Биография атома
Шрифт:
Таким образом, только с открытием радия были получены первые данные о том, что внутри атома содержится великая сила. Разгадать ее и научиться ею пользоваться— такова была задача науки.
Как-то раз...
Приехавшие в Лондон после открытия радия и полония Мария и Пьер Кюри были приглашены на блестящий банкет, устроенный в их честь английскими аристократами.
Мария и Пьер, очень скромно одетые, никогда не бывавшие на светских приемах, чувствовали себя очень стесненно. Мария, у которой не было даже обручального кольца, с неподдельным интересом разглядывала драгоценности, украшавшие светских женщин. Но вдруг она с удивлением заметила, что и Пьер внимательно разглядывает эти сверкающие бриллианты,
Когда они вернулись домой, Мария спросила у мужа о причине столь странного поведения его на банкете.
— Не зная, чем заняться,— ответил Пьер,— я придумал себе развлечение: стал высчитывать, сколько лабораторий можно построить за камни, обвивающие шею каждой из присутствующих дам.
1899 год
Чего не заметил Беккерелъ
Открытие явления радиоактивности взбудоражило умы ученых. Во всех физических лабораториях мира только и говорили о таинственных лучах. Но что представляют они собой, было неясно. Путь к открытию тайны лежал через исследование этих лучей. Основные свойства лучей были быстро изучены. Они засвечивали фотопластинки, хорошо проходили сквозь тонкие слои веществ, но задерживались толстыми. Под их действием воздух становился проводником электрического тока.
Но что представляли собой лучи, никто не знал. Попробовали воздействовать на них электрическими и магнитными полями. Оказалось, что под их действием лучи отклонялись в сторону: положительный заряд притягивал, отрицательный — отталкивал. Беккерель, который первым проделал этот опыт в 1899 г., решил, что лучи, испускаемые ураном и радием, состоят из отрицательно заряженных частиц. И он был прав, но только частично: ученый не заметил еще два сорта лучей.
Первая разгадка тайны
В Англии в это время изучением лучей занимался впоследствии знаменитый английский физик Резерфорд. Это был замечательный ученый, вписавший много ярких страниц в биографию атома. Мы о нем еще расскажем. А в тот год (1899) он работал под руководством своего учителя Джозефа Томсона и только еще начинал свою научную деятельность. Учитель и ученик поставили перед собой цель — найти ключ к решению задачи о строении вещества и о природе электричества. Для достижения этой цели они предприняли тщательное изучение лучей.
Резерфорд решил выяснить, чем отличаются друг от друга рентгеновы и беккерелевы лучи. Для этого он воздействовал на лучи магнитным полем. Опыт показал, что беккерелевы лучи под действием магнитного поля отклоняются, а рентгеновы — нет. Затем Резерфорд поставил на пути беккерелевых лучей тонкую алюминиевую пластинку и обнаружил, что интенсивность излучения резко уменьшилась. На пути прошедших через пластинку лучей он поставил опять точно такую же пластинку. Интенсивность лучей еще больше уменьшилась, но в значительно меньшей степени, чем в первом случае. Это навело Резерфорда на размышление: ведь если бы беккерелевы лучи были одного сорта, то после прохождения пластинок одинаковой толщины токи ослаблялись бы в одно и то же число раз. Полученные результаты не подтверждали этого. Значит, решил Резерфорд, в состав беккерелевых лучей входят два сорта лучей. Лучи одного сорта, которые проходят через алюминиевую пластинку, он назвал бета-лучами, а лучи, отсеивающиеся пластинкой,— альфа-лучами. Это и была та часть излучения, которую не заметил Беккерель. Альфа-лучи вели себя противоположно бета-лучам. В то время как бета- лучи притягивались электрическим полем, альфа-лучи отталкивались этим же полем в противоположную сторону. И
Но Резерфорд не заметил еще одну часть беккерелевых лучей. Английский физик Виллард вскоре обнаружил ее. Эти лучи уже не отклонялись ни магнитным, ни электрическим полями. Так же вели себя и рентгеновы лучи. Значит, и те, и другие состояли из незаряженных частиц. Виллард назвал их гамма-лучами.
Итак, завеса над тайной беккерелевых лучей приоткрылась. Ученые установили, что эти лучи сложные. И состоят они из альфа-, бета- и гамма-лучей.
1900 год
Вот так штука!
Резерфорд продолжал изучать радиоактивность.
Но теперь он уже работал с радием. Не без труда ученый достал мизерное количество радиевого W препарата. Великие и бескорыстные труженики науки Мария и Пьер Кюри прислали Резерфорду немного радиевой соли. А ведь у них самих ее было так мало...
Тогда уже стало известно, что лучи радия ведут себя точно так же, как и беккерелевы лучи. Только первые намного интенсивнее. Значит, эти лучи также состояли из альфа-, бета- и гамма-лучей. Но поскольку радиевые лучи намного интенсивнее, то с ними легче проводить опыты.
Теперь Резерфорд стал изучать природу радиевых лучей. И точно установил, что альфа- и бета-лучи состоят соответственно из положительно и отрицательно заряженных частиц.
Потом он заинтересовался возникновением явления проводимости воздуха под действием радиевых лучей. А не собрать ли отдельно воздух из пробирки, в которой находится соль радия, и проверить его? Сказано — сделано. Он отобрал воздух из пробирки и проверил его радиоактивность. Но что это? Радия нет, а воздух продолжает излучать лучи. Вот так штука! Но прошло несколько дней, и этот воздух перестал излучать. Удивительно! Снова загадка.
Если бы знали алхимики...
Но при чем тут алхимики? Ведь мы уже добрались до XX в. А об алхимиках уже тогда вспоминали не более, как о курьезном эпизоде в биографии атома.
Но дело в следующем. Когда Резерфорд обнаружил, что воздух, взятый из пробирки с радием, излучает так же, как и радий, он подумал: а не содержит ли этот воздух какой-то радиоактивный невидимый газ? На эту мысль его натолкнул сразу же вспомнившийся случай, о котором перед этим сообщил американский ученый Оуэнс. Оуэнс изучал радиоактивность радия. Но вдруг неожиданно открылась форточка, подул сквозняк и излучение куда-то пропало. Не мог же легкий ветерок сдуть лучи? Сквозняк мог сдуть только излучающий газ. Значит, надо искать этот газ в воздухе, который взят из пробирки с радием. Целый год бился Резерфорд над поисками таинственного газообразного вещества. Дело осложнялось тем, что после отбора воздуха из пробирки с радием этот газ через несколько дней исчезал. Исчезал без всяких следов, без остатка.
Много раз отбирал Резерфорд воздух из объема, в котором находился радий. И каждый раз этот воздух быстро терял радиоактивность. И Резерфорд почти уже не сомневался в том, что из твердого радия получается какой-то радиоактивный газ.
Терпение и настойчивость пытливого и талантливого ученого победили. Исчезающий газ был обнаружен. Это был новый химический элемент.
Резерфорд доказал, что этот элемент образуется из радия. Он назвал его эманацией (т. е. истечением) радия. Вскоре этот газ получил название — радон. Радий непрерывно выделяет радон, который, как и радий, является радиоактивным.