Henri Becquerel

Henri Becquerel là một nhà vật lý người Pháp đã khám phá ra hiện tượng phóng xạ thông qua các nghiên cứu của ông về urani và các chất khác. Năm 1903, ông cùng với Pierre và Marie Curie nhận Giải Nobel Vật lý.

Antoine Henri Becquerel sinh ra tại Paris vào ngày 15 tháng 12 năm 1852, trong gia đình có truyền thống khoa học lỗi lạc. Cha ông – Alexandre Edmond Becquerel, là Giáo sư Vật lý Ứng dụng, từng nghiên cứu về bức xạ mặt trời và hiện tượng lân quang. Ông nội của ông – Antoine César, là thành viên của Hội Hoàng gia Anh và là người phát minh ra phương pháp điện phân để chiết xuất kim loại từ quặng.

Năm 1872, Becquerel theo học tại Trường Bách khoa (Polytechnique), sau đó gia nhập Cục Cầu đường và Cầu cống (Ponts-et-Chaussées) của chính phủ vào năm 1874. Ông trở thành kỹ sư (ingénieur) vào năm 1877 và được thăng chức kỹ sư trưởng (ingénieur-en-chef) vào năm 1894. Năm 1888, ông lấy bằng Tiến sĩ Khoa học (docteur-ès-sciences). Từ năm 1878, ông giữ chức trợ lý tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, kế thừa vị trí Giáo sư Vật lý Ứng dụng của cha mình tại Nhạc viện Nghệ thuật và Kế hoạch (Conservatoire des Arts et Metiers). Đến năm 1892, ông được bổ nhiệm làm Giáo sư Vật lý Ứng dụng tại Khoa Lịch sử Tự nhiên thuộc Bảo tàng Paris. Cuối cùng, vào năm 1895, Becquerel trở thành Giáo sư tại Trường Bách khoa.

SỰ NGHIỆP KHOA HỌC

Nghiên cứu về bức xạ

Đóng góp chính của Arrhenius cho Hóa học vật lý là lý thuyết của ông (năm 1887) cho rằng chất điện phân, một số chất tan trong nước tạo thành dung dịch dẫn điện, bị phân tách hoặc phân ly thành các hạt tích điện, gọi là ion, ngay cả khi không có dòng điện chạy qua dung dịch. Cách tiếp cận nghiên cứu chất điện phân hoàn toàn mới mẻ này thoạt đầu gặp phải sự phản đối nhưng dần dần được chấp nhận rộng rãi nhờ những nỗ lực của Arrhenius và Ostwald. Cùng tư duy đơn giản nhưng thiên tài đã tạo cảm hứng cho giả thuyết phân ly, Arrhenius vào năm 1889 đã diễn đạt mối liên hệ giữa nhiệt độ và hằng số tốc độ phản ứng hóa học thông qua phương trình Arrhenius, ngày nay được gọi là phương trình Arrhenius.

Minh họa về khả năng xuyên qua vật chất rắn của ba loại bức xạ ion hóa khác nhau. Các hạt alpha điển hình (α) bị chặn lại bởi một tờ giấy, trong khi các hạt beta (β) bị chặn lại bởi một tấm nhôm (nguồn: wikipedia)

Vào cuối năm 1895, Wilhelm Röntgen phát hiện ra tia X. Từ sự kiện trên, Becquerel biết rằng tia X phát ra từ vùng ống chân không thủy tinh phát huỳnh quang khi bị chùm tia cathode chiếu vào. Vì vậy, ông bắt đầu nghiên cứu xem liệu có mối liên hệ cơ bản nào giữa bức xạ vô hình này và ánh sáng khả kiến, sao cho tất cả vật liệu phát quang, bất kể được kích thích như thế nào, cũng sẽ tạo ra tia X.

Để kiểm tra giả thuyết này, Becquerel đặt các tinh thể phát quang lên một tấm phim ảnh được bọc trong giấy đen để chỉ có bức xạ xuyên thấu mới có thể chạm tới lớp nhũ tương. Sau đó, ông để thí nghiệm của mình phơi dưới ánh sáng mặt trời trong vài giờ để kích thích các tinh thể theo tự nhiên. Khi tráng phim, tấm phim ảnh cho thấy hình bóng của các mẫu khoáng chất, và trong các thí nghiệm tiếp theo, hình ảnh của một đồng xu hoặc hình kim loại được đặt giữa tinh thể và giấy gói. Becquerel báo cáo phát hiện này cho Viện Hàn lâm Khoa học Pháp (Académie des Sciences) tại phiên họp ngày 24 tháng 2 năm 1896, nhấn mạnh rằng một số muối urani đặc biệt hoạt động.

Do đó, ông nhận thấy rằng một thứ gì đó rất giống với tia X được phát ra bởi chất phát quang này đồng thời với việc nó phát ra bức xạ khả kiến. Nhưng vào tuần sau, Becquerel biết được rằng các muối urani của ông tiếp tục phóng ra bức xạ xuyên thấu ngay cả khi chúng không được kích thích phát quang bởi tia cực tím trong ánh sáng mặt trời. Để giải thích cho sự mới lạ này, ông đưa ra giả thuyết về một dạng phát quang vô hình tồn tại lâu dài; khi ông nhanh chóng truy vết hoạt động đến kim loại urani, ông giải thích nó là một trường hợp độc đáo của phát quang kim loại.

Trong năm 1896, Becquerel xuất bản bảy bài báo về hiện tượng này (về sau được Marie Curie gọi là phóng xạ); vào năm 1897, chỉ có hai bài báo; và vào năm 1898, không có bài nào. Đây là phản ánh thực tế về sự quan tâm của cả ông và thế giới khoa học đối với chủ đề này, bởi thời kì này bùng nổ rất nhiều nghiên cứu về bức xạ (ví dụ, tia cathod, tia X, tia Becquerel, “tia phóng”, tia kênh, sóng radio, quang phổ khả kiến, tia từ đom đóm, và các vật liệu phát quang khác), và tia Becquerel dường như không quá quan trọng. Tia X phổ biến hơn nhiều do có thể chụp ảnh bóng rõ nét hơn và nhanh hơn. Phải đến năm 1898, hiện tượng phóng xạ mới được mở rộng sang một nguyên tố khác là thori (bởi Gerhard Carl Schmidt và độc lập bởi Marie Curie), và việc phát hiện ra các vật liệu phóng xạ mới, poloni và radium (bởi Pierre và Marie Curie cùng cộng sự của họ, Gustave Bémont), mới đánh thức thế giới và Becquerel nhận ra tầm quan trọng của phát hiện của mình.

Những đóng góp khác

Trở lại lĩnh vực do mình tạo ra, Becquerel đã có thêm ba đóng góp quan trọng. Một là vào năm 1899 và 1900 với việc nghiên cứu độ lệch của các hạt beta, là thành phần của bức xạ trong cả trường điện và trường từ. Từ giá trị điện tích khối lượng thu được như vậy, ông chứng minh rằng hạt beta giống như electron do Joseph John Thomson mới xác định gần đây.

Một khám phá khác là chất được cho là hoạt động trong urani, urani X, mất dần khả năng bức xạ theo thời gian, trong khi urani, mặc dù không hoạt động khi mới được điều chế, cuối cùng lại lấy lại được khả năng phóng xạ đã mất. Khi Ernest Rutherford và Frederick Soddy phát hiện ra sự phân rã và tái tạo tương tự ở thori X và thori, họ đã dẫn đến lý thuyết chuyển đổi của phóng xạ, giải thích hiện tượng này như một sự thay đổi hóa học dưới nguyên tử trong đó một nguyên tố tự phát biến đổi thành một nguyên tố khác. Thành tựu lớn cuối cùng của Becquerel liên quan đến tác dụng sinh lý của bức xạ. Mặc dù có thể người khác đã từng nhận thấy tác động của bức xạ trước Becquerel, nhưng báo cáo của ông vào năm 1901 về vết bỏng do mang theo một mẫu radium hoạt động của vợ chồng Curie trong túi áo vest đã truyền cảm hứng cho các nghiên cứu của các bác sĩ.

Nhờ phát hiện ra phóng xạ, Becquerel đã cùng vợ chồng Curie chia sẻ Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1903. Ông cũng được vinh danh bằng các huy chương và tư cách thành viên của các hội khoa học nước ngoài khác. Viện Hàn lâm Khoa học của chính ông đã bầu ông làm Chủ tịch và một trong những Tổng Thư ký Thường trực.

CUỘC SỐNG CÁ NHÂN VÀ NHỮNG NGÀY CUỐI ĐỜI

Becquerel kết hôn với cô Mlle. Janin, con gái của một kỹ sư xây dựng. Họ có một người con trai tên Jean, sinh năm 1878, cũng là một nhà vật lý – thế hệ thứ tư của các nhà khoa học trong gia đình Becquerel.

Antoine Henri Becquerel qua đời tại Le Croisic vào ngày 25 tháng 8 năm 1908.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

The Nopel Prize

Britannica