В конце 1895 года впервые в прессе появилась сенсационная информация об открытии Конрадом Рентгеном нового типа излучения. Эти лучи, которые ученый обозвал Х-лучами, легко проходили через различные материалы – дерево, картон и другие предметы, которые имели непрозрачную для солнечного света текстуру. Открытие этих лучей очень сильно взволновало научный мир. И может быть, именно по этой причине мир сразу не заметил еще одного переворота в физике – в 1896 г. Анри Беккерель открыл новое явление, а именно радиоактивность.
Радиоактивность. Открытие Беккереля
В будущем за свои открытия Антуан Анри Беккерель совместно с супругами Кюри получит Нобелевскую премию. Ведь именно эти ученые, по словам Нобелевского комитета, открыли спонтанное радиоактивное излучение. В молодости Анри получил самое лучшее образование и работал в качестве помощника Александра Беккереля, своего отца. Первые научные публикации Анри Беккереля касались изучения температуры поверхности Земли. Открытие радиоактивности Антуаном Беккерелем произошло намного позднее. До этого ученый занимался исследованием люминесценции, явлением поляризации света, поглощением света кристаллами. Последняя из областей принесла Беккерелю докторскую степень по физике. Впоследствии Беккерель установил, что частью радиации являются некие лучи, которые по своей природе очень сходны с рентгеновскими. Он выяснил, что если в опытах использовать уран, то излучение оказывается более мощным.
История открытия явления радиоактивности: дальнейшие исследования
Мария Кюри также была ученицей Беккереля. Она открыла, что явлением радиоактивности обладает еще одно вещество – торий. Тогда еще никому не было известно, о чем свидетельствует явление радиоактивности. На собрании членов Французской Академии наук Беккерель сообщил о своем удивительном открытии.
Он рассказал ученым о том, что те лучи, которые были им открыты, могут спонтанно проникать через любую поверхность. По своим свойствам они были подобны рентгеновским. Спонтанно, без всякой активности, это излучение исходило от некоторых веществ. Ученый установил, что оно свойственно веществам, в состав которых включается уран. И Беккерель назвал этот тип излучения урановым.
О чем все же свидетельствует явление радиоактивности?
Открытие явления радиоактивности прошло практически в тени исследования других ученых. Но впоследствии эти лучи получили название радиоактивного излучения. Было выяснено, что не только уран способен выделять излучение подобного рода, такое свойство присуще и другим веществам. На самом деле это открытие было одним из самых эпохальных в физике, ведь явление радиоактивности, открытое Беккерелем, свидетельствует о том, что ядро атома имеет очень сложную структуру.
Интересно, что за явление, которое было открыто им совершенно случайно, ученый удостоился той же Нобелевской премии, которую супруги Кюри получили за длительный титанический труд. Но эти ученые были удостоены равной оценки. К сожалению для всех, работа подобного рода для ученых не прошла бесследно. В 1906 году погиб Пьер Кюри, а Беккерель пережил его всего лишь на два года, уйдя из жизни в возрасте 57 лет.
Научный переворот в физике
Вопрос, о чем свидетельствует явление радиоактивности, оставался открытым в течение длительного времени. Изучение этой загадки было продолжено всемирно известной супружеской парой химиков – Марией Склодовской и Пьером Кюри. Они тщательно изучали новое явление. Само название «радиоактивность» было предложено Марией Кюри-Склодовской.
Для многих ученых в результате проведенных исследований прежняя картина мира оказалась совершенно несостоятельной. Ведь до этого считалось, что атом представляет собой единую и неделимую частицу бытия. О чем свидетельствует явление радиоактивности на самом деле? В первую очередь, оно свидетельствует об ошибочности теории неделимости атомов. Это воззрение существовало еще со времен древнегреческих ученых. Ведь само название «атом» переводится с древнегреческого как «неделимый». Итак, радиоактивность как свидетельство сложного строения атомного ядра говорит о том, что атом имеет очень сложное строение. При распаде на новые элементы он выделяет излучение различных типов: альфа-, бета- и гамма-излучение.
Интерес Резерфорда к проблеме радиоактивности
Один из величайших вкладов в знание о радиоактивности был внесен ученым Эрнестом Резерфордом. Он родился в 1871 году в Новой Зеландии в фермерской семье. В 1896 году Резерфорду стало известно открытие английского ученого. «Явление радиоактивности, открытое Беккерелем, свидетельствует о том, что атом может делиться на части», - этот постулат настолько заинтересовал молодого Резерфорда, что уже в 1899 году появилась его первая работа об уране и его электропроводности. Этим исследованием было положено начало изучения Резерфордом ядерных превращений и открытию атомного ядра.
Начало изучения атома изнутри
В 1911 году Резерфордом было сделано одно из самых выдающихся открытий, которое прославило его на весь мир. Ученым было открыто атомное ядро. Резерфорд сделал предположение о том, что в атоме может содержаться положительно заряженное ядро, и оно окружается частицами противоположного заряда. Резерфорд рассчитал примерное отклонение частицы, которая пролетала мимо атома. Новая модель ученого была воспринята научным сообществом скептически. Однако именно она стала основанием для современной теории о строении атома.
Окончательное утверждение гипотезы Резерфорда
Ученый тщательно изучал радиоактивность как физическое явление. В результате он исследовал сложный состав строения урана и обнаружил очень сильно поглощаемые лучи. Их Резерфорд назвал альфа-лучами. Также ученым были открыты менее поглощаемые лучи, которые он назвал бета-лучами.
В своих трудах исследователь продолжал изучать до этого исследуемого в работах супругов Кюри явление радиоактивности. Опыт Резерфорда показал, что радиоактивность является атомным явлением, которое сопровождается химическими изменениями самого вещества. В своем исследовании, проводимом совместно с химиком Содди, в 1903 году Резерфорд окончательно утверждает свою гипотезу. Он формулирует закон радиоактивного распада, а также расписывает цепочки химических превращений таких веществ, как уран, радий и торий.
В чем же состоял опыт Резерфорда?
Ученый ставил опыт по рассеиванию альфа-частиц. Их пучок должен был проходить через тонкий слой золотой фольги. Резерфорд выбрал золото неспроста: ведь именно этот материал был очень гибким, и из него имелась возможность получить слой толщиной практически в один атом. Во время опыта Резерфорд получил следующие наблюдения. Некоторые альфа-частицы проходили сквозь фольгу, образовывая на экране размытые пятна.
Другие же лишь фиксировались на боковых экранах. Опыт ученого показал, что положительный заряд внутри атома, главным образом, находится внутри его ядра, и при этом ядра различных атомов разделены огромными промежутками. Явление, при котором химическое вещество спонтанно испускает имеющие значительную проникающую способность частицы, было названо явлением естественной радиоактивности. Теперь стало известно, о чем свидетельствует явление радиоактивности. Оказалось, что ядра атома наделены способностью распадаться спонтанно.
Цепная реакция деления ядра
Резерфорд выявил и некоторые закономерности радиоактивного распада. Например, когда делятся тяжелые ядра, при этом может происходить образование нескольких свободных нейтронов. Так может быть организована названная ученым цепная реакция деления. При ней свободные нейтроны, распространяясь в среде, в которой содержатся тяжелые элементы, провоцируют возникновение новых нейтронов. Если же эта среда характеризуется высоким содержанием нейтронов, то процесс происходит лавинообразно. Когда же количество нейтронов оказывается недостаточным, то цепная реакция постепенно сходит к нулю. Устройство, в котором поддерживаются такие ядерные реакции искусственным путем, называется ядерным реактором.
