“放射性”等４則

安東尼·亨利·貝克勒爾(1852～1908年)，瑪麗·斯克羅多夫斯卡·居里(1867～1934年)，皮埃爾·居里(1859～1906年)，恩內斯特·盧瑟福(1871～1937年)，弗雷德里克·索迪(1877～1956年)

法國物理學家亨利·貝克勒爾將采集到的熒光化合物用黑紙包好放到攝影底片上，然后放到室外，期望太陽光線的照射能使它們發出熒光，產生能夠穿透紙張并把底片染黑的×射線。1896年2月，他取得顯著成功：發現了磷酸鈾酰銨。在一個沒有陽光的日子里，他把一盒化合物放進抽屜里。幾個星期之后，當他沖洗底片時，發現底片變得非常黑。但是，貝克勒爾錯誤地認為是熒光而不是鈾發出了×射線。

實際上除了鈾以外，其他元素也有這種功能。1898年，居里夫婦發現了釙和非常活躍的鐳這兩種放射性元素。鐳是一種放射性很強的元素，如果你把鐳放到裝滿水的水桶里，水馬上會沸騰。那些能量是從哪里來的呢?

令人更加震驚的事情還在后面。歐內斯特·盧瑟福和弗雷德里克·索迪發現放射可用于煉金術，它使一成不變的元素發生變化從而轉變為其他元素。

物理學家發現了三種放射性物質，α顆粒只不過是一些氦子核，β射線是高能量的電子，而γ射線是高能量的電磁波。由于人們得知放射將引起疾病和癌癥，早期的放射療法不再受歡迎。放射性如今被有效地用于醫學治療、殺死腫瘤等數千種其他用途，從測定古代巖石和人工制品的年代到為宇航船提供能源、水果保鮮都離不開它。

宇宙射線(1911年)

維克多·弗朗西斯·赫斯(1883～1964年)

“殺人射線從外層空間轟擊地球!”在20世紀初，這可能是一個奇異的想法。當時，科學家發現離子突然出現在空中，還以為是地球上的礦物產生的輻射竊取了原子中的電子。

如果這是離子唯一的來源，那么離地球表面越遠離子將越少，因為大氣層逐漸地吸收了輻射。1911年到1913年間，維克多·弗朗西斯·赫斯制作了許多氣球，攜帶電子顯微鏡，親自乘氣球飛行探測電荷增加的過程。

赫斯的電子望遠鏡證明，在氣球向空中上升的過程中離子數目確實在減少，但是從1500米高空往上，離子數又開始增加。他認為這些離子來自高空，可能是某種輻射將它們射向大氣層。于是，赫斯發現了宇宙射線。

令人恐懼的宇宙射線由非常活躍的帶電顆粒組成，其中大多數來自我們星系的質子。許多超新星在大爆炸中產生巨大沖擊波，在1000年間這些沖擊波可以使質子和其他顆粒的數量急劇增加，并且產生大量的能量。

已經發現的能量最大的宇宙射線，是地球上任何粒子加速器產生的質子數的10億倍。要達到這一極限，超新星的力量也過于渺小。這些射線很可能來自外星系，天體物理學家們推測可能是宇宙大爆炸時期留下的宇宙顆粒。

它們的確是殺手。宇宙射線占每個人平均受到的自然輻射量的15％，每年使100多萬人患上了致命的癌癥。

放射性碳年代測定(1947年)

——威利亞德·弗蘭克·利比(1908～1980年)——

1947年，利比開發出放射性碳年代測定技術，用來確定各種有機物的年代，例如骨骼、木材、纖維等。再到后來，加速質譜儀的問世又拓展了這項技術的應用范圍，使其成為地質學、人類學、考古學和古生物學不可缺少的研究工具。

測定都靈尸衣那樣的無價之寶的年代，只需幾塊小小的樣本就可以了。1988年對都靈尸衣進行的放射性碳測定證明，尸衣所用的亞麻布原料收獲于1325年左右，誤差為33年，顯然并非通常所認為的耶穌的尸衣。

1939年，人們發現宇宙射線作用于空氣中的氮，產生了碳－14，因而與這種同位素大有淵源的二氧化碳不斷融入有機體中。事實上，所有的有機物都來自這種同位素。有機體死亡后，二氧化碳不再融入，有機體內部的碳－14自然衰變為穩定的同位素碳－12。人們已經知道衰變的速度，因而測定兩種碳同位素的比例關系也就確定了有機體的死亡時間。但死亡期在5730年時，放射性碳的半衰期過短，因此這種方法主要用于測定死亡期不足40000年的有機物。而要發現宇宙射線的波動變化就需要更為精細的放射性碳年代測定。

類星體(1963年)

馬爾騰·施密特(1929～)

直到20世紀50年代中期，無線電天文學家無法確認來源的無線電波一直在不斷增多。人們孜孜不倦地審視地球上最大的反射望遠鏡所得到的攝像底片，希望從中發現星體或星系的蹤跡。1960年，托馬斯·馬修斯和阿蘭·桑德奇準確定位了一顆奇特的微藍的“星體”，它不穩定，位于無線電源3C—48的位置。1963年，在3C—273的位置上又確認了一顆不斷向外噴射物質的暗淡的“星體”。這些不同尋常的天體被稱為“類星體無線電源”，或簡稱為“類星體”。

類星體的光譜撲朔迷離：發射譜線之寬非常少見。1963年，出生于荷蘭的美國天文學家馬爾騰·施密特認識到這些譜線完全來自氫，它們向光譜中紅色一端發生了移位。這種大幅度的紅移意味著3C—273和3C—48的速度分別達到了光速的15％和30％，因而它們非常遙遠。如果這些光源是可見的，它們必定非常明亮。我們已知它們釋放出的能量肯定10萬倍于整個銀河系的能量。類星體屬于極端活躍的星系，事實上，它們是所在星系的高能核心，被稱為“活躍星系核”。

距離較近的一些天體對于了解類星體的結構可以有所啟發。非常獨特的半人馬座A有著厚厚的塵帶和顯著的無線電輻射區，它的結構最為接近“活躍的星系核”。馬丁·賴爾注意到類星體無線電源往往是雙峰的，可視區為能量爆炸之處，爆炸向完全相反的方向噴射出巨大的云團物質，與周圍介質相互作用產生無線電波。無線電就像位置重合的高強度×光發射區一樣，直徑約為一光日，而典型的星系的直徑可達數萬光年。