Юрий Корякин - Биография атома

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри попробовали пропускать лучи Боте—Беккера через вещества, содержащие водород (например, парафин). Они обнаружили, что под действием этих лучей ядра атомов водорода, т. е. протоны, начинают двигаться так быстро, что величина их скорости не может быть объяснена воздействием электромагнитных волн. Об этом явлении они и сообщили на заседании Парижской академии наук 18 января 1932 г.

Сообщением супругов Жолио-Кюри очень заинтересовался английский ученый Джеймс Чедвик, работавший в лаборатории Резерфорда в Кембридже. Он чувствовал, что стоит на пороге нового великого открытия. Немедленно были поставлены опыты, проведены измерения, проверены и повторены опыты Жолио-Кюри. И вот через пять недель, 27 февраля 1932 г. Чедвик делает сообщение о результатах своих экспериментов.

Он утверждает, что излучение Боте—Беккера — совсем не электромагнитные волны. Это новые виды элементарных

частиц. И главный вывод — эти частицы не имеют электрического заряда. Они нейтральны.

Теперь стало понятным, почему они свободно проходят сквозь толстые слои веществ. Ведь электрические заряды ядра и электронные оболочки атомов на них не действуют. Следовательно, они свободно проходят сквозь атом.

Так была открыта еще одна элементарная частица — нейтрон — с массой, примерно равной массе протона. Теперь ученые получили в свои руки снаряд, которым они могли с гораздо большей эффективностью обстреливать атом.

Джеймс Чедвик, доказавший 27 февраля 1932 г. существование нейтрона, стал днем рождения новой отрасли физики — нейтронной физики. Развитие ее привело в конечном итоге к практическому использованию атомной энергии.

В этом же знаменательном году советский физик Дмитрий Иваненко и независимо от него немецкий физик Вернер Гайзенберг разработали теорию атомного ядра. Основным выводом их теории было то, что нейтроны входят в состав ядра атома.

Теперь все оказалось на своем месте. Стал понятен атомный вес элемента. Он определяется суммой нейтронов и протонов в ядре атома. Гелий стоит на втором месте в таблице Менделеева. Значит, в его ядре два протона. Но атом гелия вчетверо тяжелее атома водорода и его атомный вес равен четырем. Значит, в его ядре, кроме двух протонов, имеются

еще два нейтрона, масса которых примерно такая же, как и масса протонов. Теперь расчеты сошлись.

Стало также понятным странное поведение излучения бериллия. Альфа-частицы при попадании в его ядра выбивали из них нейтроны. Эти нейтроны и были замечены учеными.

С 1932 г. все дальнейшие достижения в области изучения атома неразрывно связаны с изучением и использованием свойств нейтронов. Поэтому в биографию атома 1932 год вошел как одна из самых важных дат.

«Великое научное событие — открытие в 1934 г. господином и госпожой Жолио-Кюри искусственных радиоэлементов — было одним из решающих и крупнейших по своему значению этапов в развитии современной физики»

Французский физик МОРИС де БРОЙЛЬ

Тот, кто въезжал в Москву со стороны Внуковского аэропорта, наверно, обратил внимание на магазин с очень необычным названием, расположенный по дороге к центру Москвы. На вывеске магазина огромными буквами выведено:

И З О Т О П Ы

Этот магазин открылся недавно, в конце 1959 г. Но он уже приобрел широкую известность во всем мире. Здесь все необычно. Начнем с того, как покупаются товары в этом магазине. В обычном магазине вас никто не спрашивает, кто вы, где вы работаете и имеете ли право покупать ту или иную понравившуюся вам вещь. А здесь вас обязательно спросят. Более того, потребуют справку о том, что вы имеете право покупать товары в этом магазине. Не бюрократизм ли это? Нет, все правильно; иначе и не может быть.

А покупатели? Они тоже необычные. Это представители заводов, фабрик, научно-исследовательских институтов. Нередко здесь можно встретить и иностранных покупа­телей. Они тоже приехали в СССРза продукцией, продаваемой в магазине.

А сотрудники магазина? Ни в каком другом магазине вы не встретите такую должность, как научный руководитель магазина. А здесь она есть. Подавляющее большинство продавцов — инженеры и техники. И это тоже необычно.

Так что же такое изотопы? Рассказывая биографию атома, мы пока о них не упоминали. Но, даже не зная еще, что это такое, можно с уверенностью сказать, что раз существует магазин, значит, существует и рынок сбыта его товаров. Значит, продукция, продаваемая в магазине, широко используется потребителями. Ведь бессмысленно же открывать магазин без уверенности, что будут покупатели! Другими словами, только один факт существования такого магазина говорит о широком использовании изотопов в Советском Союзе и других странах.

Но при чем здесь магазин? И какое он имеет отношение к биографии атома? Самое непосредственное. Существование этого магазина, широкое использование человеком изотопов стало возможным благодаря следующему в биографии атома открытию, сделанному за 25 лет до открытия магазина, в 1934 г. Это открытие принадлежит знаменитому французскому ученому-физику, пламенному борцу за мир — Фредерику Жолио-Кюри. Об этом открытии мы и хотим рассказать.

Мы уже знаем, что атомный вес элементов определяется суммой нейтронов и протонов в их ядрах. А в таблице у большинства элементов атомные веса не целые, а дробные. Например, у калия точный атомный вес 39,1, у урана— 238,07. На первый взгляд это непонятно. Ведь не может же быть в ядре, например, одна десятая протона или семь сотых нейтрона?

Этот вопрос давно уже мучил ученых. Даже когда они не знали о существовании нейтронов и протонов, дробные атомные веса элементов вызывали у них недоумение. Химики, определявшие атомные веса элементов, вначале думали, что дробные числа объясняются неточностью опытов по определению атомного веса элементов. Но постепенно они убедились в том, что дело не в точности измерений, а в чем-то другом.

Современник Менделеева, выдающийся русский ученый Бутлеров, выдвинул предположение, что у каждого химического элемента имеется несколько разновидностей атомов, отличающихся только атомным весом. Поскольку эти разновидности атомов встречаются с разной вероятностью, то в среднем и получаются у элементов дробные числа. Химические же свойства у этих разновидностей элементов абсолютно одинаковые. Поэтому они и стоят в одной клетке в таблице Менделеева.