三次与诺奖擦肩而过,科学圈里的活雷锋非他莫属!

更新日期:2019-03-13
蝌蚪五线谱

雷锋日就要到了,今天,我们就来聊一聊科学圈里的“活雷锋”吧

居里夫人不仅是个伟大的科学家,还是一个伟大的母亲。居里夫妇共生育了两个女儿,老大伊雷娜·居里,老二艾芙·居里。


居里夫人与两个女儿

今天,我们就来说说她的大女儿伊雷娜·居里


伊雷娜生于1897年,1911年居里夫人获得诺贝尔化学奖的时候,她已经14岁,出落成一个亭亭玉立的少女。


伊雷娜生性恬静,不喜多动,似一朵淤泥中的清莲,只能遥看。在实验室工作的时候,被同事们称作是“一块冰”。


为了让伊雷娜更好地融入社会,居里夫人总是为她创造与人接触和交流的机会,所以居里夫人带着伊雷娜一起出席了那次诺贝尔奖的颁奖仪式。


也许正因为这次出席,伊雷娜在心里埋下一个暗示:总有一天,我要再来这里,不是陪着我的母亲,而是让我的母亲陪着我。


居里夫人和伊雷娜在实验室


居里夫人的助理弗雷德里克·约里奥和伊雷娜一见钟情——福雷德克里并不认为伊雷娜是故作清高,反而透过她冷漠的外表,发现了一种极敏感的诗人气质,这让他分外着迷。伊雷娜则被福雷德克里的谈吐和事业心所折服。


经过一年的朝夕相处,他们结下了深厚的友谊,友谊慢慢累积,发酵成了爱情。颇有点中国武侠小说里面,同门师兄妹最后走到一起的感觉。


弗雷德里克·约里奥

  

1926年的一天早晨,向来内敛的伊雷娜跟妈妈和妹妹吐露,她已经和弗雷德里克订婚。同年的10月4日,伊雷娜和弗雷德里克在巴黎第四区的市政大厅里举行了婚礼。


从此,这个世界上在居里夫妇的基础上,又添加了一个“小居里夫妇”。


众所周知,西方人结婚之后,女方要跟男方姓,也就是说伊雷娜此时应该叫伊雷娜·约里奥,正如她母亲要叫玛丽·居里一样,但因为居里夫妇没有儿子,为了使居里这个的姓氏能够世代相传,她跟丈夫商量一番,弗雷德里克同意把伊雷娜的姓氏加在自己姓氏后面,从此伊雷娜和弗雷德里克都姓约里奥·居里,人称约里奥·居里夫妇


约里奥·居里夫妇


1931年,约里奥·居里夫妇开始研究德国物理学家玻特的实验,用α粒子轰击铍。他们凭借高超的实验技能和秒杀玻特的实验设备轻而易举地验证了玻特的理论。轰击之后会释放出一种穿透力的射线,玻特认为是铁辐射。


这一对夫妻太实在了,不假思索就相信了玻特的推测。但是他们进一步发现,这辐射穿过石蜡时,非但没有被吸收,反而被加强了。他们按照玻特的理论,认为这是质子。这时,他们距离真相,距离诺贝尔奖只剩下一层窗户纸,但是他们俩没有捅破。真是成也玻特,败也玻特。


约里奥·居里夫妇在实验室


第二年,他们把这一实验结果和错误的见解发表出来,研究告一段落。一个月后,英国物理学家查德威克指出约里奥·居里夫妇的错误所在,他认为铍辐射实际上是一种中性粒子流。他这么说不是空穴来风。查德威克虽然不像伊雷娜拥有获得诺贝尔奖的父母,但是他有一个获得诺贝尔化学奖的老师卢瑟福。卢瑟福很早之前就对中子的存在进行过预言。因此,查德威克脑子里一直都有关于“中子”的概念。


查德威克受约里奥·居里夫妇的启发,重复了同样的实验,用云雾室作为探测器,仅用10天就成功地证实了这种射线是名为中子的中性粒子流,并计算出中子的质量。而不管是伊雷娜还是弗雷德里克都不知道卢瑟福关于中子的假设。因为发现中子,查德威克获得1935年的诺贝尔物理学奖

先别着急给这个有点“犯晕”的夫妻抱屈,这才刚刚开始。

  

1932年8月的一天,美国物理学家安德森像往常一样在实验室研究射线。他让宇宙射线去撞击云室中的铅板,然后拍摄照片。等这些照片洗出来,他一张张翻看,突然有一张吸引了他的注意。这张照片显示,宇宙射线穿过铅板之后,轨迹发生了弯曲,有一个未知粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同,但是弯曲的方向却恰好相反。


换句话说,这种尚未查明的粒子与电子的质量相同,电荷相反。于是,安德森并认为这是一种带正电的电子。第二年,安德森又用γ射线轰击方法产生了正电子,从而在实验上完全证实了正电子的存在。从此,正电子便正式被列入基本粒子的行列。因为这个发现,安德森获得了1936年的物理学奖

  

而在此之前,约里奥居里夫妇就曾经在云室中清楚地观察到了正电子径迹,但这一现象并没有引起他们的注意,认为只是向放射源移动的电子。

    

值得一提的是,经过这两次“教训”,约里奥居里夫妇长了一个心眼,在后面的工作中一边继续试验,一边广泛地接触前沿知识和同行发表的论文。


他们用钋产生的α粒子轰击铝箔时,发现将放射源拿走,正电子的发射也不会立即停止,辐射像一般放射性元素那样以指数律衰减,它们发射出中子和正电子,最终生成放射性磷。用同样的方法他们还发现了其他一些人工生成的放射性物质,此即人工放射性。


他们因此获得了1935年度的诺贝尔化学奖。这样,他们跟查德威克一起站在了当年诺贝尔奖的领奖台上。


1935年12月10日,约里奥·居里夫妇(左二、左三)在瑞典出席诺贝尔奖颁奖典礼

  

不知道弗雷德里克跟查德威克握手的时候心里会不会想:小子,那个物理学奖也是我们的。

  

雷伊娜终于完成了自己儿时的心愿,但遗憾的是,居里夫人由于长期从事放射性工作,得了白血病,于 1934 年7月4日在萨拉西沃附近逝世。在她生前没能目睹自己的女儿和女婿接力他们夫妇站在世界科学的最高领奖台上。

  

也许是已经获得了诺贝尔奖,这对夫妇又开始“犯晕”。

  

在1935年诺贝尔奖颁奖时,弗雷德里克发表了关于核裂变的演讲中,他说:“我们有理由相信科学家将可以随心所欲地聚合起或分裂开元素,从而能使爆炸形式的嬗变成为事实,如果这种嬗变一旦能成功地在物质中蔓延开来,我们可以看到巨大的,可利用的能量将会被释放出来。”

  

1937年伊雷娜和南斯拉夫科学家萨维奇用慢中子轰击铀,在生成物中发现有一种半衰期为3.5小时的放射性物质。通过研究,他们发现这种物质的物理性质近似于镧,而按照“超铀元素”的概念,其性质却接近于锕,但是两者的原子数却是差别巨大的57和89,伊雷娜和搭档并没有深究下去。


实际上,他们已经发现了核裂变,因为其裂变后半衰期为3.5小时的那种元素正是钇。本来他们已走到了铀核裂变的大门口,可是他们却连门都没敲,就转身走开了。

  

1938年12月德国化学家哈恩和斯特拉斯曼重做伊雷娜与萨维奇的实验,并进行了仔细分析,他没有错失机会,敏锐地认识到了核裂变的发生。这一发现使得他于1944年获得诺贝尔化学奖


德国化学家奥托哈恩(中)获得了1944年诺贝尔化学奖

 

弗雷德里克得知这一消息后,把自已锁在房间里谁也不见,只有伊雷娜在旁陪着他。

  

“哎,这次又差一丢丢。”弗雷德里克叹气道。

  

“诺贝尔奖什么的,获得一次就够了,不要贪得无厌啦。”伊雷娜安慰丈夫。

  

“我不甘心啊,我们明明已经——”

  

“算了,总要留点机会给别人啊。”

  

如果前两次多少有点买椟还珠的意思,因为“见识有限”而犯了低级错误,第三次大概只能用功亏一篑来形容了。


三次“煮熟的鸭子都飞了”,想想也是醉了。不过这也从另一个侧面反应出来,只要稍微一点运气,约里奥·居里夫妇所做的研究可以数次获得诺贝尔奖。


而他们不被运气眷顾那三次,就当是做“好人好事”了,对于那三位诺奖获得者来说,约里奥居里夫妇不愧为活雷锋。


本文为蝌蚪五线谱原创文章

作者:约里奥·居里夫妇

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