走进美丽的核科学世界系列
总序

核科学的发展起源于物质放射性的发现。1896年法国物理学家贝可勒尔发现铀的天然放射性后，迅速引起了一大批科学家的极大兴趣，他们为揭示物质组成的奥秘而展开了一场空前的竞赛。

居里夫妇系统地研究了当时已知的其他所有元素，发现铀与钍及其化合物都具有天然放射性，并发现了比铀放射性更强的元素钋与镭。居里夫妇于1898年发表了他们的研究成果，证实了发射射线是放射性元素的特性。由于放射性的发现，居里夫妇与贝可勒尔分享了1903年的诺贝尔物理学奖。就在居里夫妇发现镭的当年（1897年），英国物理学家汤姆孙发现了电子，并因此获1906年的诺贝尔物理学奖。随后，汤姆孙的学生卢瑟福证实了由放射性衰变产生的α射线就是氦原子核，为此获1908年的诺贝尔化学奖。1919年，卢瑟福利用人工核反应发现了质子，并预言了中子的存在，后于1932年为其学生查德威克所证实，查德威克因发现中子而获得了1935年的诺贝尔物理学奖。汤姆孙、卢瑟福、查德威克的发现揭示了原子核的存在，从此人类开启了对原子核结构性质与应用的研究。

1938年，德国物理学家哈恩在实验中发现了铀原子核的裂变。随后，被誉为“原子弹之母”的莉泽·迈特纳在遭受纳粹迫害流亡他乡的路途中运用爱因斯坦的质能方程给出了核裂变实验及其释放巨大能量的解释。哈恩因发现核裂变获得了1944年的诺贝尔化学奖。1942年，意大利著名物理学家费米在美国芝加哥大学实现了人类历史上第一个核裂变链式反应，人类深入研究与利用核能的历史帷幕自此拉开。核能的发现首先被用于军事，第二次世界大战期间，德国的“纳粹核计划”催生了美国的“曼哈顿计划”，最终核武器首先在美国研制成功。我国分别于1964年、1967年和1974年拥有了自己的原子弹、氢弹与核潜艇，拥有了战略核力量并建立了完整的核燃料循环体系。

从物质深层结构的探索到核技术的广泛研究应用，核科学在20世纪初开始蓬勃发展，成为20世纪人类最重大的创造之一。随着学科间的交叉融合，核科学技术在核物理、反应堆、加速器、核电子学、辐射工艺、核农学、核医学、核材料，以及环境、生物、考古、地质与国防安全等领域广泛应用，并与人类的生存和发展息息相关。

核能是世界上清洁、高效、安全并可规模化应用的绿色能源，在人类开发新能源的征程中，核能对人类的生存发展和国家地位与安全发挥了重大作用。当下，核能应用已成为衡量综合国力的一项重要指标，也是当前各国解决能源不足和应对气候变化的重要战略。在确保安全的前提下，积极有序地发展核能对我国确保能源长期稳定供应及实现2060年碳中和尤为重要。核科学备受人们关注的另一个重要应用是面向人民生命健康的核医学。作为核裂变副产品的放射性同位素可以用来诊断和治疗肿瘤，以及心血管、甲状腺、骨关节和其他器官疾病；核标记免疫分析让病变无处遁形；基于粒子加速器的质子、重离子治疗可以有效杀死癌细胞而对正常细胞影响很小，是精准医学诊治领域不可或缺的工具；核技术还可破译中医药千年“密码”，为人类健康保驾护航。在农业上，辐射育种可获得优良品种；辐照保鲜不仅可以提高农产品与食品的质量，而且可以延长储藏时间，成为食品的安全卫士。另外，辐射加工可以使各类材料改性从而获得优质性能，还可用于医疗器材消毒、环境污染物处理等，能极大地改善人们的生存环境。形形色色的粒子加速器则是各类辐射粒子源的“加工厂”，是研究核科学、发展核技术的重要手段。

然而，由于公众对核科学缺乏基本的认识，再加上一些不恰当的宣传和误导，“恐核”现象依然存在。因此，核科学知识亟待普及。

上海市核学会一直致力于核科学技术的传播与推广，组织编写和出版过一系列学术专著及科普丛书。在学术专著方面，近年来，原理事长杨福家先生作为总主编的“核能与核技术出版工程”已出版近30种图书，入选了“十二五”与“十三五”国家重点图书出版规划项目；其中，原理事长赵振堂先生主编的子系列“先进粒子加速器系列”是本丛书中的特色系列，得到了国家出版基金的支持。另外，丛书中部分英文版图书已输出至国际著名出版集团爱思唯尔与施普林格，在学术界与出版界都取得了良好的社会效益。在科普书方面，上海市核学会曾在20世纪80年代组织编写过一套核技术丛书，主编由时任上海市核学会理事长的张家骅先生担任，当时对普及与推动核技术应用起到了积极作用。40年过去了，核技术有了更多更新的发展，应用领域不断拓展，核科普宣传也应该顺应时代发展，及时更新知识。经与上海交通大学出版社多次讨论，上海市核学会决定启动新时代的核科普丛书“走进美丽的核科学世界系列”的编撰工作。本科普丛书的编写队伍由上海市核学会各专业分会学者、高级科普专家，以及全国核科学领域爱好科普宣传的优秀学者联合组成。丛书按不同主题划分为不同分册，分别介绍核科学的基础研究以及在各个领域的应用。丛书运用大众能接受的语言，并辅以漫画或直观图示，将趣味性、故事性、人文历史元素与具体科学研究的产生、发展和应用融合在一起，展现科学、思想方法的过程美，突出核科学技术的应用美。希望本丛书的出版能让大众真正认识和理解核科学，并且发现核科学的“美”，从而提高科学素养，走近核科学，受益于核科学，推动核科学更好地为人类服务。

2021年3月