Искусственная радиоактивность открытие

Искусственная радиоактивность — это явление, при котором стабильные атомные ядра превращаются в радиоактивные под воздействием бомбардировки различными частицами (нейтронами, протонами, дейтронами) или фотонами.

Другими словами, это процесс, при котором человек создаёт радиоактивные изотопы, которых нет в природе или которые существуют в незначительных количествах.

Это открытие было сделано в 1934 году французскими учёными Ирен и Фредериком Жолио-Кюри.

Искусственная радиоактивность: Открытие и значение

В 1933 г. Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые лёгкие элементы — бор, магний, алюминий — при бомбардировке их α-частицами испускают позитроны.

В следующем году те же исследователи установили, что если убрать источник α-частиц, то испускание позитронов прекращается не сразу, а продолжается ещё некоторое время.

Это значит, что при бомбардировке α-частицами образуются какие-то радиоактивные атомы, обладающие определённой продолжительностью жизни, но только испускающие не α-частицы и не электроны, а позитроны.

Таким образом была открыта искусственная радиоактивность, и притом совершенно особого рода: распад ядра с испусканием позитрона.

Наблюдавшиеся явления Ирен Кюри и Фредерик Жолио-Кюри объяснили тем, что под влиянием бомбардировки ядер α-частицами сперва образуются очень неустойчивые ядра, которые затем распадаются с испусканием позитронов. Например, в случае алюминия процесс протекает в две стадии:

₁₃Al²⁷ + ₂He⁴ = ₁₅P³⁰ + ₀n¹

где ₁₅P³⁰ — искусственно созданный изотоп фосфора — «радиофосфор».

Так как обыкновенный фосфор не содержит такого изотопа, то, очевидно, последний неустойчив и распадается с образованием устойчивого ядра.

Период полураспада радиофосфора равняется 3 мин. 15 сек.

Аналогичные процессы происходят при бомбардировке гелионами ядер бора и магния, причём в первом случае получается «радиоазот» ₇N¹³ с периодом полураспада 14 мин., во втором — «радиокремний» ₁₄S²⁷ с периодом полураспада 3 мин. 30 сек.

Фредерик Жолио-Кюри — выдающийся учёный

Фредерик Жолио-Кюри, выдающийся учёный-физик, профессор Парижского университета, родился 19 марта 1900 г.

Жолио-Кюри был учеником крупнейшего французского физика Поля Ланжевена и сотрудником Марии Кюри-Склодовской, в лаборатории которой Жолио-Кюри вместе со своей женой Ирен Кюри открыл явление искусственной радиоактивности.

За это открытие ему и Ирен Кюри была присуждена Нобелевская премия.

В 1948 г. Жолио-Кюри построил первый французский ядерный реактор, в котором осуществлялась цепная ядерная реакция.

Жолио-Кюри стоял в первых рядах борцов за мир и демократию и в течение длительного времени был президентом Всемирного Совета Мира.

Новые методы исследований

Хотя количество искусственно созданных радиоактивных веществ при этих опытах было невелико, тем не менее удалось химическим путём установить их природу, на основании чего и были выведены написанные выше уравнения.

Результаты, полученные Ирен Кюри и Фредериком Жолио-Кюри, открыли новую обширную область для исследований.

Вскоре появилась ряд аналогичных работ.

Из них особенно интересными оказались работы, в которых для бомбардировки ядер применялись нейтроны.

Это был очень удачный выбор, так как нейтроны, являясь нейтральными частицами, гораздо легче проникают в атомные ядра, вызывая образование новых ядер.

Таким путём были получены десятки новых радиоэлементов с периодами полураспада от нескольких секунд до нескольких дней.

Многие из этих элементов удалось выделить химически.

В отличие от бомбардировки α-частицами излучение во всех этих случаях состояло из электронов.

Самый механизм образования радиоэлементов при облучении нейтронами, по-видимому, таков: при захвате нейтрона ядро выбрасывает протон, превращаясь в новое, неустойчивое ядро с порядковым номером на единицу меньше.

Последнее распадается, испуская электрон и снова образуя такое же ядро, какое было вначале; например:

₂₆Fe⁵⁶ + ₀n¹ = ₂₅Mn⁵⁶ + ₁H¹

₂₅Mn⁵⁶ = ₂₆Fe⁵⁶ + e−

В настоящее время известно более 400 радиоактивных изотопов химических элементов с электронной или позитронной радиоактивностью, период полураспада которых лежит в пределах от долей секунды до нескольких месяцев.

Общее же число разновидностей атомов, найденных в природе или полученных искусственно, достигает 700.

Ядерная изомерия

При изучении реакций образования радиоактивных изотопов было обнаружено интересное явление ядерной изомерии, заключающееся в том, что два радиоактивных атома могут обладать одинаковым зарядом ядра и одинаковой массой, но различными радиоактивными свойствами.

Так, например, при облучении нейтронами брома были получены два разных радиоброма ₃₅Br⁸⁰ с периодами половинного β-распада 18 мин. и 4,2 часа.

Такие атомные ядра называют изомерными; при одинаковом составе они, по-видимому, обладают различным строением и находятся в различном энергетическом состоянии.

Часто задаваемые вопросы: