Radio­aktiivsuse avastamine

Looduslik radioaktiivsus avastati peaaegu ühe­aegselt elektroni avastamisega Joseph John Thomsoni poolt. Prantsuse füüsik Henri Becquerel (loe: bekrel) täheldas 1896. aastal, et uraan kiirgab silmale nähtamatut kiirgust, mis on võimeline läbima mitme­suguste materjalide üsna pakse kihte ja jätma jälje foto­plaadile. Becquerel seostas selle alguses mingi röntgen­järel­helenduse nähtusega. Tema hämmastus oli aga suur, kui ta leidis, et uraan kiirgab püsivalt ka ilma igasuguse eelneva ergasta­miseta. Ta avastas ka selle kiirguse ioniseeriva toime.

Varsti pärast Becquereli avastust leidsid abi­elu­paar Marie ja Pierre Curie, et see nähtus, mille nad nimetasid radio­aktiivsuseks, on omane ka mitmele teisele keemilisele elemendile, näiteks tooriumile. Tänu radio­aktiivsusele avastasid nad seni­tundmatud elemendid polooniumi ja raadiumi.

Radioaktiivset kiirgust asus uurima Uus-Meremaalt pärit füüsik Ernest Rutherford. Ta avastas, et radio­aktiivsed ained tekitavad erinevat tüüpi kiirgusi, mis erinevad läbi­tungimis­võime poolest ning kalduvad erinevalt kõrvale magnet­väljas, nimetades need alfa- ja beeta­kiirguseks. 1900. aastal avastas prantsuse füüsik Paul Villard, et raadiumi soolad tekitavad veel kolmandatki liiki suure läbi­tungimis­võimega kiirgust, mida ei saa magnet­väljas kõrvale kallutada – gamma­kiirgust. Peagi selgus nende kiirte füüsikaline olemus. Tehti kindlaks, et kõik elemendid, mille järje­number on suurem kui 83, on radio­aktiivsed, kuid radio­aktiivsuse sisemised põhjused ja olemus jäid veel eba­selgeks.

Kui 1911. aastal Ernest Rutherfordi katsetes avastati aatomi­tuum, siis seostati radio­aktiivsus tuumadega. 1932. aastal leidis inglise füüsik James Chadwick, et berülliumi kiiritamisel α-osakes­tega kiirguvad sealt suure läbi­tungimis­võimega umbes prootoni massiga neutraalsed osakesed. Uus osake sai nimeks neutron. Seejuures toimus selline reaktsioon:

${}_4{}^9\text{Be}+{}_2{}^4\text{He}\to {}_6{}^{12}\text{C}+{}_0{}^1\text{n}\text{.}$

See avastus võimaldas püstitada tuuma prooton-neutron-mudeli. Kuna selleks ajaks kujunes põhi­joontes välja ka kvant­füüsika ja ehitati kiirendeid, mille abil sai tuumi pommitada kiirendatud laetud osakestega, siis tekkis võimalus mõista, milline on tuuma ehitus ja miks mõned tuumad on radio­aktiivsed.