Краткая история науки

В то время как Рентген возился со своими лучами, была открыта другая форма радиации, радиоактивность, и это событие произошло во Франции. Анри Беккерель (1852–1908) занимался изучением флуоресценции, феномена естественного свечения некоторых веществ. Он использовал соединение урана, обладающее этим свойством. Когда Беккерель обнаружил, что это соединение воздействует на фотографические пластины в точности так же, как Х-лучи, он предположил, что просто обнаружил другой их источник.

Но в 1896 году французский ученый понял, что его лучи ведут себя несколько иначе. Это был другой вид радиации, без очевидных драматических эффектов вроде возможности заглядывать внутрь тела, но тоже обладающий интересными свойствами.

Изучением феномена занялась обитавшая в Париже семейная пара. Пьер и Мария Кюри (1859–1906, 1867–1934). В 1898 году они стали обладателями тонны урановой смолы, грубого, похожего на гудрон вещества, содержащего некоторое количество урана. И пока они экстрагировали чистый уран из руды, радиоактивность обожгла их руки.

Кюри также открыли два новых радиоактивных элемента, назвав их торием и полонием, второй в честь родины Марии. Польши. Свойства этих элементов оказались во многом схожими с теми, что были у урана, и ученые по всему миру невольно начали заниматься новым видом излучения.

К тому времени были известны бета-лучи (потоки электронов), альфа-лучи (Резерфорд в 1899 году показал, что это атомы гелия без электронов, обладающие положительным зарядом) и гамма-лучи (без заряда, и позже ученые продемонстрировали, что электромагнитное излучение сходно с рентгеновским).

Кюри проявили настоящий героизм в своей преданности науке; после того как Пьер погиб после несчастного случая. Мария продолжила его работу, несмотря на то что у нее было двое детей.

Древние претензии алхимии, заявлявшей о превращении одного элемента в другой, почти воплотились в реальность с открытием радиоактивности. Почти, поскольку мечтания алхимиков заключались в том, чтобы превращать свинец и другие базовые металлы в золото, а радиоактивность позволяла трансмутировать уран в свинец, бесценный металл в дешевый!

Но все же природа в состоянии делать то, о чем алхимики едва мечтали.

Подобно рентгеновским лучам радиоактивность стала использоваться в медицине. Радий, один из радиоактивных элементов, открытых Марией Кюри, оказался особенно ценным, поскольку его лучи могут убивать раковые клетки. Но точно так же как и рентген, они могут и вызывать рак, если доза излучения окажется слишком большой.

Многие исследователи в начале прошлого века, включая ту же Кюри, умерли от последствий облучения до того, как были выработаны должные меры защиты. Ее дочь. Ирина, получила Нобелевскую премию за работу в той же самой области и умерла молодой от того же рака крови, что и ее мать.

Уран, торий, полоний и радий обладают естественной радиоактивностью, но что это значит? Эти элементы физики обычно именуют «тяжелыми», их ядра очень плотно заполнены и от этого являются нестабильными. Именно эту нестабильность мы фиксируем в качестве радиоактивных лучей, и она получила название «радиоактивный распад» по той причине, что, когда частицы теряются, элемент буквально распадается, превращается в другой элемент и занимает другое место в периодической таблице.

Изучение этого распада с должной осторожностью позволило продолжить жизненно важную работу по заполнению брешей в таблице Менделеева.

Используя тот же распад, ученые получили ценный инструмент, позволяющий датировать события земной истории, обычно его именуют «радиоуглеродным методом». Эрнест Резерфорд оказался пионером в этом деле, когда в 1905 году предположил, что подобная техника может помочь в определении возраста Земли.

Физики рассчитали, сколько времени понадобится половине атомов элемента с природной радиоактивностью (например, урана), чтобы распасться на конечные продукты (свинец в нашем случае). Этот отрезок времени часто именуют периодом полураспада. Период полураспада разных элементов может колебаться от нескольких секунд до миллионов лет.

И зная этот период, ученые могут датировать событие, изучая окаменелости или минералы (любой образец естественного происхождения) и определяя, насколько много в нем исходного элемента и сколько продуктов распада. Пропорция между первым и вторым скажет нам, каков возраст образца.

Одна из не самых распространенных форм углерода обладает естественной радиоактивностью, и ее период полураспада удобно использовать для того, чтобы датировать окаменевшие останки животных и растений, поскольку все живые существа в течение жизни накапливают углерод. Когда они умирают, этот процесс останавливается. Так что зная, сколько в останках радиоактивного углерода, можно сказать, когда они сформировались. Радиоуглеродный анализ точно так же используют для определения возраста горных пород, хотя там речь идет о куда больших периодах времени.