Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек

Атомное ядро является самой массивной и наиболее важной частью атома. Он обладает какими-либо постоянными химическими свойствами и остается неделимым до тех пор, пока цело его ядро. Ядерные силы, связывающие заряженные частицы, которые входят в его состав, позволяют атому не расщепляться под любым химическим воздействием и иметь валентные свойства.

Ясно, что эти силы в масштабах своего действия колоссальны. Таким образом, атомное ядро насыщено огромной энергией. Выделение ее из ядер для промышленных нужд было освоено человеком всего около 50 лет назад и стало одним из крупнейших достижений науки. Оттого прошедшее столетие называют атомным веком.

Открытие радиоактивности

Поскольку атом химически неделим, то о его расщеплении никто не мог даже думать до конца XIX в. Лишь в 1896 г. француз А. Беккерель открыл природное явление, впоследствии названное радиоактивностью. В то время ученый мир был потрясен сообщением В. Рентгена об обнаружении невидимых X-лучей, обладающих высокой проникающей способностью. Многие физики увлеченно занимались их исследованием и ставили разнообразные опыты для получения новых сведений о возможностях загадочных лучей.

Беккерель также проявил живой интерес к открытию Рентгена и даже выдвинул собственную гипотезу о природе X-лучей. По мнению Беккереля, невидимое излучение возникает после длительного воздействия солнечных лучей на некоторые вещества. То есть рентгеновские лучи сходны в чем-то с люминесцентным свечением. Беккерель, пытаясь найти доказательство своей теории, ставил эксперименты, в которых использовал, наряду с прочими веществами, урановую соль.

Содержание опытов сводилось к следующему. Физик освещал вещество солнечным светом, после чего прятал его в темное место, предварительно подкладывая под вещество фотопластинку, завернутую в черную бумагу. Используя урановую соль, Беккерель заметил, что фотопластинка оказывалась неоднократно засвеченной. Следовательно, уран источает рентгеновские лучи.

Ученый был уверен, что вынужденное излучение происходит под воздействием солнечного света, однако случай заставил его изменить свое мнение. Как-то раз эксперимент Беккереля был сорван пасмурной погодой. Несмотря на то что опыт был завершен раньше обычного и ученый не ожидал получить результат, он, тем не менее, решил положить урановую соль на фотопластинку. Та оказалась засвеченной точно так же, как если бы соль весь день пробыла на ярком солнце. Беккерель заключил, что испускание невидимых лучей солью нельзя увязать с люминесценцией.

Обнаруженное физиком природное явление заинтересовало многих других ученых, в т. ч. супругов Кюри. Мария Склодовская-Кюри, исследовавшая феномен вместе со своим мужем Пьером Кюри, предложила назвать вновь открытое явление радиоактивностью (от латинского «radis» — луч). В 1898 г. супруги-ученые открывают два других, помимо урана, радиоактивных элемента — радий и полоний.

Обычно радиоактивность связывают не с ядерными превращениями и распадом элементов, а с процессом испускания некоторыми веществами жесткого, проникающего излучения. В реальности разница между двумя явлениями значительна. Испускание радиации, как вид невидимого излучения, действительно всегда сопровождает радиоактивный распад всех нестабильных ядер элементов. Жесткое излучение является в данном случае формой высвобождения колоссальной атомной энергии.

Но точно такое же излучение может возникать и в ходе термоядерных реакций, т. е. реакций, связанных не с распадом, а с синтезом ядер. Поэтому заменять понятие радиоактивности термином «радиация» нельзя. Физики различают три вида активного излучения, обозначаемые первыми тремя буквами древнегреческого алфавита — альфа-, бета- и гамма-лучи. Выявить разновидности радиации удалось после того, как упоминавшийся ранее английский физик Э. Резерфорд применил магниты для изучения свойств невидимых лучей.

В магнитных полях радиоактивное излучение отчетливо распадается на три потока, поскольку некоторые слагающие лучи частицы имеют электрические заряды. Альфа-частицы представляют собой положительно заряженные ядра гелия. Они отклоняются в магнитном поле в сторону отрицательного полюса. Бета-частицы являются свободными электронами, которые несут отрицательный заряд и потому отклоняются в сторону плюсового полюса.

Гамма-лучи образованы т. н. гамма-квантами, или фотонами, с очень высокой энергией и большой частотой. Заряда эти частицы не несут, поэтому в магнитном поле не отклоняются. Таким образом, сплошной поток радиации можно разбить в магнитном поле на три самостоятельных потока — один прямой (гамма-лучи) и два отклоняющихся к противоположным полюсам (альфа- и бета-лучи).