中外科学家发明家丛书:居里-第2节
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里一起工作的有几位是法国和国外最有名的物理学家和化学家。
约里奥开始工作的最初阶段，生活是不宽裕的。他每月挣540法朗 （约
合22英磅），而且他也不能立即像别人那样从事教学工作来增加收入。首先
他对放射性一无所知，同时他还需要取得必要的学历。作为工业理化学校的
一个高材生，他本可以像工业企业中的工程师那样，请求高于目前三四倍的
待遇的。但是在镭学研究所里，他心甘情愿低待遇而又天天忙得不可开交。
他回忆说：“我从来没有打算过于别的工作，我唯一关心的就是我现在的工
作。我的计划是学一门新的业务，每天多学一点，在我现在的工作岗位上尽
量多学。”经过努力，约里奥终于在1925年获得学士学位，成绩优秀。
在实验室里和约里奥一起工作的还有居里夫妇的长女伊雷娜。
伊雷娜很早就开始帮助她母亲了。第一次世界大战期间，她学完了护士
课程，跟随居里夫人到前线，在硝烟弥漫的战地进行救护。她当一名x射线
技术员，为伤员进行x光透视，以确定子弹、弹片在体内的位置。1918年她
转到镭学研究所的居里实验室，任居里夫人的实验员和助手，开始从事放射
学研究。1925年她获得博士学位。不久，她认识了约里奥。从外表来看，她
沉默寡言，不善于与别人交往，有时还忘了对人说一声早安。实验室里不少
工作人员说她是“一块冰”，但透过这位年轻女性冷漠的外表，约里奥发现
了“一种极敏感的诗人气质”。他还相信她和皮埃尔·居里具有“同样的纯
洁、同样的善良和荣辱不惊的品质”。她给他的印象是“她是父亲活的影像”。
伊雷娜的学识和动人的容貌，都给约里奥留下了非常好的印象。约里奥心地
善良，感觉敏锐，善于交际，非常喜欢运动，爱科学、爱艺术，伊雷娜在约
里奥身上找到了她求之已久的期盼。
伊雷娜是滑雪和游泳的好手，也爱散步。于是，他们经常在一起滑雪、
游泳或在枫丹白露的森林里散步。一年共同的科学研究，他们结下了深厚的
情谊。共同的科学理想和崇高的事业心，把他俩紧紧结合在一起。1926年10
月9日约里奥和伊雷娜终于结成终身的伴侣。按照法国的风俗，婚后约里奥
用了居里的姓，改名为弗雷德里克·约里奥·居里。这样，约里奥夫妇就变
成约里奥·居里夫妇。人们又称他们为小居里夫妇。对于一个初出茅庐的科
学工作者来说，这意味着他们必须在科学攀登的道路上努力，为这个伟大的
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名字，争取更大的荣誉。
约里奥在镭学研究所开始了他的科学研究工作。起初，他主要进行电化
学研究。后来，他和伊雷娜继续了居里夫妇关于放射性元素的研究，尤其是
对放射性元素盐类的稀溶液的分解研究。1927年他获得理科硕士学位，从而
取得讲课教学的资格，在夏利亚电工学校担任电子测量这门课的教学工作。
1930年约里奥以《放射性元素的化学研究及其运用》论文获得了科学博士学
位。同年，他被任命为国家科学基金委员会 （后改为国家科学研究中心）的
研究员，辞去电工学校的工作，把全部时间投入到科学研究中去。
当时不少知名的物理学家喋喋不休，说物理学作为一门学科已到了尽
头，并且由于所有重大发现已经完成，不值得再搞了。然而事实上，它完全
是一个新的世界——它的大门一直为富有想象力和喜欢冒险的人们敞开着。
当约里奥·居里夫妇开始研究放射性时，就有人对他们说：“你们现在
才来研究放射性，未免太晚了吧。这些元素和衰变系列到现在都已知道，除
了把它们的各种特性算到小数点后三位和四位以外，没有剩下什么可做的
了。”然而，约里奥并不改变主意，他们认为刚开始的工作领域完全是一个
崭新的世界，只要加倍努力，是大有可为的。后来事实证明约里奥·居里夫
妇是正确的。
多年来，伊雷娜对铀的衰变产物——钋进行了专门研究。针的主要同位
素是镭—F。她和弗雷迪一道开展这项工作，他们两人对它产生的复杂辐射现
象的分析非常内行。在所有技术先进的国家里，研究放射性的物理学家当时
正在研究x射线通过物质时所产生的奇怪现象。如果要观察到这种现象必须
具有强大的放出x射线的放射性元素源。在这方面钋特别有用。在这些年里，
居里夫妇在他们开始收集和贮存的镭里已积累了大量这种元素。由于玛丽·居
里努力的结果，镭学研究所已有1。5克镭，约里奥—居里夫妇得以使他们的
科学装备不断完善。
他们一是继承了居里夫人的钋，二是在利用这项财富时需要发展必要技
术，为完成这项任务花了整整3年时间，他们于1931年底才掌握了当时世界
上最重要的200毫居里钋。这是一项危险的任务，因为钋的毒性很大，钋一
旦进入人体就集中在肺、肝和脾等器官上，对人体的危害很大。这就是说他
们必须谨慎，小心从事。他们不断改进技术，利用电解或蒸发来生产放射性
很强的钋源。
同时，他们发展了一种方法用以探测运动迅速的α粒子和原于核相撞时
所发生的情况，并在使用威尔逊云室时改进了摄影技术。在云室里可以看见
α粒子通过气体的径迹。他们还提高了使用盖革—弥勒计数管等工具的技
术。在这种计数管里可以通过电来探测有无粒子通过气体。他们已经做好准
备，为原子核研究的突破作出卓越贡献。
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三、伟大的发现
对于约里奥·居里夫妇来说，1932－1935这几年是一个紧张的创造时
期。他们紧密合作，几乎全部著作都是联名发表的。他们几乎每隔两三个星
期就发表一篇论文，论述他们的研究成果。这些论文虽篇幅不多，但言简意
赅。接着，他们发表长篇评论性文章，对所得的成果加以阐述。他们经常整
天在实验室里紧张地工作，甚至日以继夜。他们感到时间的紧迫，因为时常
有新的研究成果发表，这是各国原子核物理学家出成果的丰收时期。1932年
4月2日约里奥在给他在莫斯科的好友D·斯科贝尔琴的信上说：“我们不得
不加快我们的实验，因为被别的实验室赶上了不是很舒服的事。别人都是立
即进行实验的。”
自1919年英国杰出的核物理学家卢瑟福证明α粒子通过氮时常把质子
从原子核里击出，从而成功地进行了人工原子核嬗变后，在这方面再没有取
得重大进展。人们对于原子核的内部结构还是不太了解，虽然有一种普遍看
法，认为原子核可能由质子组成，但还没有被人们广泛接受。卢瑟福和丹麦
物理学家玻尔已经说明原子核包括两部分： （一）中心部分，即原子核，体
积非常小，具有原子的质量，它由质子和中子组成。 （二）在距原子核超过
其直径约 10万倍的地方，有数目和核子所带正电量相等的电子围绕着它旋
转，但卢瑟福没有能够为他在1919年所做的元素嬗变提供证明。原子核里有
电子这点对于认识β放射性是必要的，但却引起一些很重要的疑问。
1931年奥地利理论物理学家泡利曾经预言了中微子的存在。在 30年代
初期，人们发现在某些原子核反应 （例如 p衰变）中，能量似乎并不守恒，
一部分能量消失了。当时包括玻尔在内的一些人，就认为这些实验表明能量
并不是普遍守恒的，但是另一些人认为在这里能量也是守恒的。泡利提出，
可能存在着一种当时并不知道的极其微小的粒子，所谓消失了的能量，就是
被它们带走了。后来人们把这种粒子叫做中微子。
1930年，德国物理学家玻特和贝克尔，在用天然放射性元素钋放出的α
射线轰击被时，发现从铍发出一种看不见的、穿透力很强的中性放射，当时
他们错误地认为这是“γ射线”。
1932年，约里奥·居里夫妇利用他们自己的强大的α射线源开始研究这
个神秘的放射性现象。他们用钋的α粒子轰击铍、锂和硼等元素，发现所放
出的一种穿透力很强的射线碰到含氢的物质时，能射出速度极高的质子，它
比γ射线强得多，他们用实验证明这种射线不可能是γ射线。于是，他们联
名公布了这个发现，但没能进一步深入地探索。
仅一个月之后，这个谜就被英国物理学家查德威克解开了。他认为铍放
出的不是电磁波，其质量几乎与质子相同，是不带电的中子。查德威克由于
发现了中子而荣获1935年诺贝尔物理学奖。
约里奥·居里夫妇与中子的发现失之交臂，当然是十分可惜的事，但他
们并不气馁，仍然继续研究放射性元素。1932年4月25日至5月8日，夫
妇俩在瑞士容弗劳约赫山上海拔3500米的科学实验站进行关于宇宙射线对
原子核影响的实验。他们“大干一场”，不几天就得出结论：中子不是宇宙
射线的主要成分。
就在同一年里，美国人卡尔·安德森研究了被铅分为两部分的云室里数
十条铅的径迹后，发现有一个奇特的粒子放出来：它具有弯度，说明它具有
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和电子相同的质量，但弯曲的方向却相反。稍后不久，这一点在英国被帕特
里克·布莱凯特和G·P·奥基亚利尼出色地证实了。它就是英国理论物理学
家P·A·M·迪拉克在1930年所预言的，也就是安德森称之为正电于，或带
正电荷的电子。迪拉克当时预见到电子应该在两种能量状态中都能存在：在
一种状态中它是带负电荷的电子，在另一种状态中它是带正电荷的电子。
约里奥·居里夫妇本来是可以再一次首先发现正电子的，但是机会错过
了。他们在研究过程中注意到在他们的威尔逊云室里有些电子的径迹的弯曲
方向和其他来源相同的电子的径迹弯曲方向相反。后来径安德森和布莱凯特
的研究工作证明，它们就是正电子。约里奥·居里夫妇终于拍出第一张照片，
显示出由于光子的作用而出现的一对正负电子。他们把这种现象称为“外转
换”，以区别于“内转换”。在内转换的过程中激发原子核所放出的不是光
子而是正负电子偶。这项工作成为他们后来获得重大发现的基础。
约里奥进行的实验证明铅或铝中吸收正电子后产生的光子能量达500兆
电子伏左右。他部分地证实了迪拉克的预见。约里奥通过铅吸收片的厚度精
确地测定所放出的光子的能量，并发现除500兆电子伏的光子以外，还有1000
兆电子伏的光子。
在继续研究中，约里奥·居里夫妇想：在卢瑟福的实验中没有放射出质
子的那些元素，受到α粒子轰击会发射出中子，为什么那些放射出质子的元
素不会同时放射出中子呢！于是，夫妇俩密切合作，反复重复作卢瑟福的实
验。在1933年初的这些实验中，他们是用钋所放出的α粒子去轰击铝、钠等
元素，结果发现不仅放射出高能质子和中子，还会放出正电子。当年卢瑟福
只是由于使用的仪器不同，才没有发现中子和正电子。这时约里奥已经设计
和制成了一种威尔逊云室，它特别适合进行这方面的研究工作。他们夫妇把
铍放出正电子的现象解释为是由于铍原子核的γ射线内转换的结果，同时γ
射线的能量转换为电子一正电子偶。但是硼、氟、钠和铅放出正电子的现象
和中子放射是有某种联系的。他们的结论是这些元素具有两种原子核反应：
一种放出质子，另一种放出中子和正电子。在这两种反应里最后产生的是同
一个稳定的元素。由此直接产生的结果就是修正了中子的质量。查德威克曾
经推论中子的质量为 1。006，即小于质子的质量。约里奥·居里夫妇最早精
确测定了中子的质量，并且证明它是大于质子的质量的。
1933年10月在布鲁塞尔召开的的国际科学会议上，约里奥·居里夫妇
