铀的同位素构成

登普斯特

编者按

自然界中存在的元素中，铀具有最大的原子量，且绝大部分以铀–238的形式存在。而在这篇文章中芝加哥大学的物理学家阿瑟·登普斯特指出，约有0.4%的铀是不稳定的同位素铀–235。他认为这种铀的同位素是锕系列放射性元素的起源，因为镤–231、锕–227、钫–223等锕系放射性元素可通过该同位素的α衰变和β衰变而获得。同时登普斯特还注意到了铀的另一个同位素——铀–234，它只占0.008%。作为仅有的天然可裂变的同位素，铀–235很快变得非常重要：它可以维持一个由慢中子驱动的链式核反应，这使得核能和原子弹成为可能。　　英文

阿斯顿博士[1]对挥发性六氟化铀中的铀离子束的分析显示出一条对应于原子量为238的单线。至少在2%或3%的精度上讲这种元素的同位素构成是简单的，但是它的性质却很不适于利用气体电离的方法进行研究。鉴于铀对于放射性研究的巨大重要性，我们使用了4月6日发表于《自然》第135卷第542页的论文中所描述的火花源的方法，我们以金属铀和金作为电极，还使用了填充沥青铀矿的镍管为电极。实验发现，对于阿斯顿博士所报道的原子量为238的主要成分来说，几秒钟的曝光时间就已足够；但是除此之外，在长时间曝光后，一个原子量为235的微弱伴线也出现了。采用两个不同的铀电极，我们在八张照片中观察到了这条伴线，同时在两张使用沥青铀矿电极的照片中也显示了这一新成分的存在。由于火花的不均匀性，对新成分的相对强度只能进行粗略地估算，不过它的强度似乎不到主要成分的1%。　　英文

铀的这种少量的同位素引起了我们特别的关注，因为它很可能是锕系放射性元素的母体。在就阿斯顿博士对放射性矿物中铅同位素的分析结果[2]进行讨论时，卢瑟福勋爵[3]指出，原子量为207的铅同位素可能是锕系元素的最终产物，因此镤元素的原子量应为231，即（207+6×4）。冯·格罗塞[4]采用新近的原子量化学测定法对这个值进行了确认。镤本身可以由一种假定的铀同位素（锕铀，原子量为235或239）通过α衰变或β衰变而形成[3]。根据冯·格罗塞博士的重新计算[5,6]，目前地球上的锕铀的相对含量大约为铀的0.4%。因此，就原子量为235的同位素锕铀而言，目前的观测结果是支持该理论的。第三种同位素——原子量为234的铀II，理论上只占铀总量的0.008%，这个量对于质谱观测来说可能过少了。　　英文

（王耀杨　翻译；汪长征　审稿）