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       1910年，科學(xué)家約翰·湯姆遜發(fā)現(xiàn)：帶電氣體原子（離子）受電場或磁場影響發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?qū)λ鼈兊馁|(zhì)量加以測定。在同一個(gè)正電荷的作用下，較輕的原子比較重的原子更大地偏離它們的軌道，正如從旁邊刮來的風(fēng)，把乒乓球吹離軌道的距離比同樣體積但更重一些的橡皮球更遠(yuǎn)一些。湯姆遜采用這個(gè)辦法能比以往更加精確地測定不同元素的原子量。

       湯姆遜讓偏轉(zhuǎn)的氣體離子（帶正電的氣體原子）落在照相底片上。在洗印底片時(shí)，他發(fā)現(xiàn)離子觸及的地方有一道黑線。當(dāng)他開始測定惰性氣體氖的原子量時(shí)——照以往方式計(jì)算，其原子量是20．2。而這次發(fā)現(xiàn)底片上有兩道黑線。第一道表明原子量是20，第二道表明原子量是22。這是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：以往人們總認(rèn)為同一個(gè)元素的所有原子是完全相同的，現(xiàn)在看來，氖元素是由兩種原子構(gòu)成的，它們被確定具有相同的化學(xué)性能，但是重量不等，因此具有不同的原子量。這就是同位素。

       后來，英國放射化學(xué)家、牛津大學(xué)教授索迪根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，提出了以下假設(shè)：“存在有原子量和放射性不同但物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的化學(xué)元素的變種，這些變種應(yīng)該處于元素周期表的同一個(gè)位置上，因此把它們命名為同位素（指同一個(gè)位置）。”同位素的發(fā)現(xiàn)，使元素周期表的范圍擴(kuò)大了許多，使人類認(rèn)識(shí)并可以利用的化學(xué)元素的實(shí)際數(shù)量增加了很多倍。因此，同位素的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是20世紀(jì)自然科學(xué)的重要成果之一。索迪也因此而獲得了1921年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

       過了一年之后，隨著更多的放射性同位素的出現(xiàn)，索迪進(jìn)一步指出：“一種化學(xué)元素有兩種或兩種以上的同位素變種的存在可能是普遍現(xiàn)象，也就是說，非放射性元素也會(huì)有幾種穩(wěn)定的同位素。但是，要識(shí)別穩(wěn)定同位素，就需要找到一種能將質(zhì)量不同的同位素彼此分離并分別稱量的方法。”

       1919年，索迪提出的難題由英國物理學(xué)家、劍橋大學(xué)教授阿斯頓解決了。他設(shè)計(jì)了一臺(tái)質(zhì)譜儀。

       阿斯頓利用質(zhì)譜儀研究同位素，發(fā)現(xiàn)氖、氬、氪、氯等元素都有同位素存在。隨后，他又在71種元素中發(fā)現(xiàn)了202種同位素。同位素用途很廣，大致可分為兩類。一類是利用其輻射、核磁矩等核性質(zhì)，一類是基于同一元素所有同位素化學(xué)性質(zhì)相同這一事實(shí)。因此，阿斯頓被世人稱為“同位素獵手”。