1789年,德国化学家克拉普罗特在沥青铀矿里发现了“铀”。铀的拉丁语是“天王星”的意思。原来早在1781年,英国天文学家威廉·赫歇尔用望远镜观察天空中的繁星时,发现了一团发光的云状物,确认是太阳系的第七颗行星。为了纪念希腊天神尤拉诺斯,就把这颗新星叫做“天王星”。克拉普罗特对此深有所感,就以它的名字来命名他新发现的元素。
到了1841年,法国化学家尤金·佩利戈特用四氯化铀和金属钾反应得到第一块单质的金属铀。铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜还软一些,具有很好的延展性。铀的比重为18.95,同金子差不多。铀的熔点为1690℃。当时冶金学家、工程师对这种又重又软的金属不感兴趣。只有在制造玻璃、陶瓷器皿时,人们才用铀的氧化物来得到美丽的黄绿色或天鹅绒黑色。玻璃制品中掺进一点氧化铀,会变得清澈透明,历久不变。
1869年,俄国化学家门捷列夫在制定元素周期表时,发现一些元素的原子量有错误。铀的原子量原以为是120,他认为应该是240,后来实验证实了精确值是238.03。门捷列夫还预言到铀元素的光辉未来:“在所有已知的化学元素中,铀以其最大的原子量而引人注目。在已知的元素中存在于铀中的物质浓缩程度最高,我确信,从铀的自然本源出发来进行研究,会取得更多的新发现。”
事隔25年后,这个预言成了现实。1895年,德国物理学家威廉·康拉·伦琴发现X射线,轰动了全世界。这一种新光线是人眼看不见的,但它能对照相底片起作用,即使在漆黑的地方,也能照下相来。如果在光线经过的地方放上一个涂有特种化学物质的玻璃屏,它就会发出磷光来。新光线还能够自由地穿过各种物体,像普通光线穿过玻璃那样。新光线能够透过紧闭的门,没缝的间壁以及衣服和人体。
许多不同国籍的科学家知道了这种射线后,忙着做实验,报告它的性质和新发现,“Z射线”、“黑射线”的消息纷至沓来。“射线热” 弥漫在欧美的科学实验室里。
法国物理学家亨利·贝克莱尔也参加到围猎X射线的行列中。有一天,他在一张用黑纸包着的照相底片上,放上一块剪有花样的金属片。片上铺张薄纸,上面涂上一层铀盐(硫酸钾铀酞),然后把它们送到日光下。4小时后,他把晒过的底片冲洗出来,看到黑底子上面有金属片的白色的图案。他一次又一次地重复这个实验,所得的结果依然一样。
1896年2月24日,贝克莱尔向法国科学院的年会作报告说,把双铀酰和硫酸钾等能发出磷光的物质放在光照下,就会发出一种看不见的射线。这种射线可以透过不透光的纸张,在照片底片上还原银盐。
2月26日,贝克莱尔决定继续做实验。可是天公偏不作美,一连几天不见阳光,不能产生磷光。这位科学家只能把准备好的底片和铀盐试样一起收进箱里,放了4天。3月1日,天气转晴,他决定冲洗出底片。贝克莱尔想,底片几乎全部时间待在黑暗里,大概只发射过极短时间的磷光,而且这磷光的力量也一定极其微弱。因此X射线即使产生过,也一定非常之少,底片上的暗影,一定非常模糊。
事实却完全相反,底片上呈现出轮廓分明的黑底白花,磷光盐从来就没有产生过,可是铀盐发射出的又是什么射线呢?贝克莱尔用另外的铀化合物继续实验,甚至连那些没有磷光特性的和在黑暗地方已存放了几年的铀化合物也都用上了,而每次他都得到同样的结果:在底片上看到图像。贝克莱尔查出X射线和磷光现象并没有什么关系,却意外地发现了一种新射线——铀射线。
铀射线和X射线相似的是,它们都是看不见的光线,都能对底片起作用,都能使空气带电。不同的是,铀射线只能透过黑纸和薄铝片,却不像X射线能透过人体、板门和薄墙。
1896年11月23日,贝克莱尔向法国科学院报告了自己的新发现:铀原子核的自生裂变。贝克莱尔的发现开辟了元素蜕变的新纪元。从此,人类的认识又前进了一步:原子不再是一个不可分割的整体了,在原子内部另有一个神秘的物质世界。
新发现的中子,成了轰击原子核最理想的炮弹。意大利化学家费米用慢中子轰击了一个又一个元素,在短短的几个月里,制造出40多种新的人工放射性元素,铀元素受轰击后,变成了铀X的新元素。哈恩和迈特纳、居里夫妇等也都发现,被中子轰击过的铀,会变成一种新的元素。
被中子轰击过的铀,会变成一种新元素