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1896年1月20日，法國數(shù)學(xué)家彭加勒在法國科學(xué)院周例會上展示了倫琴提供的X射線論文和相關(guān)照片。當(dāng)時，法國物理學(xué)家貝克勒爾認(rèn)為X射線可能與他長期研究的熒光有關(guān)，第二天他開始研究哪些熒光物質(zhì)可以發(fā)射X射線。貝克勒爾的祖父和父親都是以研究磷光和熒光而聞名的物理學(xué)家。這個家庭在這方面工作了60年，他們的實驗室收集了很多熒光物質(zhì)。貝克勒爾在最初的一系列實驗中得出的是負(fù)面結(jié)果：磷光或熒光物質(zhì)不發(fā)射X射線。
此時，彭加勒發(fā)表了一篇論文，提出：“是不是所有熒光足夠強的物體都會同時發(fā)射光線和倫琴的X射線，而不管引發(fā)熒光的原因是什么?！比缓螅惪死諣柣謴?fù)了他的實驗。這次使用硫酸鉀鈾酰，這是他父親已經(jīng)研究過的。他通常把鈾鹽暴露在陽光下，讓它發(fā)出熒光，然后把它放在用黑紙包裹的照片底片上，以檢查它是否能像x射線一樣感光。1896年2月24日，他在科學(xué)院例會上報告了實驗結(jié)果。但一周后，當(dāng)他再次向科學(xué)院報告時，情況發(fā)生了變化，因為當(dāng)他即將重做這個實驗時，遇到了兩個陰天，烏云遮住了太陽，所以他不得不把鈾鹽和底片放在抽屜里。3月1日，他沖洗了其中一個檢查底片，意外地發(fā)現(xiàn)底片已經(jīng)曝光，上面有明顯的鈾鹽包圖像。這讓他意識到陽光和熒光與底片感光無關(guān)。他推斷，感光一定是由鈾鹽本身發(fā)出的神秘射線引起的。第二天，他在科學(xué)院例會上報告了這一點。后來，他發(fā)現(xiàn)鈾鹽發(fā)出的射線不僅能使底片感光，還能使氣體電離。同時，他還發(fā)現(xiàn)，溫度變化和放電刺激對鈾鹽的射線沒有影響；只要有鈾，就會有輻射。因此，他明確表示，發(fā)射這種輻射是鈾原子本身的作用。
雖然貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)沒有X射線的發(fā)現(xiàn)那么轟動，但它仍然吸引了一些杰出的物理學(xué)家。貝克勒爾本人繼續(xù)從事這項研究，但由于他僅限于研究他熟悉的鈾，并認(rèn)為其他已知物質(zhì)不太可能發(fā)出更強的射線，他的工作進展并不大。
下一個重大進展是由一位出生在波蘭的物理學(xué)家里夫人完成的。當(dāng)時，她選擇了放射性物質(zhì)研究作為她的博士論文主題，直到1903年，她才完成論文，同年獲得諾貝爾獎。她首先證實，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的鈾的輻射強度與鈾的數(shù)量成正比，這與它的化學(xué)形式無關(guān)。然后她發(fā)現(xiàn)了釷也有類似的射線，她稱這種現(xiàn)象為放射性。更重要的是，她通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦渣具有很強的放射性，其強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鈾的放射性。她得出結(jié)論，這種放射性必須來自一種未知的新元素，并決心尋找它。
居里夫人的信心和毅力促使她的丈夫法國物理學(xué)家皮埃爾·居里放下了他正在做的研究，并投資于尋找新元素。他們在一個非常簡單的棚子里，將新元素的含量從成噸的鈾礦渣中分離出來。1898年7月，他們首先發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙。但釙的射線并不夠強，不是他們尋找的最終目的。
1898年11月，他們宣布發(fā)現(xiàn)了一種新的放射性元素鐳，它經(jīng)常伴隨著鋇產(chǎn)生。這一發(fā)現(xiàn)再次引起了物理界的轟動。居里夫婦花了四年時間，在極其困難的條件下，從幾噸瀝青鈾礦渣中分離了0.12克純氯化鐳，并確定鐳的原子量為225，發(fā)出的射線比鈾強200多萬倍。這一舉動讓人們消除了懷疑，確信了鐳的存在。
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