Пра што сведчыць з'ява радыеактыўнасці? Радыеактыўнасць: адкрыццё бекерэляў. З'ява радыеактыўнасці: вопыт Рэзерфорда

У канцы 1895 гады ўпершыню ў прэсе з'явілася сенсацыйная інфармацыя аб адкрыцці Конрадам Рэнтгенам новага тыпу выпраменьвання. Гэтыя прамяні, якія навуковец абазваў Х-прамянямі, лёгка праходзілі праз розныя матэрыялы - дрэва, кардон і іншыя прадметы, якія мелі непразрыстую для сонечнага святла тэкстуру. Адкрыццё гэтых прамянёў вельмі моцна ўсхвалявала навуковы свет. І можа быць, менавіта па гэтай прычыне свет адразу не заўважыў яшчэ аднаго перавароту ў фізіцы - у 1896 г. Анры Бекерэль адкрыў новае з'ява, а менавіта радыеактыўнасць.

Радыеактыўнасць. адкрыццё бекерэляў

У будучыні за свае адкрыцці Антуан Анры Бекерэль сумесна з жонкамі Кюры атрымае Нобелеўскую прэмію. Бо менавіта гэтыя навукоўцы, па словах Нобелеўскага камітэта, адкрылі спантаннае радыёактыўнае выпраменьванне. У маладосці Анры атрымаў самае лепшае адукацыю і працаваў у якасці памочніка Аляксандра бекерэляў, свайго бацькі. Першыя навуковыя публікацыі Анры бекерэляў тычыліся вывучэння тэмпературы паверхні Зямлі. Адкрыццё радыёактыўнасці Антуанам Бекерэлем адбылося нашмат пазней. Да гэтага навуковец займаўся даследаваннем люмінесцэнцыі, з'явай палярызацыі святла, паглынаннем святла крышталямі. Апошняя з абласцей прынесла бекерэляў доктарскую ступень па фізіцы. Пасля Бекерэль усталяваў, што часткай радыяцыі з'яўляюцца нейкія прамяні, якія па сваёй прыродзе вельмі падобныя з рэнтгенаўскімі. Ён высветліў, што калі ў досведах выкарыстоўваць уран, то выпраменьванне аказваецца больш магутным.

Гісторыя адкрыцця з'явы радыёактыўнасці: далейшыя даследаванні

Марыя Кюры таксама была вучаніцай бекерэляў. Яна адкрыла, што з'явай радыеактыўнасці валодае яшчэ адно рэчыва - торый. Тады яшчэ нікому не было вядома, пра што сведчыць з'ява радыеактыўнасці. На сходзе членаў Французскай Акадэміі навук Бекерэль паведаміў аб сваім дзіўным адкрыцці.

Ён распавёў навукоўцам аб тым, што тыя прамяні, якія былі ім адкрыты, могуць спантанна пранікаць праз любую паверхню. Па сваіх уласцівасцях яны былі падобныя да рэнтгенаўскім. Спантанна, без усялякай актыўнасці, гэта выпраменьванне зыходзіла ад некаторых рэчываў. Вучоны усталяваў, што яно ўласціва рэчывам, у склад якіх ўключаецца ўран. І Бекерэль назваў гэты тып выпраменьвання уранавым.

Пра што ўсё ж сведчыць з'ява радыеактыўнасці?

Адкрыццё з'явы радыёактыўнасці прайшло практычна ў цені даследаванні іншых навукоўцаў. Але пасля гэтыя прамяні атрымалі назву радыеактыўнага выпраменьвання. Было высветлена, што не толькі уран здольны вылучаць выпраменьванне падобнага роду, такое ўласцівасць ўласціва і іншым рэчывам. На самай справе гэта адкрыццё было адным з самых эпахальных ў фізіцы, бо з'ява радыеактыўнасці, адкрытае Бекерэлем, сведчыць аб тым, што ядро атама мае вельмі складаную структуру.

Цікава, што за з'ява, якое было адкрыта ім цалкам выпадкова, вучоны ганараваўся той жа Нобелеўскай прэміі, якую муж і жонка Кюры атрымалі за працяглы тытанічная праца. Але гэтыя навукоўцы былі ўдастоены роўнай адзнакі. На жаль для ўсіх, праца падобнага роду для навукоўцаў не прайшла бясследна. У 1906 годзе загінуў П'ер Кюры, а Бекерэль перажыў яго ўсяго толькі на два гады, сыдучы з жыцця ва ўзросце 57 гадоў.

Навуковы пераварот у фізіцы

Пытанне, пра што сведчыць з'ява радыеактыўнасці, заставаўся адкрытым на працягу доўгага часу. Вывучэнне гэтай загадкі было працягнута сусветна вядомай шлюбнай парай хімікаў - Марыяй Складоўскай і П'ерам Кюры. Яны старанна вывучалі новая з'ява. Сама назва «радыеактыўнасць» было прапанавана Марыяй Кюры-Складоўскай.

Для многіх навукоўцаў у выніку праведзеных даследаванняў ранейшая карціна свету апынулася цалкам незаможнай. Бо да гэтага лічылася, што атам уяўляе сабой адзіную і непадзельную часціцу быцця. Пра што сведчыць з'ява радыеактыўнасці на самай справе? У першую чаргу, яно сведчыць аб памылковасці тэорыі непадзельнасці атамаў. Гэтую ідэю існавала яшчэ з часоў старажытнагрэцкіх навукоўцаў. Бо сама назва «атам» перакладаецца з старажытнагрэцкага як «непадзельны». Такім чынам, радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамнага ядра кажа пра тое, што атам мае вельмі складаную будову. Пры распадзе на новыя элементы ён вылучае выпраменьванне розных тыпаў: альфа-, бэта-і гама-выпраменьванне.

Цікавасць Рэзерфорда да праблемы радыеактыўнасці

Адзін з найвялікшых укладаў у веданне аб радыеактыўнасці быў унесены навукоўцам Эрнэстам Резерфордом. Ён нарадзіўся ў 1871 годзе ў Новай Зеландыі ў фермерскай сям'і. У 1896 года Рэзерфорда стала вядома адкрыццё ангельскага навукоўца. «З'ява радыеактыўнасці, адкрытае Бекерэлем, сведчыць аб тым, што атам можа дзяліцца на часткі», - гэты пастулат настолькі зацікавіў маладога Рэзерфорда, што ўжо ў 1899 году з'явілася яго першая праца аб уране і яго электраправоднасці. Гэтым даследаваннем быў пакладзены пачатак вывучэння Резерфордом ядзерных ператварэнняў і адкрыццю атамнага ядра.

Пачатак вывучэння атама знутры

1911 Резерфордом было зроблена адно з самых выбітных адкрыццяў, якое праславіла яго на ўвесь свет. Навукоўцам было адкрыта атамная ядро. Радэрфорд зрабіў здагадку аб тым, што ў атаме можа ўтрымлівацца станоўча зараджанае ядро, і яно атачаецца часціцамі супрацьлеглага зарада. Радэрфорд разлічыў прыкладныя адхіленне часціцы, якая пралятала міма атама. Новая мадэль вучонага была ўспрынятая навуковай супольнасцю скептычна. Аднак менавіта яна стала падставай для сучаснай тэорыі пра будову атама.

Канчатковае зацвярджэнне гіпотэзы Рэзерфорда

Вучоны старанна вывучаў радыеактыўнасць як фізічная з'ява. У выніку ён даследаваў складаны склад будынка ўрану і выявіў вельмі моцна Паглынутыя прамяні. Іх Радэрфорд назваў альфа-прамянямі. Таксама навукоўцам былі адкрыты менш Паглынутыя прамяні, якія ён назваў бэта-прамянямі.

У сваіх працах даследчык працягваў вывучаць да гэтага доследнага ў працах мужа і жонкі Кюры з'ява радыеактыўнасці. Вопыт Рэзерфорда паказаў, што радыеактыўнасць з'яўляецца атамным з'явай, якое суправаджаецца хімічнымі зменамі самага рэчыва. У сваім даследаванні, які праводзіцца сумесна з хімікам Содди, ў 1903 году Радэрфорд канчаткова сцвярджае сваю гіпотэзу. Ён фармулюе закон радыеактыўнага распаду, а таксама распісвае ланцужкі хімічных ператварэнняў такіх рэчываў, як уран, радый і торый.

У чым жа складаўся вопыт Рэзерфорда?

Вучоны ставіў вопыт па рассейванню альфа-часціц. Іх пучок павінен быў праходзіць праз тонкі пласт залатой фальгі. Радэрфорд абраў золата нездарма: бо менавіта гэты матэрыял быў вельмі гнуткім, і з яго мелася магчымасць атрымаць пласт таўшчынёй практычна ў адзін атам. Падчас вопыту Радэрфорд атрымаў наступныя назірання. Некаторыя альфа-часціцы праходзілі скрозь фальгу, утвараючы на экране размытыя плямы.

Іншыя ж толькі фіксаваліся на бакавых экранах. Вопыт навукоўца паказаў, што станоўчы зарад ўнутры атама, галоўным чынам, знаходзіцца ўнутры яго ядра, і пры гэтым ядра розных атамаў падзеленыя велізарнымі прамежкамі. З'ява, пры якім хімічнае рэчыва спантанна выпускае якія маюць значную пранікальную здольнасць часціцы, было названа з'явай натуральнай радыеактыўнасці. Зараз стала вядома, пра што сведчыць з'ява радыеактыўнасці. Аказалася, што ядра атама надзелены здольнасцю распадацца спантанна.

Ланцуговая рэакцыя дзялення ядра

Радэрфорд выявіў і некаторыя заканамернасці радыеактыўнага распаду. Напрыклад, калі дзеляцца цяжкія ядра, пры гэтым можа адбывацца адукацыя некалькіх свабодных нейтронаў. Так можа быць арганізавана названая навукоўцам ланцуговая рэакцыя дзялення. Пры ёй свабодныя нейтроны, распаўсюджваючыся ў асяроддзі, у якой змяшчаюцца цяжкія элементы, правакуюць узнікненне новых нейтронаў. Калі ж гэтае асяроддзе характарызуецца высокім утрыманнем нейтронаў, то працэс адбываецца лавінападобна. Калі ж колькасць нейтронаў аказваецца недастатковым, то ланцуговая рэакцыя паступова сходзіць да нуля. Прылада, у якім падтрымліваюцца такія ядзерныя рэакцыі штучным шляхам, называецца ядзернай рэактарам.