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书名：核科学技术的历史、发展与未来
定价：68.0
ISBN：9787030459220
作者：吴明红，王传珊 著
版次：1
出版时间：2015-10
内容提要：
本书是关于核科学技术的导论性书籍，深入浅出地介绍了一个多世纪以来核科学技术的发展史、核科学的基础知识和核科学技术的应用，并展望了未来。本书共分十三章，内容涵括了核科学的基础知识，核能的利用，核科学技术与医学、材料、环境、宇宙学等学科的交叉，以及辐射加工、辐射防护、剂量学等内容，尤其介绍了蒙特卡罗方法及其在核科技领域的应用实例。本书还对反应堆、核电站、同步辐射、医用加速器等大型辐射设备的原理、构造、屏蔽、应用和发展前景作了介绍。本书在较为全面地介绍核科学技术过去、现状及未来的基础上，提供了大量翔实的材料，包括国内外Zuixin技术成果，可供对核科学感兴趣的读者参阅。
目录：
目录
序
前言
第一章核科学发展简史1
1.1偶然的发现2
1.2电子的发现4
1.3居里夫人与放射性5
1.4卢瑟福和他的实验6
1.5中子的发现9
1.6裂变反应的发现10
1.7曼哈顿计划12
1.8中国的原子弹历程16
1.9早期核电站18
1.10和平利用核能的60年20
1.11求索者的脚步20
结语22
第二章核科学基础23
2.1认识物质的结构24
2.2力和相互作用36
2.3放射性43
2.4原子核反应49
2.5射线与物质的相互作用53
结语72
第三章核能的利用73
3.1核能的释放模式74
3.2核武器77
3.3核电站80
3.4可控核聚变94
3.5核潜艇97
3.6核动力航空母舰98
3.7其他海洋核动力装置99
3.8核动力在航空航天领域的应用100
3.9核动力装置小结102
结语103
第四章核科学技术与蒙特卡罗方法105
4.1蒙特卡罗方法的基本思想106
4.2M-C方法的起源108
4.3M-C方法的解题思路111
4.4M-C方法的特点112
4.5M-C方法的收敛性和误差113
4.6核科学技术中使用的M-C通用程序114
4.7M-C方法的应用及发展118
4.8计算实例119
结语127
第五章粒子加速器129
5.1电子加速器132
5.2带能中子发生装置133
5.3质子加速器136
5.4同步辐射装置137
结语148
第六章辐射的来源、危害及其防护149
6.1辐射的来源150
6.2放射性物质在环境中的迁移与照射154
6.3辐射防护156
6.4核辐射对人体的危害162
6.5核电站的安全性164
6.6氡的危害168
6.7生活中的放射性污染170
结语172
第七章核辐射测量173
7.1核辐射探测器174
7.2与放射性核素有关的物理量测量179
7.3放射性活度测量183
结语184
第八章中子活化分析及其应用185
8.1中子活化分析186
8.2中子活化分析的应用188
8.3中子活化分析小结194
8.4其他核分析技术一瞥194
8.5几种核测量设备198
结语199
第九章核科学在医学中的应用201
9.1核医学202
9.2辐射在核医学中的应用204
9.3放射治疗中的医用加速器207
9.4放射治疗鼻咽癌的实例212
9.5核医学中的放射性药物214
结语215
第十章辐射技术在环境保护中的应用217
10.1辐射技术在废水处理中的应用218
10.2辐射技术与污泥处理220
10.3烟道气的辐射处理221
10.4辐射技术在揭示环境污染物的生物毒理中的应用222
10.5辐射技术处理高分子固体垃圾223
10.6辐射技术应用于环境保护的现状与展望224
结语225
第十一章辐射加工及改性227
11.1辐射源228
11.2高分子辐射化学基本原理简介229
11.3辐射聚合231
11.4聚合物的辐射交联与降解232
11.5辐射固化236
11.6辐射消毒236
11.7辐射育种237
11.8辐射不育238
11.9低剂量刺激生物生长239
11.10食品辐照239
结语240
第十二章宇宙起源与核科学241
12.1宇宙是什么？242
12.2宇宙的起源242
12.3宇宙形成的最初3秒钟245
12.43秒钟后的宇宙248
12.5宇宙的命运249
12.6宇宙学的未来249
结语252
第十三章核科学的未来253
13.1未来的核科学技术将继续为其他领域的发展提供武器254
13.2未来的核科学技术将淘汰过时的理论和落后的技术256
13.3未来的核科学技术发展必须是可持续的257
13.4未来的核科学技术要继续发展先进技术257
参考文献260
后记261
在线试读：
第一章核科学发展简史
1.1 偶然的发现
1.2 电子的发现
1.3 居里夫人与放射性
1.4 卢瑟福和他的实验
1.5 中子的发现
1.6 裂变反应的发现
1.7 曼哈顿计划
1.8 中国的原子弹历程
1.9 早期核电站
1.10 和平利用核能的 60 年
1.11 求索者的脚步结语
我们生活的星球上，缤纷万物无不具有其独特性。仰望星空，浩瀚宇宙更显得无限神秘。古今中外，人们都在思索这样一个问题：宇宙万物是从哪里来的，我们是从哪里来的。溯源的结果是，我们这样一个大千世界，乃至宇宙万物，竟然都是由肉眼看不见的原子构成的。原子的种类也并不太多，自然界中能找到的也不过 92 种。就是这小小的原子构成了高山大川、土壤空气、生物和非生物。那么，原子是否是万物的本源呢？在古希腊学者看来，原子是不可分的（“原子”的希腊文为 atom，“不可分”的意思。这个词沿用至今）。到 18 世纪，道尔顿的现代原子论诞生了。他认为：元素由不可分割的原子构成；同一元素的原子相同，与其他元素的原子不同；原子不可再分，不因化学反应而变成更小的微粒。这个理论影响了科学界 200 年。
但是，追求万物本源的步伐并未停止，19 世纪末，一个偶然的机会，放射性被发现了。放射性现象完全不同于化学反应，在化学反应中，原子保持不变；而放射性则来源于原子内部，一种原子放出射线，它就变成了另一种原子，这说明原子是可变的、可分的，而且是有结构的。很快，人们对物质的认识就进入了原子核层次，发现所有原子都由原子核和核外电子组成，而不同的原子核又都由不同数目的中子和质子组成。这样，人们朝着认识物质本源的目标又前进了一步。原来，组成宇宙万物的仅是几种基本 粒子—电子、中子和质子。从此，一门崭新的学科—核科学诞生了。
1.1 偶然的发现
19 世纪末 20 世纪初，物理学界笼罩着一片乐观气氛。当时，牛顿运动方程、麦克斯韦电磁场理论和统计力学为主的经典理论体系已经成熟，能解释宏观物理学遇到的所有问题，以至于部分物理学家自满地认为，物理学的大厦已经建成，今后的问题只是在某个角落里作一些不重要的修饰而已。譬如，对某个物理定律作一些小修正，这种修正可能发生在小数点后面几位。就在此时，放射性被发现了。
1895 年 11 月 的 一 个 下 午， 维 尔 茨 堡 大 学 的 伦 琴（Wilhelm ConradR？ntgen，1845 ～ 1923，德国物理学家）在实验室用一个同事为他制作的阴极射线管做实验，这是一个两端装有金属电极的玻璃管，在两极加上高电压，管中的稀薄气体会发出光线；将管中气体抽尽，再在两极加上电压，就有物质从阴极流向阳极，这种物质称为阴极射线。在昏暗的实验室中，他注意到，阴极射线击中阳极后，阳极后面的玻璃会发出荧光。他想知道，把阴极射线加速后再轰击阳极会发生什么现象，于是在阴极射线管两端加上 3 万伏高压，并在阳极上装上铝箔窗，管后放上荧光屏，他希望能看见阴极射线射出管外。结果，他确实看到荧光屏处有闪光，但这闪光并不是阴极射线，而是某种从未见过的特殊射线。伦琴举起手，想看看自己的手是否能阻挡射线，却看见屏上显现出手的骨架。起初，伦琴将加速的射线引向铝箔，目的是让射线减速。根据电磁学原理，电荷速度变化能产生电磁波，伦琴的射线是加速的带电粒子流，受到铝箔阻止会产生电磁波。但是，伦琴发现的射线，其波长是如此之短，大大低于可见光，且低于紫外线的波长，射线能穿透他的手，只是没有穿透骨头。这是一种从未见过的射线，伦琴认为必须尽快为自己发现的这种射线取个名字，于是就把它称为 X 射线。不久，伦琴公布了这个新发现，引起了全世界的关注。伦琴发现的射线（也称为伦琴射线）极具穿透力，可用于医疗诊断，甚至开创新的工业领域，其对原子科学的影响则更为深远，这使他成为获得诺贝尔物理学奖（1901 年）的第一人。
1896 年新年伊始， 法国科学家贝可勒尔（Antoine Henri Becquerel，1852 ～ 1908）在巴黎的自然历史博物馆听取了伦琴发现 Χ 射线的科研成果报告。当时他认为，能产生这种新射线的不是加速的电粒子流，而是玻璃中的荧光粉。他知道一种产生荧光的好办法，就是选择某种化学物质，放在太阳光下曝晒，之后它会产生荧光，再用荧光产生 Χ 射线。他的实验就是将化学物质用黑纸包好，放在盖好的底片上，再放在太阳光下，他估计产生的Χ 射线将会使底片感光。可是，他试验了多种荧光物质，均未成功。最后，他买了最贵的荧光化合物—硫酸钾铀酰做试验，终于获得成功：太阳光照过的铀化合物使包好的底片感光了。贝可勒尔认为自己发现了一种能产生 Χ射线的新方法，不用再在阴极射线管上施加高压了。出于谨慎，他还想重复一下试验。可是，连续几天都是阴天，他无法进行试验，铀化合物和底片就都放在抽屉里。贝可勒尔没做成试验，就想不妨将底片冲洗出来，作为一种反证—证明没有太阳光，就没有 Χ 射线，底片也不会感光。但是，使他大为惊奇的是，底片居然出现了搁在上面的铀化合物粉末的影子。这样看来，即使没有荧光，铀化合物也能主动发出射线，而且这种射线能穿透黑纸，使底片感光。这是人类第一次发现放射性（图 1-1）。铀是一种具有天然放射性的物质，它能放出多种射线。这些射线看不见、摸不着，有的带电，有的不带电，它们都带有能量，有的还有很强的穿透性。图 1-1 贝可勒尔首次发现放射性。照相底片中有铀盐的痕迹
1.2 电子的发现
伦琴和贝可勒尔的发现为一大批惊人的科学发现开了个头，在英国剑桥大学卡文迪许实验室（Cavendish Laboratory），约瑟夫·约翰·汤姆孙爵士 （Joseph John Thomson，1856 ～ 1940）正集中全力研究阴极射线。阴极射线带有负电荷，将其引出真空管，会在静电场或磁场中发生偏转。对阴极射线在高压电下的偏转角度的分析表明，这种微粒的质量很小，几乎可以忽略不计。这证明，阴极射线由微小的带电粒子组成。原子失去这些带负电的微粒后，剩下较重的带正电荷的剩余物，所带正电荷的量与原子失去的负电荷的量相等。据此，汤姆孙推理出被称为“面包葡萄干”的原子模型，即原子是带正电荷的大微粒，上面镶嵌有带负电的小微粒。这是个大胆的推论，它推翻了自古以来人们认为原子是不可分的陈旧观念，为近代物理学开辟了道路。他发现的带负电的微粒，被称为“电子”。汤姆孙因此获得 1906 年的诺贝尔物理学奖。
1.3 居里夫人与放射性
贝可勒尔发现的铀的放射性，究竟是铀特有的，还是别的元素也有呢？在法国，年轻的居里夫人（玛丽·居里，Marie Curie，1867 ～ 1934）在思考着这个问题。当时，原子核还不为人知，核衰变的概念也没建立，只知道原子中有正电荷和负电荷。为了研究铀发出的射线，居里夫人及其丈夫皮埃尔·居里（Pierre Curie，1859 ～ 1906）弄来了 1 吨沥青，这是一种含铀矿渣，它确实会产生贝可勒尔发现的射线，不论是铀的何种化合物，不论铀以什么状态存在，也不论温度、压力如何，都会有射线产生，射线的多寡只取决于铀的含量。居里夫人觉得射线很像是从铀原子的中心发出来的。于是她提出，贝可勒尔发现的射线是放射线，是辐射能。这是人类首次认识放射性。
1898 年，居里夫人发现另一种元素也有放射性，这就是钍。这使她更坚信，辐射并非只有铀才具有，而是一类原子的特性。于是居里夫妇加紧工作，用化学法提炼了一桶又一桶的沥青，将沥青中含量极微的放射性元素提炼出来，他们发现提炼出来的物质中还含有两种新的放射性元素。居里夫妇将其中一种新元素取名为钋，以纪念她的祖国波兰；将另一种取名为镭，因为它的放射性很强。居里夫妇经过 1400 天的努力，成功地从 8 吨沥青铀矿中提取了 0.1克的纯净的氯化镭，并测定了它的原子量为 225±1（现为 226.0254）。镭会在黑夜里发出美丽的蓝光。由于发现放射性以及对放射性的研究，居里夫妇与贝可勒尔获得了 1903 年诺贝尔物理学奖。
居里夫人的**贡献在于她创建了一门新的学科—放射化学。它研究怎样将放射性物质从其他物质中提炼出来，尤其是把放射性物质从它的同位素中分离出来，这是放射性得以应用的前提。居里夫人因分离出纯净的镭并测定其性质而获得 1911 年的诺贝尔化学奖，成为一人获得两次且是两个学科（物理与化学）诺贝尔奖的科学家。为纪念居里夫妇对放射性研究作出的杰出贡献，人们将“居里（Ci）”作为度量放射性强度的单位，定义为每秒3.7×1010次衰变。后来，为方便计算，国际标准单位的放射性强度改为“贝可勒尔”（Bq，定义为每秒一次衰变，即 1 居里 =3.7×1010贝可勒尔），然而，“居里”这个单位仍通用于辐射加工界。
放射性镭元素会发光，是射线轰击空气中的氮造成的。然而，欣赏这美丽的蓝光却有致命危险，早期的人们并不了解这一点。居里夫人对装有镭的小瓶子爱不释手，常将它放在自己工作服口袋里，居里则将盛有镭化合物的盘子挂在门口，用于晚上照明。伦琴在发现使用 Χ 射线会产生不良后果后，在装置与人体之间用铅屏阻隔，这是人们最初对辐射进行的防护。由于长期与强辐射物质近距离接触，早期研究人员的健康受到很大伤害，居里夫人就由于长期接触放射性元素，于 1934 年因患恶性白血病逝世。她用过的物品、书和笔记，至今还具有很强的放射性，必须保存在铅室中。显然，在对放射性的认识达到一定深度之前，对原子结构的了解还处于比较模糊的阶段，要继续积累经验，才能把安全问题提到日程上来。
这时，新西兰青年科学家卢瑟福（Ernest Rutherford，1871 ～ 1937）进入了这个领域，后因其在元素蜕变和放射性物质的化学变化研究，获得 1908年诺贝尔化学奖，并成为原子核物理学的奠基人。
1.4 卢瑟福和他的实验
1895 年，卢瑟福来到剑桥大学卡文迪许实验室，在汤姆孙领导下进行 X射线对气体的电离效应的研究。获悉贝可勒尔发现铀的放射性后，他开始了对此领域的研究。1898 年，他由汤姆孙推荐去加拿大蒙特利尔的麦克吉尔大学（Mc Gill University）物理系，在那里继续其射线研究。卢瑟福是个出色
定价：68.0
ISBN：9787030459220
作者：吴明红，王传珊 著
版次：1
出版时间：2015-10
内容提要：
本书是关于核科学技术的导论性书籍，深入浅出地介绍了一个多世纪以来核科学技术的发展史、核科学的基础知识和核科学技术的应用，并展望了未来。本书共分十三章，内容涵括了核科学的基础知识，核能的利用，核科学技术与医学、材料、环境、宇宙学等学科的交叉，以及辐射加工、辐射防护、剂量学等内容，尤其介绍了蒙特卡罗方法及其在核科技领域的应用实例。本书还对反应堆、核电站、同步辐射、医用加速器等大型辐射设备的原理、构造、屏蔽、应用和发展前景作了介绍。本书在较为全面地介绍核科学技术过去、现状及未来的基础上，提供了大量翔实的材料，包括国内外Zuixin技术成果，可供对核科学感兴趣的读者参阅。
目录：
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序
前言
第一章核科学发展简史1
1.1偶然的发现2
1.2电子的发现4
1.3居里夫人与放射性5
1.4卢瑟福和他的实验6
1.5中子的发现9
1.6裂变反应的发现10
1.7曼哈顿计划12
1.8中国的原子弹历程16
1.9早期核电站18
1.10和平利用核能的60年20
1.11求索者的脚步20
结语22
第二章核科学基础23
2.1认识物质的结构24
2.2力和相互作用36
2.3放射性43
2.4原子核反应49
2.5射线与物质的相互作用53
结语72
第三章核能的利用73
3.1核能的释放模式74
3.2核武器77
3.3核电站80
3.4可控核聚变94
3.5核潜艇97
3.6核动力航空母舰98
3.7其他海洋核动力装置99
3.8核动力在航空航天领域的应用100
3.9核动力装置小结102
结语103
第四章核科学技术与蒙特卡罗方法105
4.1蒙特卡罗方法的基本思想106
4.2M-C方法的起源108
4.3M-C方法的解题思路111
4.4M-C方法的特点112
4.5M-C方法的收敛性和误差113
4.6核科学技术中使用的M-C通用程序114
4.7M-C方法的应用及发展118
4.8计算实例119
结语127
第五章粒子加速器129
5.1电子加速器132
5.2带能中子发生装置133
5.3质子加速器136
5.4同步辐射装置137
结语148
第六章辐射的来源、危害及其防护149
6.1辐射的来源150
6.2放射性物质在环境中的迁移与照射154
6.3辐射防护156
6.4核辐射对人体的危害162
6.5核电站的安全性164
6.6氡的危害168
6.7生活中的放射性污染170
结语172
第七章核辐射测量173
7.1核辐射探测器174
7.2与放射性核素有关的物理量测量179
7.3放射性活度测量183
结语184
第八章中子活化分析及其应用185
8.1中子活化分析186
8.2中子活化分析的应用188
8.3中子活化分析小结194
8.4其他核分析技术一瞥194
8.5几种核测量设备198
结语199
第九章核科学在医学中的应用201
9.1核医学202
9.2辐射在核医学中的应用204
9.3放射治疗中的医用加速器207
9.4放射治疗鼻咽癌的实例212
9.5核医学中的放射性药物214
结语215
第十章辐射技术在环境保护中的应用217
10.1辐射技术在废水处理中的应用218
10.2辐射技术与污泥处理220
10.3烟道气的辐射处理221
10.4辐射技术在揭示环境污染物的生物毒理中的应用222
10.5辐射技术处理高分子固体垃圾223
10.6辐射技术应用于环境保护的现状与展望224
结语225
第十一章辐射加工及改性227
11.1辐射源228
11.2高分子辐射化学基本原理简介229
11.3辐射聚合231
11.4聚合物的辐射交联与降解232
11.5辐射固化236
11.6辐射消毒236
11.7辐射育种237
11.8辐射不育238
11.9低剂量刺激生物生长239
11.10食品辐照239
结语240
第十二章宇宙起源与核科学241
12.1宇宙是什么？242
12.2宇宙的起源242
12.3宇宙形成的最初3秒钟245
12.43秒钟后的宇宙248
12.5宇宙的命运249
12.6宇宙学的未来249
结语252
第十三章核科学的未来253
13.1未来的核科学技术将继续为其他领域的发展提供武器254
13.2未来的核科学技术将淘汰过时的理论和落后的技术256
13.3未来的核科学技术发展必须是可持续的257
13.4未来的核科学技术要继续发展先进技术257
参考文献260
后记261
在线试读：
第一章核科学发展简史
1.1 偶然的发现
1.2 电子的发现
1.3 居里夫人与放射性
1.4 卢瑟福和他的实验
1.5 中子的发现
1.6 裂变反应的发现
1.7 曼哈顿计划
1.8 中国的原子弹历程
1.9 早期核电站
1.10 和平利用核能的 60 年
1.11 求索者的脚步结语
我们生活的星球上，缤纷万物无不具有其独特性。仰望星空，浩瀚宇宙更显得无限神秘。古今中外，人们都在思索这样一个问题：宇宙万物是从哪里来的，我们是从哪里来的。溯源的结果是，我们这样一个大千世界，乃至宇宙万物，竟然都是由肉眼看不见的原子构成的。原子的种类也并不太多，自然界中能找到的也不过 92 种。就是这小小的原子构成了高山大川、土壤空气、生物和非生物。那么，原子是否是万物的本源呢？在古希腊学者看来，原子是不可分的（“原子”的希腊文为 atom，“不可分”的意思。这个词沿用至今）。到 18 世纪，道尔顿的现代原子论诞生了。他认为：元素由不可分割的原子构成；同一元素的原子相同，与其他元素的原子不同；原子不可再分，不因化学反应而变成更小的微粒。这个理论影响了科学界 200 年。
但是，追求万物本源的步伐并未停止，19 世纪末，一个偶然的机会，放射性被发现了。放射性现象完全不同于化学反应，在化学反应中，原子保持不变；而放射性则来源于原子内部，一种原子放出射线，它就变成了另一种原子，这说明原子是可变的、可分的，而且是有结构的。很快，人们对物质的认识就进入了原子核层次，发现所有原子都由原子核和核外电子组成，而不同的原子核又都由不同数目的中子和质子组成。这样，人们朝着认识物质本源的目标又前进了一步。原来，组成宇宙万物的仅是几种基本 粒子—电子、中子和质子。从此，一门崭新的学科—核科学诞生了。
1.1 偶然的发现
19 世纪末 20 世纪初，物理学界笼罩着一片乐观气氛。当时，牛顿运动方程、麦克斯韦电磁场理论和统计力学为主的经典理论体系已经成熟，能解释宏观物理学遇到的所有问题，以至于部分物理学家自满地认为，物理学的大厦已经建成，今后的问题只是在某个角落里作一些不重要的修饰而已。譬如，对某个物理定律作一些小修正，这种修正可能发生在小数点后面几位。就在此时，放射性被发现了。
1895 年 11 月 的 一 个 下 午， 维 尔 茨 堡 大 学 的 伦 琴（Wilhelm ConradR？ntgen，1845 ～ 1923，德国物理学家）在实验室用一个同事为他制作的阴极射线管做实验，这是一个两端装有金属电极的玻璃管，在两极加上高电压，管中的稀薄气体会发出光线；将管中气体抽尽，再在两极加上电压，就有物质从阴极流向阳极，这种物质称为阴极射线。在昏暗的实验室中，他注意到，阴极射线击中阳极后，阳极后面的玻璃会发出荧光。他想知道，把阴极射线加速后再轰击阳极会发生什么现象，于是在阴极射线管两端加上 3 万伏高压，并在阳极上装上铝箔窗，管后放上荧光屏，他希望能看见阴极射线射出管外。结果，他确实看到荧光屏处有闪光，但这闪光并不是阴极射线，而是某种从未见过的特殊射线。伦琴举起手，想看看自己的手是否能阻挡射线，却看见屏上显现出手的骨架。起初，伦琴将加速的射线引向铝箔，目的是让射线减速。根据电磁学原理，电荷速度变化能产生电磁波，伦琴的射线是加速的带电粒子流，受到铝箔阻止会产生电磁波。但是，伦琴发现的射线，其波长是如此之短，大大低于可见光，且低于紫外线的波长，射线能穿透他的手，只是没有穿透骨头。这是一种从未见过的射线，伦琴认为必须尽快为自己发现的这种射线取个名字，于是就把它称为 X 射线。不久，伦琴公布了这个新发现，引起了全世界的关注。伦琴发现的射线（也称为伦琴射线）极具穿透力，可用于医疗诊断，甚至开创新的工业领域，其对原子科学的影响则更为深远，这使他成为获得诺贝尔物理学奖（1901 年）的第一人。
1896 年新年伊始， 法国科学家贝可勒尔（Antoine Henri Becquerel，1852 ～ 1908）在巴黎的自然历史博物馆听取了伦琴发现 Χ 射线的科研成果报告。当时他认为，能产生这种新射线的不是加速的电粒子流，而是玻璃中的荧光粉。他知道一种产生荧光的好办法，就是选择某种化学物质，放在太阳光下曝晒，之后它会产生荧光，再用荧光产生 Χ 射线。他的实验就是将化学物质用黑纸包好，放在盖好的底片上，再放在太阳光下，他估计产生的Χ 射线将会使底片感光。可是，他试验了多种荧光物质，均未成功。最后，他买了最贵的荧光化合物—硫酸钾铀酰做试验，终于获得成功：太阳光照过的铀化合物使包好的底片感光了。贝可勒尔认为自己发现了一种能产生 Χ射线的新方法，不用再在阴极射线管上施加高压了。出于谨慎，他还想重复一下试验。可是，连续几天都是阴天，他无法进行试验，铀化合物和底片就都放在抽屉里。贝可勒尔没做成试验，就想不妨将底片冲洗出来，作为一种反证—证明没有太阳光，就没有 Χ 射线，底片也不会感光。但是，使他大为惊奇的是，底片居然出现了搁在上面的铀化合物粉末的影子。这样看来，即使没有荧光，铀化合物也能主动发出射线，而且这种射线能穿透黑纸，使底片感光。这是人类第一次发现放射性（图 1-1）。铀是一种具有天然放射性的物质，它能放出多种射线。这些射线看不见、摸不着，有的带电，有的不带电，它们都带有能量，有的还有很强的穿透性。图 1-1 贝可勒尔首次发现放射性。照相底片中有铀盐的痕迹
1.2 电子的发现
伦琴和贝可勒尔的发现为一大批惊人的科学发现开了个头，在英国剑桥大学卡文迪许实验室（Cavendish Laboratory），约瑟夫·约翰·汤姆孙爵士 （Joseph John Thomson，1856 ～ 1940）正集中全力研究阴极射线。阴极射线带有负电荷，将其引出真空管，会在静电场或磁场中发生偏转。对阴极射线在高压电下的偏转角度的分析表明，这种微粒的质量很小，几乎可以忽略不计。这证明，阴极射线由微小的带电粒子组成。原子失去这些带负电的微粒后，剩下较重的带正电荷的剩余物，所带正电荷的量与原子失去的负电荷的量相等。据此，汤姆孙推理出被称为“面包葡萄干”的原子模型，即原子是带正电荷的大微粒，上面镶嵌有带负电的小微粒。这是个大胆的推论，它推翻了自古以来人们认为原子是不可分的陈旧观念，为近代物理学开辟了道路。他发现的带负电的微粒，被称为“电子”。汤姆孙因此获得 1906 年的诺贝尔物理学奖。
1.3 居里夫人与放射性
贝可勒尔发现的铀的放射性，究竟是铀特有的，还是别的元素也有呢？在法国，年轻的居里夫人（玛丽·居里，Marie Curie，1867 ～ 1934）在思考着这个问题。当时，原子核还不为人知，核衰变的概念也没建立，只知道原子中有正电荷和负电荷。为了研究铀发出的射线，居里夫人及其丈夫皮埃尔·居里（Pierre Curie，1859 ～ 1906）弄来了 1 吨沥青，这是一种含铀矿渣，它确实会产生贝可勒尔发现的射线，不论是铀的何种化合物，不论铀以什么状态存在，也不论温度、压力如何，都会有射线产生，射线的多寡只取决于铀的含量。居里夫人觉得射线很像是从铀原子的中心发出来的。于是她提出，贝可勒尔发现的射线是放射线，是辐射能。这是人类首次认识放射性。
1898 年，居里夫人发现另一种元素也有放射性，这就是钍。这使她更坚信，辐射并非只有铀才具有，而是一类原子的特性。于是居里夫妇加紧工作，用化学法提炼了一桶又一桶的沥青，将沥青中含量极微的放射性元素提炼出来，他们发现提炼出来的物质中还含有两种新的放射性元素。居里夫妇将其中一种新元素取名为钋，以纪念她的祖国波兰；将另一种取名为镭，因为它的放射性很强。居里夫妇经过 1400 天的努力，成功地从 8 吨沥青铀矿中提取了 0.1克的纯净的氯化镭，并测定了它的原子量为 225±1（现为 226.0254）。镭会在黑夜里发出美丽的蓝光。由于发现放射性以及对放射性的研究，居里夫妇与贝可勒尔获得了 1903 年诺贝尔物理学奖。
居里夫人的**贡献在于她创建了一门新的学科—放射化学。它研究怎样将放射性物质从其他物质中提炼出来，尤其是把放射性物质从它的同位素中分离出来，这是放射性得以应用的前提。居里夫人因分离出纯净的镭并测定其性质而获得 1911 年的诺贝尔化学奖，成为一人获得两次且是两个学科（物理与化学）诺贝尔奖的科学家。为纪念居里夫妇对放射性研究作出的杰出贡献，人们将“居里（Ci）”作为度量放射性强度的单位，定义为每秒3.7×1010次衰变。后来，为方便计算，国际标准单位的放射性强度改为“贝可勒尔”（Bq，定义为每秒一次衰变，即 1 居里 =3.7×1010贝可勒尔），然而，“居里”这个单位仍通用于辐射加工界。
放射性镭元素会发光，是射线轰击空气中的氮造成的。然而，欣赏这美丽的蓝光却有致命危险，早期的人们并不了解这一点。居里夫人对装有镭的小瓶子爱不释手，常将它放在自己工作服口袋里，居里则将盛有镭化合物的盘子挂在门口，用于晚上照明。伦琴在发现使用 Χ 射线会产生不良后果后，在装置与人体之间用铅屏阻隔，这是人们最初对辐射进行的防护。由于长期与强辐射物质近距离接触，早期研究人员的健康受到很大伤害，居里夫人就由于长期接触放射性元素，于 1934 年因患恶性白血病逝世。她用过的物品、书和笔记，至今还具有很强的放射性，必须保存在铅室中。显然，在对放射性的认识达到一定深度之前，对原子结构的了解还处于比较模糊的阶段，要继续积累经验，才能把安全问题提到日程上来。
这时，新西兰青年科学家卢瑟福（Ernest Rutherford，1871 ～ 1937）进入了这个领域，后因其在元素蜕变和放射性物质的化学变化研究，获得 1908年诺贝尔化学奖，并成为原子核物理学的奠基人。
1.4 卢瑟福和他的实验
1895 年，卢瑟福来到剑桥大学卡文迪许实验室，在汤姆孙领导下进行 X射线对气体的电离效应的研究。获悉贝可勒尔发现铀的放射性后，他开始了对此领域的研究。1898 年，他由汤姆孙推荐去加拿大蒙特利尔的麦克吉尔大学（Mc Gill University）物理系，在那里继续其射线研究。卢瑟福是个出色