Uchlik san'atidan oldin, ya'ni sun'iy radioaktivlikni kashf qilish haqida

Vaqti-vaqti bilan fizika tarixida ko'plab tadqiqotchilarning birgalikdagi sa'y-harakatlari bir qator yutuq kashfiyotlariga olib keladigan "ajoyib" yillar bo'ladi. 1820 yil, elektr energiyasi yili, 1905 yil, Eynshteynning to'rtta maqolasining mo''jizaviy yili, 1913 yil, atom tuzilishini o'rganish bilan bog'liq bo'lgan yil va nihoyat, 1932 yil, bir qator texnik kashfiyotlar va yutuqlar. yadro energetikasi yaratildi.fizika.

yangi turmush qurganlar

Irene, Mari Skłodowska-Kyuri va Per Kyurining to'ng'ich qizi, 1897 yilda Parijda tug'ilgan (1). O‘n ikki yoshigacha u uyda, o‘nga yaqin shogirdlari bo‘lgan atoqli olimlar tomonidan farzandlari uchun yaratilgan kichik “maktab”da tarbiyalangan. O'qituvchilar: Mari Sklodovska-Kyuri (fizika), Pol Langevin (matematika), Jan Perren (kimyo), gumanitar fanlarni asosan o'quvchilarning onalari o'qidilar. Darslar odatda o'qituvchilarning uylarida o'tkazildi, bolalar esa fizika va kimyo fanlarini haqiqiy laboratoriyalarda o'rganishdi.

Demak, fizika va kimyo fanlarini o`qitish bilimlarni amaliy harakatlar orqali egallash edi. Har bir muvaffaqiyatli tajriba yosh tadqiqotchilarni quvontirdi. Bu tushunilishi va diqqat bilan bajarilishi kerak bo'lgan haqiqiy tajribalar edi va Mari Kyuri laboratoriyasidagi bolalar namunali tartibda bo'lishi kerak edi. Nazariy bilimlarni ham egallash kerak edi. Usul, bu maktab o'quvchilari, keyinchalik yaxshi va ko'zga ko'ringan olimlar taqdiri sifatida samarali bo'ldi.

2. Frederik Joliot (Harkort fotosurati)

Bundan tashqari, Irenaning otasi bo'lgan bobosi shifokor, otasining etim qolgan nabirasiga ko'p vaqtini bag'ishlagan, zavqlanib, tabiiy fanlar bo'yicha bilimini to'ldiradi. 1914-yilda Iren kashshof Sevinye kollejini tugatdi va Sorbonnaning matematika va fan fakultetiga o‘qishga kirdi. Bu Birinchi jahon urushining boshlanishiga to'g'ri keldi. 1916 yilda u onasiga qo'shildi va ular birgalikda Frantsiya Qizil Xochda radiologik xizmatni tashkil qilishdi. Urushdan keyin u bakalavr darajasini oldi. 1921 yilda uning birinchi ilmiy ishi nashr etildi. U turli minerallardan xlorning atom massasini aniqlashga bag'ishlangan. Keyingi faoliyatida u onasi bilan yaqindan hamkorlik qilib, radioaktivlik bilan shug'ullangan. 1925 yilda himoya qilingan doktorlik dissertatsiyasida u poloniy chiqaradigan alfa zarralarini o'rgangan.

Frederik Joliot 1900 yilda Parijda tug'ilgan (2). Sakkiz yoshidan boshlab Sodagi maktabda o'qigan, internatda yashagan. O'shanda u o'qishdan ko'ra sportni, ayniqsa, futbolni afzal ko'rardi. Keyin navbatma-navbat ikkita o‘rta maktabga bordi. Iren Kyuri singari u ham otasidan erta ayrilgan. 1919 yilda u École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Parijda (Parij shahridagi sanoat fizikasi va sanoat kimyosi maktabi) imtihondan o'tdi. 1923 yilda maktabni tugatgan. Uning professori Pol Langevin Frederikning qobiliyatlari va fazilatlari haqida bilib oldi. 15 oylik harbiy xizmatdan so'ng, Langevin buyrug'i bilan u Rokfeller jamg'armasi granti bilan Radium institutida Mari Sklodovska-Kyurining shaxsiy laboranti etib tayinlandi. U erda u Iren Kyuri bilan uchrashdi va 1926 yilda yoshlar turmush qurishdi.

Frederik 1930 yilda radioaktiv elementlarning elektrokimyosi bo'yicha doktorlik dissertatsiyasini yakunladi. Bir oz oldin u o'z qiziqishlarini xotinining tadqiqotlariga qaratgan va Frederikning doktorlik dissertatsiyasini himoya qilgandan so'ng, ular allaqachon birga ishlashgan. Ularning birinchi muhim muvaffaqiyatlaridan biri alfa zarrachalarining kuchli manbai bo'lgan poloniyning tayyorlanishi edi, ya'ni. geliy yadrolari.(₂⁴U). Ular shubhasiz imtiyozli pozitsiyadan boshladilar, chunki qiziga poloniyning katta qismini Mari Kyuri etkazib berdi. Ularning keyingi hamkori Lyu Kovarskiy ularni quyidagicha ta'riflagan: Irena "ajoyib texnik", "u juda chiroyli va ehtiyotkorlik bilan ishlagan", "u nima qilayotganini chuqur tushungan". Uning eri "ko'zni qamashtiruvchi, yanada balandroq tasavvurga ega" edi. "Ular bir-birini mukammal ravishda to'ldirishdi va buni bilishdi." Ilm-fan tarixi nuqtai nazaridan, ular uchun eng qiziqarli vaqt ikki yil edi: 1932-34.

Ular neytronni deyarli kashf qilishdi

"Deyarli" juda muhim. Ular bu achinarli haqiqatni tezda bilib oldilar. 1930 yilda Berlinda ikki nemis - Valter Bothe i Xubert Bekker - Alfa zarrachalari bilan bombardimon qilinganda yorug'lik atomlari o'zini qanday tutishi o'rganildi. Beriliy qalqoni (₄⁹Be) alfa zarralari bilan bombardimon qilinganda, o'ta penetratsion va yuqori energiyali nurlanish chiqariladi. Tajribachilarning fikriga ko'ra, bu nurlanish kuchli elektromagnit nurlanish bo'lishi kerak.

Ushbu bosqichda Irena va Frederik muammoni hal qilishdi. Ularning alfa zarralari manbai eng kuchli edi. Ular reaktsiya mahsulotlarini kuzatish uchun bulutli kameradan foydalanganlar. 1932 yil yanvar oyining oxirida ular vodorodni o'z ichiga olgan moddadan yuqori energiyali protonlarni chiqarib yuboradigan gamma nurlari ekanligini e'lon qilishdi. Ular hali qo'llarida nima borligini va nima bo'layotganini tushunishmadi.. O'qishdan keyin Jeyms Chadvik (3) Kembrijda u bu umuman gamma-nurlanish emas, balki bir necha yil oldin Ruterford tomonidan bashorat qilingan neytronlar deb o'ylab, darhol ishga kirishdi. Bir qator tajribalardan so'ng u neytronni kuzatishga ishonch hosil qildi va uning massasi protonnikiga o'xshashligini aniqladi. 17-yil 1932-fevralda u Nature jurnaliga "Neytronning mumkin bo'lgan mavjudligi" nomli yozuvni taqdim etdi.

Bu aslida neytron edi, garchi Chadwick neytron proton va elektrondan iborat deb hisoblagan. Faqat 1934 yilda u neytronning elementar zarra ekanligini tushundi va isbotladi. Chadwick 1935 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. Muhim kashfiyotni o'tkazib yuborganliklarini tushunishlariga qaramay, Joliot-Kyurilar bu sohadagi tadqiqotlarini davom ettirdilar. Ular bu reaksiya neytronlardan tashqari gamma-nurlarini ham hosil qilishini tushunib, yadro reaksiyasini yozdilar:

, bu erda Ef - gamma-kvantning energiyasi. Shu kabi tajribalar bilan o'tkazildi ₉¹⁹F.

Yana ochilishni o'tkazib yubordim

Pozitron kashf etilishidan bir necha oy oldin Joliot-Kyuri, boshqa narsalar qatori, xuddi elektronga o'xshab, elektronga qarama-qarshi yo'nalishda burilgan egri yo'lning fotosuratlari bor edi. Suratlar magnit maydonda joylashgan tuman kamerasida olingan. Bunga asoslanib, er-xotin elektronlar ikki yo'nalishda, manbadan va manbaga ketayotgani haqida gapirdi. Aslida, "manba tomon" yo'nalishi bilan bog'liq bo'lganlar pozitronlar yoki manbadan uzoqlashgan musbat elektronlar edi.

Shu bilan birga, Qo'shma Shtatlarda 1932 yil yoz oxirida Karl Devid Anderson (4), shved muhojirlarining o'g'li, magnit maydon ta'sirida bulutli kamerada kosmik nurlarni o'rgangan. Koinot nurlari Yerga tashqaridan keladi. Anderson, zarrachalarning yo'nalishi va harakatiga ishonch hosil qilish uchun, kamera ichida zarrachalarni metall plastinka orqali o'tkazdi va u erda ular energiyaning bir qismini yo'qotdi. 2 avgust kuni u izni ko'rdi, u shubhasiz, ijobiy elektron deb talqin qildi.

Aytish joizki, Dirak avvalroq bunday zarrachaning nazariy mavjudligini bashorat qilgan edi. Biroq, Anderson kosmik nurlarni o'rganishda hech qanday nazariy tamoyillarga amal qilmadi. Shu nuqtai nazardan, u o'z kashfiyotini tasodifiy deb atadi.

Yana Joliot-Kyuri inkor etib bo'lmaydigan kasbga dosh berishga majbur bo'ldi, ammo bu sohada qo'shimcha tadqiqotlar olib bordi. Ular gamma-nurli fotonlar og‘ir yadro yaqinida yo‘qolib, elektron-pozitron juftligini hosil qilishi mumkinligini aniqladilar, shekilli, Eynshteynning mashhur E=mc2 formulasi hamda energiya va impulsning saqlanish qonuniga muvofiq. Keyinchalik Fridrixning o'zi ikkita gamma kvantni keltirib chiqaradigan elektron-pozitron juftining yo'qolishi jarayoni borligini isbotladi. Elektron-pozitron juftliklarining pozitronlariga qo'shimcha ravishda ular yadro reaktsiyalarining pozitronlariga ega edi.

5. Solvay yettinchi konferensiyasi, 1933 yil

Birinchi qatorda o'tirgan: Irene Joliot-Kyuri (chapdan ikkinchi),

Mariya Sklodovska-Kyuri (chapdan beshinchi), Liza Meytner (o'ngdan ikkinchi).

sun'iy radioaktivlik

Sun'iy radioaktivlikning kashf etilishi bir zumda sodir bo'lgan harakat emas edi. 1933 yil fevral oyida alyuminiy, ftor va keyin natriyni alfa zarralari bilan bombardimon qilish orqali Joliot neytronlar va noma'lum izotoplarni oldi. 1933 yil iyul oyida ular alyuminiyni alfa zarralari bilan nurlantirish orqali nafaqat neytronlarni, balki pozitronlarni ham kuzatganliklarini e'lon qilishdi. Iren va Frederikning fikricha, bu yadro reaksiyasidagi pozitronlar elektron-pozitron juftlarining hosil boʻlishi natijasida hosil boʻlishi mumkin emas, balki atom yadrosidan kelib chiqishi kerak edi.

5 yil 22-29 oktyabrda Bryusselda Solvay yettinchi konferentsiyasi (1933) bo'lib o'tdi.U "Atom yadrolarining tuzilishi va xossalari" deb nomlandi. Unda 41 nafar fizik, jumladan, ushbu sohaning dunyodagi eng ko‘zga ko‘ringan mutaxassislari ishtirok etdi. Joliot o'z tajribalari natijalarini e'lon qilib, bor va alyuminiyni alfa nurlari bilan nurlantirish yo pozitronli neytron yoki proton hosil qilishini aytdi.. Ushbu konferentsiyada Liza Meitner Uning so'zlariga ko'ra, alyuminiy va ftor bilan bir xil tajribalarda u bir xil natijaga erishmagan. Sharhda u Parijlik er-xotinning pozitronlarning kelib chiqishining yadroviy tabiati haqidagi fikriga qo'shilmadi. Biroq, u Berlinga ishlashga qaytganida, u yana bu tajribalarni amalga oshirdi va 18-noyabr kuni Joliot-Kyuriga yo'llagan maktubida u hozir, uning fikricha, pozitronlar haqiqatan ham yadrodan paydo bo'lishini tan oldi.

Bundan tashqari, ushbu konferentsiya Frensis Perrin, Parijlik ularning tengdoshi va yaxshi do'sti pozitronlar mavzusida gapirdi. Tajribalardan ma'lum bo'ldiki, ular tabiiy radioaktiv parchalanishdagi beta zarrachalar spektriga o'xshash pozitronlarning uzluksiz spektrini olgan. Pozitronlar va neytronlarning energiyalarini keyingi tahlil qilish Perrin bu erda ikkita emissiyani ajratish kerak degan xulosaga keldi: birinchi navbatda, beqaror yadro hosil bo'lishi bilan birga neytronlarning emissiyasi, keyin esa bu yadrodan pozitronlarning emissiyasi.

Konferentsiyadan so'ng Joliot bu tajribalarni taxminan ikki oy davomida to'xtatdi. Va keyin, 1933 yil dekabr oyida Perrin bu borada o'z fikrini e'lon qildi. Shu bilan birga, dekabr oyida ham Enriko Fermi beta-parchalanish nazariyasini taklif qildi. Bu tajribalarni talqin qilish uchun nazariy asos bo'lib xizmat qildi. 1934 yil boshida Frantsiya poytaxtidagi er-xotin o'zlarining tajribalarini davom ettirdilar.

Aynan 11-yanvar, payshanba kuni tushdan keyin Frederik Joliot alyuminiy folga olib, uni 10 daqiqa davomida alfa zarralari bilan bombardimon qildi. U birinchi marta aniqlash uchun avvalgidek tuman kamerasidan emas, Geiger-Myuller hisoblagichidan foydalangan. U folgadan alfa zarrachalar manbasini olib tashlaganida, pozitronlarni sanash to‘xtamaganini, hisoblagichlar ularni ko‘rsatishda davom etganini, faqat ularning soni eksponent ravishda kamayib ketganini payqab hayron bo‘ldi. U yarim yemirilish davrini 3 daqiqa 15 soniya deb aniqladi. Keyin u folga ustiga tushadigan alfa zarrachalarining energiyasini ularning yo'liga qo'rg'oshin tormozini qo'yib, kamaytirdi. Va u kamroq pozitronlarga ega bo'ldi, ammo yarimparchalanish davri o'zgarmadi.

Keyin u bor va magniyni bir xil tajribalarga duchor qildi va bu tajribalarda mos ravishda 14 daqiqa va 2,5 minutlik yarimparchalanish davrini oldi. Keyinchalik, bunday tajribalar vodorod, litiy, uglerod, berilliy, azot, kislorod, ftor, natriy, kaltsiy, nikel va kumush bilan o'tkazildi - lekin u alyuminiy, bor va magniyga o'xshash hodisani kuzatmadi. Geiger-Myuller hisoblagichi musbat va manfiy zaryadlangan zarralarni ajratmaydi, shuning uchun Frederik Joliot ham u haqiqatda musbat elektronlar bilan ish olib borishini tasdiqladi. Ushbu tajribada texnik jihat ham muhim edi, ya'ni kuchli alfa zarrachalar manbai mavjudligi va Geiger-Myuller hisoblagichi kabi sezgir zaryadlangan zarrachalar hisoblagichidan foydalanish.

Oldin Joliot-Kyuri juftligi tomonidan tushuntirilganidek, kuzatilayotgan yadroviy transformatsiyada bir vaqtning o'zida pozitronlar va neytronlar ajralib chiqadi. Endi, Frensis Perrinning takliflaridan so'ng va Fermining fikrlarini o'qib chiqib, er-xotin birinchi yadro reaktsiyasi beqaror yadro va neytronni, so'ngra beta plyus bu beqaror yadroning parchalanishini hosil qildi, degan xulosaga kelishdi. Shunday qilib, ular quyidagi reaktsiyalarni yozishlari mumkin:

Joliotlar hosil bo'lgan radioaktiv izotoplarning tabiatda mavjud bo'lish uchun juda qisqa yarim umrga ega ekanligini payqashdi. Ular o‘z natijalarini 15-yil 1934-yanvarda “Radioaktivlikning yangi turi” sarlavhali maqolalarida e’lon qildilar. Fevral oyining boshida ular to'plangan kichik miqdordan dastlabki ikki reaktsiyadan fosfor va azotni aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Ko'p o'tmay, yadroviy bombardimon reaktsiyalarida, shuningdek, protonlar, deytronlar va neytronlar yordamida ko'proq radioaktiv izotoplar ishlab chiqarilishi mumkinligi haqida bashorat paydo bo'ldi. Mart oyida Enriko Fermi bunday reaktsiyalar tez orada neytronlar yordamida amalga oshirilishiga pul tikdi. Tez orada u garovni o'zi yutib oldi.

Irena va Frederik 1935 yilda "yangi radioaktiv elementlarning sintezi" uchun kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi. Ushbu kashfiyot sun'iy ravishda radioaktiv izotoplarni ishlab chiqarishga yo'l ochdi, ular fundamental tadqiqotlar, tibbiyot va sanoatda ko'plab muhim va qimmatli ilovalarni topdi.

Va nihoyat, AQSh fiziklarini ta'kidlash joiz. Ernest Lourens Berklilik hamkasblar va Pasadena tadqiqotchilari bilan, ular orasida stajirovkada bo'lgan polyak ham bor edi. Anjey Soltan. Tezlatgich allaqachon ishlashni to'xtatgan bo'lsa-da, pulslarni hisoblagichlar tomonidan hisoblash kuzatildi. Ularga bu raqam yoqmadi. Biroq, ular muhim yangi hodisa bilan shug'ullanayotganliklarini va sun'iy radioaktivlik kashfiyotiga ega emasligini tushunishmadi ...