在炼金术之后:诺贝尔化学奖获得者100年图说:全彩视图本

第20章 1922年度 弗顿西斯·威廉·阿斯顿

　　因发现非放射性元素中的同位素并发明质谱仪而荣获1922年诺贝尔化学奖

　　弗顿西斯·威廉·阿斯顿（英国，1877～1945年），1877年9月2日生于英国伦敦。在伯明翰大学期间，阿斯顿随物理学家波印亭学习物理学，毕业后做波印亭导师的助手，后到剑桥卡文迪许实验室随汤姆逊学习。1913年，他改进了汤姆逊原来的实验装置，更准确地测定出阳极射线在电磁场中的偏转度，从而测出氖的同位素及其原子量。他也因此获麦克斯韦奖。一战爆发后，阿斯顿到皇家空军服役，从事战时的科学研究，战后重返卡文迪许实验室与卢瑟福一起工作。1922年，为了表彰他在非放射性元素的同位素以及原子量整数定律上做出的贡献，瑞士皇家科学院授予他诺贝尔化学奖。1945年11月20日，阿斯顿因病逝于剑桥大学。

　　阿斯顿长期从事同位素和质谱的研究。阿斯顿在约瑟夫·约翰·汤姆逊的基础上，改进了测定阳极射线的气体放电装置，设计出包括离子源、分析器和收集器，可以分析同位素并测量其质量及丰度（丰度，即各种同位素在自然界中与该元素总量的物质的量的百分比），聚焦性能较高的质谱仪。他用此对许多元素的同位素及其丰度进行了测量，从而肯定了同位素的普遍存在。同时根据对同位素的研究，他提出了元素原子量的整数法则。阿斯顿在71种元素中发现了202种同位素。不仅指出几乎所有的元素都存在同位素，而且还证实自然界中的某元素实际上是该元素的几种同位素的混合体，因此该元素的原子量也是依据这些同位素在自然界占据不同比例而得到的平均原子量。

　　阿斯顿不仅是一位杰出的实验家，而且兴趣广泛，知识渊博。他为了调节长期呆在实验室里的艰苦生活，他坚持参加体育运动、旅游，他也是一位技术高超的摄影家、业余音乐家。他还是一个善于筹集资金，精于经营的事业家，当今剑桥大学三一学院所积累的巨额资产中，部分为阿斯顿当年所筹集。

　　从汤姆逊发现电子到阿斯顿发现非放射性元素的同位素并阐明原子量的整数定律，再到质量亏损（E=Δmc2）与能量守恒定律，从核裂变到核聚变的研究成功，科学技术迅猛发展，不仅爆炸了原子弹、氢弹，而且已经把原子能用于发电和其他用途。它标志着科学技术的发展进入了新的时代。原子核能，这将是取用不竭的新能源。电子、质子、中子等基本粒子是不是最基本而不可再分了呢？科学家们已经发现了更基本的夸克、轻子和互换粒子等，它们还可以再分吗？人类正利用自身无穷的智慧不断探索。