每年十月，诺贝尔奖都会庆祝一些突破性的科学成就。尽管许多获奖发现彻底改变了科学领域，但有些发现却源自非传统领域。对于发现放射性示踪剂的1943年诺贝尔化学奖获得者乔治·德赫维西来说，那个地方是1911年英国曼彻斯特的一家寄宿公寓的自助餐厅。

德赫维西暗自怀疑，他每天就餐的宿舍自助餐厅的工作人员正在重复利用餐盘里的剩菜——每天的汤似乎都含有前一天的所有食材。因此他想出了一个计划来检验他的理论。

当时，德赫维西正在研究放射性材料。他在剩下的肉中撒了少量放射性物质。几天后，他带着验电器来到厨房，测量了准备好的食物中的放射性。

当德赫维西向他的女房东展示他的结果时，她对回收食品负有责任，她惊呼“这太神奇了”，但实际上，这只是第一个成功的放射性示踪剂实验。

我们是一支由化学家和物理学家组成的团队，在密歇根州立大学稀有同位素束设施工作。德海维西在该领域的早期研究彻底改变了像我们这样的现代科学家使用放射性材料的方式，并带来了各种科学和医学进步。

铅的危害

在进行回收成分实验的一年前，出生于匈牙利的德赫维西前往英国，开始与两年前获得诺贝尔奖的核科学家欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford)合作。

卢瑟福当时正在研究一种名为镭D的放射性物质，这是镭的一种有价值的副产品，因为它的半衰期很长(22年)。然而，卢瑟福无法使用他的镭D样品，因为其中混有大量的铅。

当德海维西到达时，卢瑟福要求他将镭D与令人讨厌的铅分开。令人讨厌的铅是由铅(Pb)的稳定同位素组合而成。每种同位素都具有相同数量的质子(铅为82个)，但中子数量不同。

DeHevesy使用化学分离技术从天然铅中分离镭D近两年，但没有成功。他失败的原因是，当时无人知晓，镭D实际上是铅的另一种形式，即放射性同位素，或放射性同位素Pb-210。

然而，德海维西的失败带来了一个更大的发现。这位富有创造力的科学家发现，如果他无法将镭D从天然铅中分离出来，他可以将其用作铅的示踪剂。

放射性同位素(如Pb-210)是不稳定同位素，这意味着随着时间的推移它们会转变为不同的元素。在这种称为放射性衰变的转变过程中，它们通常会释放粒子或光，这些粒子或光可以被检测为放射性。

这种放射性充当指示放射性同位素存在的特征。放射性同位素的这一关键特性使其可以用作示踪剂。

镭D作为示踪剂

通过放射性，不稳定同位素可以从一种元素转变为另一种元素。

示踪剂是一种在众多类似材料中脱颖而出的物质，因为它具有易于追踪的独特品质。

例如，如果您有一群幼儿园学生去实地考察，其中一个人戴着智能手表，您可以通过跟踪智能手表上的GPS信号来判断这群人是否去了操场。在deHevesy的例子中，幼儿园的孩子是铅原子，智能手表是镭D，GPS信号是发射的放射性。

20世纪10年代，维也纳镭研究所收藏的镭及其副产品比任何其他机构都多。为了继续进行镭D实验，deHevesy于1912年搬到了维也纳。

他与FritzPaneth合作，后者也尝试过将镭D与铅分离的不可能任务，但没有成功。两位科学家在不同化合物的样品中添加了少量放射性示踪剂。这样他们就可以通过跟踪不同化学反应中放射性的运动来研究化学过程

多年来，德赫维西继续使用不同同位素标记研究化学过程。他甚至是第一个引入非放射性示踪剂的人。他研究的一种非放射性示踪剂是一种较重的氢同位素，称为氘。氘的含量比普通氢少10,000倍，但重量大约是氢的两倍，这使得分离两者变得更容易。

德赫维西和他的合著者使用氘来追踪他们体内的水。在他们的研究中，他们轮流摄入样本并测量尿液中的氘，以研究人体水分的消除情况。

DeHevesy因“在化学过程研究中使用同位素作为示踪剂方面的工作”而被授予1943年诺贝尔化学奖。

今天的放射性示踪剂

德赫维西的实验发生一个多世纪后，从医学到材料科学和生物学，许多领域现在都常规使用放射性示踪剂。

这些示踪剂可以监测医疗过程中疾病的进展、植物生物学中营养物质的吸收、含水层中水的年龄和流量以及材料磨损和腐蚀的测量等。放射性同位素使研究人员能够追踪生命系统中营养物质和药物的路径，而无需侵入性切割组织。

在现代研究中，科学家专注于生产新同位素和开发更有效地使用放射性示踪剂的程序。我们三个人工作的稀有同位素束设施(FRIB)有一个致力于生产和收获独特放射性同位素的项目。这些放射性同位素随后用于医疗和其他应用。

FRIB为其基础科学项目生产放射性束。在生产过程中，大量未使用的同位素被收集在一个水箱中，随后可以在那里进行分离和研究。

最近的一项研究涉及从辐照水中分离放射性同位素Zn-62。考虑到水分子比Zn-62原子多100千万亿倍，这是一项具有挑战性的任务。Zn-62是一种重要的放射性示踪剂，用于跟踪植物和核医学中锌的代谢。

八十年前，德赫维西成功地完成了一个没有出路的分离项目，并将其变成了一个创造新科学领域的发现。放射性示踪剂已经在很多方面改变了人类的生活。尽管如此，科学家们仍在继续开发新的放射性示踪剂并寻找创新的使用方法。

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