α、β与γ射线的发现

尽管有新的放射性元素被发现，但辐射本身的性质并不清楚。来自新西兰，J.J.汤姆生的研究生卢瑟福（Ernest Rutherford，1871—1937)从贝克勒尔射线“分离”出两种性质不同的射线——α射线与β射线，开始了对这种贯穿辐射的探索。卢瑟福是在1895年来到卡文迪什实验室的，起初从事自己早就涉及的无线电检波研究。1896年，被X射线的奇特性吸引，也卷入了汤姆生用X射线引起空气游离的研究。这时，卢瑟福注意到了贝克勒尔发现铀辐射也会引起空气游离，决定做些试验，看看这两种情况有什么不同。贝克勒尔在论文中曾提过，铀辐射的性质跟X射线的根本区别在于：铀辐射可以折射和偏振，而X射线则不能。于是，卢瑟福也用一些玻璃、铝和石蜡之类材料做成的棱镜进行试验。
     他从照相底片上没有看出铀辐射有任何偏折，判定贝克勒尔的说法有错。继而，他想从贯穿能力上加以鉴别。于是，就用一系列的极薄的铝箔放在铀盐上，而铀盐则置于电容器两平行板之一的上面。加电压后从串接于电容器的静电计上读取游离电流值。就在汇集的数据中，卢瑟福看出有两种不同的吸收变化率，说明辐射具有两种不同的成分。他在题为《铀辐射和它产生的电导》一文中写道：“这些实验表明铀辐射是复杂的，至少有两种明显不同的辐射——一种非常容易被吸收，为方便起见称之为α辐射；另一种具有更强的贯穿本领，称之为β辐射”。
     这篇文章作于1898年初，由于同年9月卢瑟福到加拿大蒙特利尔(Montreal)市的麦克吉尔(McGill)大学担任教授职务，此文乃迟于年底才从麦克吉尔大学寄出，发表于 1899年《哲学杂志》上。所以，两种贯穿能力不同的辐射——α、β射线的存在是在1899年才为公众知道。这个时候，已有多人用磁场使贯穿辐射偏转。盖赛尔(F.Giesel)和梅益尔(StefanMeyer)分别观测到贯穿辐射有两种成分，一种成分受磁场偏转，一种成分不受磁场偏转。居里夫妇则从偏转方向证明受磁场偏转的成分带的是负电。这一结论随即为贝克勒尔和唐恩(F.E.Dorn)的电场偏转所证实。
     居里更证明镭的这两种辐射即α与β射线，不受磁场偏转的是α射线，受磁场偏转的是β射线。1900年，贝克勒尔进一步从电场和磁场的偏转确定β射线的e/m为1011库仑/千克，与阴极射线同数量级，速度约为2×10⁸米/秒，肯定β粒子就是高速的电子。至此，β射线的本质基本清楚了，可是α射线仍旧是个谜。γ射线是1900年由法国物理学家维拉德(PaulVillard，1860—1934)发现的。
     他是一位热忱的实验家，积极从事阴极射线和X射线的研究。当时他正研究阴极射线的反射、折射性质，试图将含镭的氯化钡拿来比较，看看它的射线有没有类似行为。就在这一实验中，他发现了γ射线。维拉德把镭源放在铅管中，铅管一侧开了一个6毫米宽的长方口，让一束辐射射出，经过磁场后用照片记录其轨迹。照片包在几层黑纸里，前面还有一张铝箔挡着，β射线肯定已被偏折，剩下的只是α射线，α射线肯定不能穿透。可是照片记录下的轨迹，除了在预期的偏角处有β射线的轨迹外，在无偏角的方向上却仍然记录到了轨迹，即使加0.2毫米的铅箔仍能穿透，显然，这不是α射线。于是维拉德写道：“上述事实导致如下结论：在镭发出的不受偏折的辐射成分中，含有贯穿力非常强的辐射，它可以穿过金属箔片，用照相法显示出来。”后来，卢瑟福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线，并于1902年11月初，第一次对镭辐射进行了全面的分类。
     他写道：放射性物质——例如镭，放出三种不同类型的辐射：“(1)α射线，很容易被薄层物质吸收……。(2)β射线，由高速的负电粒子组成，从所有方面看都很象真空管中的阴极射线。(3)γ射线，在磁场中不受偏折，具有极强的贯穿力。”