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主题:【原创】高能物理之历史 -- 一军

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家园 【原创】高能物理之历史。2

3,居里夫人是真正伟大的物理学家。

为什么这么说呢?不要说她是女性,然后假惺惺地说一个女性如何如何...忘记她的性别,作为一个物理学家,她确实是伟大的。因为,她敏锐地盯住了放射性现象。

要知道,即使贝克勒尔的发现轰动一时,但也远远不及X射线的发现所带来的后续研究热潮。因此,没多久,就没有多少人再关注铀的放射性现象了,包括贝克勒尔本人,他也干别的(塞曼效应)去了。

但这时,居里却对她丈夫说,“研究这种现象对我好像有特别的吸引力...我决定做这个...为了超越贝克勒尔的工作,我必须采用定量的方法。”

她一定是感觉到了放射性现象里面隐藏了远超出时人想象的秘密。

4,居里夫人的惊人洞察力

不追风还只是居里夫人的第一个超越众人的表现,她的伟大随后就接踵而至。

既然是要定量研究,居里夫人很自然地选择了电学研究路径,即在一个电磁学研究环境中来研究放射性,因为当时已经能够做到非常精确地测量各种电磁学量,而贝克勒尔式的用照相底片做曝光实验,没法定量。

于是她模仿了当时汤姆逊(J.J.Thomson)用来研究X射线的一个实验设计:用一个8cm直径的平板电容,在其板上抹上一层具有放射性的铀盐,由于猜想放射性会类似X射线那样,导致电容漏电,就可以通过测量漏电率来把放射性的强度给定量下来。

放射性确实能够使得电容漏电,所以这个实验很顺利。居里夫人用的平板电容,其两块平板间距3cm,之间加上的电压为100伏,再弄一台静电计,就可以很好地做这个实验了。

通过不断地在平板上抹不同的物质,很快,居里夫人就得到了明确的结论:

(1)除了各种铀盐,钍的氧化物也具有放射性,因此,“放射性”这个概念第一次被明确起来,即,不是铀的某种特性,而是一种广泛的很多物质都具有的自然现象:发射出同一种射线。

(2)放射性来源于物质的自然发射,该物质含量越多,放射性强度就越大。尽管居里夫人还不能肯定这是一种正比关系,(因为放射性强度还会受到抹到板上的放射性物质厚度的干扰),但她立刻地、毫不犹豫地,仅仅在9个月的时间里就得到一个结论:放射性是来自单个原子的特性。这是一个物理学历史上无比伟大的直观结论!

(3)甚至在她的第一篇关于放射性的论文里,她就指出:放射性是一种发现新物质的方法。尽管得到这个结论的直接来源,是因为她发现一种沥青铀矿具有的放射性强度远远超过金属铀本身,导致她不得不怀疑是另一种新的物质,或者更加直接地说,是一种新的元素,具有比铀更强的放射性。但这个思路里面隐含的概念就是她在9 个月后明确宣布出来的结论(2),放射性是一种单个原子层面的现象。

要明白这个直观何以伟大,只要知道当时几乎所有前沿的物理学家,都以为贝克勒尔所发现的铀盐放射性,大概和X射线一样,又一种光线而已!

例如,几乎一直正确的S.P.Thompson,毋庸置疑地伟大的彭加勒,等等。。。

5,为卢瑟福热场

要理解居里夫人的超群之处,就得明白当时的知识状况。

在卢瑟福上场之前,大家还都不知道原子到底是什么,只知道物质都是由原子组成,而原子只是一种抽象的物质基元,就像积木块,呃,这是2千多年前古希腊人就已经提出来的,科学革命迄至当时,只是进一步发展了元素的概念,然后基于元素、原子的观念,发展了化学。

化学嘛,就是瓶瓶罐罐,运用物质量(摩尔数)的概念,精确测量反应物比例,拿煤油灯酒精灯就可以烧出来的科学,呵呵,没有贬低的意思,只是说,化学所涉及到的能量大小,只是我们日常生活中常用的能量大小,今天我们知道,就是仅仅足够打碎分子的能量。

也就是出于这样一个知识基础,居里夫人提出放射性来自单个原子的属性,这是一个极其大胆的猜测!因为那时候,对于单个原子的属性,可以想象的,还只有质量、离子电荷(化学价),再来一个在电磁场里面可以测量到的质荷比,这些量,都不涉及原子的内部结构的概念,而只是把原子当成忽略其内部结构的小球即可。几乎同时,电子的概念,尚处于若明若暗之中。

放射性,当时也不明确到底是某种光,还是其他什么奇怪玩意,如果要理解为单个原子的属性,则显然只有基于原子的结构理论,才能加以理解。

接下来,就该以卢瑟福为主角了。

1934年7月4日,居里夫人死于因长期辐射和劳累导致的贫血症,时年66岁。

关键词(Tags): #高能物理通宝推:回旋镖,
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