钍232的半衰期

能够和宇宙年龄相媲美的时间长度恐怕只有钍232的半衰期了。不同科学家依据不同的观测事实或理论推演给出的宇宙的年龄有时候会相差数十亿年，而钍232的半衰期却相对精确一些。

早在19世纪科学家们提出原子论的时候，认为同一元素的所有原子形状、质量和性质都是完全相同的。进入20世纪后，人类开始探索原子的秘密。英国科学家汤姆逊根据带电粒子在电场和磁场作用下的偏转，首次精确测定了氢原子的质量以及氦、氮、氧、氖等气体离子的质量，发现这些气体离子的质量都是氢原子质量的整数倍，这与科学家用其他方法测定的原子量不同。

最令人奇怪的是，他还发现了一种质量是氢原子22倍的带正电荷的气体离子，从光谱上看应该是氖离子，化学性质也与氖离子相似，就是质量比一般氖离子略大了一点儿。这是什么气体呢？为了区别起见，汤姆逊把它们分别称作氖20和氖22。

直到后来，汤姆逊的学生卢瑟福和他的助手索迪发现，放射性元素在衰变过程中会自发地不断放射出粒子，其后自身便转变成另外一种放射性元素，直至最终变成稳定的元素。后来人们将放射性元素的质量变小到只剩下原来的一半所需要的时间称为元素的半衰期。

索迪发现，有些放射性元素具有相同的质子数，但中子数不同，其表现为化学性质基本相同，但质量和放射性不同，这些元素应该放在周期表上的同一位置，被称为“同位素”。

不久，汤姆逊的另一位学生阿斯顿发明了质谱仪，用它研究了各种元素，结果发现不仅是放射性元素，自然界中绝大多数化学元素都有数目不等的同位素，而且各种同位素的质量都是氢原子核质量的整数倍。所谓原子量，是指所有这些同位素混合后的相对原子质量。

例如，自然界中有氖20、氖21和氖22三种不同质量的同位素，其中氖20最常见，氖22约占1/10，氖21只占1/400，它们混合后的相对原子质量即原子量是20.18。

自然界中钍有24种同位素，质量数分别为212~236，它们混合后的原子量为232.04。钍232衰变缓慢，其半衰期长达141亿年，而钍228的半衰期只有5.76年。

科学家通过分析一些最古老恒星的光谱，根据其中放射性元素衰变产生的元素数量，例如钍232和衰变产物钕的比例，可以算出这种衰变持续进行的时间已有100多亿年，以此可以推算出这颗恒星的年龄，并近似估计宇宙的年龄。

由于卢瑟福、索迪和阿斯顿在放射性元素和同位素方面的研究成就，他们三人分别在1908、1921和1922年荣获诺贝尔化学奖。

英国物理学家卢瑟福照片。