同样叫氮气，重量却对不上
十九世纪九十年代初，Rayleigh 正认真地给气体称重。一个小麻烦反复出现：从空气里留下的氮气，总比从化合物制出的氮气重一点，差别大约半个百分点。后来他和化学家 William Ramsay 发现，多出来的重量来自另一种气体，氩。空气里藏着一个尚未认出的成员。
称气体看似简单，把玻璃球抽空，装入气体，再称一次就行。可气体的温度高一点、压强低一点，同一只球里装下的质量就会变；称量时，周围空气还会给玻璃球向上的浮力。Rayleigh 在天平另一端放上一只外部体积相近、始终密闭的球，让空气密度变化尽量同时影响两端。先把这些日常扰动压下去，那一点差别才看得清。
换一种制法，差别反而变大了
一路从普通空气出发，除去氧气，留下当时所谓的氮气；另一路用氨等化合物提供氮。早先某种制法混用了这两种来源，差别还不显眼。Rayleigh 索性让收集到的氮全部来自化合物，重量差立刻变大。
他在 1895 年的报告中列出，同一只球在实验规定条件下，空气来源的氮气平均重约 2.3102 克，化学制备的氮气约 2.2990 克，相差约十一毫克。玻璃球本身重得多，可这十一毫克每次都朝同一个方向偏，值得追下去。
化学制备时会不会混进一点很轻的氢？他换了几种反应来试。会不会有部分氮分子拆开，气体才显得轻？他把气体放上几个月，再恢复原来的温度和压强装球称量，密度依然如此。原因逐渐指向另一边：空气里那份“氮气”，可能混着较重的东西。
来源：[1]
氮气除尽后，还有一点不肯走
Rayleigh 翻出 Cavendish 在 1785 年做过的实验。电火花能让氮和氧化合，生成的氮氧化物再被碱液吸收。氮气越耗越少，原先混在里面、不参加这种反应的气体便慢慢浓缩。
Ramsay 走另一条路：让氮气经过灼热的镁，氮被镁吸收，也会剩下一小团气体。两个办法得到同样的重气体，而且它很难与别的物质化合。若只是某一路装置漏进来的杂质，换一种完全不同的除氮方法，就很难仍有同样的结果。
把剩余气体放在放电管里，它还会发出独特的亮线。光谱为认出它添了一条线索。先称出异常，再把气体分离出来，最后比较性质，氩才逐渐有了清楚的身份。
一点重气体，解释了多出的重量
氩在空气中只占大约百分之一，却比氮气密得多。给氮气混进这一点较重的气体，平均密度就足以抬高原先看到的那一点。分离出来的实物，终于解释了天平上最初的异常。
少量也意味着难收集。想得到一小瓶氩，先要耗掉远多于它的氮气。原本只在平均值中露头的差别，就这样被一点点浓缩成可以单独检查的样品。
一个发现，通向两项诺奖
两人在 1894 年宣布发现氩，随后发表更完整的研究。1904 年，Rayleigh 因气体密度研究及氩的发现获得物理学奖；Ramsay 因发现惰性气体元素并确定它们在周期表中的位置，获得化学奖。奖项分属两个领域，实验中的工作始终紧密相连。
装气体的瓶子可以贴着同一个名字，里面却未必完全一样。半个百分点的差别一旦能稳定重现，“这瓶气体究竟怎么来的”就成了值得认真追问的问题。那份多出来的重量，一直来自我们每天呼吸的空气。