卡尔大卫安德森(这是注定要拿诺贝尔奖的人，成功避开3次诺贝尔奖又算什么！)

在运气还没到来之前

我们应该积攒的是实力

...

如果说这个世界上有一种人是注定要拿诺贝尔奖的

那么这对夫妻档绝对就是拥有这种天赋的一类人

他们来自史上最强的科学世家——居里家族

在这个拥有最强大脑的家族中，包括他们在内曾经出现过五个获得诺贝尔奖的人

左伊蕾娜·约里奥·居里，右弗雷德里克·约里奥·居里

这对夫妇档的妻子是居里夫妇的女儿伊蕾娜，丈夫是居里实验室的助手弗雷德里克·约里奥

后人称他们为约里奥·居里夫妇或者小居里夫妇

这么强大的背景早已让他们的人生赢在起跑线上了

更过分的是他们曾因为三次重大失误把诺贝尔奖三次拱手让人

最后他们还是因为“发现和合成人工放射性元素”而获得了1935年的诺贝尔化学奖

但之前的三次失误也足够把居里夫人气得从坟墓里面跳出来了

小居里夫妇在实验室

第一次是与中子擦肩而过

第二次是视正电子而不见

第三次是打开核裂变的大门，然后又把这扇大门直接关上走人

也就是说，如果他们能抓住这三次机会，他们就会获得四次诺贝尔奖，你没听错就是四次

目前世界上拿最多次诺贝尔奖的也就是她的母亲——居里夫人拿了两次诺贝尔奖而已

居里夫人和她的两个女儿，左边是伊蕾娜·居里

第一次与诺贝尔失之交臂——与中子擦肩而过

其实中子的概念是由卢瑟福在1920年的一次学术报告中提出的

那时他对“质子-电子”模型产生了极大的怀疑

他预言道：“在某些条件下，一个电子有可能更紧密地同氢核相结合，从而形成一个中性偶极子”

1928年玻特和贝克尔用天然放射性元素钋（Po）放出的α粒子轰击铍

得到一种穿透力很强的未知射线，当时他们猜测这是一种γ射线

欧内斯特·卢瑟福

小居里夫人为了研究这种未知射线，便用这种未知射线去轰击石蜡和其他含氢物质，发现此时会放出速度极大的质子

然而γ射线是由质量几乎为零的光子组成的，本身并不具有从原子中打出质子所需要的动量

即使意识到这一巨大的矛盾，但他们还是沿着玻特的错误思路继续走了下去

牵强地认为这种未知射线是一种高能的γ射线

于是在1932年1月18日，他们就草草地将这一实验现象和结果写成了论文

小居里夫妇的实验原理图，不可见粒子其实就中子

而当查德威克看到他们夫妻俩发表的论文时，真的是喜出望外——这不就是我一直苦苦找寻了十多年的中性粒子吗！

于是查德威克马上动手重复了约里奥·居里夫妇的实验

并且把这种未知射线引入磁场中，发现这种射线并不会发生偏转，可以确定它就是由中性粒子组成的

由于小居里夫妇实验有如此高的完成度，查德威克在之后不到一个月的时间就发表了自己发现中子的论文

查德威克

很快关于原子核的“质子-电子”模型被推翻，新的原子核模型出现

而且因为中子是不带电的，极易接近原子核

这也给核反应带来了一颗能够直接打进原子核的“炮弹”

例如后面的铀核裂变，人工放射性核素等都是用中子作为“炮弹”来实现的

可以毫不夸张地说，是中子轰开了人类进入原子能时代的大门

直接得益于约里奥·居里夫妇实验的启示，查德威克因此也荣获1935年的诺贝尔物理学奖

伊蕾娜与爱因斯坦

这一项如此重大的发现就这样从约里奥电居里夫妇指尖溜走

当约里奥看了查德威克的论文后，他懊悔地用拳头猛敲自己的脑袋说：“哎，我真的是笨，中子存在的80%证据我都有了，就是没能点明！”

确实，这真的气，但是又有什么办法呢

但是更气的事情是，这种情况还真的不止发生了一次

这一次，是对正电子视而不见

在1932年，美国物理学家安德森在研究宇宙射线对铅板的轰击时，他用云室拍到一种奇特的粒子径迹

它与电子的径迹十分相似，但是偏转的方向却是和电子相反的

安德森经过对它质量和电荷量的计算

认定这不是质子而是一种带正电荷的电子

这完美印证了1928年狄拉克方程预言的“存在一种与电子质量相同而电荷相反的粒子”

这使人们认识到整个世界中存在着反物质的“半边天”

当时那篇关于发现自由正电子的论文一发表，就立马引起了世界性的轰动

安德森也同时摘得了1936年诺贝尔物理学奖的桂冠

卡尔·大卫·安德森

然而实际上，安德森并不是观察到正电子的第一人

当时安德森发现正电子的消息传到小居里夫妇那里

于是他们立马翻出之前在云室中拍摄到的正电子轨迹的照片

然而当时他们并没有认真深究这一奇特的现象，而是错把这种正电子理解为向放射源回流的电子

也就是说，在这短短的半年多时间内，约里奥·居里夫妇再次错过了发现正电子的机会与诺贝尔奖失之交臂

有人说约里奥·居里夫妇是因忽视学术交流才失去发现中子和正电子的机会

如果当初他们有注意到卢瑟福的中子预言和狄拉克的正电子预言

就不会发生如此让人惋惜的事情了

然而人生在世，总是得遇到点挫折的

小居里夫妇就是这么牛逼，在哪里摔倒，下次还在那里再多摔一次

很快地他们迎来了第三次与诺奖失之交臂的人生体验——错过核裂变的发现

而这次代替约里奥·居里夫妇登上诺贝尔领奖台的是奥托·哈恩

他和查德威克发现中子一样，完全的得力于约里奥·居里夫妇的实验发现

在1938年，约里奥·居里夫妇开始用中子轰击铀元素的实验

结果他们在反应产物中分离出一种半衰期为3.5小时的放射性元素

但是他们认为这是一种新的神秘的“超铀元素”，而且并没有对此继续深究下去

奥托·哈恩

当哈恩看到小居里夫妇他们的论文时，戏剧性的事情再次发生了

他当时激动得整个人像被雷劈中了一样，急忙钻进实验室

接下来几天紧张得连吃饭时间都不敢浪费，一直在实验室做研究

在1939年1月16日他正式公布了找到了铀核裂变的结果

这个使人类进入新纪元的发现也使哈恩获得了诺贝尔化学奖

据说当时约里奥还因此时把自己锁在房间里几天不肯说话

人家吃一蛰长一智，小居里夫妇是吃了三蛰才长了一智

在1932年9月，他们开始用α粒子去轰击铝原子核

然而别人做这个实验时候都没发现有正电子

就只是他们两夫妇做的时候观察到有正电子飞出

伊蕾娜与居里夫人

虽然当时他们也觉得很奇怪，但还是不以为意地想把机器关了去休息

而此时一种神奇的现象出现了，他们发现铝箔还是不断地射出正电子，甚至持续了半个多小时才消失

这是时候他们才嗅到了一丝有大事要发生的味道

α粒子轰击铝原子核

放射性的磷同位素放出正电子，形成稳定的硅同位素

于是他们重复了上面实验，然后再逐渐减少α射线的能量

发现质子，中子都完全停止放出了

但是正电子还是持续放出来，然而这不就是和天然放射性元素放出电子的情况一样吗

原来他们用α射线轰击铝原子核时，便产生了具有放射性的磷同位素

这种具有放射性的磷同位素会发射出正电子，逐渐变成稳定的硅同位素

这个结果实在让他们喜出望外，欣喜若狂

很快，他们便在《自然》杂志上发表了关于“人工放射元素的合成与研究”的论文

这个重大的发现为之后人工制造各种放射性同位素开辟了广阔的道路

同时也圆了之前三次与诺奖失之交臂的遗憾

他们在付出了99%的汗水之后，终于迎来了最后那1%的灵感

确实，能够拥有四次这么接近诺贝尔奖的体验

是完全足以看出约里奥·居里夫妇在科研上的实力的

然而拘泥于陈旧的定念和缺乏对科学发现的敏感性也是非常致命的

后来有人开玩笑道，居里家上辈子肯定是拯救了世界

上帝才会给他们连续送了三次诺贝尔奖，但这些迟钝的家伙都没有反应过来

送到第四次的人工合成发射性元素的现象实在是太明显了

如果他们还是发现不了，上帝可能就要去自杀了

内容为【SME】公众号原创，欢迎转载