Bago ang triple art, iyon ay, tungkol sa pagtuklas ng artificial radioactivity

Paminsan-minsan sa kasaysayan ng pisika ay may mga "kahanga-hangang" taon kapag ang magkasanib na pagsisikap ng maraming mga mananaliksik ay humantong sa isang serye ng mga pagtuklas ng tagumpay. Gayon din ang 1820, ang taon ng kuryente, 1905, ang mahimalang taon ng apat na papel ni Einstein, 1913, ang taon na nauugnay sa pag-aaral ng istraktura ng atom, at sa wakas ay 1932, nang ang isang serye ng mga teknikal na pagtuklas at pagsulong sa paglikha ng nuclear physics.

bagong kasal

Irene, ang panganay na anak na babae nina Marie Skłodowska-Curie at Pierre Curie, ay ipinanganak sa Paris noong 1897 (1). Hanggang sa edad na labindalawa, pinalaki siya sa bahay, sa isang maliit na "paaralan" na nilikha ng mga kilalang siyentipiko para sa kanyang mga anak, kung saan mayroong halos sampung mag-aaral. Ang mga guro ay sina: Marie Sklodowska-Curie (physics), Paul Langevin (matematika), Jean Perrin (chemistry), at ang humanities ay pangunahing itinuro ng mga ina ng mga estudyante. Ang mga aralin ay karaniwang nagaganap sa mga tahanan ng mga guro, habang ang mga bata ay nag-aaral ng pisika at kimika sa mga tunay na laboratoryo.

Kaya, ang pagtuturo ng pisika at kimika ay ang pagkuha ng kaalaman sa pamamagitan ng mga praktikal na aksyon. Ang bawat matagumpay na eksperimento ay nalulugod sa mga batang mananaliksik. Ang mga ito ay tunay na mga eksperimento na kailangang maunawaan at maingat na isagawa, at ang mga bata sa laboratoryo ni Marie Curie ay kailangang nasa huwarang kaayusan. Ang teoretikal na kaalaman ay kailangan ding makuha. Ang pamamaraan, bilang ang kapalaran ng mga mag-aaral ng paaralang ito, na kalaunan ay mahusay at natitirang mga siyentipiko, ay napatunayang epektibo.

2. Frederic Joliot (Larawan ni Harcourt)

Bukod dito, ang lolo ni Irena sa ama, isang doktor, ay nagtalaga ng maraming oras sa naulilang apo ng kanyang ama, na nagsasaya at nagdagdag sa kanyang natural na edukasyon sa agham. Noong 1914, nagtapos si Irene mula sa pangunguna sa Collège Sévigné at pumasok sa faculty ng matematika at agham sa Sorbonne. Ito ay kasabay ng pagsisimula ng Unang Digmaang Pandaigdig. Noong 1916 sumama siya sa kanyang ina at magkasama silang nag-organisa ng radiological service sa French Red Cross. Pagkatapos ng digmaan, nakatanggap siya ng bachelor's degree. Noong 1921, nai-publish ang kanyang unang gawaing pang-agham. Siya ay nakatuon sa pagpapasiya ng atomic mass ng chlorine mula sa iba't ibang mineral. Sa kanyang karagdagang mga aktibidad, nagtrabaho siya nang malapit sa kanyang ina, na nakikitungo sa radyaktibidad. Sa kanyang disertasyon ng doktor, na ipinagtanggol noong 1925, pinag-aralan niya ang mga particle ng alpha na ibinubuga ng polonium.

Frederic Joliot ipinanganak noong 1900 sa Paris (2). Mula sa edad na walong nag-aral siya sa So, nanirahan sa isang boarding school. Noong panahong iyon, mas gusto niya ang sports kaysa pag-aaral, lalo na ang football. Pagkatapos ay humalili siya sa pag-aaral sa dalawang high school. Tulad ni Irene Curie, maaga siyang nawalan ng ama. Noong 1919 naipasa niya ang pagsusulit sa École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (School of Industrial Physics at Industrial Chemistry ng Lungsod ng Paris). Nagtapos siya noong 1923. Nalaman ng kanyang propesor, si Paul Langevin, ang mga kakayahan at birtud ni Frederick. Pagkatapos ng 15 buwan ng serbisyo militar, sa utos ni Langevin, siya ay hinirang na personal na katulong sa laboratoryo kay Marie Skłodowska-Curie sa Radium Institute na may grant mula sa Rockefeller Foundation. Doon niya nakilala si Irene Curie, at noong 1926 nagpakasal ang mga kabataan.

Nakumpleto ni Frederick ang kanyang disertasyon ng doktor sa electrochemistry ng radioactive elements noong 1930. Ilang sandali pa, itinuon na niya ang kanyang mga interes sa pananaliksik ng kanyang asawa, at pagkatapos ipagtanggol ang disertasyon ng doktora ni Frederick, nagtulungan na sila. Ang isa sa kanilang mga unang mahalagang tagumpay ay isang paghahanda ng polonium, na isang malakas na mapagkukunan ng mga particle ng alpha, i.e. helium nuclei.(₂⁴Siya). Nagsimula sila sa isang hindi maikakailang pribilehiyong posisyon, dahil si Marie Curie ang nagtustos sa kanyang anak na babae ng malaking bahagi ng polonium. Inilarawan sila ni Lew Kowarsky, ang kanilang katuwang sa ibang pagkakataon, tulad ng sumusunod: Si Irena ay "isang mahusay na technician", "nagtrabaho siya nang napakaganda at maingat", "malalim niyang naunawaan ang kanyang ginagawa." Ang kanyang asawa ay nagkaroon ng "mas nakasisilaw, mas mataas na imahinasyon". "Kinapupunan nila ang isa't isa nang perpekto at alam ito." Mula sa punto ng view ng kasaysayan ng agham, ang pinaka-kawili-wili para sa kanila ay dalawang taon: 1932-34.

Halos natuklasan nila ang neutron

Ang "halos" ay napakahalaga. Nalaman nila ang malungkot na katotohanang ito sa lalong madaling panahon. Noong 1930 sa Berlin, dalawang Aleman - Walter Bothe i Hubert Becker - Inimbestigahan kung paano kumikilos ang mga light atom kapag binomba ng mga alpha particle. Beryllium Shield (₄⁹Be) kapag binomba ng mga alpha particle ay naglalabas ng sobrang matalim at mataas na enerhiya na radiation. Ayon sa mga eksperimento, ang radiation na ito ay dapat na malakas na electromagnetic radiation.

Sa yugtong ito, hinarap nina Irena at Frederick ang problema. Ang kanilang pinagmumulan ng mga particle ng alpha ay ang pinakamalakas kailanman. Gumamit sila ng cloud chamber upang obserbahan ang mga produkto ng reaksyon. Sa pagtatapos ng Enero 1932, inihayag nila sa publiko na ang mga gamma ray ang nagpatumba ng mga proton na may mataas na enerhiya mula sa isang sangkap na naglalaman ng hydrogen. Hindi pa nila naiintindihan kung ano ang nasa kanilang mga kamay at kung ano ang nangyayari.. Pagkatapos magbasa James Chadwick (3) sa Cambridge siya ay agad na nagsimulang magtrabaho, iniisip na ito ay hindi gamma radiation sa lahat, ngunit ang mga neutron ay hinulaang ni Rutherford ilang taon nang maaga. Matapos ang isang serye ng mga eksperimento, nakumbinsi siya sa pagmamasid sa neutron at nalaman na ang masa nito ay katulad ng sa proton. Noong Pebrero 17, 1932, nagsumite siya ng tala sa journal Nature na pinamagatang "The Possible Existence of the Neutron."

Ito ay talagang isang neutron, bagaman naniniwala si Chadwick na ang neutron ay binubuo ng isang proton at isang elektron. Noong 1934 lamang niya naunawaan at napatunayan na ang neutron ay isang elementarya na butil. Si Chadwick ay ginawaran ng Nobel Prize sa Physics noong 1935. Sa kabila ng pagkaunawa na hindi nila nakuha ang isang mahalagang pagtuklas, ipinagpatuloy ng Joliot-Curies ang kanilang pananaliksik sa lugar na ito. Napagtanto nila na ang reaksyong ito ay gumawa ng gamma ray bilang karagdagan sa mga neutron, kaya isinulat nila ang reaksyong nuklear:

, kung saan ang Ef ay ang enerhiya ng gamma-quantum. Ang mga katulad na eksperimento ay isinagawa sa ₉¹⁹F.

Nawalan na naman ng pagbubukas

Ilang buwan bago ang pagkatuklas ng positron, si Joliot-Curie ay may mga larawan ng, bukod sa iba pang mga bagay, isang hubog na landas, na parang ito ay isang elektron, ngunit umiikot sa kabaligtaran ng direksyon ng elektron. Ang mga litrato ay kinuha sa isang fog chamber na matatagpuan sa isang magnetic field. Batay dito, napag-usapan ng mag-asawa ang tungkol sa mga electron na papunta sa dalawang direksyon, mula sa pinagmulan at sa pinagmulan. Sa katunayan, ang mga nauugnay sa direksyon "patungo sa pinagmulan" ay mga positron, o mga positibong electron na lumalayo sa pinagmulan.

Samantala, sa Estados Unidos noong huling bahagi ng tag-araw ng 1932, Carl David Anderson (4), ang anak ng mga Swedish na imigrante, ay nag-aral ng cosmic rays sa isang cloud chamber sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field. Ang mga cosmic ray ay dumarating sa Earth mula sa labas. Anderson, upang makatiyak sa direksyon at paggalaw ng mga particle, sa loob ng silid ay dumaan ang mga particle sa pamamagitan ng isang metal plate, kung saan nawala ang ilang enerhiya. Noong Agosto 2, nakakita siya ng isang tugaygayan, na walang alinlangan na binibigyang-kahulugan niya bilang isang positibong elektron.

Kapansin-pansin na dati nang hinulaang ni Dirac ang teoretikal na pagkakaroon ng naturang particle. Gayunpaman, hindi sinunod ni Anderson ang anumang mga teoretikal na prinsipyo sa kanyang pag-aaral ng mga cosmic ray. Sa kontekstong ito, tinawag niyang aksidente ang kanyang pagtuklas.

Muli, kinailangan ni Joliot-Curie na tiisin ang isang hindi maikakaila na propesyon, ngunit nagsagawa ng karagdagang pananaliksik sa lugar na ito. Natagpuan nila na ang gamma-ray photon ay maaaring mawala malapit sa isang mabigat na nucleus, na bumubuo ng isang pares ng electron-positron, tila alinsunod sa sikat na formula ni Einstein na E = mc2 at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya at momentum. Nang maglaon, pinatunayan mismo ni Frederick na mayroong proseso ng pagkawala ng isang pares ng electron-positron, na nagbunga ng dalawang gamma quanta. Bilang karagdagan sa mga positron mula sa mga pares ng electron-positron, mayroon silang mga positron mula sa mga reaksyong nuklear.

5. Ikapitong Kumperensya ng Solvay, 1933

Nakaupo sa front row: Irene Joliot-Curie (pangalawa mula kaliwa),

Maria Skłodowska-Curie (ikalima mula sa kaliwa), Lise Meitner (pangalawa mula sa kanan).

artipisyal na radyaktibidad

Ang pagtuklas ng artipisyal na radyaktibidad ay hindi isang agarang pagkilos. Noong Pebrero 1933, sa pamamagitan ng pagbomba sa aluminyo, fluorine, at pagkatapos ay sodium na may mga alpha particle, nakuha ni Joliot ang mga neutron at hindi kilalang isotopes. Noong Hulyo 1933, inihayag nila na, sa pamamagitan ng pag-iilaw ng aluminyo na may mga particle ng alpha, naobserbahan nila hindi lamang ang mga neutron, kundi pati na rin ang mga positron. Ayon kina Irene at Frederick, ang mga positron sa reaksyong nuklear na ito ay hindi maaaring nabuo bilang resulta ng pagbuo ng mga pares ng electron-positron, ngunit kailangang magmula sa atomic nucleus.

Ang Seventh Solvay Conference (5) ay naganap sa Brussels noong Oktubre 22-29, 1933. Tinawag itong "The Structure and Properties of Atomic Nuclei". Ito ay dinaluhan ng 41 physicist, kabilang ang mga pinakakilalang eksperto sa larangang ito sa mundo. Iniulat ni Joliot ang mga resulta ng kanilang mga eksperimento, na nagsasabi na ang pag-iilaw ng boron at aluminyo na may mga alpha ray ay gumagawa ng alinman sa isang neutron na may positron o isang proton.. Sa kumperensyang ito Lisa Meitner Sinabi niya na sa parehong mga eksperimento sa aluminyo at fluorine, hindi siya nakakuha ng parehong resulta. Sa interpretasyon, hindi niya ibinahagi ang opinyon ng mag-asawa mula sa Paris tungkol sa nuklear na kalikasan ng pinagmulan ng mga positron. Gayunpaman, nang bumalik siya sa trabaho sa Berlin, muli niyang isinagawa ang mga eksperimentong ito at noong Nobyembre 18, sa isang liham kay Joliot-Curie, inamin niya na ngayon, sa kanyang opinyon, ang mga positron ay talagang lumilitaw mula sa nucleus.

Bilang karagdagan, ang kumperensyang ito Francis Perrin, ang kanilang kapantay at mabuting kaibigan mula sa Paris, ay nagsalita sa paksa ng mga positron. Nalaman mula sa mga eksperimento na nakakuha sila ng tuluy-tuloy na spectrum ng mga positron, katulad ng spectrum ng mga beta particle sa natural na radioactive decay. Ang karagdagang pagsusuri ng mga enerhiya ng mga positron at neutron ay dumating si Perrin sa konklusyon na ang dalawang paglabas ay dapat makilala dito: una, ang paglabas ng mga neutron, na sinamahan ng pagbuo ng isang hindi matatag na nucleus, at pagkatapos ay ang paglabas ng mga positron mula sa nucleus na ito.

Pagkatapos ng kumperensya, itinigil ni Joliot ang mga eksperimentong ito nang halos dalawang buwan. At pagkatapos, noong Disyembre 1933, inilathala ni Perrin ang kanyang opinyon sa bagay na iyon. Kasabay nito, sa Disyembre din Enrico Fermi iminungkahi ang teorya ng beta decay. Ito ay nagsilbing teoretikal na batayan para sa interpretasyon ng mga karanasan. Noong unang bahagi ng 1934, ipinagpatuloy ng mag-asawa mula sa kabisera ng Pransya ang kanilang mga eksperimento.

Eksaktong noong Enero 11, Huwebes ng hapon, kumuha si Frédéric Joliot ng aluminum foil at binomba ito ng mga alpha particle sa loob ng 10 minuto. Sa unang pagkakataon, gumamit siya ng Geiger-Muller counter para sa pagtuklas, at hindi ang fog chamber, tulad ng dati. Napansin niya nang may pagtataka na habang inalis niya ang pinagmumulan ng mga particle ng alpha mula sa foil, ang pagbibilang ng mga positron ay hindi huminto, ang mga counter ay patuloy na nagpapakita sa kanila, tanging ang kanilang bilang ay nabawasan nang husto. Natukoy niya na ang kalahating buhay ay 3 minuto at 15 segundo. Pagkatapos ay binawasan niya ang enerhiya ng mga particle ng alpha na nahuhulog sa foil sa pamamagitan ng paglalagay ng lead brake sa kanilang landas. At nakakuha ito ng mas kaunting mga positron, ngunit ang kalahating buhay ay hindi nagbago.

Pagkatapos ay sumailalim siya sa boron at magnesium sa parehong mga eksperimento, at nakakuha ng kalahating buhay sa mga eksperimentong ito na 14 minuto at 2,5 minuto, ayon sa pagkakabanggit. Kasunod nito, ang mga naturang eksperimento ay isinagawa gamit ang hydrogen, lithium, carbon, beryllium, nitrogen, oxygen, fluorine, sodium, calcium, nickel at silver - ngunit hindi niya napansin ang isang katulad na kababalaghan tulad ng para sa aluminyo, boron at magnesiyo. Ang Geiger-Muller counter ay hindi nakikilala sa pagitan ng positibo at negatibong sisingilin na mga particle, kaya napatunayan din ni Frédéric Joliot na ito ay aktwal na nakikitungo sa mga positibong electron. Mahalaga rin ang teknikal na aspeto sa eksperimentong ito, ibig sabihin, ang pagkakaroon ng malakas na pinagmumulan ng mga alpha particle at ang paggamit ng sensitibong charged particle counter, gaya ng Geiger-Muller counter.

Tulad ng naunang ipinaliwanag ng pares ng Joliot-Curie, ang mga positron at neutron ay inilabas nang sabay-sabay sa naobserbahang pagbabagong nuklear. Ngayon, kasunod ng mga mungkahi ni Francis Perrin at pagbabasa ng mga pagsasaalang-alang ni Fermi, napagpasyahan ng mag-asawa na ang unang reaksyong nuklear ay gumawa ng hindi matatag na nucleus at isang neutron, na sinusundan ng beta at pagkabulok ng hindi matatag na nucleus na iyon. Upang maisulat nila ang mga sumusunod na reaksyon:

Napansin ng mga Joliots na ang mga nagresultang radioactive isotopes ay masyadong maikli ang kalahating buhay upang umiral sa kalikasan. Inihayag nila ang kanilang mga resulta noong Enero 15, 1934, sa isang artikulo na pinamagatang "Isang Bagong Uri ng Radyoaktibidad". Noong unang bahagi ng Pebrero, nagtagumpay sila sa pagtukoy ng phosphorus at nitrogen mula sa unang dalawang reaksyon mula sa nakolektang maliliit na dami. Sa lalong madaling panahon nagkaroon ng propesiya na mas maraming radioactive isotopes ang maaaring gawin sa mga reaksyon ng nuclear bombardment, sa tulong din ng mga proton, deuteron at neutron. Noong Marso, tumaya si Enrico Fermi na ang mga ganitong reaksyon ay malapit nang maisagawa gamit ang mga neutron. Hindi nagtagal, siya mismo ang nanalo sa taya.

Sina Irena at Frederick ay ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry noong 1935 para sa "synthesis ng bagong radioactive elements". Ang pagtuklas na ito ay nagbigay daan para sa paggawa ng mga artificially radioactive isotopes, na nakahanap ng maraming mahalaga at mahalagang aplikasyon sa pangunahing pananaliksik, medisina, at industriya.

Sa wakas, ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit ng mga physicist mula sa USA, Ernest Lawrence kasama ang mga kasamahan mula sa Berkeley at mga mananaliksik mula sa Pasadena, kung saan ay isang Pole na nasa isang internship Andrzej Soltan. Ang pagbibilang ng mga pulso ng mga counter ay naobserbahan, kahit na ang accelerator ay tumigil na sa paggana. Hindi nila nagustuhan ang bilang na ito. Gayunpaman, hindi nila napagtanto na sila ay nakikitungo sa isang mahalagang bagong kababalaghan at kulang sila sa pagtuklas ng artipisyal na radyaktibidad ...