了一個盤子。”“1922 年6 月6 日： 他沒有去學校， 他在搞實驗， 能在自己安裝的收音機裏收聽到巴黎鐵塔的電訊聲音。”“1922 年6 月11 日： 弗雷迪不停頓地搞他物理學方麵的工作。”。。濃厚的興趣、不懈的努力、執著的追求， 必然會結出豐碩的果實。小居裏夫婦獲得成功的確不 是偶然的， 盧瑟福還真是慧眼識英雄啊！ 小居裏夫婦做出了新發現之後， 十分興奮。他們把經過 化學分離的人工放射性元素贈送給居裏夫人。居裏夫人極其 高興， 用她那被鐳燒傷後結了疤的手指夾起裝著微弱放射性 的元素的試管， 放在蓋革計數器的旁邊， 聽到了計數器發出 的卡？、卡？的聲音。這是居裏夫人一生中最後一次感到滿 意的美 好時 刻。幾 個月 後， 1935 年 7 月4 日， 居裏 夫人 終 因放射性射線引起的白血病而與世長辭了。不過， 令她欣慰 的是， 她獻身的科學事業後繼有人。小居裏夫婦也同樣熱愛 科學， 他們感到科學使人精神高尚， 克服實驗中的困難會給 人帶來樂趣， 發現新現象、掌握新知識是一種收獲。他們也 體會到科學的神秘， 單憑知識和聰明是不夠的。
在中子被發現之後， 小居裏夫婦立刻想到一個問題： 在盧瑟福所做的用α粒子轟擊元素的實驗中， 沒有放射出質子的元素， 會放射出中子； 而那些放射出質子的元素， 會不會也同時發射出中子呢？ 小居裏夫婦重複了盧瑟福所做的用α粒子轟擊鋁的實驗， 他們使用了新的探測儀器， 結果正如他們所設想的那樣， α粒子轟擊鋁後， 發射出的不僅有質子而且也的確有中子。在他們進一步的實驗中， 發現放射出的不僅有質子和中子， 而且還有電子被放射出來。隻不過， 這種電子是帶正電荷的， 也就是正電子。當初， 盧瑟福在實驗時沒能發現中子和電子， 一個主要的原因是他所使用的探測器與小居裏夫婦的不同。
實驗儀器的探測能力和分辨能力對於物理學的發展來說， 是太重要了。許多新的現象是伴隨著新的儀器設備而被發現的。不過， 小居裏夫婦的工作算不上新發現。因為中子是查德威克先發現的， 正電子也是安德遜的發現在先。而科學上隻承認第一個發現者擁有科學發現權， 第二個發現者以及其他後來人的工作則不過是對新發現的一種驗證而已。
導致小居裏夫婦作出新發現的還是這個實驗， 隻不過他們在這個實驗中又作了一些新的變化。他們用一塊鉛板插在α粒子源和鋁片之間。結果， 鋁片停止了放射質子和中子， 這是很正常的情況， 它表明α粒子被鉛板擋住了， α粒子與鉛原子核的核反應過程自然也就停止了。可是實驗中也出現了意想不到的現象。鋁片雖然停止放射質子和中子， 但它仍然有放射性， 它在繼續放射出電子。這種發射隨時間增加而逐漸衰減， 持續了半個小時， 才最後消失。
小居裏夫婦把他們的實驗結果做了報告， 由於這是一個新的現象， 以前還沒有科學家觀測到， 所以引起了很大的爭論。大多數物理學家對他們的實驗結果持懷疑態度， 認為他們的實驗不可靠。這對小居裏夫婦是一個打擊， 好在還有一些物理學家認為這個發現很重要， 支持小居裏夫婦進一步研究。
1934 年初， 小居裏夫婦通過化學分析的方法， 證明了α粒子轟擊鋁原子核後， 放出中子變成了磷的同位素， 而且是一種天然中不存在的磷的同位素。它會放射出正電子而自發轉變成穩定的元素矽。當他們把鋁片換成硼和鎂時， 再繼續實驗， 結果同鋁的情況相似， 硼和鎂受到α粒子的轟擊也會放出中子和正電子， 也就是說， 它們也產生了放射性， 而分別轉變成放射性氮和放射性矽。隨後， 小居裏夫婦又分別用α粒子轟擊了氫、鋰、鈹、碳、氮、氧、氟、鈉、矽、磷等元素， 也都觀察到了類似的現象。
1934 年11 月， 在法國科學院會議上， 小居裏夫婦詳細介紹了他們這一係列的實驗結果。由於實驗的充分和確切， 原有的懷疑被消除了。大家以熱烈掌聲通過了他們的報告， 這次人工放射性元素的發現被承認了。恰巧， 36 年前， 即1898 年， 老居裏夫婦也是在這個講台向世人宣布他們發現了放射性元素釙和鐳。36 年後， 小居裏夫婦又在這個地方向世人宣布他們發現了人工放射性元素。1903 年， 老居裏夫婦因釙和鐳的發現而榮獲諾貝爾物理學獎； 1935 年， 小居裏夫婦因人工放射性元素的發現和研究， 獲得了諾貝爾化學獎。這種巧合， 在科學史上是不多見的。
在人工放射性同位素被發現之前， 人們隻知道釷、鈾鐳、釙等少數天然存在的放射性元素， 而且都是位於元素周期表末尾的一些重元素。小居裏夫婦的發現， 一下子打開了人們的眼界， 位於元素周期表上前麵的輕核元素也可以有放射性的同位素， 這些放射性的同位素是人為產生的， 運用粒子轟擊穩定元素， 就可以人工地製造出新的放射性同位素， 這些放射性同位素會再放射出某種粒子而衰變成另一種穩定的元素。
這一發現看起來是很容易的， 其實不然。當時使用的儀器都很簡陋， 一般都是自製的。小居裏夫婦實驗室裏使用的蓋革計數管在當時還是一種新奇的儀器， 市場上買不到， 約裏奧・居裏就自己動手做了一個。這種情況下， 在取得實驗結果， 特別是新穎的結果之後， 還必須核實， 明確是真的發現了新現象， 還是計數管出現了什麽毛病。顯然， 這裏對一個研究者的實驗技能要求是非常之高的。小居裏夫婦用α粒子轟擊鋁片， 得到具有放射性的磷的同位素。作為物理學家認為這個實驗過程應該說沒有什麽問題， 但是作為化學家還要拿到這個新放射性元素存在的證明， 也就是把新元素分離出來。這更是一件不容易的事情， 但小居裏夫婦做到了這一點。人工產生的磷的放射性同位素的半衰期是3 分15 秒， 相對於當時的實驗條件來講， 分離半衰期這麽短的元素是比較難的。不過， 不用擔心， 約裏奧・居裏是一個相當出色的物理實驗家， 他在3 分鍾內就能在化學上予以確定， 這是連化學家都難以達到的記錄。具備這樣的能力絕非一日之功。約裏奧・居裏從小就熱衷於各種實驗。他的“小化學實驗室”實際上是他父母的浴室， 裏麵總是留下他做實驗留下的痕跡。約裏奧・居裏生於1900 年5 月， 他的愛稱是弗雷迪。他的母親曾在日記裏寫道： “1911 年11 月19 日： 弗雷迪像瘋了似的。他發明了幾種油燈， 把地板都弄髒了。”“1914 年4 月7 日： 他做了些化學實驗， 把所有的東西都弄髒了。”
“1914 年4 月23 日： 弗雷迪要了些化學物品和三個法郎， 並進行了短時間的討論。”“1914 年5 月1 日： 弗雷迪把所有的東西都弄壞了， 然後跑出去買了一些玻璃杯、蒸餾器和其他東西。”如果說， 在他少年時期更多的是興趣， 支配他做一些小實驗， 那麽他進入青年， 則已顯露出他在實驗方麵的出色才能。他的母親也記錄下他在家裏做的一些工作。“1920 年1 月1 日： 弗雷迪發明了一種在烤箱中蒸餾水的裝置， 還打碎了一個盤子。”“1922 年6 月6 日： 他沒有去學校， 他在搞實驗， 能在自己安裝的收音機裏收聽到巴黎鐵塔的電訊聲音。”“1922 年6 月11 日： 弗雷迪不停頓地搞他物理學方麵的工作。”。。濃厚的興趣、不懈的努力、執著的追求， 必然會結出豐碩的果實。小居裏夫婦獲得成功的確不 是偶然的， 盧瑟福還真是慧眼識英雄啊！ 小居裏夫婦做出了新發現之後， 十分興奮。他們把經過 化學分離的人工放射性元素贈送給居裏夫人。居裏夫人極其 高興， 用她那被鐳燒傷後結了疤的手指夾起裝著微弱放射性 的元素的試管， 放在蓋革計數器的旁邊， 聽到了計數器發出 的卡？、卡？的聲音。這是居裏夫人一生中最後一次感到滿 意的美 好時 刻。幾 個月 後， 1935 年 7 月4 日， 居裏 夫人 終 因放射性射線引起的白血病而與世長辭了。不過， 令她欣慰 的是， 她獻身的科學事業後繼有人。小居裏夫婦也同樣熱愛 科學， 他們感到科學使人精神高尚， 克服實驗中的困難會給 人帶來樂趣， 發現新現象、掌握新知識是一種收獲。他們也 體會到科學的神秘， 單憑知識和聰明是不夠的。
