А-бомба
Шрифт:
Делим не только атом, но и атомное ядро. Ядро атома состоит из протонов, положительно заряженных частиц, и нейтронов — частиц, примерно равных протонам по массе, но не имеющих электрического заряда. В каждом атоме число Протонов внутри ядра равно числу электронов в оболочке.
Число нейтронов в ядрах атомов одного и того же химического элемента может быть неодинаковым. Разновидности химического элемента, различающиеся по числу нейтронов в ядре атома, называются изотопами этого элемента. Так, кроме обычного ядра атома водорода, представляющего собой один протон, встречаются ядра водорода, состоящие из протона и нейтрона. Водород, имеющий такое ядро (дейтерий),
В США любят говорить, что атом — уроженец Америки. Но это не так.
На рубеже XIX и XX вв. расщеплением атома занимались главным образом европейские ученые. Английский ученый В. Томсон предложил модель, согласно которой атом Состоит из положительно заряженного вещества, внутри которого вкраплены электроны. По Томсону, атом напоминает пудинг с изюмом. Томсоновскую модель атома нельзя было проверить непосредственно, но в её пользу свидетельствовали некоторые аналогии.
Француз А. Беккерель открыл радиоактивность в 1896 г. Он показал, что все соединения урана радиоактивны, причем активность примерно пропорциональна количеству содержащегося в них урана.
Французы П. и М. Кюри открыли радиоактивный элемент радий в 1898 г. Они сообщили, что им удалось выделить из урановых отходов «вещество, содержащее… некоторый новый элемент, сообщающий ему свойство радиоактивности и очень близкий по своим химическим свойствам к барию».
Радиоактивность радия примерно в миллион раз больше радиоактивности урана. Без открытия радия большая часть последующих работ была бы невозможна и, быть может, по сей день мы продолжали бы поиски объяснения радиоактивности.
Англичанин Э. Резерфорд в 1902 г. разработал теорию радиоактивного распада, в 1911 г. открыл атомное ядро и в 1919 г. наблюдал искусственное превращение ядер.
А. Эйнштейн, живший до 1933 г. в Германии, в 1905 г. разработал принцип эквивалентности массы и энергии. Он связал воедино оба эти понятия и доказал, что определенному количеству материи соответствует определенное количество энергии.
Датчанин Н. Бор в 1913 г. разработал теорию строения атома, которая легла в основу физической модели устойчивого атома. Он принял за основу модель атома Резерфорда и предположил, что процесс излучения есть квантовое явление. Бор считал, что «классическая электродинамика недостаточна для описания систем атомного размера», поскольку модель атома Резерфорда неустойчива с точки зрения классической электродинамики.
Дж. Кокрофт и Э. Уолтон (Англия) в 1932 г. экспериментальным путем подтвердили теорию Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии.
Дж. Чедвик (Англия) в 1932 г. открыл новую элементарную частицу нейтрон.
Д. Д. Иваненко (СССР) в 1932 г. выдвинул гипотезу о строении атомного ядра из протонов и нейтронов.
И. и Ф. Жолио-Кюри (Франция) в 1933 г. впервые искусственно получили радиоизотопы.
Э. Ферми (Италия) в 1934 г. первым использовал нейтроны для бомбардировки атомного ядра.
С этого времени ядерная физика стала быстро развиваться.
В 1937 г. И. Кюри (Франция) открыла деление урана под действием медленных нейтронов. Какие элементы рождаются, когда ядро атома урана захватывает
Процесс деления объяснил советский ученый Я. И. Френкель с помощью так называемой капельной модели ядра. В ее основе лежит представление о сходстве свойств ядра и капли «ядерной жидкости», удерживаемой в равновесии силами поверхностного натяжения.
Об этом мы сейчас и расскажем…
В 1938 г. в Риме, на конгрессе Национального химического объединения Ф. Жолио-Кюри познакомился с О. Ганом, авторитетным химиком, работавшим в Химическом институте Общества кайзера Вильгельма, и обсуждал с ним работу И. Кюри и П. Савича. Ган сомневался в правильности вывода, сделанного И. Кюри.
— Я восхищаюсь вашей женой, — говорил О. Ган, — я весьма дружелюбно отношусь к ней. Но на этот раз она ошиблась. Посоветуйте мадам Жолио проверить. Впрочем, я повторю ее опыты и надеюсь в скором времени доказать ей, что она неправа.
Вернувшись в Берлин, Ган проделал те же опыты.
Немало великих открытий в истории науки кажутся случайными, и, действительно, они нередко были следствием счастливого стечения обстоятельств, хотя в науке, по словам Планка, никогда не существовало «счастья без заслуг».
Ган и Штрассман облучили уран нейтронами и тщательно проверили результаты И. Кюри. И, несмотря на то что Ган долго не соглашался с этими результатами, ему в конце концов пришлось признать: И. Кюри права. Да, там был лантан, а в числе продуктов распада урана оказался еще и сосед лантана барий. В книге «Искусственные элементы», вышедшей в 1948 г., О. Ган писал: «Осенью 1938 г. мы — Штрассман и я, — основываясь на опытах Кюри и Савича, пришли к удивительным результатам. Мы выделили три щелочных металла, которые вначале приняли за искусственные изотопы радия. Уже одно это было бы достойно удивления, потому что радий с зарядом ядра 88 вовсе не является близким соседом урана. Но результаты оказались еще непонятнее. Ни одним из известных методов разделения радия и бария, нам не удалось отделить наши «изотопы радия»… Контрольные опыты, в которых мы смешивали свои искусственные «изотопы радия» с его природными изотопами, а потом их разделяли, наконец разрешили проблему. Природный радий удалось отделить от бария, а искусственные «изотопы радия» — нет. Таким образом мы пришли к выводу, что щелочноземельный элемент, образующийся при воздействии нейтронов на уран, — не радий, а барий. Это был совершенно неожиданный результат…».
Результат для химиков был бесспорным, а для физиков необъяснимым. Снова загадка, и снова пришлось признать, что И. Кюри права. Ган и Штрассман отправили в научный журнал заметку, в которой писали: «Как химики, мы принуждены определенно заявить, что новые вещества (подразумеваются продукты деления урана. — Авт.) ведут себя не как радий, а как барий». Это сообщение, опубликованное 6 января 1939 г., заинтересовало ученых.
Ган и Штрассман недоумевали, обнаружив странный, но бесспорный факт, и не отважились допустить мысль, что открыли новый физический процесс, связанный с освобождением громадной энергии. Результаты этих опытов были объяснены другими учеными.