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生活中的物理学
1.8.8 α、β、γ射线的发现
α、β、γ射线的发现

α、β、γ是放射性物质放射出的三种射线。α射线是氦核流,β射线是电子流,γ射线是光子。三者的性质相差极大,与原子的相互作用情况有很大不同。那么历史上科学家是怎样发现这三种射线的呢?

卢瑟福在1898年发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种不同类型:一种是极易吸收的,他称之为α射线;另一种有较强的穿透能力,他称之为β射线。1900年1月8日,居里报告了他的一次实验结果,镭射线由两部分组成:一种在磁场中不偏转但易被物质吸收,另一种具有贯穿本领且能被磁场偏转。就在1900年,居里夫妇把β射线收集在金属圆筒内,确定它带负电。同年,贝克勒耳根据β射线在电场内及磁场中的偏转,测定了所设想的β射线粒子的荷质比,得到与电子荷质比大体相同的数值。这就证明β射线是高速运动的电子。β射线是高速运动的电子流,贯穿能力很强,电离作用弱,β粒子是放射性物质发生β衰变时释出的高能量电子,其速度可达至光速的99%。

在β衰变过程当中,放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核,产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中,原子核内一个质子转变为一个中子,同时释放一个正电子,在负β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。

α射线也称为α粒子束,是高速运动的氦原子核。α粒子由2个质子和2个中子组成。物理学中用He表示α粒子或氦核。卢瑟福从1902年起做了一系列工作,使α射线在磁场中弯曲,测定它的荷质比及所带电荷。1909年,根据光谱分析确认,它是氦的正价正离子。

γ射线是1900年由法国物理学家维拉德发现的。卢瑟福在1914年根据晶体对γ射线的衍射证明,γ射线是一种电磁波,又称γ粒子流,放射性原子核在发生α衰变,β衰变后产生的新核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,在原子核能级跃迁蜕变时释放出γ射线,它是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。