химический каталог




Снаряд без заряда

Автор К.Гофман

Со времени превращения азота в кислород при помощи альфа-излучения в 1919 году все твердо уверовали в то, что ядерная физика является ключом ко всеобщему превращению элементов. Однако вслед за надеждой, что методом Резерфорда можно постепенно превратить или расщепить все атомы с помощью альфа-лучей с достаточно большой энергией, ученых постигло разочарование. За десять лет после первого удачного эксперимента смогли подвергнуть бомбардировке едва лишь дюжину элементов, да и то самых легких. В случае тяжелых элементов в массивное ядро атома не могли проникнуть даже альфа-частицы с максимальной энергией в 9 мегаэлетронвольт (МэВ). Они отклонялись большим одноименным зарядом ядра, не придя с ним в соприкосновение. Тем самым была утрачена всякая надежда на превращение ртути с помощью альфа-частиц в соседнее золото. Выход думали найти в использовании таких снарядов, как протоны (ядра атома водорода). Конечно, для этого необходимо искусственно ускорить эту частицу до столь же высоких энергии, какими обладали альфа-частицы. Откуда же взять такие гигантские энергии? Для этой цели следовало бы получить и использовать напряжение в несколько миллионов вольт - техника, которой тогда еще не овладели.

Перелом произошел в 1930 году. Американские физики в Вашингтоне сконструировали трансформатор на 3 мегавольта (MB) и с его помощью ускорили протоны до энергии в 1 МэВ. Через год Ван-дер-Грааф в Принстонском университете построил свой первый генератор на 1,5 МэВ, названный позднее его именем.

Эрнест Лоуренс и его сотрудники из университета в Беркли в конце концов нашли совершенно новый путь: искусным приемом, с помощью больших электромагнитов в поле высокого напряжения, Лоуренс заставил частицы мчаться по спирали. Таким способом можно было постепенно ускорить частицы до высоких энергий. Это была новая установка - циклотрон. Посредством такого ускорителя частиц можно было достичь интенсивностей излучения, которые теоретически эквивалентны нескольким килограммам радия. Был сделан мощный шаг вперед, ибо человечество никогда не смогло бы получить столь значительных количеств радия.

В конце 1931 года Лоуренс с помощью своего циклотрона достиг мощности 1 МэВ, через год - уже 5 МэВ. В настоящее время мощность современных ускорителей частиц измеряют в гигаэлектронвольтах (ГэВ), то есть в миллиардах электронвольт. По сравнению с первыми ускорителями сегодняшние мощнейшие агрегаты с их километровыми путями пробега частиц выглядят гигантами.

Ученикам Резерфорда, Кокрофту и Уолтону, в 1932 году удалось провести первое ядерное превращение с помощью искусственно разогнанных протонов: мишенью служило ядро атома лития - самого легкого элемента после водорода и гелия. Путем такого обстрела литий превратился в гелий. Советские физики-атомщики И. В. Курчатов и Н. Н. Синельников, которые вскоре после кембриджских ученых и независимо от них обнаружили ту же реакцию, первыми дали вероятное объяснение процесса. Сенсационная пресса видела в "разрушении" лития дальнейший шаг к подчинению атомных сил человеку и связывала с этим самые отважные фантазии: боевой корабль с несколькими граммами лития в качестве топлива сможет пересечь Атлантику... Заметьте, военный корабль, а не торговое судно было первым примером в оценке атомной энергии. Специалисты рассматривали этот эксперимент гораздо более трезво.

Превращение атома лития идет с ничтожным выходом. Нужно ускорить миллионы протонов, чтобы произошло одно-единственное столкновение.

К испытанным снарядам, бомбардировавшим атомное ядро,- альфа-частицам (ядрам атома гелия), протонам (ядрам атома водорода) - к началу 1932 года присоединился еще один: дейтрон. Это - ядро тяжелого изотопа водорода, которое обладает массой, равной удвоенной массе протона. В том же году в космическом излучении на большой высоте был открыт позитрон, оказавшийся положительно заряженной частицей - античастицей отрицательного электрона.

Вскоре эту новую элементарную частицу удалось также обнаружить при земных радиоактивных процессах. Когда в 1932 году ученик Резерфорда, Джеймс Чэдвик, открыл еще одну, до той поры неизвестную, частицу - нейтрон, то этот год в научных кругах стали справедливо называть annus mirabilis - годом чудес.

Чэдвик обнаружил частицу, не имеющую заряда, с массой, равной массе протона, как составную часть так называемого бериллиевого излучения. Эти проникающие лучи, состоящие из нейтронов, были открыты в 1930 году при бомбардировке бериллия альфа-частицами Долгое время считались жестким гамма-излучением. Затем удалось показать, что бериллиевое излучение на самом деле состоит из гамма-лучей и потока нейтронов.

С открытием нейтрона сразу разрешались те принципиальные трудности, с которыми для теоретиков было связано истолкование атомных ядер. До этого существовало воззрение, что ядро атома состоит из протонов и электронов.

Такое представление таило в себе трудно разрешимые противоречия. Кроме того, оно не давало объяснения, почему при одинаковом заряде ядра изотопы одного и того же элемента обладают различной массой. В 1932 году советский физик Д.Д.

Иваненко, а вскоре после этого Вернер Гейзенберг - один из основателей квантовой механики - независимо друг от друга пришли к выводу: ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Различие масс изотопов объяснялось большим или меньшим числом нейтронов.

Появилась надежда, что с открытием нейтрона найден снаряд, который - именно потому что был "не заряженным"- сможет проникнуть в устойчивую крепость ядер тяжелых атомов. Быть может, теперь и тяжелый элемент - ртуть можно будет превратить в соседний элемент - золото? В своем труде "The interpretation of the atom[66]" в 1932 году Фредерик Содди первым высказался по поводу фундаментальной роли нейтрона как неоценимого нового снаряда для превращения атомов, быть может, даже их деления. Однако все еще оставался открытым один вопрос: как это осуществить?


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
металлосайдинг блокхаус под бревно цена
продажа земельных участков в московской области в расрочку
аренда плазменной панели на выставку в москве
столы из стекла на кухню

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)