什么是放射性?

我们把放射性的发现归功于恶劣的天气。法国物理学家贝克勒尔他试图研究荧光，一种某些材料在阳光下发光的现象，但多云的天气阻碍了他的实验，所以他把荧光铀盐用布包起来，放在一个抽屉里，和一张照相底片和一个铜十字架放在一起。1896年，这个简单的偶然事件揭示了放射性的存在，这一现象打开了一扇通往亚原子世界的窗户，开启了核革命。

了解放射性

当他最终拿到盐时，贝克勒尔发现照相板上出现了十字架的图像——尽管盐没有暴露在阳光下。

“我现在确信铀盐会产生看不见的辐射，即使它们一直被放在黑暗中，”他在进行进一步实验后写道。

贝克勒尔的博士生，居里夫人她和丈夫皮埃尔一起研究了这个问题，他们意识到这种效应与荧光无关，相反，他们发现某些物质自然地发出恒定的能量流。他们创造了“放射性”这个术语，还发现了两种新的放射性元素:钋和镭。由于这项深刻而激动人心的工作，贝克勒尔和居里夫妇获得了诺贝尔奖物理在1903年。

物理学家欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)和弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)进行了更深入的研究，发现微量物质中含有巨大的能量储备。他们还意识到，在放射性衰变的过程中，一种元素可以变成另一种元素——一个铀原子可以(通过几个中间步骤)转变成一个铅原子。

世界各地的人们都认为，这些具有神奇能量的材料可以得到很好的利用。直到20世纪20年代，许多泻药和牙膏制造商都自豪地在他们的产品中添加了放射性钍，直到1938年，美国才禁止在消费品中添加放射性物质。

放射性是如何工作的?

今天，我们对放射性有了更全面的了解，它为什么会危险，以及我们如何利用它。

这里有一个基本的纲要:想象一个原子，由围绕着中心原子核的电子云组成，原子核中被称为中子和质子的粒子挤在一起。质子和中子的某些排列比其他排列更稳定;如果中子比质子多，原子核就会变得不稳定而解体。这种衰变以粒子、粒子和射线的形式释放出核辐射。

一个阿尔法粒子带走了两个质子和两个中子，由于元素是由它的质子数定义的，所以当阿尔法粒子被发射出来时，母原子就变成了一个全新的元素。在衰变中，一个中子转化为一个质子和一个电子，电子加速离开，留下一个额外的质子，再次产生一个不同元素的原子。除了上述任何一种粒子，衰变的原子核还能产生伽马射线:高能电磁辐射。

对健康有什么影响?

正如贝克勒尔和居里夫妇所发现的，放射性是一种自然发生的现象。地球上的许多矿物释放出缓慢而稳定的辐射，我们呼吸的空气含有放射性气体，甚至食物和我们的身体也含有少量的放射性原子，如钾-40和碳-14。地球也接受来自太阳的辐射和高能宇宙射线。这些源产生了一种自然但不可避免的本底辐射水平。许多人为的来源增加了这一点，包括医疗程序，如x射线，烟雾探测器，建筑材料和可燃燃料。

我们通常不会受到低水平本底辐射源的伤害，因为伤害的程度取决于暴露的时间和水平。辐射会破坏人体内部的化学物质，破坏我们组织中的化学键，杀死细胞，破坏DNA，这可能导致癌症。在非常高的剂量下，辐射可在数小时内导致疾病和死亡。

利用核能

在历史上，核电厂的熔毁已经在更大的规模上感受到了放射性的影响。几十年来，人们一直利用裂变的放射性过程来发电:原子核分裂，产生至少两个“子”核，并以热能的形式释放能量。这些热量被用来烧开水，产生蒸汽，转动涡轮机发电。

不幸的是，这不是一个清洁的过程——它产生的放射性废物很难安全处理，在极端情况下，反应可能会失控，比如2011年福岛第一核电站的地震引发的灾难。

另一种放射性过程可以提供一种产生清洁能源的安全方法:核聚变。与裂变相反，核聚变是将两个原子核结合在一起。这一过程也会释放能量——这正是发生在太阳和其他恒星上的过程——但核聚变需要极高的温度和压力，这在地球上是昂贵的，也很难重现。

前路漫漫

贝克勒尔在最初发现他的12年后去世，享年54岁，身上有烧伤和疤痕，可能是处理放射性物质造成的。玛丽·居里夫人在几十年后死于白血病。辐射可能也在慢慢地杀死皮埃尔·居里，尽管很难知道，因为他在1906年被一辆马车撞死了。

今天，我们对放射性的更深入的了解使我们能够更安全地使用它。由于采取了严格的安全措施和采取了彻底的应急措施，放射性材料事故的频率已经下降，造成的死亡人数也减少了。在最近的福岛核灾难中，没有人死于辐射暴露——但在我们安全地利用巨大的放射性原能量之前，还有很长一段路要走。