在煉金術之後:諾貝爾化學獎獲得者100年圖說:全彩視圖本

第20章 1922年度 弗頓西斯·威廉·阿斯頓

　　因發現非放射性元素中的同位素並發明質譜儀而榮獲1922年諾貝爾化學獎

　　弗頓西斯·威廉·阿斯頓（英國，1877～1945年），1877年9月2日生於英國倫敦。在伯明翰大學期間，阿斯頓隨物理學家波印亭學習物理學，畢業後做波印亭導師的助手，後到劍橋卡文迪許實驗室隨湯姆遜學習。1913年，他改進了湯姆遜原來的實驗裝置，更準確地測定出陽極射線在電磁場中的偏轉度，從而測出氖的同位素及其原子量。他也因此獲麥克斯韋獎。一戰爆發後，阿斯頓到皇家空軍服役，從事戰時的科學研究，戰後重返卡文迪許實驗室與盧瑟福一起工作。1922年，為了表彰他在非放射性元素的同位素以及原子量整數定律上做出的貢獻，瑞士皇家科學院授予他諾貝爾化學獎。1945年11月20日，阿斯頓因病逝於劍橋大學。

　　阿斯頓長期從事同位素和質譜的研究。阿斯頓在約瑟夫·約翰·湯姆遜的基礎上，改進了測定陽極射線的氣體放電裝置，設計出包括離子源、分析器和收集器，可以分析同位素並測量其質量及豐度（豐度，即各種同位素在自然界中與該元素總量的物質的量的百分比），聚焦性能較高的質譜儀。他用此對許多元素的同位素及其豐度進行了測量，從而肯定了同位素的普遍存在。同時根據對同位素的研究，他提出了元素原子量的整數法則。阿斯頓在71種元素中發現了202種同位素。不僅指出幾乎所有的元素都存在同位素，而且還證實自然界中的某元素實際上是該元素的幾種同位素的混合體，因此該元素的原子量也是依據這些同位素在自然界占據不同比例而得到的平均原子量。

　　阿斯頓不僅是一位傑出的實驗家，而且興趣廣泛，知識淵博。他為了調節長期呆在實驗室裏的艱苦生活，他堅持參加體育運動、旅遊，他也是一位技術高超的攝影家、業餘音樂家。他還是一個善於籌集資金，精於經營的事業家，當今劍橋大學三一學院所積累的巨額資產中，部分為阿斯頓當年所籌集。

　　從湯姆遜發現電子到阿斯頓發現非放射性元素的同位素並闡明原子量的整數定律，再到質量虧損（E=Δmc2）與能量守恒定律，從核裂變到核聚變的研究成功，科學技術迅猛發展，不僅爆炸了原子彈、氫彈，而且已經把原子能用於發電和其他用途。它標誌著科學技術的發展進入了新的時代。原子核能，這將是取用不竭的新能源。電子、質子、中子等基本粒子是不是最基本而不可再分了呢？科學家們已經發現了更基本的誇克、輕子和互換粒子等，它們還可以再分嗎？人類正利用自身無窮的智慧不斷探索。