人類最重要的一項科學發現

[關 鍵 詞] 發射性；基本理論；發現；應用

[中圖分類號] G640 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）18-0171-01

一、放射性發現的概述

1895年，德國物理學家倫琴利用電子轟擊陰極靶，并觀察到了射線的透視現象，X射線被正式發現。1896年，法國物理學家貝克勒耳發現，硫酸鈾曝曬之后能發出很強的熒光，“貝克勒耳射線”問世。由此，人工放射現象和天然放射現象都得到了發現，這個偉大發現影響了核物理界后世相當量的科學家和科學發現。

二、影響到的科學家及其發現

1.在貝克勒耳的研究之后，居里夫人提出了“放射性”這一術語。她在釷中發現了和鈾同樣的射線，并在瀝青鈾礦中發現了釙和鐳。2.法國科學家德比埃爾內根據居里夫婦的建議，發現了被他定名為錒的元素。3.德國科學家多恩發現了氡元素。4.英國科學家湯姆遜通過對氣體放電和陰極射線的研究發現了電子。5.英國科學家盧瑟福提出原子的自發蛻變理論和系統的原子結構理論，發現了α、β、γ射線。6.英國科學家索迪發展出放射性元素同位素理論。7.丹麥科學家玻爾提出了原子結構的量化軌道。8.英國科學家查德威克預測出中子的存在。9.德國科學家博特和貝克爾發現了強γ射線產生的“康普頓效應”。

可以明顯看到，早期科學發現影響的范圍合情合理地覆蓋了歐洲，強大者如英國、德國、法國，弱者如丹麥，都受到“放射性”的輻射。綜觀整個核物理（包括稍晚的核化學）的發展歷史，放射性的發現無疑是主要的源頭之一。放射性的發現，使人們對原子核內部的結構和變化有了新的認識，

三、放射性在具體實踐中的應用

在放射性理論不斷深入和完善的過程中，其影響也散播到各個科學領域。其影響方式大致可有以下幾種：（1）利用以中子流為媒介的鏈式反應所產生的能量放大效應；（2）利用常見元素的放射性同位素化學性質不變的特性；（3）利用某種射線的特

性，如穿透性及對生物體機能的特定影響。以下分條陳述：

（一）鏈式反應在物理學上的應用

1.基本理論

鏈式反應目前技術條件下多指重核受中字轟擊分裂為幾個輕核、2～3個中子并釋放能量的反應過程，核電站多執行方程式形成多米諾骨牌式規模效應。由于單個原子參與的反應產生的能量相對于一般化學反應已經相當可觀，這種高效釋放方式帶來的效果更是求之不得。

2.應用

截至2007年12月，世界30個國家和地區運行的機組共439個。其中美國擁有104座，核電占該國總發電量的比例為19%。日本為55座，核電比例為30%，計劃到2030年將核電比例提高到41%。俄羅斯為31座，歐盟16國總為158個。

具體以我國為例，我國核電研發起步于70年代，開始于80年代，突破于90年代。據國家電網統計，2003～2007年間，核電裝機容量從619萬kW提升至885萬kW同比逐步增長38.48%，10.50%，0.00%，0.00%和29.20%；核電發電量則從339增至626，同比逐步增長65.66%，14.12%，5.19%，2.40%和10.80%。由此可以看出我國建設核電和核電效率變化的路徑。核電有著廣闊的發展空間，我國計劃2020年使核電發電量占到總發電量的4%，裝機容量達到4000萬kW。

（二）放射性同位素示蹤法在醫學、化學和物理學三大領域的應用

1.基本理論

放射性同位素示蹤法作為一種工具廣泛用于生物學、醫學、化學和礦物學等領域。放射性示蹤法精確敏感，可測到10-14～10-18克水平，即可以從1015個非放射性原子中檢出一個放射性原子，比目前技術高端的重量分析天平敏感107～108倍。

2.應用

1919年化學家赫韋希建立了同位素示蹤的原理，他將鐳的同位素用于研究植物的鉛代謝。1927年，布魯姆加特最先把它應用于人體。他用鐳的同位素作示蹤劑，在體外測定了腕—腕時間，從而確立了醫學研究中放射性同位素應用的原理。

有一例可以體現同位素的輔助作用：乳腺癌前哨淋巴結活檢中亞甲藍與亞甲藍、同位素聯合示蹤的比較研究。實驗共收集了2005年3月至2006年7月期間的164例患者，通過亞甲藍單獨示蹤和聯合示蹤兩組相對比，用γ探測儀引導進行活檢。結果為檢出率、準確率、敏感性、陰性預測值各指標均以聯合組為高，分別取得2.1%、2.6%、8.9%和3.0%的優勢，其他指標均一致或無統計顯著性（t檢驗）；同位素示蹤劑的作用明顯體現在：將患者檢出率從85.0%提高至98.3%，假陰性率從21.7%降低至8.7%。另見一例胃癌的前哨淋巴活檢實驗進一步增加了核素一組，進一步明確了同位素重在其輔助作用而非萬能。兩個實驗癥狀不同而作用機理相同，可體現出重病診斷中放射性同位素示蹤劑相當的作用。

（三）特定射線的應用在工程學和醫學兩個領域的應用

1.基本理論

特定應用可以區分為兩方面：物理特性的應用和生化特性的應用。物理特性的應用主要用于醫學和工程學等，主要體現穿透性。這種成像方法正起源于放射性的發現者——倫琴，它從起始便使人們獲得了不同密度不同材質的物體在足夠能量的粒子流下呈現內部結構的印象。生化特性主要用于醫學上的輻射治療和生物學上的變異實驗和育種等。

2.應用

大型機器設備對質量要求較高，須保證器壁內部不能有裂縫、孔洞，可利用電子束轟擊鎢陽極板產生的X射線（也用于醫學檢查）或鐳、鈷60、銥192放射的γ射線等進行檢查。

放射性發現于核物理學范疇，但在發展過程中逐漸演變出核化學、核醫學兩個新的學科從上面列舉的各類實踐效果可以鑒證這點。放射性的發現像一把鑰匙打開了物理長廊聯通其他學科的門，作為科學界的一代驕子，經歷交會、融合，乃至樹立新生。一項值得紀念、值得重繪的科學發現，應該是生命長久、浸漬各科而不沒的，這便是放射性發現的魅力所在。

參考文獻：

陸林，刑承忠，徐惠綿，等.前哨淋巴結檢在胃癌外科中的應用[J].世界華人消化，2004（12）.