居裏首先請允許我告訴大家,今天我非常高興能在這裏向皇家科學院講演。皇家科學院決定把諾貝爾獎這一極大的榮譽授予居裏夫人和我本人。我們應該感到歉意的是,由於一些我們自己也無法控製的原因,我們沒有能早日在斯德哥爾摩同大家見麵。
今天我要講的是“放射性物質”的特性,或者說“鐳”的特性。我不可能隻講我們自己的研究工作。在1898年開始研究這個題目的時候,隻有我們兩個人和貝克勒爾對此問題感興趣,但是從那時以後,越來越多的研究工作出現了,如果不講這些物理學家們的研究成果,那麼放射性也就無從談起。這些人有盧瑟福、德比爾納、埃爾斯特、蓋泰耳、蓋斯勒、考夫曼、克魯克斯、拉姆賽和索迪。我隻談其中的幾位,他們使我們對於放射性的認識有了重要的進展。
關於鐳的發現,我想快一些講過去,對它的特性隻作簡單的概括,然後向大家講放射性的發現在科學各個分支中給我們帶來的重大成果。
1896年貝勒爾發現了“鈾”及其化合物的特殊的放射性。鈾放射出的微弱射線可在照相底板上留下痕跡。這種射線可穿透黑紙和金屬,可使空氣導電。這種輻射不隨時間而變化,但產生這種放射性的原因並不清楚。
法國的居裏夫人和德國的施密特都指出,釷及其化合物也具有這種性質。1898年居裏夫人又指出,在實驗室製備或使用的化學物質中,隻有含鈾或釷的那些物質才放射出一定量的貝克勒爾射線。我們稱這些物質為“放射性物質”。
這樣,放射性本身是鈾或釷的一種原子特性。如果一種物質含鈾或釷的量越多,它的放射性也就越強。居裏夫人研究了含鈾或釷的礦物。按照剛才所講的觀點,這些礦物都是放射性的。但是在測量時她發現,這些礦物的放射性比它們含鈾或含釷的量所對應的輻射強很多。居裏夫人認為,這些物質中含有我們尚未認識的放射性化學元素。居裏夫人和我決定在一種鈾礦物——“瀝青鈾礦”中尋找這種設想的新物質。我們對這些礦物作了化學分析,對分別處理的每批礦物的放射性進行化驗。首先我們發現了化學性質與鉍很相似的強放射性物質,我們稱它為“釙”,後來與貝蒙特合作又發現了與鋇相似的第二種強放射性物質,我們稱它為“鐳”,最後,德比納爾又分離出屬於稀土族的第三種放射性物質“錒”。
這些物質在瀝青鈾礦中隻是微量存在,但它們的放射性很強,比鈾的放射性大200萬倍。經過大量的處理工作,我們成功地獲得了足夠數量的有放射性的鋇鹽,以使用分餾法從中提取純鹽形式的鐳。鐳是堿土族中比鋇序數大的同族元素,它的原子量經居裏夫人測定是225.
鐳的放射性產生的效應很強,而且有各種不同的效應。鐳這種放射性物質是一個持續不斷的能源,它的放射性可以表示出它的能量。在我與拉博爾德合作的研究中還發現,1克鐳每小時連續釋放的熱量達100卡。盧瑟福和索迪,朗格和普裏希特,還有埃格斯特朗,都曾測量過鐳釋放的熱量。看來,能量的釋放經過數年後仍將是不變的,因此鐳釋放的總能量是相當驚人的。
許多物理學家,如邁耶、施威德萊爾、蓋勒斯、貝克勒爾、皮埃爾·居裏、居裏夫人、盧瑟福和維拉德等人的研究工作指出,放射性物質放射出三種不同的射線。盧瑟福把它們命名為α射線、β射線和γ射線。三種射線的不同點表現在磁場和電場對它們的作用不同:磁場和電場能改變α和β射線的軌跡。
β射線與陰極射線相似,其特性很像質量比氫原子小2000倍的帶負電粒子(電子)。居裏夫人和我已經確定β射線帶負電。α射線與哥爾德斯坦發現的射線相似,其特性很像比β射線重1000倍的帶正電的粒子。γ射線與倫琴射線相似。
當固體物質置於放射性物質周圍有放射性的空氣中時,它也會變成有放射性的。居裏夫人和我發現的這個現象叫作“感生放射性”。這種感生放射性同射氣一樣,也是不穩定的,各自按特定的指數規律自發地衰變。