打开原子的大门-第6章
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。贝克勒尔的实验告诉我们：铀和一般元素不一样，它发出的看不见的射线，可以隔着黑纸使照相底片感光。这可是以前谁也不知道的事。是不是还有一些别的元素像铀一样，也能够发出看不见的射线呢？这吸引了不少科学家去研究。
1898年，拉姆赛和他的助手特莱凡斯一起发现了空气中的氦、氖、氪和氙。就在这同一年里，一位法国女科学家玛丽·居里不仅发现了钍也有放射性，而且在沥青铀矿里还发现了两种放射性更强的新的放射性元素——钋和镭。
1899年，另一位法国化学家德比尔纳发现了又一种新的放射性元素——锕。
几年之内，新发现了一批放射性元素——钋、镭、锕。对这些放射性元素的研究，又引起了新的发现。
居里夫妇在研究镭的时候发现：镭和空气接触以后，镭拿走了，可是留下的空气还有放射性，好像被镭传染了似的。1900年，德国科学家多恩研究了这个奇怪的现象，发现原来是镭在连续不断地放出一种气体，这种气体也有放射性，这种放射性气体被叫做“镭射气”。
差不多在同时，英国物理学家卢瑟福发现钍也会发出一种放射性气体，后来又发现锕也会发出一种放射性气体。这两种气体分别被叫做“钍射气”和“锕射气”。
这些放射性气体又是什么样的物质呢？
镭射气
1903年，卢瑟福和另一位化学家索地一起，详细地研究了镭射气。
最早，科学家利用使照相底片感光的办法来检查物质的放射性，后来就发明了另一种方法——利用荧光物质。有一些矿石（如硅锌矿）和一些化合物（如硫化锌），碰到了看不见的射线就会闪烁发光。所以，如果硅锌矿或硫化锌在闪烁发光，那就说明一定有放射性物质存在。
卢瑟福和索地在一根两端有活塞的玻璃管里装上一些硅锌矿粒。他们把吹过镭的表面的空气通到这根玻璃管里去，然后关闭玻璃管两端的活塞。把玻璃管拿进黑屋子里去，就看到硅锌矿在闪闪发光，亮得可以照清楚报纸上的大标题。只要把玻璃管中的气体抽掉，硅锌矿立刻不再发光了。这说明被空气带到玻璃管中的镭射气是放射性气体。
为了研究这种气体，卢瑟福和索地在这玻璃管后面接上一个U形管，U形管后面又接上一个圆底烧瓶，圆底烧瓶的壁上涂有硫化锌。他们把U形玻璃管浸到液态空气里，然后把含有镭射气的空气不断吹进去。这时候，装有硅锌矿粒的管子闪闪发光，而涂有硫化锌的烧瓶并不发光。不过，只要把U形管从液态空气中拿出来，过了一会，烧瓶壁上的硫化锌也开始发光了。
这个实验说明：液态空气可以使镭射气变成液体，因而流不到涂硫化锌的烧瓶里去。
更有趣的是把镭射气封在装有硅锌矿粒的玻璃管里，一开始发光很强，几天以后，光就减弱了，过了一个月左右，就完全不发光了。看来镭射气会慢慢地消失。
镭射气消失了，它变成了什么呢？
氦的诞生
为了解决镭射气变成了什么的问题，卢瑟福和索地决定去请教研究气体的专家拉姆赛。
卢瑟福和索地把尽可能多的用液态空气冻下来的镭射气封在管子里。索地带上这管镭射气，就去找拉姆赛。
拉姆赛热情地接待了索地，立刻和他一起研究镭射气。这是1903年春天的事。
镭射气被充到放电管中，通电后发出淡蓝色的光辉。拉姆赛和索地用分光镜观察镭射气的光谱。他们发现了三条新的谱线。镭射气原来是一种新的气体元素。这时候，在光谱里没有看见别的谱线。
两天以后，他们又检查这个充有镭射气的放电管的光谱。三条新的诺线还在老地方，只是比两大前减弱了；但是，出现了一条新的谱线，是黄色的。拉姆赛立刻认出来，这是他的老朋友——氦的谱线。
放电管是封死的，外面不会有气体跑进去。结论只有一个：镭射气变成了氦。
又过了两天，再把放电管通电。这时候，管子发出的已经是黄光，而不是淡蓝色的光了。氦的谱线更强了，而镭射气的谱线更弱了。
氦在拉姆赛和索地的眼前诞生了！
人们第四次发现了氦。
接下去，拉姆赛仔细地研究了镭射气的性质，证明它和氦、氖、氩、氪、氙一样，也是惰性气体。后来给它另起一个名字叫做radon（拉丁文“射线”的意思）——我国译作“氡”。
拉姆赛为了测定氡气的密度，设计了一个极为灵敏的天平，灵敏度达到0。000000005克！他称量了0。1立方毫米（仅仅有一个针眼大小）的氧气，测得它的密度是氢气的111倍，是最重的气体。
科学家们用同样的方法去研究锕射气和针射气，结果和镭射气一样，这两种射气也是氡，也在不断地变成氦。
地质学家的时钟
氡是放射性气体元素，它不断地产生氦气。铀是不产生射气的，它会不会也不断地产生氦气呢？应该做一下试验。
索地把一些含铀的物质放在大烧瓶里，把烧瓶里的空气抽掉，把瓶口封死。过了一年，索地打开烧瓶，取出瓶内的气体作光谱分析。果然，气体的光谱中出现了氦的诺线。虽然氦气的量不多，但是证明了铀也在产生氦气。
原来，从放射性元素放出来的看不见的射线，可以分为α、β和γ三种射线。其中的α射线，实际上就是无数的失掉了电子的氦原子。
为什么铀矿和钍矿中会有氦气呢？这些氦气正是放射性元素铀和钍产生的。
索地又在大烧瓶中装了1000克铀。一年之后，他从烧瓶中得到了0。1立方毫米的氦气。这个气泡只有——0。00000002克重。铀产生氦气的速度是非常慢的，一吨铀每年也只能产生0。00002克的氦气。
为什么钇铀矿和其他的放射性矿物中，含有许多氦气呢？
卢瑟福研究了这个问题，产生了这样一个想法：钇铀矿里含的氦气多，说明这矿石的历史长久。每年只产生一点点氦气，经过几百万、几千万、甚至几亿年，积累起来就多了。只要我们分析一下铀矿中现在有多少氦气，还剩下多少铀，又知道铀生成氦气的速度，就可以算出这块矿石是多少年前生成的了。
这方法真是妙极了！氦成了地质学家研究矿石年龄的“时钟”。这是1904年卢瑟福提出来的。
在此以前，人们很难知道矿物和岩石的年龄有多大，因为岩石是不会自己说话的。虽然有各种各样的估计，但是都非常不可靠。利用了放射性方法，岩石自己说话了。
你要知道某一个地方的煤是什么时候生成的吗？那只要在生成那种煤的地层中找出一种放射性矿物就行了。英国物理学家斯特莱特选了一块赤铁矿，经过分析，这块赤铁矿中有铀，也有少量氦气，每1克铀就大约有20立方厘米的氦气。已经知道，每1克铀一年能产生0。0000001立方厘米的氦，那么要多少年才能生成20立方厘米的氦呢？这很容易算，要2亿年。
既然这块赤铁矿是2亿年前形成的，当然，那里的煤层也是2亿年前形成的。
斯特莱特用这个方法测定了许多种矿石的年龄，但是工作并不是没有困难的。
氦是气体，如果岩石不很致密，有裂缝，生成的氦气就会跑掉。在这种情况下，测定的数值就不会准确了。
卢瑟福的学生波特伍德发现，铀在连续放出氦以后，最后变成没有放射性的铅。铅不是气体，不会从岩石的裂缝中跑掉。已经知道，1000克铀在一年间能生成0。00000135克铅。只要测定铀矿中铀和铅的含量各是多少，同样可以算出铀矿的年龄。
这个新方法比测量氦气的方法要可靠多了。许多人用它来测量地球上各种矿物和岩石的年龄。
到了1935年，英国科学家霍姆斯测出来地球上最老的岩石大约是35亿年。也就是说，地球的年龄至少有35亿年（现代测定，地球的年龄是46亿年）。
地球能比太阳年龄大吗？
在太阳系中，太阳是质量最大的中心天体。在太阳系的总质量中，太阳占了99。9％，所以，有足够强大的引力，使太阳系的其他天体都环绕着它运行。太阳又是太阳系中唯一的能够自身发光的天体，它是太阳系的光和热的主要源泉，它照亮了整个太阳系，也晒热了整个太阳系。而地球不过是绕着太阳转的一颗比较小的行星。人们用放射性方法测定出来，地球的年龄有几十亿岁了。那么太阳的年龄有多大呢？当时的科学家推算，太阳是2200万岁。真奇怪，地球竟比太阳的年龄大100多倍！这怎么可能呢？
必定有一个年龄搞错了。地球年龄的测定是相当可靠的，看来太阳的年龄可能推算错了。太阳的年龄就是不比地球大，无论如何也应该和地球相等。是不是可以把太阳的年龄改一下呢？
不行！天文学家提出了不同的意见。他们说：我们虽然不能从太阳上取一块物质来直接研究它的年龄，但是有一点是没有错的，那就是太阳在不断地发出大量的光和热，它每分钟发出多少能量是测准了的；同时，太阳的体积和质量，我们也是能够准确计算的。要说太阳的年龄像地球一样，也有几十亿年，那么，它烧的是什么燃料呢？为什么能维持这样长的时间而不熄灭呢？
在18世纪就有人算过，如果太阳是一大块煤，那要不断地发这么多的光和热，只能烧5000年。这个年龄显然太小了。后来，德国科学家赫尔姆霍茨认为，太阳发光发热是由于它不断地收缩，把位能转变成为热能。他计算出来，太阳的年龄是2200万年，还可以再发光发热1000万年。他的这个结论一直延用了半个世纪，要推翻它，必须先回答太阳烧的是什么。
太阳烧的是什么？
在回答这个问题之前，我们先介绍一下科学家用氦气做实验的时候发现了什么。
上面已经说过，卢瑟福和索地发现放射性物质放出的α射线，原来就是无数失去了电子的氦原子。它们由放射性物质中一粒一粒地射出来，所以又叫做α粒子。α粒子射出来的速度非常大，每秒可以达到上万公里！
卢瑟福用放射性物质放出来的高速度的α粒子去轰击各种物质。他发现原子像个小太阳系一样：中心有一个带正电的核，周围有电子绕核转圈子。
卢瑟福又想试试，把α粒子打到别的原子核里面去，会发生什么结果。他选用了镭C′（镭C′是钋的放射性同位素，它是镭蜕变而产生的）放出来的α粒子。这种α粒子速度特别大——每秒19200公里。
实验的结果是：高速的α粒子打到氮的原子核里去了，同时放出来一个新粒子——质子。质子也就是氢原子核。卢瑟福在1919年，第一回用人工实现了原子核反应，同时发现了质子。
卢瑟福接下去就用α粒子对各种元素进行轰击，看看哪些元素能起反应。在试验铝的时候发现，铝被轰击以后变成了硅，同时，放出来极大量的能，比燃烧同量的煤放出的能要大700000倍！
核反应能放出大量的能。太阳上是不是也在进行核反应呢？
太阳温度特别高，表面有6000摄氏度，核心能到2000摄氏万度，密度也特别大。在这样高的温度下，各种原子外层的电子都脱离了原子核，原子核以极大的速度碰来碰去，当然会发生核反应
