氢简史

关键词;氕，氘，氚. 轻氢,重氢,原子模型,玻尔的原子模型,量子力学,同位素，核聚变的基本元素

描述;氢是核聚变的基本元素，氢气中原子核中有一个核子叫氕，原子核中有两个核子就加一撇叫氘，有三个核子就叫氚.

物理学家克莱普纳所说：氢一向具有王者风范，就好像它对宇宙的光辉历史有所了解一般。

世界上最重要、最传奇的元素是什么。那当然是氢，是因为在其他元素登场之前，氢便主宰了宇宙的物质世界，它是构成万物的基本元素，是当之无愧的宇宙之王，是名副其实的生命之火。
根据现代科学，宇宙来源自147亿年前一颗密度无限大、温度无限高，而在大爆炸之后，宇宙开始了膨胀与冷却，大爆炸之后0.01秒，温度为1000亿K，0,12秒时，为300亿K，1.1秒时，为100亿K，13.83秒时，为30亿K。可以说宇宙诞生4分钟后，后来所需要的所有基本原料都已出现，而它们发生反应的基本模式，也已经设置完成。

首先登场的是氢，当时新生的宇宙已经走过了30万年的旅程，温度已经冷却到了大约3000℃，此时，氢原子和氦原子具备了它们的特定形态。或许，在宇宙的前30万年中，随着氢和氦的登场，我们已经可以确定，今天的宇宙，今天这个星光璀璨与生机盎然的宇宙，它的形成已经是不可避免的了。为什么呢？那就是氢和氦是核聚变的基本元素，同时，氢也是组成水分子的基本元素。
为什么是氢原子在宇宙中首先登场呢？原子在最初开始形成的时候，它可用的成分是十分有限的，有光子、中微子、电子、质子等基本粒子，同时也有基本粒子的基本合成，比如氘核，也就是一个质子加一个中子，还有α粒子，也就是氦核，两个质子加两个中子。而当宇宙年龄到了30万年的时候，中微子与周边物质隔离了开来，不再参与原子的形成，至于光子，在生成原子的过程中并不是主要成分，也可以忽略。所以，正是质子、电子、中子和α粒子，参与组成了我们宇宙中最初的原子。

在氢的可见光谱中，存在着四条暗线，而这四条暗线所对应的波长分别为656.21nm、486.074nm、434.01nm和410.12nm。值得一提的是，埃斯特朗本身也是一个长度单位，1埃斯特朗等于10纳米。 
氢原子的能态越大，电子的轨道也就越大，将玻尔的氢原子模型做这样的描述：位于中心的原子核，被不连续的电子轨道所环绕。最小的轨道能量最低，稍大一些的轨道能量也大一些，以此类推到更大轨道和更大的能量。而在各种不同的能态中，氢原子最稳定的结构是能量最低的能态，一般来说，氢原子都处于这一能级，所以这一能级的轨道，便决定了氢原子的大小。根据这一理论，玻尔计算得出，氢原子的直径为0.11nm，而实验得出的结果为0.1nm，二者基本相符。同时，玻尔还计算出了将电子与原子核完全分离所需要的电离能，他的结果是13V，实验结果为11V，也是十分接近。玻尔的原子模型也并非完美，它的最终完善还需要薛定谔、海森堡等人对量子力学的进一步发展。但玻尔无疑是幸运的，因为他的研究对象选择了氢原子.

17世纪，阳光明媚的一天，牛顿利用一块玻璃棱镜，将可见光分成了七彩光束：红橙黄绿蓝靛紫，从红光到紫光，波长依次变短。可以说正是此时，人类第一次真正触及到了物质的原子本质。不过当时的牛顿并没有意识到，这些可见光其实只是太阳辐射的一小部分。1800年，大天文学家威廉-赫歇尔通过一个温度计，测定了不同颜色的光的热效应，结果他发现，温度计从紫光从向红光移动时，温度会上升，更有意思的是，当温度计移出红光，到达红光之外的黑色区域时，温度竟然还在上升，从这个现象出发，赫歇尔推断，一定存在着某些不可见的光，这便是我们目前所谓的“红外光谱”。没过多久，1801年，德国物理学家约翰-威廉-里特发现，在紫光之外似乎也存在着看不见的光，它可以使得溴化银底片发生感光，这种光便是可见光谱另一端之外的紫外线。 

由于赫歇尔与里特有了这样惊人的发现，于是，从19世纪初开始，科学家们纷纷对玻璃棱镜玩起了各种花活儿。其中特别值得一提的，是英国物理学家威廉-沃拉斯顿的重大发现。在此之前，科学家们其实都在重复牛顿的操作，也就是让阳光通过遮光板上的一个小圆洞，但沃拉斯顿也不知道是怎么想的，他不要洞了，而是换成了遮光板上的一条狭缝，让光通过狭缝之后再射入棱镜。就这么一个微小的改变，神奇的一幕便发生了，那就是沃拉斯顿在阳光的可见光谱中，发现了几个黑色的狭缝，沃拉斯顿推断，这些狭缝正代表着阳光中某些缺失的波长，从此，这些暗纹便被称为“谱线”。

沃拉斯顿的发现很快引起了其他科学家的注意，在对实验进行了进一步的改进之后，德国物理学家约瑟夫-夫琅禾费在太阳光谱中发现了574条暗纹，并对其依次命名与标记位置。其中特别让夫琅禾费感兴趣的，是两条他所谓的D暗纹。因为在实验室中的钠灯光谱上，存在两条位置相同的亮纹。那么这一明一暗之间有什么关联吗？可惜的是，夫琅禾费只对其进行了记录，却并没有深入研究。在此之后，夫琅禾费又研究了行星与其他恒星的光，他发现行星谱线的模式，与太阳谱线的模式基本相似，而至于其他恒星，它们与太阳之间，既存在一致性，也存在着差异性。

可以说在当时，科学家们对任何光都充满了兴趣，1822年，英国物理学家大卫-布儒斯特发明了一个小仪器，这个仪器可以用火焰将物质的一小部分蒸发，然后，人们就可以研究蒸发的物质所发出的光。在这一新发明的推动下，同一年，约翰-赫歇尔蒸发了各种金属盐，由此证明，火焰的光可以用来检测这些金属极微量的存在，这就是所谓的焰色反应。几年之后，在这些新发现的基础上，英国化学家威廉-塔尔博特终于证明，每种化学元素的谱线都是独一无二的，也就是说，我们可以通过光谱来鉴定元素。

当然了到此为止，夫琅禾费的发现，还依然没有得到有力的解释。对此作出突破的是法国物理学家傅科，也就是傅科摆那哥们。1849年，傅科让阳光通过钠蒸汽，结果发现，太阳光谱中的那两个D线变得更暗了，虽然傅科也没有什么建设性的想法，但这一实验结果，却让大神开尔文勋爵灵光一现。开尔文勋爵立即犀利地说出了一句废话：双D线无论明暗，都是因为钠的缘故。夫琅禾费在太阳和其他恒星光谱中，所观察到的暗的双D纹，正是因为太阳和那些恒星四周的大气中，存在着钠元素的缘故。

这句话虽然有点像是废话，但却被认为是现代天体物理学的开端，为什么如此呢？对开尔文勋爵的废话给出进一步解释的，是德国物理学家、光谱学的创始人古斯塔夫-基尔霍夫。在大量的实验与思索之后，基尔霍夫指出，在相同的物理条件下，某种元素所发出的光与其所吸收的光，会产生相同波长的谱线。也就是说，钠灯中的钠元素所发出的光，产生了夫琅禾费发现的那两条亮线，同样的，也是因为太阳周围的钠元素，在太阳光谱中产生了暗的双D纹，二者的位置之所以一样，正是因为钠元素不论是发出光还是吸收光，它所针对的都是同样波长的光。 

巴尔末研究的正是氢的谱线。而且有意思的是，巴尔末研究的其实也并不是氢的谱线，而是一个纯粹的数学问题，为什么这么说呢？因为巴尔末并非物理学家，事实上我们可以说，他对什么氢、什么太阳光谱，基本上一窍不通。而现在人们给他的头衔，也只有一个数学家。更加匪夷所思的是，这哥们连个数学家其实也算不上，他只是瑞士巴塞尔一所女子中学的普普通通的老师.
由于光谱学的出现与发展，人们开始纷纷研究各种元素的光谱，氢这种元素，自然是第一批被研究的对象。对此作出突出贡献的，是瑞典物理学家埃斯特朗。埃斯特朗发现，在氢的可见光谱中，存在着四条暗线，而这四条暗线所对应的波长分别为656.21nm、486.074nm、434.01nm和410.12nm。值得一提的是，埃斯特朗本身也是一个长度单位，1埃斯特朗等于10纳米。
氢原子光谱
现在问题就来了，氢的可见光谱中，这四条暗线所对应的波长之间，是否存在某种联系呢？许多科学家认为，这些数字的背后一定对应着某种未知的物理规律，但没有人可以得出结论。于是巴尔末决定，管他的背后有什么物理规律，先把这四个数字之间的数学规律给研究出来。可能是上班也确实没啥事儿，巴尔末就天天在那算。天知道巴尔末到底尝试了多少个公式，但最后他还真就搞出来了。1885年，巴尔末提出，氢的可见光谱中的四条波长，可以用一个公式表达出来，这个公式为λ等于常数B乘以n的平方除以（n方-4）。这个常数B是多少不重要，我也记不住，总之就是，当n=3,4,5,6时，就分别对应以上四个数字。

巴尔末公式
当时人们毕竟只发现了这4条谱线，那么当n=7的时候，巴尔末公式是否还灵验呢？把n=7带入公式中，结果是396.965nm，巴尔末不知道的是，其实埃斯特朗已经测出了这条谱线的存在，可能是由于比较模糊，所以他并没有对外公布，而这条谱线实际对应的波长为396.81nm，巴尔末公式依然精准无比。在此之后，氢的更多谱线被发现，结果也都与巴尔末公式所计算的结果惊人的接近，误差不超过1/4000。巴尔末就这样达成了这一伟大的成就。

显而易见的是，巴尔末是幸运的，因为他选择研究的对象正是氢元素，可以想见，如果巴尔末脑子一热选择了碳元素或是氮元素，面对这些元素复杂的谱线，巴尔末就算辛辛苦苦干个94年，可能也不会有什么结果。所以我们可以说，在人类文明的发展史上，氢又一次扮演了重要角色。

当然了，仅仅有数学公式，还并不能说明人们已经发现了原子世界背后的规律，但无论如何，正是巴尔末告诉世人，你们看到没，氢的谱线可以用数学公式表达，这就足以说明，物质世界有着我们尚未发现的美妙规律，至于究竟是什么规律，导致了这一现象的发生，那就得另请高明了。而在发现了这一伟大的规律之后，巴尔末还是继续回到了课堂之上，教学生们学习数学，或许，他和他的学生们根本不会想到，正是这样一个纯粹的数学公式，在日后的物理学界，掀起来轩然大波，因为另请高明的高明就要登场了

在氢的可见光谱中，埃斯特朗标出了四条暗线的波长，然后瑞士数学教师巴尔末费老大劲了，终于找出了可以把这四个波长数字联系起来的一个公式。虽然只是一个纯粹的数字游戏，但巴尔末却向世人证明，原子谱线的背后一定有着某种不为人知的物理规律。谁能发现这个规律？巴尔末选择另请高明，而自己还是继续当自己的女子学校老师。

1897年约翰-汤姆逊发现了一种新的物质，这个物质便是电子，原子不可继续分割的理论就此打破。不过，汤姆逊还是无法确定电子的质量与电量究竟是多少，他只得出了电子的质量与电量的比值。除此之外，汤姆逊还发现，氢原子的质量与电量之比，要比电子的质量与电量之比，大上1000倍。这就说明，要么就是电子的质量非常非常小，要么就是电子的电量非常非常大，要么就是两者兼而有之。而且更有意思的是，电子的质量与电量比是一个负值，由于质量肯定是正的，这就说明电子所带的是负电。

有了电子这一大发现之后，人们终于可以开始讨论，原子究竟拥有着怎样的结构。1900年，爱尔兰物理学家菲茨杰拉德提出，氢原子大约是由500个电子所组成的。三年之后，汤姆逊又提出，氢原子是由1000个电子所组成的。总的来看，这两种模型没有什么区别，无非就是电子到底有多少。但它们却存在着两大致命问题，首先就是，原子本身是电中性的，而电子是带负电的，那么是什么在原子内部提供正电来中和电子的负电呢？其次，原子是稳定的，不会轻易地就分崩离析，但这么多电子挤在一起，同性相斥，原子根本不可能保持稳定。

妥了，面对着这两个问题，人们的思路一下就来了，那就是电子既然已经被发现了，那咱们接下来找到原子中的正电部分不就行了么？1902年，开尔文勋爵提出，原子是一个带正电的球体，而电子便镶嵌其中，这便是历史上著名的“葡萄干布丁”模型。

不过到此为止，还有一个的问题没有解决，那就是原子中到底有几个电子呢？1906年，汤姆逊提出，原子中的电子数，与这个原子的原子量大致相同，也就是说，氢原子中应该只有一个电子，氦原子中那就有4个电子。当然了现在我们知道，这个结论其实是错误的，毕竟当时人们还并不知道中子的存在。

拥有两个电子的氦原子

与此同时，随着实验技术的不断发展，人们也有了新的发现，在实验中，物理学家利用电子轰击金属箔，结果发现，电子居然掌握了穿墙术，它可以毫无阻碍地穿过，而且还丝毫不发生任何偏移。由此人们得出结论，物质虽然是硬邦邦的，但放眼微观，原子里面大部分却是空空如也。这一全新的发现，毫无疑问地否定了开尔文勋爵的“葡萄干布丁”模型，因为布丁可是实心的。

那么原子模型究竟如何呢？对这一问题继续发起挑战的，是欧内斯特-卢瑟福。卢瑟福这哥们特别喜欢α粒子，究其原因，是因为正是卢瑟福在1898年发现了α粒子。1908年，卢瑟福进一步证明，α粒子带两个正电荷。接下来，卢瑟福也开始使用α粒子来轰击金属箔了，主要是两种，铝箔和金箔。结果发现，大部分α粒子都垂直无障碍地通过了铝箔和金箔，但还是有一小部分发生角度上的偏移，而且穿过金箔发生偏移的α粒子数量，要大于穿过铝箔的α粒子。那么既然α粒子可以穿过金箔，又是什么东西造成了它的偏移呢？肯定不是电子，因为当时人们已经了解了电子的质量与电量，渺小的电子根本无法与“庞大”的α粒子相抗衡。 

自己苦于找不到结果，卢瑟福就去找人帮忙，找的人也是一个大神——德国物理学家汉斯-盖革，盖革计数器那个盖革，同时，盖革还带了一个本科生一起做实验，这哥们名叫欧内斯特-马士登。虽然与卢瑟福进行的实验完全相同，但盖革爷俩却有了更加令人吃惊的发现，那就是当α粒子轰击金箔时，竟然有一些被原路给弹回来了，这种结果非常少见，大约做8000次实验才能出现一次。但你甭管出现多少次，结论是显而易见的，α粒子肯定是碰到了原子中某些非常坚实的东西，这个东西很巨大，也拥有着强电场。这可是个大发现，原子很空，但却并不完全空。今天，这一实验被称为盖革-马士登实验，也被称为卢瑟福散射实验。

有了实验结果之后，卢瑟福便开始了苦思冥想，具体怎么想的咱就不知道了，总之在1911年年初的一天，当卢瑟福见到盖革时，他说了这样一句话：我知道原子是什么样的了。什么样呢？卢瑟福描述道：原子里面有一个带正电的、比原子本身小10000万倍的中心，这个中心同时也包含了原子的大部分质量，对于金原子来说，这个中心的电量是电子电量的100倍，而电子则围绕着这个带正电的巨大中心，周而复始地做着圆周运动。

1911年秋天，本来工作关系在曼彻斯特大学的卢瑟福，在剑桥大学的一次讲座中，首次公开了自己的原子模型，第二年10月，卢瑟福首次使用原子核来命名这个巨大的中心。而就在剑桥大学的那次讲座中，听众中有一位来自丹麦的26岁年轻人，他本是汤姆逊的学生，但是在听了讲座之后，他毅然地决定离开剑桥大学，投靠到了卢瑟福的门下，这位年轻人便是量子力学革命的灵魂人物——尼尔斯-玻尔。

1912年3月，带着自己的铺盖卷玻尔来到了曼彻斯特，本打算就此常住，结果没想到玻尔只在曼彻斯特呆了4个月就回丹麦老家了。为什么呢？因为去到曼彻斯特之后，他的心思完全不在实验上，而是集中到了卢瑟福原子模型的问题之上，与其在英国那破地方吸雾霾，倒不如回到山清水秀的丹麦老家静静思考。

那么卢瑟福模型究竟面临着怎样的问题呢？玻尔指出，相对于有史以来的所有原子模型，卢瑟福模型确实是最接近原子真实状态的，但它仍然有一个致命伤，那就是不稳定。原因很简单，围绕着原子核运动的电子，会不断地向周围空间释放电磁辐射，从而损失电磁能，这种能量的损失是灾难性的，原子最终会分崩离析，我们的世界也就不复存在。

但现实显然不是如此。于是令人意想不到的一幕出现了，玻尔以一种大无畏的精神，坚定地抛弃了物理学中已经存在的法则，他指出，电子所环绕原子核运行的轨道，是一种“定常轨道”，在定常轨道上，电子发生着没有能量的辐射。不过，辐射虽然没有能量，但根据牛顿物理法则，绕核运动的电子还是应该具有能量的，玻尔表示他可以表示这种能量，而且这种能量还呈现出量子化的特性，这种能量便是所谓的“能态”。

玻尔提出，量子化条件制约着相应的能量和相应的电子轨道，只有某些轨道可能存在，而且这些轨道之间绝不是连续的，电子会从一个轨道突然间“跃迁”到另一个轨道，这是之前任何物理学法则，都不会允许的现象，但微观世界就是这么不走寻常路。具体来看，氢原子的能态越大，电子的轨道也就越大，所以我们可以将玻尔的氢原子模型做这样的描述：位于中心的原子核，被不连续的电子轨道所环绕。最小的轨道能量最低，稍大一些的轨道能量也大一些，以此类推到更大轨道和更大的能量。而在各种不同的能态中，氢原子最稳定的结构是能量最低的能态，一般来说，氢原子都处于这一能级，所以这一能级的轨道，便决定了氢原子的大小。根据这一理论，玻尔计算得出，氢原子的直径为0.11nm，而实验得出的结果为0.1nm，二者基本相符。同时，玻尔还计算出了将电子与原子核完全分离所需要的电离能，他的结果是13V，实验结果为11V，也是十分接近。


不仅如此，玻尔的原子模型也解释了为什么氢原子光谱上，存在着不连续的暗纹，因为这些暗纹正对应着氢原子不同的能态，而巴尔末所得出的数学规律背后的物理规律，也正在于能级的跃迁。玻尔也利用公式将量子跃迁表达了出来，关于这个公式咱就不细说了，反正你也看不懂，关键是我也看不懂。

毫无疑问，虽然玻尔创造了一个可以定量研究的原子模型，虽然他的模型解释了原子谱线的由来，也虽然很多实验都支持了玻尔的计算结果。但是由于对一些传统观念的彻底颠覆，以及经典物理法则与量子法则一团乱麻的混用，玻尔的理论依然掀起了轩然大波，比如卢瑟福就提出了这样一个关键问题：一个电子离开一个能级时，它怎么知道能去哪里呢？还比如物理学家奥托-斯特恩就曾表示：如果那个疯狂的玻尔模型，最终被证明是正确的，那我就离开物理学界。当然了，他最后不但没有践行自己的诺言，反而成为了玻尔模型的受益者，因为作为一名核物理学家，斯特恩获得了1943年的诺贝尔物理学奖。

当然了今天我们知道，玻尔的原子模型也并非完美，它的最终完善还需要薛定谔、海森堡等人对量子力学的进一步发展。但玻尔无疑是幸运的，因为他的研究对象选择了氢原子，如果玻尔当初选择的是氦原子，或是其他任何原子的话，他都不可能提出玻尔原子模型，更无法奠定量子力学大厦的基础。而且事实上，氢原子也不是完美的，因为在1891年，迈克尔逊发现，波长为656.2nm的第一条谱线，其实并不是一条线，而是两条非常接近的谱线，玻尔模型还是无法对其进行解释的。

不过这不要紧，因为即便有着些许缺陷，玻尔模型对后世的影响依然是深远的，直到今天，我们依然在说原子的能级，同时，我们对原子和分子光谱的了解，也是以玻尔理论为基础的。也正是由于玻尔的开创性贡献，1925年-1926年，一种全新的解释世界的理论——量子力学，真正诞生了，而玻尔毫无疑问地成为了这个事件的中心人物。正如美国物理学家魏斯科普夫所说：玻尔和他的追随者们，触动了这个宇宙的神经。 

同位素广泛地存在于自然界中，就比如说我们每呼吸一次，肺里都会吸入三种氧的同位素，分别是氧-16、氧-17和氧-18，这些氧原子的共同特点是，它们的原子核中都有8个质子，同时，核周围也都环绕着8个电子。所不同的是原子核中的中子数，分别有8个中子、9个中子和10个中子。其中8个质子和8个电子，决定了氧在元素周期表中的位置，8个电子同时还决定了氧的化学特性。所以事实上，各种氧的同位素的化学性质大体相同，不过由于中子数的不同，它们的质量肯定是不一样的，而这种质量上的差别，便决定着同位素有着不同的物理特性。

同位素是由英国物理学家弗雷德里克-索迪于1911年发现的，从此，物理学家与化学家们便纷纷开启了寻找同位素的挑战，毕竟大部分情况下，谁发现了某种元素，那这种元素基本上也会以发现者命名，这绝对是名垂千古的顶级荣耀。

但是奇怪的是，在众多的元素中，偏偏最简单的元素，氢的同位素迟迟不肯登场，那么氢它到底有没有同位素呢？今天我们知道，答案当然是有的，而且还不止一个，这哥俩就是氘和氚，其中，氘在自然存在的所有氢中，只占比0.015%，或许也正是因为如此少的缘故，所以人类才一次次地与它擦肩而过。

事实上，氘的发现，1913年当时，纽约大学的两位科学家在精确测量水的密度时发现，不同水样本的密度也彼此不同，他们由此得出结论：纯水的密度不是唯一的。遗憾的是，为什么如此，他们并没有进行深入研究。而之所以会如此，原因正在于氘在样本中含量的多少。所以说，这次实验也被看作是氘第一次走进了人类视野。

时间转眼间来到了1929年，有一天美国物理学家兼化学家哈罗德-尤里与乔尔-希尔德布兰德，赶去参加一个学术会议，在出租车上，希尔德布兰德对尤里说，伯克利分校的化学家们刚刚发现了氧的同位素氧-17和氧-18，这么一来，人们应该不会找到更重要的同位素了吧。尤里回答道：是啊，除非是氢的。

不过此时，人们依然不知道氢到底有没有同位素。1931年，伯克利的两位物理学家又搞出来一个大新闻，这哥俩研究发现，用物理方法和用化学方法来测量原子量，两种方法会导致测量结果的微小偏差，同时也正是在这次研究中，他们还得出了一个结论，那就是氢是同位素的混合，主要是一个质子与一个电子的氢，与少量的更重的氢。之后，这一研究结果发表在了1931年7月1日出版的《物理学评论》上，而当尤里看到这期刊物后，他马上便开始了研究。

一开始比较粗暴，尤里试图从一份瓶装氢气样本中，直接检测到重氢的存在，怎么检测呢？他与同事墨菲合作，共同装配了一套对氢进行精确分光研究的设备。也就是说，他们设计的实验所针对的，正是氢原子的光谱。事实上，不论是轻氢原子还是重氢原子，它们的光谱在本质上都是一样的，不过计算表明，与轻氢原子相比，重氢原子的谱线波长会产生细微的变化。正是以这一思想为出发点，尤里与墨菲试图抓住重氢原子。结果，他们也确实在计算得出的位置上，看到了微弱的谱线。由此，他们认为自己观察到了重氢存在的证据。不过对此，尤里还不满足，因为实验中可能存在难以察觉的杂质，我拿这么一个结果出来，恐怕也难以服众。于是他决定，找到一种增加样本中重氢浓度的方法，只要重氢浓度多了，谱线就会变得明显起来，那重氢的存在就肯定没跑了。

不过，要想增加重氢的浓度，绝非易事。面对这一挑战，他去到了美国国家标准局，求助于物理学家费迪南德-布里克韦德。尤里的想法是，通过蒸馏液态氢，来浓缩较重的氢原子，而这种方法的根据正是，两种氢原子会因为质量的不同，而造成物理性质上的差异。我们知道，在-252.6℃时，氢是液体，以氢分子的状态存在，在这些氢分子中，大部分都是由两个普通的氢原子所构成的，我们可以将其记做H-H，如果重氢原子存在的话，那么在液态氢的氢分子中，也必然会有一小部分氢分子，是由普通的氢原子和重氢原子共同构成，我们可以将其记做H-X。在轻氢原子还是重氢原子中，由于H-H分子更轻，所以它的运动速度会比H-X分子稍微快一些，如此一来，在液态氢缓慢蒸发时，速度较快的H-H分子就会更容易脱离液体表面，而H-X分子则比较容易留下来，蒸发得越狠，H-X分子的浓度就会越大。而尤里则计划将6升的液态氢，蒸发到仅剩2立方厘米。

当然了想法是好的，但操作起来的难度是很大的。在第一次实验中，由于程序上的一些失误，尤里与布里克韦德并没有看到重氢在光谱上的增强。经过改进之后，二人又进行了第二次实验，这次就没问题了，最终，布里克韦德在14K的温度下蒸发液态氢，最终的结果确实含有浓度较高的重氢同位素，因为代表重氢的谱线增强了6-7倍，即便考虑到杂质的存在，这个结果也足以具有说服力，由此，尤里正式提出了重氢同位素的存在。

1932年，尤里将自己的发现以论文形式发表，仅仅两年之后，1934年，他便因为发现重氢而获得了诺贝尔化学奖。有了一个科学发现之后，如此之快就被授予诺贝尔奖，这是非比寻常的。相比之下，其他那些发现同位素的物理学家或化学家们，他们别说在如此短的时间内获奖了，大部分其实连个提名都没捞着，那么我就纳闷了，为什么同样都是发现同位素，做人的差距咋就这么大呢！

原因很简单，那就是氘实在是太重要了。我们可以毫不夸张地说，物理学家对氘的兴趣，丝毫不亚于对普通的氢原子兴趣。这是因为，氢原子是最简单的原子，和氘原子的氘核则是最简单的复合核，这哥俩都是双微粒系统，氢原子由一个电子与一个质子组成，而氘核则由一个质子与一个中子组成。不过除此之外，二者还有一个明显差别，在氢原子中，电子和质子之间的作用力，是众所周知的库仑力，那么在氘核中，又是什么力使得质子与中子结合在一起呢？也就是说，在当时，人们对于原子核中的力的认识，还十分有限，而氘的出现，无疑为物理学家们提供了最简单也最好的研究对象。事实也正是如此，物理学家对氘核的研究，要比对其他任何原子核都要多，最终在氘的推动下，人们终于逐渐揭开了原子核的神秘面纱，物理学也翻开了新的篇章。

最有还有一个很有意思的插曲，尤里发现氘虽然只用了大概半年之间，但给这个新的同位素命名，科学家们却耗费了两年之久，包括卢瑟福、欧内斯特-劳伦斯、罗伯特-密立根等大神，都参与到了这次论战中，最后也还是尤里一锤定音，将这个全新的同位素命名为Deuterium。至于这个单词是什么含义，我也不知道，希望有洋文好得很的老板，可以给我们解释一下。而到了我们中国，命名就很富有智慧了，普通的氢用一个撇叫氕，原子核中有两个核子就加一撇叫氘，有三个核子就叫氚.