Читаем Мария Кюри. Радиоактивность и элементы полностью

Окончательное доказательство предоставил его ученик Фрэнсис Уильям Астон после возвращения с Первой мировой войны. С помощью масс-спектроскопии, которую открыл Томсон, Астон выделил два вида газа неона массой 20 и 22 и предложил свое правило целого числа, согласно которому элементы, атомная масса которых не является целым числом, имеют несколько изотопов в значимых пропорциях. Этому правилу подчиняется неон с атомной массой 20,2 — это промежуточное значение между атомной массой неона-20, относительная распространенность которого составляет 90,5%, и неона-22 с распространенностью 9,5%. Подобный же случай представляет и хлор, атомная масса которого 35,45 соответствует промежуточному значению между массой изотопа хлор-35 (76%) и хлор-37 (24%). В 1922 году Астон получил за свои исследования Нобелевскую премию по химии. Атомная масса перестала быть характерным свойством химического элемента, подтверждая зарождение химии невзвешиваемого, о которой говорила Мария Кюри.

* * *  

ЗАКОНЫ СОДДИ-ФАЯНСА О РАДИОАКТИВНОМ РАСПАДЕ

Эти три закона были предложены Фредериком Содди и Казимиром Фаянсом независимо друг от друга в 1913 году.

1. Когда радиоактивный атом испускает α-частицу, массовое число получившегося атома (А) уменьшается на 4 единицы, а атомный номер (Z) — на 2. Например,

2. Когда радиоактивный атом испускает β-частицу, атомный номер (Z) увеличивается (β-) или уменьшается (β+) на единицу, а массовое число (А) остается постоянным. Например,

3. Когда возбужденное ядро испускает электромагнитную радиацию (γ), не меняются ни А, ни Z, происходит только потеря энергии.

Сегодня известно, что α-частица — это ядро атома гелия (следовательно, ее символ — 42Не), в то время как частицы β и β+ — электроны и позитроны соответственно.

* * *

Генри Мозли, еще один партнер Резерфорда в Манчестере, определил характерное свойство каждого элемента. Он измерил спектры излучения рентгеновских лучей всех известных в то время элементов и выяснил, что квадратный корень частоты испускаемых рентгеновских лучей пропорционален уникальной частоте для каждого элемента. Мозли определил эту величину как заряд центрального положительного ядра и назвал ее Z, что сегодня известно как атомный номер. Он опубликовал свои результаты в двух статьях, которые послал незадолго до того, как отправился на фронт. Работы увидели свет в 1913 и 1914 годах. Мозли так и не узнал, что именно в том году, когда он погиб на войне, в 1915-м, он стал бы одним из самых молодых кандидатов на Нобелевскую премию.

Ученый заметил: Z увеличивается в том же порядке, что и атомная масса, кроме таких элементов, как кобальт, никель, йод и теллур. Чему были обязаны эти исключения? Очевидно, существованию более тяжелых изотопов у элементов с меньшим атомным номером. Но почему существуют изотопы? Потому что у ядра есть, помимо протонов, еще одна частица, нейтрон, которая не была обнаружена, потому что у нее отсутствует заряд. Резерфорд догадался о существовании нейтрона еще в 1920 году, но только в 1932 году это экспериментально подтвердил другой его ученик, Джеймс Чедвик. Он сделал это, повторив эксперимент, который провели в Радиевом институте Ирен Кюри и ее супруг Фредерик Жолио-Кюри. Опыт заключался в том, чтобы бомбардировать бериллиевую пластинку α-частицами, что вызвало испускание лучей, которые исследователи посчитали у-лучами высокой энергии, порожденными протонами при прохождении через парафин. Резерфорд подверг сомнению эти результаты; Чедвик поверил в их наличие, но не в толкование. Зная, что нужно искать, и пользуясь подходящим детектором, Чедвик обнаружил нейтрон и получил за это в 1935 году Нобелевскую премию по физике. Так была окончательно решена загадка структуры атома.

* * *  

НАСЛЕДИЕ МОЗЛИ

Перейти на страницу:

Все книги серии Наука. Величайшие теории

Похожие книги

Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла

Нам доступны лишь 4 процента Вселенной — а где остальные 96? Постоянны ли великие постоянные, а если постоянны, то почему они не постоянны? Что за чертовщина творится с жизнью на Марсе? Свобода воли — вещь, конечно, хорошая, правда, беспокоит один вопрос: эта самая «воля» — она чья? И так далее…Майкл Брукс не издевается над здравым смыслом, он лишь доводит этот «здравый смысл» до той грани, где самое интересное как раз и начинается. Великолепная книга, в которой поиск научной истины сближается с авантюризмом, а история научных авантюр оборачивается прогрессом самой науки. Не случайно один из критиков назвал Майкла Брукса «Индианой Джонсом в лабораторном халате».Майкл Брукс — британский ученый, писатель и научный журналист, блистательный популяризатор науки, консультант журнала «Нью сайентист».

Майкл Брукс

Публицистика / Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Прочая научная литература / Образование и наука / Документальное
Вселенная из ничего. Почему не нужен Бог, чтобы из пустоты создать Вселенную
Вселенная из ничего. Почему не нужен Бог, чтобы из пустоты создать Вселенную

Откуда взялась Вселенная? Что было до этого? Что день грядущий нам готовит? И главное – могла ли Вселенная появиться вот так, из ничего, или все-таки нужно искать следы некоего, возможно Божественного вмешательства? Знаменитый ученый, астрофизик, соратник Ричарда Докинза и великолепный популяризатор науки Лоуренс Краусc, опираясь на ошеломляющие эксперименты и новейшие теории физики, включая неуловимый бозон Хиггса, доказывает, что нечто не только может возникнуть из пустоты, но именно на этом принципе «нечто из ничего» и строится Вселенная. А чтобы понять всю революционность теории Краусса, вы переместитесь в начало времен, станете свидетелями зарождения Вселенной, проследите за движениями частиц и образованием черных дыр, двинетесь к границам галактик и узнаете, чем же может закончиться история, начавшаяся 13,7 миллиарда лет назад.Предисловие к книге написал Ричард Докинз.

Лоуренс Максвелл Краусс

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература