他们首先对钍的放射性做了大量的实验。他们将硝酸钍溶液用氨处理，沉淀出氢氧化钍，过滤后检查干燥的沉淀，其放射性显著降低，而将滤液蒸干除去硝酸铵后的残渣，却有极强的放射性、但过了一个月后，残渣的放射性消失，而钍却又恢复了原有的放射性。他们证实钍的放射性的确变化无常。他们还发现，如果把钍放在密闭的器皿中，其放射性强度较稳定，如果放在一个敞开的器皿中，其放射性强度就会变化不定，尤其容易受表面掠过的空气的影响。他们推测这可能是由于有某种物质放射出来，不久他们便证明这种被放射出来的物质是一种气体；他们称它为钍射气。
他们对有放射性的镭、锕进行实验研究，也发现存在同钍一样的现象。他们把镭放射出来的气体称为镭射气，锕放射出来的气体叫锕射气。根据这些实验结果，1902年卢瑟福、索迪提出元素蜕变假说：放射性是由于原子本身分裂或蜕变为另一种元素的原子而引起的。这与一般的化学反应不同，它不是原子间或分子间的变化，而是原子本身的自发变化，放射出 a 、b 、g 射线，变成新的放射性元素。同时他们将这些实验结果和上述假说整理写成 论文：“放射性的变化”。他们关于元素蜕变的假说一提出来，立即引起物理学界、化学界的强烈反对，因为认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子的观点，打破了长期以来认为元素的原子不能变的传统观念。周围的同事们也纷纷告诫他们，千万要小心，以免愚弄自己。开始时卢瑟福也有点犹豫，但是尊重实验事实的朴素唯物主义思想和科学家的责任感，促使卢瑟福和[url=]索迪[/url]勇敢地决定，一定要使论文发表。
他们将论文寄到当时在科学界颇有影响的《哲学杂志》时，遭到杂志主编开耳芬勋爵的拒绝。开耳芬勋爵是英国科学界的泰斗，19世纪最杰出的物理学家之一。在学术问题上开耳芬有一种观点，他认为实验仅是验证理论的一种方法。另外，晚年以思想保守而著称的开耳芬实际上是反对元素蜕变理论。卢瑟福和[url=]索迪[/url]在提出元素蜕变假说时，根据放射性元素在自发地发射射线的同时，还不断地放出能量这一事实，提出了“原子能”的概念。卢瑟福还用这理论说明太阳能和地热的来源，平息了物理学家和地质学家对此的长期争论。开耳芬则是物理学家的代表，主张这种能源来自引力收缩。开耳芬显然不愿意发表卢瑟福和索迪的论文。在这种情况下，卢瑟福只好赶回剑桥，求助于他的导师汤姆逊。通过实验测定了电子的荷质比，从而证实了电子的存在的汤姆逊，对新的科学发现和理论遭受白眼是很有感触的，因此他毫不迟疑地支持卢瑟福。汤姆逊亲自找到开耳芬，向开耳芬保证这篇文章由他负责，开耳芬才不得不同意刊登卢瑟福和[url=]索迪[/url]的论文。 同位素假说的提出关于元素蜕变假说的论文的发表，引起的轰动是可想而知的。起初，甚至连居里夫妇也表示不能轻易相信。门捷列夫则不但自己表示怀疑，还号召其他科学家不要相信。至于开耳芬，尽管同意发表了这篇论文，他还是在1906年和1907年英国科学促进协会的两次年会上一再发起挑战，认为镭产生新元素并不能证明原子的蜕变，而可能镭本身就含有该元素的化合物。卢瑟福、索迪、居里夫人都对开耳芬进行了反驳，而最有力的反驳莫过于实验事实。在提出元素蜕变假说后，卢瑟福、素迪开始了对放射性元素的进一步深入研究。
1899年卢瑟福曾发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种，一种极易被吸收、他命名为a射线：另人种有较强的穿透本领，他称之为 b 射线。为了探索a 、b射线的本质，卢瑟福和[url=]索迪[/url]利用空气液化机在低温条件下浓缩射气，证明射气是一种气体，这气体与拉姆塞曾发现的惰性气体很相像。继续研究时，他们又发现镭衰变时放射出氦离子，于是他们推测 a 射线就是氦离子流。为了验证这一推测， 1903年3月[url=]索迪[/url]离开了卢瑟福实验室，回到伦敦，和以发现和研究惰性气体商闻名于世的拉姆塞合作，研究放射性镭所放射的气体。不久他们的实验就确认了卢瑟福和[url=]索迪[/url]的上述推测， a 、射线就是带正电荷的氦离子流。卢瑟福则证明该射线就是电子流。他们的共同努力，终于揭示了放射线的本质。 卢瑟福、[url=]索迪[/url]的开创性工作吸引了许多年轻的科学家。就在1903年以后的几年，人们不断地用各种方法从铀、钍、锕等放射性元素中分离出一种又一种“新”的放射性元素。到1907年、被分离出来并加以研究过的放射性元素已近30种，多到周期表中没有可容纳它们的空位。这就产生了矛盾，怀疑周期表对放射性元素是否适用，另外人们对这些新发现的放射性元素进行对比研究后，发现有些放射性不同的元素化学性质则完全一样。例如钍与由它蜕变生成的射钍，尽管放射性显著不同，可是将它们混合后，却难以用化学方法使它们分离。化学性质则完全一样。这类事实积累得愈来愈多。素迪根据这类事实，于1910年提出了著名的同位素假说：存在不同原子量和放射性，但其它物理、化学性质完全一样的化学元素变种，这些变种应该处在周期表的同一位置上，因而命名为同位素。接着索迪根据原子蜕变时放出 a 射线相当于分裂出一个氦的正离子，放出b射线相当于放出一个电子，从而提出了放射性元素蜕变的位移规则。放射性元素在进行以 a 蜕变后，在周期表上向前（即向左）移两位，即原子序数减2，原子量减4。发生b 蜕变后，向后移一位，即原子序数增1，原子量不变。德国化学家法扬斯和英国化学家罗素也独立地发现了这一位移规则。
根据同位素假说，他们把天然放射性元素归纳为三个放射系列：铀-镭系、钍系、锕系。这不仅解决了数目众多的放射性“新”元素在周期表中的位置问题，而且也说明了它们之间的变化关系。根据位移规则推论，三个放射系列的最终产物都是铅，但各系列产生的铅的原子量却不一样。为了验证同位素假说和位移规则的准确性，1914年美国化学家里查兹完成了此项工作。1919年，英国化学家阿斯顿研制成质谱仪，使人们对同位素有了更清晰的认识。
1914一1919年的第一次世界大战期间，[url=]索迪[/url]在格拉斯哥大学任阿伯丁讲座教授。这段时间，除了担负一部分战时工作外，他对放射性元素的位移规则进行了深入的研究。1919年，[url=]索迪[/url]应聘担任牛津大学的化学教授，在这个岗位上，他勤恳地耕耘了17年。在继续从事放射性化学研究的同时，他几乎把大部分精力都投入了改进化学教学和实现实验室的改造。他的晚年似乎在化学研究中没有再作出突出的成就，据后人分析，也可能是因为他只注重个人努力，只身从事实验和研究，显然不适合现代科学研究的要求，由于现代科学研究的深度和广度，大量的研究工作从分散的单纯个人活动转化为社会化的集体活动。在前期的研究中、有像卢瑟福、拉姆塞这样的名家与他合作；在后期研究中，他却没有一个研究群体，在他周围也没有聚集起一些优秀的人才。另外一个原因是，在第一次世界大战中，与素迪工作有往来的另一个青年化学家莫斯莱，投笔从戎，战死在战场。一个已显露出超人才华的科学家仅27岁就过早地去世了，给[url=]索迪[/url]和整个英国科学界带来极大的悲痛和愤慨。对此[url=]索迪[/url]深感科学的进步与社会很不协调，为什么科学的进步不能阻止战争，反而加剧了战争给人们造成的危害？从此素迪关心起科学与社会的关系等问题，提出科学促进文明的口号，积极参加各种有关的社会活动，成为一个知名的社会活动家。
因为他是从事放射性元素的研究，所以他特别关心放射性及其能量的和平利用，他提出应当控制放射性即原子能这个大能源库，使它成为人们的又一个太阳。他十分重视科学的社会功能，强调科学家要真正担负起自己的社会职责。1956年9月22日，索迪在英国的伯莱顿去世了，享年79岁。由于他对现代化学和物理学发展的卓越贡献，他的名字将永远和同位素联系在一起。
发表于 2023-2-8 15:40:18
