同位素發現百年紀念
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯郭冠廷
REFLECTION
Soddy in his lab at the University of Glasgow.
Credit: University of Glasgow Archive Services, GB0248 UP1/503/1
Frederick Soddy在一百年前的這個月發現:元素可以有幾種原子量。
1913年的12月4日,輻射化學家Frederick Soddy(弗雷德里克·索迪,1877年9月2日-1956年9月22日)提出「同位素」的概念。而Soddy也因此獲得1921年諾貝爾獎的殊榮。
一位早熟的少年
Soddy出生在1877年9月2日英國的Eastbourne,他是一位早熟的少年。在18個月大時,就面臨母親的去世,由信仰加爾文傳統(Calvinist tradition)[1]的堂妹扶養長大,也因此培養出索迪獨立於當代社會與宗教的獨立性思考模式。Soddy曾在Eastbourne學院、Aberystwyth學院Wales分院、Merton學院、Oxford大學就讀。而後於1898到1900之間,在Oxford大學進行獨立研究。
放射性蛻變的發現
1900年Soddy在McGill大學時,成為一名化學界的示威者。與英國物理學家Rutherford共同研究物質的放射性。而在當時,對放射性的瞭解可說是少之又少,而Soddy與Rutherford就已經意識到,放射性的存在,是肇因於元素的衰變。元素衰變時會釋放α-, β-, and γ-radiation。Soddy用化學方法來辨別出衰變的產物。並於1900到1902年之間的時8個月當中,Soddy和Rutherford共同出版了九篇歷史性的文章,文章當中提出了:原子分裂後可以產新的物質。而這正是古代煉金術師們的夢想,因此Soddy稱這個過程為煉金用語中的「蛻變(transmutation)」。
Rutherford和Soddy的放射性理論,解釋了蛻變的發生。他們是首位計算出放射性蛻變的過程中,會伴隨大量能量釋放過程的學者。可惜的是,Soddy因為被誤認為僅是Rutherford底下的年輕助手,而非工作伙伴。因而在這項發現當中,Rutherford獲得大部分的榮耀,而Soddy也因此與1908年的諾貝爾化學講擦身而過。
兩位學者共同提出放射線的存在,並從Uranium-92和Thorium-90出發。這兩個元素的最終產物都是Lead-82。因此兩位學者主張,Helium應該是Radium-88的衰變產物。