阿西莫夫：第二輕（關(guān)于同位素之一）

【譯者之言：多數(shù)元素在自然界都有自己的同位素，但它們存在的數(shù)量一般都很小，尤其是最輕的元素氫，它的同位素氘只是微量存在。那科學(xué)家是如何找到它的呢？】

我打過交道的第一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)得主，是美國化學(xué)家哈羅德·克萊頓·尤里（Harold Clayton Urey）（1893-1981）。但卻是在一個(gè)不那么令人愉快的場合。

我在哥倫比亞大學(xué)讀本科時(shí)主修化學(xué)，1939年6月獲得學(xué)士學(xué)位。我打算繼續(xù)我的研究生學(xué)業(yè)，而我也理所當(dāng)然地認(rèn)為我的申請(qǐng)會(huì)被接受。

然而，7月份我的申請(qǐng)被拒絕了，理由是我沒有學(xué)習(xí)過物理化學(xué)課程，這是該領(lǐng)域研究生的必修課程。（不幸的是，我過于熱心的父親力推我學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)，而醫(yī)學(xué)院對(duì)物理化學(xué)課程并沒有要求，所以我把時(shí)間花在了其他課程上。）

不過，我并沒有放棄。9月份注冊(cè)時(shí)，我去了哥倫比亞大學(xué)，堅(jiān)持要與注冊(cè)委員會(huì)面談。委員會(huì)的負(fù)責(zé)人是化學(xué)系主任尤里。

他也很另類，一點(diǎn)都不喜歡阿西莫夫。而我的問題是嗓門太高、不善交際、沒有禮貌、言辭尖刻，因此大多數(shù)教員都不看好我。（沒有人懷疑我的智力，但不知怎么的，似乎并沒有人把它當(dāng)回事。）

我要求委員會(huì)允許我參加物理化學(xué)課程。這樣，當(dāng)我完成該課程后，就可以再次申請(qǐng)研究生身份了。這意味著我會(huì)損失一年，但除此之外我似乎也不知道該怎么辦。然而，尤里不假思索，我一問完，他就說：“不行！”然后指了指房門。

我無意放棄，所以我找到了一份課程目錄，其中一段規(guī)定說，如果滿足了一定的要求（我都能滿足），為了彌補(bǔ)缺失的課程，可以先成為“未分類研究生”。第二天，我揮舞著目錄，又回到了尤里的辦公室，重復(fù)了我的要求。尤里搖搖頭，又指了指房門。我堅(jiān)持自己的立場，要求知道他拒絕的原因?！盎谑裁蠢碛桑俊蔽覇柕?。

事實(shí)上，除了就是不喜歡我以外，他沒有任何其它理由，但他又不想承認(rèn)。他告訴我下午再回來。我照做了，然后他給了我一個(gè)建議。

他可以允許我學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程，前提是我還得修滿其他全部課程，而所有這些課程都以物理化學(xué)課程為基礎(chǔ)。換句話說，在所有這些其他的課程中，教授們會(huì)認(rèn)為學(xué)生們已經(jīng)了解了物理化學(xué)，而除了我，所有其他學(xué)生確實(shí)都已學(xué)過了物理化學(xué)課程。

此外，我還會(huì)有一個(gè)考察期，如果平均成績達(dá)不到B，就會(huì)因沒有學(xué)分而輟學(xué)，而如果我去另一所大學(xué)，哥倫比亞大學(xué)不會(huì)給我出具任何文件，證明我已經(jīng)通過的一些課程，我將被迫重修它們。這意味著我將損失一大筆學(xué)費(fèi)；而在那些日子里，我真沒有多余的錢可損失。

我現(xiàn)在已經(jīng)很清楚了，尤里已經(jīng)給了我建議，但他相信我不會(huì)接受，這樣他就可以一勞永逸地?cái)[脫我了。不過，他低估了我對(duì)自己能力的信心。我毫不猶豫地接受了這個(gè)建議。在那之后，我的平均成績最終達(dá)到了B，解除了考察期，并成功地修完了我的研究生課程。

從那以后，我一直很難友好地想象尤里，盡管他在政治上和我站在一邊。（1940年，當(dāng)大多數(shù)教員都戴著威爾基的徽章時(shí)，尤里卻在念叨著“羅斯?！?jiǎng)趧?dòng)者的選擇”。）不過，不管他喜歡我，還是不喜歡我，他都是一位一流的科學(xué)家，所以讓我們來談?wù)勊闹Z貝爾獎(jiǎng)吧。

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故事開始于1913年，當(dāng)時(shí)英國化學(xué)家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）（1877-1956）首次提出了有力的論點(diǎn)，即一種特定元素的各種原子不一定完全相同，而是可以存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的種類，他稱之為“同位素”。

一開始，大家都認(rèn)為，一種特定元素的同位素在化學(xué)性質(zhì)上沒有任何差異。然而，索迪的工作清楚地表明，它們?cè)谫|(zhì)量上會(huì)有所不同。

在索迪宣布這一消息的兩年前，新西蘭出生的物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）（1871-1937）提出了帶核原子的概念，而索迪曾和他一起工作，這一概念很快就被物理學(xué)家們所采納。根據(jù)這個(gè)概念，原子包含了一個(gè)被大量電子包圍的，微小的大質(zhì)量原子核。

是電子的數(shù)量和排列支配著元素的化學(xué)性質(zhì)，因此，很明顯，一種特定元素的同位素必須具有相同的電子數(shù)和排列，否則它們的化學(xué)性質(zhì)將會(huì)不相同。這意味著區(qū)分同位素的差異存在于原子核中。

1914年，盧瑟福提出了最簡單的原子核（氫原子的原子核）由單個(gè)粒子組成的假設(shè)，他將單個(gè)粒子稱為“質(zhì)子”，而更復(fù)雜的核則由多個(gè)質(zhì)子組成。單個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量是電子的1836倍，但帶有電荷的大小完全相等，雖然性質(zhì)相反。質(zhì)子的電荷是+1，電子是-1。

在一個(gè)電中性的普通原子中，原子核包含的質(zhì)子數(shù)量必須正好等于原子核外部電子的數(shù)量，因此，原子核外部有92個(gè)電子的鈾原子，其原子核內(nèi)部就必須有92個(gè)質(zhì)子。

然而，鈾核的質(zhì)量卻是質(zhì)子的238倍。為了解決這種異?，F(xiàn)象，當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家（對(duì)他們來說，質(zhì)子和電子是唯一已知的亞原子粒子）假設(shè)，除了質(zhì)子之外，原子核還包含有質(zhì)子/電子對(duì)。一個(gè)質(zhì)子/電子對(duì)的質(zhì)量大約是一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量（因?yàn)殡娮臃浅］p，它的質(zhì)量幾乎可以忽略不計(jì)）。此外，由于質(zhì)子和電子的電荷相互抵消，因此質(zhì)子/電子對(duì)所帶電荷為零。

這樣，一個(gè)鈾核就可能由92個(gè)質(zhì)子和146個(gè)質(zhì)子/電子對(duì)組成。鈾的總質(zhì)量是單個(gè)質(zhì)子的238倍，因此鈾的“原子量”為238。由于鈾核所帶的正電荷等于92個(gè)質(zhì)子的正電荷，因此鈾的“原子序數(shù)”為92。

實(shí)際上，原子核內(nèi)的質(zhì)子/電子對(duì)的概念并沒有被保留下來。這種質(zhì)子/電子對(duì)由兩個(gè)獨(dú)立的粒子組成，而某些原子核特性卻取決于原子核中粒子的總數(shù)。除非質(zhì)子/電子對(duì)被單個(gè)粒子取代，否則這些原子核特性無法得到正常解釋。單個(gè)粒子必須具有質(zhì)子/電子對(duì)一樣的性質(zhì)，所以它必須擁有大約一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量，并且不帶電。

這種粒子在20世紀(jì)20年代被廣泛假設(shè)，但由于不帶電荷，所以很難被探測到。直到1932年，英國物理學(xué)家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）（1891-1974）才發(fā)現(xiàn)了它。他稱之為“中子”，它幾乎立馬就取代了質(zhì)子/電子對(duì)的位置。因此，鈾原子的原子核可以被看作是由92個(gè)質(zhì)子和146個(gè)中子組成的。

在20世紀(jì)20年代，物理學(xué)家使用質(zhì)子/電子對(duì)來解釋同位素的性質(zhì)，但為了避免誤導(dǎo)親愛的讀者，我將只提到中子，雖然對(duì)1932年之前發(fā)生的事件，使用中子的稱呼是錯(cuò)誤的。

所有鈾原子的原子核都必須帶有92個(gè)質(zhì)子。與這個(gè)數(shù)字的任何偏差都意味著原子核外的電子數(shù)量一定不是92。這會(huì)改變?cè)拥幕瘜W(xué)性質(zhì)，它也就不再是鈾了。不過，如果中子的數(shù)量改變了呢？這不會(huì)改變?cè)雍说碾姾苫蛟雍送獾碾娮訑?shù)量，所以鈾仍然是鈾。但是，原子核的質(zhì)量將會(huì)發(fā)生變化。

這樣，1935年，加拿大裔美國物理學(xué)家阿瑟·杰弗里·登普斯特（Arthur Jeffrey Dempster）（1886-1950）發(fā)現(xiàn)了一種鈾原子，其原子核中除了92個(gè)質(zhì)子外，還有143個(gè)中子（不是146個(gè)）。其原子序數(shù)仍然是92，但是質(zhì)量數(shù)為92+143=235。因此，我們有了鈾-238和鈾-235，這是自然界中存在的鈾的兩種同位素?？梢钥隙ǖ氖牵鼈兇嬖诘臄?shù)量并不相同，同位素理論也并不認(rèn)為它們的數(shù)量一定就相同。事實(shí)上，自然界中每1個(gè)鈾-235原子對(duì)應(yīng)著140個(gè)鈾-238原子。

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通過對(duì)放射性原子及其分解方式的詳細(xì)研究，索迪得出了他的同位素概念。不過，他的理論中也有一個(gè)弱點(diǎn)。放射性在1896年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，起初似乎只涉及質(zhì)量非常大的原子，這些原子自發(fā)地分解成較輕的原子。放射性原子似乎與普通原子非常不同，可能會(huì)出現(xiàn)爭論說，同位素只存在于這些放射性元素中。

鈾（原子序數(shù)92）和釷（原子序數(shù)90）是在自然界中廣泛存在的兩種放射性元素，它們的衰變最終以形成穩(wěn)定元素鉛（原子序數(shù)82）而結(jié)束。然而，鈾分解成原子核由82個(gè)質(zhì)子和124個(gè)中子組成的鉛（鉛-206），而釷分解成原子核由82個(gè)質(zhì)子和126個(gè)中子組成的鉛（鉛-208）。

如果是這樣的話，那么鉛肯定至少由這兩種同位素組成，并且在自然界中一定是以不同比例的這兩種同位素的混合物存在的。從釷礦石中提取的鉛一定富含鉛-208，并且比從鈾礦礦石中提取的鉛的原子量更高。在1914年，索迪仔細(xì)地測定了不同來源的鉛的原子量，結(jié)果表明，原子量上的差異確實(shí)很容易被檢測到。

穩(wěn)定元素鉛由同位素組成這一事實(shí)本身，并不是對(duì)這一概念的重要擴(kuò)展，因?yàn)殂U的同位素是放射性元素分解的結(jié)果。我們所需要的是，證明同位素存在于與放射性毫無關(guān)聯(lián)的元素中。

從不同來源獲得的或用不同方法提純的穩(wěn)定元素（鉛除外）的原子量沒有顯著差異。這可能是因?yàn)樗鼈兯械脑佣际且粯拥?，或者是因?yàn)樗鼈兛偸怯上嗤耐凰鼗旌衔锝M成。

然而，如果我們可以分離同位素（假設(shè)它們是可以分離的），那又會(huì)怎么樣呢?分離兩種不同物質(zhì)的常用方法是利用化學(xué)性質(zhì)的差異。但是，某一特定元素的同位素在化學(xué)性質(zhì)上本質(zhì)上是相同的。

不過，一種特定元素的兩種同位素質(zhì)量是不同的。假設(shè)讓這些同位素的原子核混合物在電磁場中加速。（在索迪那個(gè)時(shí)代，物理學(xué)家已經(jīng)知道如何建立這樣的場景。）帶電荷的原子核會(huì)與磁場相互作用，并沿著一條彎曲的路徑運(yùn)動(dòng)。原子核質(zhì)量越大，其慣性就越大，因此彎曲程度也就越小。如果讓運(yùn)動(dòng)中的原子核落在一張感光片上，顯影后的照片會(huì)顯示出兩條曲線，因?yàn)槊恳环N同位素都有其略微不同的路徑。

1912年，英國物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆森（Joseph John Thomson）（1856-1940）在氖元素原子核的飛行軌跡中，注意到這樣一種輕微分開的雙路徑。他不確定這意味著什么，但當(dāng)?shù)诙晷纪凰馗拍顣r(shí)，他檢測到的似乎有可能是兩種氖的同位素。

湯姆森的助手之一弗朗西斯·威廉·阿斯頓（Francis William Aston）（1877-1945）開始認(rèn)真研究這個(gè)問題。他發(fā)明了一種裝置，在這種裝置中，電磁場能使某一特定質(zhì)量的所有原子核都落在感光膠片上的一個(gè)點(diǎn)上。這個(gè)裝置被稱為“質(zhì)譜儀”。從所產(chǎn)生的這些痕跡的位置，就可以計(jì)算出同位素的質(zhì)量，而從痕跡的強(qiáng)度，則可以計(jì)算出相對(duì)數(shù)量。

1919年，阿斯頓用這種方法分離了氖原子核，從而證明該元素由兩種同位素組成，氖-20和氖-22。更重要的是，在所有的氖原子中，大約每10個(gè)原子中有9個(gè)是氖-20，1個(gè)是氖-22。這就解釋了為什么氖的相對(duì)原子質(zhì)量是20.2。（后來，隨著質(zhì)譜儀的改進(jìn)，又檢測到了第三種同位素，氖-21。我們現(xiàn)在知道，在每1000個(gè)氖原子中，有909個(gè)是氖-20，88個(gè)是氖-22,，3個(gè)是氖-21。）

通過質(zhì)譜儀的工作，阿斯頓發(fā)現(xiàn)許多穩(wěn)定元素由兩種或兩種以上的同位素組成，這明確地確立了索迪的同位素概念。從那以后，就再也沒有發(fā)生過什么讓人質(zhì)疑的事情了。

當(dāng)一種元素的原子量與整數(shù)發(fā)生相當(dāng)大的偏離時(shí)，我們就可以肯定它包含兩種或兩種以上的同位素，它們的原子量是質(zhì)量和相對(duì)數(shù)量平均得來的。

許多元素的原子量幾乎正好都是整數(shù)，那么很有可能該元素的所有原子都具有相同的質(zhì)量。例如，氟、鈉、鋁、磷、鈷、砷、碘、金僅由氟(19)、鈉(23)、鋁(27)、磷(31)、鈷(59)、砷(75)、碘(127)、金(197)組成。

對(duì)于那些只有一種核的元素（總共有19種），我們很難稱之為“isotope（同位素）”，因?yàn)檫@個(gè)術(shù)語意味著有兩種或多種同一元素。出于這個(gè)原因，美國化學(xué)家杜魯門·保羅·科曼（Truman Paul Kohman）（1916-）在1947年提出，每一個(gè)原子種類可以被稱為“nuclide（核素）”。

這個(gè)詞經(jīng)常被使用，但我懷疑它是否能取代“isotope（同位素）”一詞，因?yàn)椤癷sotope”已經(jīng)在語言中深深地扎根，無法被移除。此外，物理學(xué)家也學(xué)會(huì)了在實(shí)驗(yàn)室里制造自然界中不存在的同位素。這些人造同位素都是放射性的，所以它們被稱為“放射性同位素”。任何只有一種穩(wěn)定核素的元素肯定都可以制造出許多放射性同位素。如果考慮放射性同位素，那沒有一種元素是只由一種核素組成的。因此，嚴(yán)格地說，“isotope（同位素）”一詞是隨時(shí)可以使用的。例如，我們只需說氟只有一種穩(wěn)定的同位素，這意味著它還存在放射性同位素。

可以肯定的是，有些元素的原子量非常接近整數(shù)，而且是由一些穩(wěn)定的同位素組成的。在這種情況下，該元素主要由這些同位素中的一種組成，其他的同位素非常稀少，因此，對(duì)原子量的貢獻(xiàn)很小。

一個(gè)最早的例子是1929年的發(fā)現(xiàn)。美國化學(xué)家威廉·弗朗西斯·吉奧克（William Francis Giauque）（1895-1982）使用質(zhì)譜儀顯示氧由三種同位素組成，氧-16、氧-17和氧-18，它們都是穩(wěn)定的。但氧-16是最常見的，每10000個(gè)氧原子中有9976個(gè)是氧-16，20個(gè)是氧18，4個(gè)是氧17。

這讓化學(xué)家們發(fā)生了動(dòng)搖，因?yàn)橐话倌陙?，他們一直武斷地將氧的原子量設(shè)定為16.0000，并將其作為測量所有其他原子量的標(biāo)準(zhǔn)。1929年以后，這被稱為“化學(xué)原子量”，而物理學(xué)家則使用氧-16=16.0000，作為“物理原子量”的標(biāo)準(zhǔn)。1961年，化學(xué)家和物理學(xué)家同意以碳-12=12.0000作為標(biāo)準(zhǔn)。這很接近化學(xué)原子量表。

如果你能確定，每個(gè)元素的同位素混合物，在任何時(shí)候和所有條件下都始終保持完全相同，那么氧=16.0000標(biāo)準(zhǔn)可能仍然是令人滿意的。如果一個(gè)元素的不同同位素具有完全相同的化學(xué)性質(zhì)，那么混合物將總是相同的，不過它們并不是?；瘜W(xué)性質(zhì)本質(zhì)上是相同的，但還是有很小的差別。質(zhì)量較大的同位素在參與任何物理或化學(xué)變化時(shí)，總是比質(zhì)量較小的同位素變化要慢一些。因此，偶爾也有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)稍微不同的混合物。

1913年，美國化學(xué)家亞瑟·貝克特·拉姆（Arthur Becket Lamb）（1880-1952）制備了不同來源的水的各種樣本，并將它們純化到極致?？梢钥隙ǖ氖牵總€(gè)樣品中只包含了含有極少量雜質(zhì)的水分子。然后，拉姆以當(dāng)時(shí)能夠達(dá)到的最大精確度，來確定了每個(gè)樣品的密度。

如果所有的水分子完全相同，所有的密度在測量極限值內(nèi)應(yīng)該相同。然而，密度的變化是這些極限值的四倍。它與平均值偏離了不到百萬分之一，但這是真實(shí)的，這意味著所有的水分子并不是完全相同的。第二年，一經(jīng)引入了同位素的概念，我們就知道，這意味著氧或氫，或者兩者，都是由同位素的混合物組成的。

水的分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子（H2O）組成的。如果所有的水分子都含有一個(gè)氧-18原子，那么這些水的密度將比普通的氧-16水高出近12%?？梢钥隙ǖ氖牵瑩碛兄缓?18的水的機(jī)會(huì)幾乎為零，但根據(jù)水的來源和純化方法的不同，這種很小的變化則很容易解釋拉姆的結(jié)果。

一個(gè)大質(zhì)量同位素比一個(gè)小質(zhì)量同位素動(dòng)作更慢，這為兩者的分離開辟了一條途徑。早在1913年，阿斯頓就讓氖氣通過多孔隔板滲透。他的感覺是，質(zhì)量較小的同位素（如果有的話）會(huì)通過得更快，所以在首先通過的樣本中，質(zhì)量較小的同位素比例會(huì)比正常情況要高，而剩下的同位素中，質(zhì)量較大的同位素比例會(huì)比正常情況要高。他一遍又一遍地重復(fù)了這個(gè)過程，最終得到了一個(gè)氖氣樣本，這個(gè)樣本中質(zhì)量較大的同位素大量耗盡，其原子量為20.15，而不是正常的20.2。他還獲得了原子量為20.28的氖氣樣本，因?yàn)闃颖局懈缓|(zhì)量較大的同位素。

（這種方法和其他方法已經(jīng)被用來增加元素樣本中特定同位素的百分比。最精彩的例子是，核裂變炸彈的開發(fā)過程中，用于獲得含有高于正常數(shù)量鈾-235的鈾濃縮工藝。）

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現(xiàn)在就出現(xiàn)了氫及其可能存在的同位素的問題。氫的原子量略小于1.008，這相當(dāng)接近一個(gè)整數(shù)。這意味著氫可能只由一種同位素氫-1（原子核由一個(gè)質(zhì)子組成，其它什么都沒有）組成。如果它包含一個(gè)質(zhì)量更大的同位素，它至少必須是氫-2（原子核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成），并且它只能是微量存在。

氫-2存在的數(shù)量非常小，除非采用富集了這種質(zhì)量更大同位素的氫樣本，否則不太容易被檢測到。早在1919年，德國物理學(xué)家奧托·斯特恩（Otto Stern）（1888-1969）就試圖使用阿斯頓的彌散方法來研究氫，但得到了否定的結(jié)果。他得出的結(jié)論是，氫只是由氫-1組成的。這是由于他的實(shí)驗(yàn)技術(shù)存在缺陷，但這在當(dāng)時(shí)并不明顯，他的報(bào)告阻礙了在這個(gè)方向上的深入研究。

質(zhì)譜儀也沒有給到任何幫助。確實(shí)有痕跡顯示可能是氫-2存在的結(jié)果，但這些也可以是由兩個(gè)氫-1原子組成的氫分子（H2）產(chǎn)生的結(jié)果。

1929年，氧的同位素被發(fā)現(xiàn)了，這樣就讓更準(zhǔn)確地確定氫的原子量變得可能?，F(xiàn)在，氫的原子量比起只由氫-1組成的原子量，似乎只高了一點(diǎn)點(diǎn)。1931年，兩位美國物理學(xué)家雷蒙德·泰爾·伯格（Raymond Thayer Birge）和唐納德·霍華德·門澤爾（Donald Howard Menzel）（1901-76）提出，如果每4500個(gè)氫原子中有一個(gè)氫-2原子，那就足以解釋這種原子量高一點(diǎn)點(diǎn)的情況了。

顯然，這激發(fā)了我未來的“仇敵”——尤里，進(jìn)入戰(zhàn)場。他首先試圖在氫中發(fā)現(xiàn)氫-2的痕跡。

在他看來，從理論上考慮，氫-2和氫-1在加熱時(shí)會(huì)以稍微不同的波長發(fā)出輻射。

這種光譜差異對(duì)所有的同位素都是存在的，但一般來說，這種差異都很難被發(fā)現(xiàn)。不過，同位素之間的差異并不是隨著質(zhì)量的差異而增加，而是隨著質(zhì)量的比率而增加。因此，鈾-238質(zhì)量比鈾-235大3個(gè)單位，但前者質(zhì)量只比后者大1.28%。

然而，隨著總質(zhì)量的減少，單位差的比值會(huì)迅速增加。因此，氧-18的質(zhì)量比氧-16大12.5%，盡管差異只有2個(gè)單位。至于氫-2，它的質(zhì)量應(yīng)該比氫-1大100%，盡管只有1個(gè)單位的差異。

因此，兩種氫同位素之間的光譜差異，應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于任何其他元素的兩個(gè)同位素之間的光譜差異，而尤里覺得檢測兩個(gè)氫同位素之間的光譜差異，比在質(zhì)譜儀上檢測質(zhì)量差異更容易。

他計(jì)算了氫-2的譜線的波長，然后用非常大的光譜光柵研究了加熱的氫的譜線。恰恰在他認(rèn)為應(yīng)該存在譜線的地方，他發(fā)現(xiàn)了模糊的線條。

如果為了追求發(fā)現(xiàn)氫-2的榮譽(yù)，尤里可以馬上報(bào)告，但他是一位做事有條理和值得尊敬的科學(xué)家，他意識(shí)到所檢測到的譜線非常微弱，有可能是氫氣中的雜質(zhì)或者是設(shè)備故障的結(jié)果。

這些譜線很微弱，因?yàn)闅渲写嬖诘臍?2很少。那么，他必須做的是，采取措施來增加氫-2的百分比，再看看光譜中所謂的H-2譜線是否會(huì)變得更清楚一些。

他沒有嘗試彌散法，這種方法已經(jīng)讓斯特恩失敗了。相反，他想到，如果他將氫液化，讓它慢慢蒸發(fā)，質(zhì)量較小的氫-1原子會(huì)比氫-2原子更容易蒸發(fā)。因此，如果他從一升液氫開始，讓99%的氫蒸發(fā)，剩下的最后一點(diǎn)氫中就可能含有比原來的氫中更豐富的氫-2。

他這樣做了，而且也成功了。當(dāng)他蒸發(fā)得到最后一點(diǎn)氫，將其加熱，并研究其光譜時(shí)，他發(fā)現(xiàn)假設(shè)的氫-2譜線已經(jīng)增強(qiáng)了6倍以上。根據(jù)他的初步計(jì)算，尤里確定每4500個(gè)氫-1原子對(duì)應(yīng)1個(gè)氫-2原子，就像伯格和門澤爾所預(yù)測的那樣。不過，后來的研究表明，這一點(diǎn)還超出了估計(jì)。實(shí)際上，每6500個(gè)氫-1原子才對(duì)應(yīng)1個(gè)氫-2原子。

1931年12月底，在美國物理學(xué)會(huì)一次會(huì)議上的10分鐘演講中，尤里展示了他的研究結(jié)果。他的正式書面報(bào)告發(fā)表于1932年。

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事實(shí)證明，氫-2的發(fā)現(xiàn)是非常重要的。由于氫-1和氫-2的質(zhì)量比有很大的差異，證明分離這兩種同位素比分離任何其他兩種同位素都要容易得多。很快，人們就獲得了純度相當(dāng)高的氫-2（“重氫”）樣品，以及含有氫-2（代替氫-1）分子的水（“重水”）的樣品。

重氫和重水的處理使得氫的同位素似乎值得擁有一個(gè)特別的名字。尤里建議使用希臘語“deuterium（氘）”（意思是“第二”），因?yàn)槿绻麑⑺械耐凰囟及促|(zhì)量增加的順序排列的話，最輕的氫-1，將是第一，而氫-2第二輕，則是第二。

顯然，到1934年，化學(xué)家和物理學(xué)家研究氫-2的渴望，促進(jìn)了科學(xué)的顯著進(jìn)步。（確實(shí)也是如此，我將在下一篇隨筆中加以解釋），而當(dāng)1934年尤里獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，真的一點(diǎn)也不奇怪。

更重要的是，尤里并沒有坐享其榮譽(yù)，而是繼續(xù)在生命起源、行星化學(xué)等方面從事重要的研究工作。他可能不喜歡我，我也可能不喜歡他，但他是一位偉大的科學(xué)家。

（作者：艾薩克.阿西莫夫（Isaac Asimov），譯者：勁松，校對(duì)：曉燕）