[其它杂谈]核能史话  镭射线性质的研究 [第7页]

第一章：放射性的发现

6、镭射线性质的研究

    在贝克勒尔发现铀放射性现象后，许多科学家都想用物理或化学方法去改变其性质。例如，用光照、加热改变温度或改变化学状态等等，但都未取得任何结果。

    1900年，居里夫妇在研究了镭的放射性后，把镭放在磁场中，结果他们发现，虽然镭的总放射性强度没有变化，但镭射线通过磁场后却分成了两束。一束发生偏转并明显地改变了方向；另一束不受磁场影响，仍按原方向前进。

    根据电学知识，我们知道带电粒子在磁场中运动时将会发生偏转，而且可从磁场方向和偏转方向判别出带电被子的正负性。当然，还可从磁场强度、粒子运动速度和在磁场中的偏转半径，计算出粒子所带电荷和质量之比值(荷质比)。

    由此可知，居里夫妇的实验中，镭射线在磁场中被偏转的那束射线是一束带负电的电子流。因为其荷质比恰好和电子的荷质比数值相当，所以可以断定，镭射线中至少有一部分就是电子流。

    在此同时，另一位曾对原子核物的发展作出重大贡献的科学家卢瑟福，也开始对放射性性质进行研究。他测量了铀射线在金属箔中的吸收情况，结果发现铀射线也由两部分组成：一部分能被很薄的铝箔吸收，卢瑟福把它叫做“α射线”；另一部分的穿透能力很强，能穿越的金属箔厚度比前者大一百倍左右，被命名为“β射线”。

    当卢瑟福得知居里夫妇用磁场能把镭射线分成两部分以后，他就决心重复这个实验。为了能把射线的各组成部分彻底分开，卢瑟福采用了高强度磁场，结果镭射线在强磁场作用下分成了三部分。

    其中一束被磁场偏转得特别厉害，这就是居里夫妇早先用磁场分开的，也是在他们自己的吸收实验中碰到过的“β射线”，它实际上是一种高速电子流。

    另一束射线在弱磁场中很难偏转，因此居里夫妇未能把它分开。而在强磁场作用下，也被分成了两部分：一部分未被偏转，仍按原方向前进；另一部分产生较小的偏转，但偏转方向与电子相反。这就意未着这种射线也是带电的，因为磁场只对带电粒子起偏转作用，而且从偏转方向上看，它们带的是与电子电荷相反的正电荷。它就是卢瑟福所称的“α射线”，后来知道，实际上它是由带两个正电荷的氦原子核组成的。

    至于中间不偏转的射线，是一种波长极短的电磁被，定名为“γ射线”。应该指出，只有γ射线与伦琴所发现的x射线在本质上有相似之处。

    从对放射性现象的研究中，发现它们之间存在着某些共同的特性。首先，从射线被物质吸收的情况看，实验证明α射线最容易被物质吸收。一薄片云母或者厚度为0.05毫米的铝片，甚至是普通的新闻纸，都能把α射线全部挡住。即使在空气中，其吸收也很厉害。例如，7厘米厚的空气层就能把镭放射的α射线全部吸收。而物质对β射线的吸收能力却很小，大部分β射线能穿过几毫米厚的铝片。至于γ射线，它被物质吸收的可能性更小。例如1.3厘米厚的铝板只能把γ射线的强度减弱一半。

    此外，各种射线除了在被吸收程度上有区别外，在吸收性质上也有很大不同：

    首先，最明显的差别是当逐渐增加吸收物质的厚度时，这些射线的强度变化很不一致。其中β和γ射线是逐渐被吸收的，即随着吸收物质的厚度增加，β粒子的数目和γ射线的强度都逐渐降低，而且β射线的能量却保持不变。但α射线的悄况则完全不同，当它穿过越层物质时，粒子的数目不变，减少的是粒子所带的能量。并随着吸收层厚度不断增加，粒子所带的能量也继续减小，而粒子数目仍保持不变，直到厚度足够大时，α粒子将被全部挡住。由此证明，α粒子的能量是相同的。

    其次，射线对空气等其它气体都有电离作用，即在射线照射下，能使不导电的空气变成导电体。而且三种射线的电离能力也有很大不同。其中以α射线为最大，它电离空气的能力约比来自同一放射源的β射线大一百倍。γ射线电离空气的能力比β射线要弱得多。显然，电离能力愈强的射线，被物质吸收的能量也愈多，穿透能力就愈小。

    最后，射线的另一个重要特性是生物学作用(或称少物效应)。这是由于射线不但能被物质吸收，而且又具有一定能量的必然结果。贝克勒尔和皮埃尔·居里都曾亲自实验过镭射线对人体细胞组织的作用。

    有一次贝克勒尔从居里夫妇处取得了少量镭试剂，并把它封装在玻璃管里，放在胸前的背心口袋中，准备在给学生们授课时拿出来示范。几天以后，他发现紧靠口袋处的皮肤发红，其外形又刚好和装镭样品的玻璃管相同。后来，发红之处开始感到疼痛，皮肤破裂成溃疡，于是他只好去请医生诊治。医生像治疗烧伤一样，给他治疗了两个月后，伤口才痊愈。

    与此同时，皮埃尔·居里也曾用镭射线对准自己手上的皮肤照射了十几小时，结果发肤变红，并发生炎性渗出，形成了溃疡。经治疗了大约四个月才恢复。

    这些现象，很快引起了医生们的兴趣。他们也用镭射线先对动物进行实验，然后进行人体临床试验。结果发现镭射线不但能损伤，甚至能杀死人体中的正常生物细胞。

    同样，在以后的试验中，还发现镭射线也能有效地抑制、破坏繁殖异常迅速的癌细胞。而且其破坏作用要比对正常健康组织的作用大得多。这就说明，镭射线只要能适当控制，就可对癌症进行有效的治疗。特别是对于那些早期发现的癌症病例，其疗效就更为显著。

    所以，当时镭就成为世界上最宝贵的东西，它为医生们与人类最可怕的灾难——癌症作斗争，提供了有力的工具。至今，射线在医学上的应用，为保持人的健康和延长人的寿命正起着越来越大的作用。