是否可以通过人工方法使一种原子核变为另一种原子核? ¹

一、人工核反应的发现

卢瑟福于1919年进行了第一次的人工蜕变实验，也就是人工进行的原子核反应。他的实验装置如图27-15所示。通过将一个可移动的α粒子源A射击容器内的氮，可以在荧光屏B上观察到闪亮的现象。他使用的是RaC?的α源，射程为6.87厘米，但是当α源距离荧光屏40厘米时仍然能观察到闪亮。这样远的射程无法用较轻的质子解释，因为质子和α粒子的质量比值是1:4。卢瑟福推测，质子是由氮核内的α粒子击出的；这个过程涉及到原子核的变化反应，同时伴随能量的变化，这种能量足以使质子射得那么远。他用以下核反应式表示所发生的人工蜕变:

1N + 2He → 1O + 1H

式中的1O是假设的，因为它是唯一可能产生的新核。

由此可见，原子核反应和化学反应不同。化学反应是原子间电子的转移，而原子核反应是核间质点的转移，所涉及的核反应能量要大得多，大出6个数量级。

在上述实验中，使用的射弹是天然的α质点。1930年，考克洛夫特和瓦尔登首次用人工加速的质子射击锂实现了人工核反应:

3Li + 1H → 2He + 2He

自从1932年发现中子以来，科学家又以中子为有效的射弹。中子不像α粒子或质子带有阳电荷，因此容易射入具有多阳电荷的重核。自1934年起，费米进行了许多中子射击的人工蜕变实验。

二、人工放射性

1934年，居里夫妇用α粒子射击铝，得出以下核反应:

27Al + 4He → 30P + 1n

但当α粒子停止射击后，他们发现仍然有射线发射出来，并确定发射出来的质点是阳电子:

30P → 30Si + θ

这一核反应的特点是，用人工方法产生了放射性核。用人工方法获得的新核的放射性，称为人工放射性。随后，发现了许多人工放射性核。在已知的600多种放射性同位素中，绝大部分是由人工产生的。放射性同位素广泛应用于作为标记原子。

三、基本粒子

在前面提到的阳电子，是安德森在1932年由宇宙射线中发现的。它和普通的电子(阴电子)有相同的质量，所带的电荷都是一个元电荷，但电荷的符号相反。电子质量和元电荷的大小如下:

电子质量=9.1056x10^-28克

元电荷=48029x10^-10静电单位

阳电子也是一个基本粒子，或称为元粒子。基本粒子是不能再分割的粒子。

正如阴电子和阳电子相互对照一样，质子也有反质子，质量相同，但电荷符号相反；中子也有反中子，由反质子转化而生成。这两个基本粒子分别在1955年和1956年通过人工方法获得。

中微子ν是伴随β衰变而放射的，它没有电荷，质量比电子小得多。

核子间的交换力依靠π介子的转移。π介子是中性的，质量比电子大265倍，如果带有一个阳电荷或阴电荷，质量比电子大276倍。此外，还有较轻的μ介子和较重的介子和θ介子。最重的是A超子，呈中性，质量为电子质量的2185倍。