Ядерные излучения и жизнь

В июле 1896 г. они открыли новый элемент, испускавший радиоактивные лучи, подобно урану. В честь родины Марии Кюри он получил название полоний и занял пустовавшее до того времени 86-е место в периодической таблице элементов Менделеева. Конец 1896 г. ознаменовался открытием еще одного элемента, названного радием. Излучение нового элемента по своей интенсивности в миллион раз превышало интенсивность излучения урана и других известных радиоактивных элементов. Этот элемент разместился в 88-й клетке периодической системы элементов. По словам французского физика Ж. Перрена, открытие и получение чистого радия явились фундаментом, на котором выросла вся наука о радиоактивности.

Работы Кюри привлекли к явлению радиоактивности внимание ученых всего мира, в том числе таких выдающихся, как Э. Резерфорд, Ф. Содди и К. Фаянс. Количество работ в этой области стало быстро возрастать.

Огромное значение работ М. Кюри дважды отмечалось Нобелевскими премиями по физике. Она состояла членом большого числа заграничных академий наук (в том числе - почетным членом Академии наук СССР) и в 1922 г. явилась первой женщиной Франции, избранной в одну из ее академий (Парижскую академию медицинских наук)[2].

После радия было открыто еще несколько радиоактивных элементов и, в частности, установлено, что все элементы с атомными номерами от 84 до 92 радиоактивны.

Одним из первых ученых, оценивших всю важность открытия радиоактивности, был русский ученый академик В. И. Вернадский. Блестящим примером научного предвидения являются слова, написанные им в 1911 г.:

"Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не может сравниться все, когда-либо им пережитое. Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию - такой источник силы, который позволит ему строить свою жизнь так, как он захочет. Это может случиться через столетие, но ясно, что это обязательно случится. Сможет ли человек воспользоваться этой силой, направив ее на добро, а не на самоуничтожение?"[3].

К первой половине 30-х годов нашего столетия уже был собран огромный материал, характеризующий радиоактивность различных элементов земной коры. Имелись данные о радиоактивности атмосферного воздуха, воды в океанах, морях, озерах и реках. Стало известно свойство растений и животных накапливать в себе радиоактивные вещества. Наконец, было обнаружено, что и сам человек радиоактивен. Присутствие радиоактивных элементов в метеоритах свидетельствовало о том, что явление радиоактивности не ограничивается нашей планетой, а встречается и в иных образованиях Вселенной.

Человек убедился окончательно, что со всех сторон его окружают радиоактивные элементы и излучения, что он живет в радиоактивном мире.

Загадки радиоактивности

Сразу же после открытия радиоактивности перед наукой встал ряд новых вопросов: что собой представляют открытые лучи, каковы их природа и свойства, насколько широко радиоактивные вещества распространены в природе, какое действие они оказывают на человека и окружающую природу. Понадобилось, однако, несколько десятков лет, чтобы получить ответ на поставленные вопросы.

Удивительно то, что оказались неудачными все попытки ученых хоть в какой-либо степени повлиять на радиоактивность: хотя бы незначительно изменить интенсивность излучения радиоактивных веществ. Оказались бессильными и нагрев до максимальных температур и охлаждение до сверхнизких температур, и огромные давления, достигнутые техникой того времени, и помещение радиоактивных веществ в вакуум, и, наконец, действие любых химических реактивов. Вместе с тем было замечено, что интенсивность излучения любого радиоактивного, вещества самопроизвольно уменьшается со временем по определенному закону. Для каждого радиоактивного вещества характерен период полураспада, т. е. время, в течение которого интенсивность излучения уменьшается вдвое. Период полураспада радия составляет 1620 лет, полония-138 дней, урана - 4,5 млрд. лет и т. д.

Загадкой было и то, откуда берется энергия, которая излучается радиоактивными веществами. Еще в 1903 г. Пьер Кюри обратил внимание на то, что недавно открытый элемент - радий всегда теплее окружающих предметов. Было подсчитано, что 1 г радия может самопроизвольно выделить количество тепла, которое в 400 тыс. раз превышает количество тепла, выделяющегося при сгорании 1 г каменного угля.

Глубокое изучение свойств радиоактивных элементов оказало огромное влияние на существовавшие в то время представления о строении вещества и привело в 1911 г. английского физика Резерфорда к созданию так называемой планетарной модели строения атома. Этой моделью, усовершенствованной датским ученым Нильсом Бором, мы. пользуемся и до настоящего времени, поскольку она помогает понять целый ряд явлений, в частности, явление радиоактивности, хотя и известно, что в действительности строение атома значительно сложнее, чем это следует из модели атома Резерфорда - Бора. Познакомимся с этой теорией несколько подробнее.