群星闪耀：放射化学的诺贝尔奖获得史

群星闪耀：

放射化学的诺贝尔奖

作者：J. P. Adloff    编译：AstaThera

 

 

2012年，在Radiochimica Acta (德国《放射化学学报》)创刊50周年之际，紧随玛丽·居里于1911年获得第二个诺贝尔奖100周年，Radiochimica Acta的主编、法国斯特拉斯堡大学核研究中心的J. P. Adloff教授对“放射化学和诺贝尔奖 ”进行了非正式的回顾，包括放射性元素的发现和基于放射化学方法的化学新领域研究。

Pierre Curie (1859–1906) and Marie Curie (1867-1934)

光谱学没有发现这种新元素的任何特征线，作者谨慎地建议：“如果这种新金属的存在得到证实，我们建议将其命名为钋（polonium），以纪念我们的故乡波兰”。1898年12月26日，居里夫妇宣布发现了第二种类似于钡（barium）的强放射性物质。最后一批该种放射性物质的活性是铀的900倍，而且光谱分析显示该物质无法归属于任何已知元素的谱图。居里夫妇的结论是：“我们认为这种新的放射性物质含有一种新的元素，我们建议将其命名为镭”。

1898年钋和镭的发现是放射性和放射化学这门新科学研究的里程碑。贝克勒尔在1899年回到了这个领域。安德烈·德比埃尔内（Andre Debierne，1874-1949）加入了居里夫妇，并在1899年发现了第三种放射性元素锇actinium（原子序数89）。Julius Elster（1854-1920）和Hans Geitel（1855-1923）是德国最早对贝克勒尔辐射和放射性感兴趣的科学家。德国人Friedrich Oskar Giesel（1852-1927）、奥地利人Stefan Meyer（1872-1949）和Egon von Schweidler（1873-1948）进行了大规模的铀矿渣中镭和钋的分离工作。1898年，Ernest Rutherford发现铀射线有两种，他将其命名为α射线和β射线。在美国，早在1898年4月贝克勒尔的实验就受到了关注。镭的发现是在1899年1月28日的Scientific American（《美国科学》）杂志上宣布的，这与the Comptes Rendus《法国科学院院报》的发表时间几乎只相差一个月。关于放射性的文献条目稳步增长（除了第一次世界大战期间及接下来的几年有所下降），在1908年（卢瑟福获得诺贝尔奖的那一年）、1934年（乔利奥夫妇宣布人工放射性）和1939年（哈恩和斯特拉斯曼发现核裂变）达到了高峰，在第二次世界大战爆发之际已有约4000篇文献。

放射性与物理学有关，而新元素的发现则属于化学。起初，这种两难局面似乎没有引起任何严重的问题。从本质上讲，铀射线是寻找新元素的源头。因此，被提名者可以被提交给物理学委员会。然而，在诺贝尔奖的历史上，元素发现的奖项仍然是化学委员会的特权。

贝克勒尔和居里在1902年首次被提名为物理学奖的候选人。1903年6月13日，玛丽·居里在索邦大学提交了她的论文《关于放射性物质的研究》。评审委员会包括两位学者和未来的诺贝尔奖得主加布里埃尔·李普曼（Gabriel Lippmann，1845-1921）和亨利·莫桑（Henri Moissan，1852-1907）。这些杰出的科学家认为玛丽·居里的发现是有史以来在博士论文中提出的最重要成果。当皮埃尔·居里得知他与贝克勒尔是唯一的提名人时，他坚持认为是玛丽的最初工作使得新元素被发现，“如果我们在这种情况下被分开，许多人都会感到惊讶”。

1903年6月，在瑞典科学院作出最终决定之前，居里夫妇应著名的伦敦皇家学会的邀请，发表了一场主要听众为该国科学家的法拉第讲座。1903年11月，他们被授予汉弗莱·戴维奖章，该奖章每年授予 "化学界最重要的发现"。这些接连不断的荣誉在1903年11月12日达到顶峰，瑞典科学院决定将诺贝尔奖颁发给贝克勒尔和居里夫妇：“一半颁给亨利·贝克勒尔，以表彰他发现自发放射性所作出的非凡贡献；另一半颁给皮埃尔·居里和玛丽·居里，以表彰他们对亨利·贝克勒尔所发现的 "辐射现象 "的共同研究。”

在正式向学院致谢后，皮埃尔·居里直接宣布，由于讲课工作和玛丽的疾病，他和他的妻子都无法出席颁奖仪式。1903年12月10日，贝克勒尔在斯德哥尔摩发表了他的演讲 “放射性物质的一个新属性”。他诚恳地试图重述居里的工作。后来，皮埃尔和玛丽·居里于1905年6月，即获奖18个月后前往瑞典。皮埃尔·居里以夫妇的名义发表了一个简短的题为“放射性物质，特别是镭”的诺贝尔演讲，开篇讲道：“我们对由于无法控制的原因而迟迟不来拜访你们表示歉意。”

威廉·拉姆塞爵士（1852-1916）早在1901年就参与了诺贝尔化学奖的评选。他是提名第一位获奖者Jacobus Henricus van't Hoff（1852-1911）的11位化学家之一。此后，从1902年到1904年，他每年都获得了提名，期间他因为 "发现了空气中的惰性气体元素并确定了它们在周期系中的位置"以23项提名获得了该奖项，是当时单个候选人获得提名最多的，包括来自诺贝尔奖获得者埃米尔·费舍尔和范特霍夫的提名。拉姆塞是第一个获得化学奖的英国人。

William Ramsay (1852–1916)

同年，诺贝尔物理学奖被授予物理学家雷利勋爵（1842-1919），生于约翰·威廉·斯特拉特的第三代雷利男爵， "以表彰他对最重要的气体密度的研究以及他在这些研究中发现的氩"。这两位诺贝尔奖获得者一起工作，并于1894年8月13日共同宣布发现了一种新元素，即第一种惰性气体，他们称之为 "氩"。

拉姆塞继续寻找空气中的气体，到1900年，他在氩的基础上增加了氦、氖、氪和氙。与此同时，卢瑟福观察到钍释放出一种放射性物质，德国化学家多恩（1848-1916）从镭中发现了一种类似的散发物，他称之为 "发射（emanation）"。1904年，卢瑟福提出了“镭发射（radium emanation）”的名称，最终被改为 "氡（radon）"。

拉姆塞对惰性气体有强烈的专有感觉，并急于对新的放射性气体的特性进行自己的研究。偶然间，1903年，弗雷德里克·索迪从卢瑟福在麦吉尔（魁北克省蒙特利尔）的实验室搬到了威廉· 拉姆塞在伦敦大学学院的实验室，在那里他呆了一年。这位化学家和微量气体分离专家一起检查了20毫克溴化镭的 "放射性辐射 "的光谱，并确认它与氦的光谱完全相同。这一观察证实了卢瑟福的裂变理论，而且正如玛丽·居里已经证明的那样，镭是一种新的化学元素。尽管拉姆塞的发现是放射性研究历史上的一个里程碑，但不是只有它值得被授予诺贝尔奖。

拉姆塞在这个领域没有太多经验，他独自进行了关于放射性的研究，并声称除了氦，氖和氩也是由镭发射产生或是由氡与水接触时产生；此外，氡会将铜转化为锂或钠。在给他的朋友美国化学家和物理学家伯特兰·博尔特伍德（Bertrand Borden Boltwood，1870-1927）的信中，卢瑟福指出："如果拉姆塞是对的，那么放射性的主题就进入了一个新的阶段......他有很多敌人，他们不相信他所说的任何一个字。他的结论的弱点在于，氖气的结果只得到过一次；氡是很危险的，而锂我必须承认，它超过了我一时的承受能力。不幸的是，没有人有镭样品来测试他的结果......"与卢瑟福不同，玛丽·居里确实有足够的镭来验证拉姆塞关于铜被转化为锂的结果。她与挪威人Ellen Gleditsch（1879-1968）一起重新研究了拉姆塞的实验，并证明拉姆塞报告的锂的痕迹来自于实验中使用的玻璃瓶子。当使用纯铂金容器进行同样的实验时，不再检测到锂。1908年8月23日，《纽约时报》报道："金属没有被转化：居里夫人发现没有证据表明镭可以将铜盐转化成钠"。

索迪在为他的前导师写的讣告中说："在发现放射性之前，拉姆塞在化学科学方面就已经很杰出了，而在他充满活力而忙碌的生命的最后10到12年里，他把更多精力投入到他尽心尽力推动发展的新科学中。

1907年，Svante Arrhenius提名卢瑟福（Ernest Rutherford，1871- 1937）获得诺贝尔化学奖。同年，卢瑟福获得了七次物理学奖的提名，包括诺贝尔奖得主埃米尔-费舍尔（Emil Fischer，诺贝尔化学奖，1902年）、菲利普·莱纳德（Philipp Lenard，诺贝尔物理学奖，1905年）、阿道夫·冯·拜尔（Adolph von Baeyer，诺贝尔化学奖，1905年）和后来的诺贝尔奖获得者马克斯·普朗克（Max Planck，诺贝尔物理学奖，1918年）的提名。

Lord Rutherford of Nelson (1871–1937)

化学委员会向学院报告了提名卢瑟福化学奖的原因。因为卢瑟福使用的虽然是物理方法，但实验的结果与化学元素有关，对化学也具有根本的重要性。委员会的提议得到了学院的认可。

“虽然卢瑟福的工作是由物理学家借助物理方法进行的，但它对化学研究的重要性是如此深远，以至于皇家科学院毫不犹豫地将旨在奖励化学领域原创性工作的诺贝尔奖授予它的先驱—从而提供一个新的证据以补充现有的众多证据，这表明现代自然科学的各个分支之间有密切联系。

1908年，Arrhenius再次提名卢瑟福为化学奖得主。诺贝尔化学委员会成员、瑞典人Oskar Widman和奥地利人Rudolf Wegscheider也加入了他的行列。为了确保卢瑟福获奖，Arrhenius还提名他为物理学奖得主："如果学院认为授予他化学奖不合适，那么他应该被授予1908年的物理奖"。最终，卢瑟福在1908年物理学方面有7项提名、在化学方面有3项提名，但 “由于他对元素的裂变和放射性物质的化学研究”，他还是获得了化学奖。

在1908年诺贝尔化学奖颁奖仪式后的宴会上，欧内斯特·卢瑟福说：“我曾遇到过许多时间长短不一的不同物质的转变，但我遇到的最快的转变是我自己在一瞬间从一个物理学家转变为一个化学家”。在卢瑟福大约两百份出版物的标题中，只在他的诺贝尔演讲“来自放射性物质的阿尔法粒子的化学性质”中提到了化学。

在1895年至1898年卢瑟福在英国剑桥的卡文迪许实验室短期工作期间，他的才能受到了1906年诺贝尔物理学奖获得者、电子的发现者约瑟夫·约翰·汤姆森（Joseph John Thomson，1856-1940）的认可，之后卢瑟福转到加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学，开始了他的放射性研究，发表了大约70篇文章。他的第一项工作是关于从钍化合物中喷出的放射性气体（钍射气）以及由钍的作用所引起的放射性。1902年，卢瑟福与索迪合作发表了由居里开创的该领域的第一篇全面综述“放射性的原因和性质”。1904年，他重新获得了朗福德奖章，这是他获得的第一个重大科学奖。当他于1907年搬到曼彻斯特时，他已经在放射性领域发表了70多篇文章。1919年，他回到剑桥继续从事他那令人惊叹的科学工作。

作为一名诺贝尔奖获得者，卢瑟福被邀请提名诺贝尔奖候选人。在他提名的八位物理学家中，有七位成为诺贝尔奖获得者，包括Niels Bohr（1922年）和James Chadwick（1935年）。1935年，卢瑟福还提名Fred´eric Joliot和Irène Curie为化学奖候选人。

尽管他的工作主要涉及到物理学，卢瑟福获得的是化学奖。Theodore Svedberg在1921年和1922年、David J. S. Jordan在1924年、Johannes Stark在1931年至1937年间提名他为物理学奖得主 。这些提名都被瑞典学院以各种理由拒绝了。因为曾与皮埃尔·居里和贝克勒尔分享过她的第一个奖项，玛丽·居里获得两次诺贝尔奖的说法并不准确。然而，卢瑟福是唯一的在获奖后做出最著名发现的诺贝尔奖获得者：1911年原子核的发现，以及1917年第一次将氮气转化为氧气是他对物理学的最大贡献。卢瑟福一生在追求科学，直到1937年10月19日辞世。他在1937年8月21日发表的最后一篇文章是《寻找分子量为3的氢和氦的同位素》。他的骨灰被埋葬在威斯敏斯特教堂的中殿里，紧挨着艾萨克·牛顿爵士和开尔文勋爵的坟墓。

经过俄罗斯和美国团队的讨论，IUPAC（国际理论化学联合会）在1997年决定，将原子序数104的人造放射性元素定名为rutherfordium，Rf。

在诺贝尔奖的历史上，玛丽·居里是第一个女性获奖者、第一个也是唯一一个同时获得物理学和化学奖两个奖项的人。皮埃尔·居里于1906年1月19日不幸去世后，科学院委托玛丽·居里领导实验室。皮埃尔在索邦大学的物理学教席和他在科学院的席位都是虚位以待。学术机构很快任命玛丽为索邦大学的第一位女教授。她在1906年11月5日的就职演讲被认为是女权运动的胜利。1910年11月，为了增加她的实验室获得资金的机会，玛丽·居里提出自己作为科学院的空缺席位的候选人，而当时科学院是一个纯男性机构。尽管她因当时的厌女症传统而未能当选，但由于“她对发现镭和一种新的治疗方法即居里疗法的贡献”成为了第一位当选为科学院准院士的女性。

 Marie Curie in 1911

然而，人们对镭仍然存在疑问。开尔文勋爵（William Thomson，1824-1907）仍在争论镭所释放的能量的外部来源，并指出镭并不是一种元素，而只是铅和氦的化合物。为了证明他的错误，玛丽·居里在Andre Debierne的帮助下，对一吨含镭的残留物进行了提取。在投入了大量的精力之后，该小组生产了几克镭，确定了原子量226.45（现值226.0254），并成功地制备了金属镭。她还得到了0.1毫克的高纯度的钋。在发现钋的10年后，光谱分析显示有几条线可以确切地归属于钋。这是对该元素存在的确凿证据，而且因为它可能会衰变为一种稳定的元素而显得尤其重要。卢瑟福评论说：“明确地解决钋是否会变成铅的问题是非常有趣而且重要的。”

在发现钋和镭的12年后，放射学界的科学家们意识到就镭的国际标准和放射学领域的单位达成共识的重要性和紧迫性。卢瑟福也就此问题寻求了玛丽的意见。放射性标准被定义为与一克镭相等的辐射量。玛丽希望为这个单位保留 "居里 "这个名称，并负责准备一个镭的样品作为国际放射性标准。它包括21.99毫克的纯氯化镭（16.75毫克的镭），并被密封在一个玻璃瓶中。

1911年，玛丽·居里被Gaston Darboux和Svante Arrhenius提名为诺贝尔化学奖候选人。11月10日，她被授予该奖“以表彰她通过发现镭和钋元素，并分离镭和研究这种特殊元素的性质和化合物，从而为推动化学的发展所做出贡献”。12月11日，她发表了诺贝尔演讲 “镭和化学的新概念”。在演讲的开始，她说：“在进入演讲的主题之前，我想申明一下，镭和钋的发现是由皮埃尔·居里与我合作完成的”。

1944年，加利福尼亚大学的Glenn T. Seaborg研究组确定了原子序数为94的第一种同位素，并将其命名为锔（curium，Cm），以纪念放射化学的先驱者。

1921年，诺贝尔化学委员会认为当年的提名没有一个符合阿尔弗雷德·诺贝尔遗嘱中的标准。在这种情况下，该奖可以被“保留”到下一年。1921年的保留奖于1922年被授予弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy，1877-1956），“以表彰他对放射性物质化学知识的贡献，以及他对同位素的起源和性质的研究”。

 Frederick Soddy (1877–1956)

从牛津大学毕业后，索迪从1900年10月中旬到1902年4月中旬在蒙特利尔的麦吉尔大学与卢瑟福一起工作了18个月。该小组研究了镭的气态发射，并表明放射性涉及放射性原子的裂解及新元素生成。索迪把这个过程称为“嬗变”，这个术语是他从炼金术中借用的。索迪和卢瑟福一起发表了大约10篇文章，对放射性进行了理论上的解释，并构成了所有后续研究的基础。该小组还证明了两个放射性系列的存在：一个从铀开始，另一个从钍开始。1903年3月，索迪回到英国，与拉姆塞一起工作。他们共同证实了氦是在镭的放射性衰变过程中生成并进一步演化的。1904年秋天，索迪搬到了苏格兰格拉斯哥大学，在那里他建立了 “群位移定律（group displacement law）” 并提出了同位素的概念。他与John A. Cranston一起，成为发现镤的化学家之一。

还是在1904年，索迪在英国皇家工程师协会（Corporation of Royal Engineers）做关于镭的演讲时，对放射性的危险性甚至是核武器的可能性有了一种预感：“很可能所有的重物质都拥有潜在的并与原子结构结合在一起的、类似于镭所拥有的大量能量。如果可以被挖掘和控制，那么它将成为改变世界命运的工具! 把他的手放在小心翼翼调节着整个能量储存输出的自然界的杠杆上的人，就会拥有一种只要他想就可以摧毁地球的武器。”

1911年，索迪出版了一本小册子《放射性元素化学》，其中首次强调了同位素在化学上的不可分割性，认为它是一种根本性的非常重要的新概念 。从1904年到1920年，他应化学学会的要求编写了一份关于放射性和原子理论的年度进展报告。1975年，这些报告被复制并汇编成《放射性和原子理论》一书，这对放射化学历史学家来说是这一时期出版物的宝贵资料，也是对当时科学思想的总体回顾。

1914年，索迪被任命为阿伯丁大学的化学教授，并没有继续从事放射性的研究。1919年，他被提名担任牛津大学的化学系主任，直到1937年退休。

过了很久，索迪的成就才被诺贝尔委员会认可。早在1908年，Okar Widman（1852-1930）就提名索迪和卢瑟福一起获得化学奖。十年后，索迪被卢瑟福和德国化学家Wilhelm Schlenk（1879-1943）提名，并在1919年再次被卢瑟福提名。作为索迪工作的延续，1922年的诺贝尔化学奖授予了英国人British Francis William（1877-1945），以表彰他发现了大量非放射性元素的同位素。

1934年的诺贝尔物理学奖没有授予28名提名者，其中包括弗雷德埃里克·约里奥（1900-1958）、伊蕾娜·居里（1897-1956）和詹姆斯-查德威克（1891-1974）。第二年，查德威克在物理学方面有13项提名，约里奥也有7项提名。后者在化学领域也有包括来自欧内斯特·卢瑟福的三个提名。查德威克因“发现中子 ”而获得物理学奖，约里奥·居里团队因“合成新的放射性元素” 而获得化学奖。令人惊讶的是，诺贝尔委员会将 “新的放射性元素 ”与“新的放射性元素同位素 ”相混淆。

第一次世界大战结束时，伊蕾娜·居里成为她母亲的私人助理，并开始撰写关于钋的论文。她没有比玛丽·居里更好的导师了，玛丽·居里一直将钋视为自己的东西，并将对该元素的所有研究留给她的女儿。为此，伊蕾娜是法国第一个使用威尔逊云室来记录粒子的范围和散落情况的人。1925年3月27日，她就自己关于钋所发出的辐射的论文进行了答辩。

1925年，获得物理学工程学位的弗雷德埃里克·约里奥加入了玛丽·居里的实验室。他很快就被伊蕾娜的非凡个性所吸引，他们于1926年10月9日结婚。几年后，约里奥·居里这个姓氏开始被使用，特别是在媒体上。许多协会、学校、街道和官方文件，包括诺贝尔基金会的文件都有约里奥·居里的称呼。由于皮埃尔和玛丽·居里没有儿子，采用连字符的名字使科学界最著名的名字之一不会消失。然而，两位作者都在他们的科学论文甚至是他们的共同论文上签名为“Frederic Joliot”和 “Irene Curie”。

直到1931年，1926年结婚的约里奥夫妇才开始了密切的合作，并在四年内发现了人工放射性。与皮埃尔和玛丽·居里团队一样，他们是相互补充的。尽管Irene和Frederic都是物理学家和化学家，但弗雷德埃里克更多地被认为是物理学家。除了两个例外，伊蕾娜在他们大约40个联合出版物中是第一作者。

 Frederic Joliot (1900–1958) and Irène Curie (1897–1956)

弗雷德埃里克对发现意想不到的现象有着特殊的感觉，他差点错过了中子的发现。1933年，居里夫妇做了一个重要的观察：用来自钋的α粒子照射的铝箔将发出带正电的的电子，即由保罗-狄拉克（1902-1984；1933年物理学诺贝尔奖得主）预测并在1933年由卡尔·大卫·安德森（1905-1991；1936年物理学诺贝尔奖得主）发现的正电子。1933年10月，这些发现在第七届索尔维物理学大会上得到了广泛的讨论，十几位诺贝尔奖获得者和未来的诺贝尔奖获得者出席了会议，其中包括玛丽·居里（最后一次）和约里奥夫妇。

三个月后，约里奥观察到，在钋源被移走几分钟后，被辐照的铝仍然具有放射性。他立即意识到这一现象的重要性：铝被转化为一种新的放射性物质，其半衰期为2.5分钟，并发射出正电子。1934年1月15日，在科学院的周会上宣布了“一种新的放射性”的发现。约里奥夫妇人工生产并化学鉴定了³⁰P，这是第一个稳定元素的人工放射性同位素，也是第一个正电子发射器。诺贝尔奖是在玛丽·居里去世18个月后举行的，也就是在她与皮埃尔·居里分享物理学奖32年后。这是伊蕾娜第二次参加诺贝尔奖颁奖典礼。24年前，当她陪同母亲参加玛丽·居里的第二次诺贝尔奖颁奖典礼时，她才14岁。这对夫妇简短的诺贝尔演讲是每个获奖者强调其伙伴的贡献的机会，尽管伊蕾娜说：“这些实验是由约里奥先生和我共同完成的，演讲的分配方式纯粹是为了方便”。化学家伊蕾娜是作为第一个发言人发表了“放射性元素的人工生产”。她解释了通过正电子发射而发现的一种新型放射性。物理学家约里奥随后发表了 "元素嬗变的化学证据"。

约里奥夫妇追求独立的研究，每个人都在不同的领域，但都在靠近进一步的重要发现。1938年底，巴黎镭研究所的伊蕾娜·居里和保罗·萨维奇（Pavic Savic，1882-1949）在中子辐照的铀中发现了一种与锕一起携带的半衰期为3.5小时的强放射性物质。他们报告说：“总的来说，它的特性与镧 [57号元素] 相似，目前看来似乎只有通过分馏才能将它与镧分开”。事实上，它是来自铀的核裂变的镧：作者接近于发现核裂变。1939年，法兰西学院的弗雷德埃里克·约里奥证明了中子对铀的分裂作用，并在二战爆发两周后证明了发散链式核反应的发展。

1943年的诺贝尔化学奖于1944年授予瑞典人乔治·德·赫维西（George de Hevesy，1885-1966），以表彰他在研究化学过程中使用同位素作为追踪器的工作。赫维西在1942年有一次物理学方面的提名，在1927年至1944年期间有十几次化学方面的提名，值得一提的是1936年来自约里奥夫妇、1939年来自索迪夫妇的提名。诺贝尔化学委员会主席A. Westgreen在1943年12月10日的广播中发表了演讲。当时欧洲的局势阻碍了前往瑞典的路线。尽管赫维西就在斯托克霍姆，但仍没有举行正式的颁奖仪式。

 George de Hevesy (1885–1966)

1911年，赫维西在曼彻斯特加入卢瑟福，并开始对放射性物质感兴趣。卢瑟福获得了相当数量的与大量的铅混合的“镭D”。后来人们认识到这是铅的天然放射性同位素²¹⁰Pb，是镭的子代产物，其半衰期为22.34年。当时同位素还不为人所知。卢瑟福要求年轻的赫维西 “把镭D从那些讨厌的铅中分离出来”。赫维西回忆说：“作为一个年轻人，我是一个行动派，并认为我能够成功完成我的任务”。一年后他仍然停留在原地，承认自己的失败的同时他有了一个想法，用镭D刺穿普通铅，以这种方式研究铅及其化合物的特性和行为。

为了这个目的，赫维西于1913年搬到了维也纳的镭研究所，那里有大量的镭D。他和奥地利人Fritz Paneth（1887-1958）一起发现了放射性铅原子和稳定铅原子之间的交换。甚至在索迪发现同位素之前，该小组就表明，所有过程的原子的化学和物理行为是相同的。这是放射性在化学中的首次应用，也是放射性分析化学的奠基之作。人工放射性的发现之后，它成为研究生物和复杂系统的最常见和最强大的技术之一。赫维西发表了400多篇关于中子活动分析和放射性同位素在生物学中的应用的文章和综述。此外，他还是一位兴趣广泛的化学家。1923年，他与Dirk Coster（1889-1950）在尼尔斯·玻尔位于哥本哈根的实验室（原位于哈夫尼亚）工作时，发现了铪元素（编号72），这是倒数第三种被发现的稳定元素。

1950年，赫维西被授予英国皇家学会科普利奖章（Copley Medal），“以表彰他在放射性元素化学方面的杰出工作，特别是他在研究生物过程中开发的放射性示踪技术”。他对这一殊荣感到特别自豪：“公众认为诺贝尔化学奖是一个科学家可以获得的最高荣誉，但事实并非如此。有40或50个获得了诺贝尔化学奖的人中只有10名皇家学会的外国成员，其中只有两人（玻尔和赫维西）获得了科普利奖章”。1958年，赫维西因和平利用放射性同位素而获得原子和平奖。

赫维西的一生在奔波中度过。他出生在布达佩斯，在弗莱堡学习并在那里获得博士学位，然后在苏黎世、卡尔斯鲁厄、曼彻斯特、维也纳和哥本哈根工作。1926年，他被任命为弗莱堡的物理化学主席，1935年为逃离纳粹先去了丹麦，1942年去了瑞典的斯德哥尔摩大学。

关于这位杰出人物的轶事不胜枚举。在他第一次应用放射性示踪剂的研究中，赫维西证明了他的女房东回收食物。为此，他在盘子里的剩菜中加了镭D。在第二次世界大战中当德国入侵丹麦时，赫维西用王水溶解了Max von Laue（1879-1960；1914年物理学奖得主）和James Franck（1882-1964；1925年物理学奖得主）的诺贝尔奖章，以防止纳粹窃取它们。战后，他将黄金从酸中沉淀出来，诺贝尔协会用原来的黄金重新铸造了诺贝尔奖章。

1944年的诺贝尔化学奖于1945年11月15日公布。该奖授予德国人奥托·哈恩（1879-1968），以表彰他发现了重核裂变。当时，哈恩自1914年以来已经获得了15项化学领域的提名，自1937年以来获得了5项物理领域的提名。哈恩当时仍与其他德国科学家一起被拘留，无法出席颁奖典礼。第二年，瑞典国王古斯塔夫五世将诺贝尔奖章和证书汇给了他。

 Otto Hahn (1879–1968)

哈恩对放射化学的兴趣始于1904年在拉姆塞手下工作时。在对镭盐进行实验的过程中，他发现了一种他称之为放射性钍（²²⁸Th）的物质，在当时被认为是一种新的放射性元素。之后，他在卢瑟福那里呆了几个月，然后回到德国，与第二位诺贝尔化学奖获得者埃米尔·费舍尔合作。在几个月内，他发现了更多的放射性物质，中钍I（²²⁸Ra）和II（²²⁸Ac），以及镭的母体物质（²³⁰Th）。

1907年9月28日，哈恩结识了奥地利人丽丝·迈特纳（Lise Meitner，1878-1968），她后来成为德国柏林大学的第一位女性正教授。这是两位科学家30年合作和终身亲密友谊的开始。10年后，该小组分离出一种具有长寿命活性的物质，他们将其命名为proto-actinium（protactinium，现在的镤），即原子序数为91的元素。

Lise Meitner (1878–1968)

早在1914年，哈恩就被1905年的诺贝尔化学奖得主阿道夫·冯·拜尔提名为化学诺贝尔奖的候选人。1912年，他成为在柏林新成立的凯撒·威廉化学研究所（Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry）放射性部门的负责人，该研究所自1956年起成为 “自由大学的奥托·哈恩大楼”。

1933年，哈恩在一本名为《应用放射化学》的书中展示了放射性示踪剂在化学中的应用，该书是根据他在康奈尔大学担任客座教授时的讲座编写的。这是最早提到的 "放射化学 "之一。1966年，Glenn T. Seaborg记录道（节选）：“20世纪30年代中期，作为加州大学伯克利分校的一名年轻学生时，以及在几年后我们与钚有关的工作中，我把哈恩的《应用放射化学》一书作为我的圣经。该书阐述了当不溶性物质从水溶液中析出时，微量物质共同沉淀的规律。我从没有如此仔细、频繁地阅读过任何其他书籍中的章节。事实上，我反复阅读了整本书，我记得我对它的主要失望是它的长度。它太短了”。

1934年，哈恩和迈特纳转向寻找由恩里科·费米（1901-1954）发起的超铀元素，当时人们认为这些元素可以在用中子照射的铀中形成。他们发现了大量的放射性原子，包括钡的同位素。关键的实验是由奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼（Fritz Strassmann，1902-1980）于1938年12月在柏林完成的，当时丽丝·迈特纳已经逃到了斯德哥尔摩。它在1939年初的《自然科学》杂志上以“关于用中子辐照铀所形成的碱土金属的检测和特性”为题发表。迈特纳和她的侄子Otto Robert Frisch（1904-1979）将这些结果解释为“中子对铀的裂解：一种新的核反应类型”，于1939年2月11日发表在《自然》上。几周后，弗里希以“重核在中子轰击下裂变的物理证据”在实验中证实了这一点。铀核分裂形成了钡和氪，并伴随着几个中子和大量能量的喷出；弗里希创造了“裂变（fission）”一词。玻尔（Niels Bohr，1885-1962）将原子分裂的消息带给了美国的科学家，并最终促成了曼哈顿计划（美国陆军部研制原子弹计划）。

哈恩获得了许多政府和学术奖项。他被选为45个学院和科学机构的成员或荣誉成员。1966年，他与丽丝·迈特纳和弗里茨·斯特拉斯曼一起获得了恩里科·费米奖，这是该奖首次授予非美国人。

哈恩的名字在元素表上是短暂的。1970年，美国化学学会提议用铪（hahnium，Ha）来表示105号元素，也就是现在的钅杜（dubnium，Db）。1997年，铪再次被建议为108号元素，符号为Hn，但最终在1992年该元素变成了铪（hassium，符号为Hs），来源于研究所所在地的拉丁文名称（L. hassia，German Hessen）。

尽管在1937年至1949年期间有9次物理学方面的提名，在1924年至1948年期间有14次化学方面的提名，但丽丝·迈特纳还是被瑞典学院忽视了。至少可以说，她在奥托·哈恩的1944年诺贝尔奖颁奖词中被提及过。诺贝尔化学委员会主席韦斯特格伦（A. Westgren）说：“在与丽丝·迈特纳（Lise Meitner）的合作中，哈恩从1936年到1938年研究了将中子投射到最重的元素钍和铀上所得到的产物。根据费米的说法，将出现一些元素延续元素周期表。哈恩和迈特纳认为他们可以证实这一点。”

在私下里，爱因斯坦有时会表达这样的观点：丽丝·迈特纳是“德国的玛丽·居里”，“比玛丽·居里本人更有才华的物理学家”。 这两位女士和约里奥夫妇在1933年的第七届索尔维会议上见过一次，当时迈特纳已经获得了5个诺贝尔化学奖提名。

1951年诺贝尔化学奖授予埃德温·M·麦克米伦（Edwin M. McMillan ，1907-1991）和格伦·T·西博格（Glenn T. Seaborg，1912-1999），以表彰他们在超铀元素的化学方面的发现。

Edwin M. McMillan (1907–1991)

Glenn T. Seaborg (1912–1999)

麦克米伦与1951年物理学奖得主John D. Cockroft（1897-1967）和Ernest T. S. Walton（1903-1995）同为 “加速器物理学家”。当加州大学伯克利辐射实验室于1934年成立时，他加入了Ernest Lawrence的小组。他与Stanley Livingston一起研究了同位素¹⁵O，与Samuel Ruben一起研究了¹⁰Be。1940年，麦克米伦和菲利普·艾贝尔森（1913-2004）在对铀238进行核裂变实验时，合成了第一个镎的同位素（编号93），这是第一个超铀元素。后来，麦克米伦提出了“相位稳定”的概念，这导致了同步辐射和同步加速器的发明，他也因此有资格获得诺贝尔物理奖。

西博格对化学的主要贡献是提出了锕系元素的概念，这15种元素的原子序数从89到103，对应于5f电子壳的填充。铹（原子序数为103），一种d区元素，通常也被认为是一种锕系元素。西博格回忆说：“1944年，我有一个想法，这些元素在元素周期表中也许放错了位置。也许新的重稀土系列应该从钍开始、以锕为原型，从而将锕系列的集合命名为锕系元素。当我们尝试这个想法时，我们发现它是正确的”。

西博格是九个元素的主要或共同发现者：钚、镅、锔、锫、钙、锿、镄、钔和锘，并预测了超锕系元素的化学性质和电子结构以及超重元素的核稳定性。1974年发现的106号元素被公开命名为𬭳（seaborgium，Sg），这是在世科学家名字的独特命名。顺便说一下，锿（99号）和镄（100号）也是在同名的发现者在世时被命名的，但这些名字在冷战时期被保留下来。

在与麦克米伦分享诺贝尔奖之后，西博格获得了大约50个荣誉博士学位和许多奖项和荣誉。他被列入吉尼斯世界纪录，成为《美国名人录》中条目最长的人。

Arthur C. Wahl和Norman A. Bonner在其1951年出版的《应用化学的放射性》一书的序言中说：“在第二次世界大战期间和之后，越来越多的化学家开始关注放射性的应用”。他们没有预料放射化学会在接下来的几年里带来几个诺贝尔奖。

1960年，化学奖被授予威拉德·F·利比（Willard F. Libby，1908-1980），“以表彰他在考古学、地质学、地球物理学和其他科学分支中使用碳-14测定年龄的方法”。遗憾的是，1940年发现¹⁴C的Martin D. Kamen（1913-2002）和Sam Ruben（1900-1943）没有被提名，甚至没有在利比的诺贝尔奖颁奖典礼上被提及。利比是“热原子化学”的创始人，Leo Szilard和T. A. Chalmers在1934年首次报告了研究核反应和放射性衰变中产生的高能原子的反应 。

Willard F. Libby (1908–1980)

1961年，化学奖和物理奖主要授予了放射性核素的研究者。化学奖授予了美国人梅尔文·埃利斯·卡尔文（Melvin Ellis Calvin，1911-1997），以表彰他用碳14对植物进行的二氧化碳同化的研究。德国人鲁道夫·路德维希·默斯鲍尔（Rudolf Ludwig Mössbauer，1929-2011）因其对伽马射线的共振吸收的研究以及以其名字命名的效应而获得物理学奖。各种核素，特别是⁵⁷Co，促进了莫斯鲍尔光谱的发展，这是一种研究铁、锡和其他元素化学键的强大方法。放射性化学家开发了“莫斯鲍尔发射光谱”，用于研究放射性衰变的化学效应。医学物理学家罗萨林·耶洛（Rosalyn Yalow，1921-2011）因开发了放射免疫分析（RIA）技术而被授予1977年生理学或医学奖，该技术是一种放射性同位素追踪技术，可以测量人体血液中各种微量生物物质以及其他多种水溶液 。

Melvin E. Calvin (1911–1997)

Rudolf Mössbauer (1929–2011)

Rosalyn Yalow (1921–2011)

舍伍德·罗兰德（F. Sherwood Rowland，生于1927年）与Paul J. Crutzen（生于1933年）和Mario J. Molina（生于1943年）共同获得1995年化学奖，以表彰他们在大气化学方面的共同工作，特别是关于臭氧的形成和分解。罗兰德发现，人造的有机化合物如释放在平流层的氯氟烃（CFC），被太阳辐射分解。它们产生了高活性的Cl和一氧化氯（ClO）类，通过催化反应破坏臭氧。地球臭氧层的减少具有深远的环境后果，特别是会导致皮肤癌的增加。罗兰德在20世纪50年代与威拉德·F.利比一起从事“热”原子的化学研究，已经是一位著名的放射化学家。1991年，他被伦敦《星期日泰晤士报》列为“二十世纪的1000名创造者”之一。

F. Sherwood Rowland (b. 1927)

居里夫妇的初步工作立即引发了法国以外地区对放射性的重新研究。在德国，Julius Elster和Hans Geitel在该领域发表了大约30篇文章，并在1904年至1911年期间获得了7项物理学奖提名。皮埃尔·居里在1898年评论说：“Elster和Geitel无疑是对铀射线问题研究得最透彻的人，如果他们很快就能取得卓越的成果，我也不会感到惊讶”。

1925年，法国化学家Albin Haller（1849-1925）提名了Andre Debierne，他是锕的发现者和玛丽·居里的合作者，他与玛丽·居里一起确定了镭的原子量和钋的第一个光谱，他在1917年获得戴维奖章，1923年获得科学院院长。

1861年发现了铊的William Crookes（1832-1919），尽管九次被提名为物理或化学奖，但还是与诺贝尔奖失之交臂，但被授予伦敦皇家学会的科普利奖章，以表彰他在光谱学、高度稀有气体的电气和机械现象、放射性活动现象和其他课题方面的长期持续研究。Crookes是当时英国最主要的光谱学家，他参与了氩和氦的发现。大约在1875年，他发明了“克鲁克斯管”（将电信号转变为光学图像的一类电子束管，人们熟悉的电视机显像管就是这样的一种电子束管），后来被用于实验，帮助W. C. Roentgen并在1895年发现X射线，J. J. Thomson在1897年发现电子。

在67岁的时候，Crookes开始对放射性感兴趣。他观察到，当放射性物质射出的射线撞击到硫化锌时，每次撞击都伴随着微小的闪烁，这一观察是放射性最有效的检测器之一的基础。在处理沥青油矿以提取钋和镭的过程中，他惊奇地发现铀不再使照相底片变黑。他重复了实验，在乙醚提取物的水溶液部位中发现了逃逸的活性，并将其浓缩为少量的强放射性沉淀物。他得出结论：“铀及其盐类的所谓放射性活动不是该元素的内在属性，而是由于存在一种外在物质”，他称之为铀X，即铀中的未知物质，现在是²³⁴Th（半衰期24天）。这一发现被诺贝尔委员会认为是Crookes最重要的发现。如果克罗克斯在一两个月后测试他的纯化铀，他就会发现它再次具有强烈的放射性，而铀X则几乎失去了使照相板变黑的能力。就像错过了放射性的发现一样，克鲁克斯也错过了原子嬗变的发现：他曾经把一批储存在铀附近的照相板寄回给一个制造商，抱怨它们被雾化了。

波兰裔的Kasimir Fajans（1887-1975）获得了1928年的提名。他与弗雷德里克·索迪一起制定了放射性位移法。1913年，他与Oswald Helmut Göhring一起发现了一种新元素的放射性核素，后来被命名为镤。他制定了无机化学的“法扬斯定律”，用来预测化学键是共价键还是离子键。

Noddack夫妇Ida nee Tacke（1896-1978）和Walter（1893-1960），在1932年至1937年间获得了多次提名。1925年，诺达克夫妇发现了原子序数为75的铼，并宣布发现了原子序数为43的元素锝，他们将其命名为masurium。这一错误发现的持久公布使这对夫妇的名声蒙上了污点。另一方面，Ida Noddack正确地评价了费米在1934年宣布的在铀的中子轰击中产生超铀元素的说法：“可以想象，核分裂成几个大碎片，这些碎片当然是已知元素的同位素，而不是被辐照元素的邻近元素”。然而，她并没有提供任何解释来支持这一提议。

有几个放射性元素的发现没有提交给诺贝尔委员会：锝（编号43，Carlo Perrier和Emilio Segre于1937年）；钫（编号87，Marguerite Perey于1939年）；砹（编号85，Dale R. Corson、Kenneth R. Mackenzie和Emilio Segre于1940年）；钷（编号61，Jacob A. Marinsky、Lawrence E. Glendenin 和 Charles D. Coryell于1945年）。

1951年诺贝尔化学奖颁发给了两个超铀元素的发现，目前是基础放射化学领域的最后一个奖项。为1944年原子序数为96的锔、1964年原子序数为104的𬬻和1974年原子序数为106的𬭳扩展了元素周期表，为得到诺贝尔放射化学先驱的认可提供了机会。被遗忘的丽丝·迈特纳于1982年加入了“不朽的诺贝尔奖获得者”行列，她于1982年首次合成了原子序数为109的元素鿏（Mt，meitnerium）。虽然113至118号元素的合成已经被报道，最新的国际理论化学和应用化学联合会(IUPAC)的元素表仍以铯(Cn，copernicium)(原子序数为112)结束。关于跨铀元素的研究现状已在Radiochimica Acta的特刊 “重元素”（2011年）中报告。

 

 

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