Явление радиоактивности было открыто французским физиком Анри Беккерелем в 1896 году при изучении явления фосфоресценции . Его опыт состоял в облучении минералов солнечным светом, а затем обмотке их в светочувствительную пленку, чтобы проверить, существует ли явление фосфоресценции, то есть свечение исследуемого вещества (чернение пленки), вызванное солнечным светом.
Из-за плохой погоды ему не удалось выставить образец урановой руды солнечному свету, поэтому он положил его в свой лабораторный халат. Пленка и образец руды хранились таким образом в течение нескольких дней, после чего Беккерель запомнил пленку и разработал ее. Оказалось, что ей делали рентген, но только в тех местах, где она контактировала с пробой руды.
Заинтересовавшись этим явлением, Беккерель проверил влияние других солей с фосфоресцентными свойствами на фотопленку и заметил, что не только урановая руда, но и ее соли вызывают это явление, поэтому явление рентгеновского излучения пленки оказалось не связанным с самой фосфоресценцией.
Беккерель начал более глубоко изучать этот вопрос, пытаясь выяснить причины этого явления. Его исследования показали, что источником нового излучения является не просто урановая соль, но металлический уран и любое химическое соединение, которое содержит достаточно урана. Беккерель изучил природу этого излучения и пришел к выводу, что это электромагнитное излучение с характеристиками, аналогичными рентгеновским лучам (сегодня мы знаем, что это ошибочная интерпретация, поскольку это излучение состоит из альфа-, бета- и гамма-излучения, испускаемого ураном и его продуктами. сломать).
Ему также удалось найти полуколичественные зависимости между мощностью этого излучения и содержанием урана в образце. Беккерель не мог правильно истолковать наблюдаемое новое явление, потому что он, как и его отец, был экспертом в области явления фосфоресценции. Поэтому он предположил существование задержка фосфоресценции, возникающая через несколько дней после воздействия. У него также не было достаточно точного метода измерения, потому что была доступна только фотопленка.
В случае одной из урановых руд, принадлежащих Беккерелю, эта связь по каким-то причинам не была выполнена. Беккерель поручил Марии Склодовской-Кюри прояснить эту проблему в рамках своей докторской диссертации. Склодовская-Кюри со своим мужем Пьером Кюри заметили, что некоторые урановые руды имеют гораздо более высокую радиоактивность, чем это могло бы проявиться в присутствии самого урана.
Положительным совпадением стало недавнее открытие ее мужем Пьером и его братом Жаком явления кварцевого пьезоэлектричества, которое позволило создать высокочувствительный прибор для измерения тока ионизации, вызванного воздухом. Ей больше не нужно было оценивать степень почернения фотопленки, но она могла дать точные значения тока ионизации, измеренного с помощью электрометра. Таким образом, было установлено, что урановые руды гораздо более радиоактивны, чем сам уран, что может указывать на существование некоторых других радиоактивных соединений.
Поэтому Кюри предпринял кропотливые исследования, заключающиеся в выделении этих соединений из урановой руды с помощью химических операций. Мария обнаружила и выпустила новый элемент - радий , который во много раз радиоактивнее урана. Изоляция этого элемента позволила более точно изучить количественную зависимость выбросов энергии от содержания радиоактивного элемента в образце и обнаружить, что радиоактивность - это, по сути, излучение трех различных типов излучения и превращение одного элемента в другой (радия в газ радон ) в результате явления радиоактивного распада.
Изоляция измеримых количеств нового элемента требовалась для определения его свойств и получения спектра излучения, что было необходимо для объявления этого элемента как нового. Сегодня мы определяем радиоактивные элементы на основе типа и энергии излучаемого излучения. Аналогичным образом, до открытия радия Мария Склодовская-Кюри отделила полоний .
Примерно в то же время Эрнест Резерфорд , первооткрыватель атомного ядра, заинтересовался феноменом радиоактивности. Резерфорд получил образец чистого урана от Беккереля для изучения испускаемого излучения. Резерфорд разложил это излучение на три компонента, которые называются альфа, бета и гамма-лучи. Наиболее важным достижением Резерфорда в этой области было определение того, что альфа-излучение представляет собой поток ионов He 2+ (ядра 4 He), что объясняет переход радия в радон как явление отрыва двух протонов от ядра радия.