Радиоактивность атомов

Радиоактивность атомов

Радиоактивность атомовВскоре после открытия рентгеновских лучей французский математик А. Пуанкаре выдвинул гипотезу о том, что источником этих лучей является зеленоватая флуоресценция стекла рентгеновской трубки. Проверкой гипотезы занялся Анри Беккерель (1852—1908) — представитель целой научной династии, которая на протяжении трех поколений специализировалась на изучении явления флуоресценции.

А. Беккерель брал фотографические пластинки, тщательно завернутые в плотную светонепроницаемую бумагу, и помещал сверху навески хорошо флуоресцирующего двойного сульфата уранила (UO2+2) и калия. Затем он выставлял все это на несколько часов на яркий солнечный свет, под действием которого урановая соль начинала флуоресцировать, после чего проявлял фотопластинки.

Рис.  α-, β— и γ-лучи

Многократно проведенные опыты показали, что фотографические пластинки чернеют на тех участках, где лежала урановая соль. Значит, А. Пуанкаре прав и рентгеновские лучи являются непременным спутником явления флуоресценции? Ученый продолжил исследования и вскоре обнаружил, что- соли урана обладают способностью испускать проникающие лучи и без воздействия солнечного света. Вот как описывает это открытие сам А. Беккерель: «Некоторые из опытов были подготовлены в среду 26 февраля и в четверг 27 февраля, но так как в эти дни солнце светило не все время, а промежутками, то я не стал проводить подготовленные эксперименты и положил пластинки обратно в темный ящик…, оставив кристаллы урановой соли в том же положении. Так как в следующие дни солнце опять не показывалось, я проявил пластинки 1 марта, ожидая получить очень слабые изображения. В противоположность этому получились очень интенсивные силуэты…» Так было открыто явление, наганное впоследствии радиоактивностью 2.

Вскоре А. Беккерель заметил, что излучение урановых солей ионизирует воздух подобно рентгеновским лучам и вследствие этого разряжает электроскоп. Изучив действие различных соединений урана, он установил очень важный факт: интенсивность радиоактивного излучения определяется только, количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. Отсюда следовал вывод, что радиоактивность — это свойство атомов урана.

В 1898 г. почти одновременно и независимо друг от друга Герхардт Шмидт в Германии и Мария Склодовская Кюри во Франции обнаружили радиоактивность тория. Испробовав с помощью заряженного электроскопа множество минералов, руд и химических соединений известных в то время элементов, Мария и Пьер Кюри в том же году заметили, что радиоактивность некоторых урановых руд больше радиоактивности урана, содержащегося в них; Так может быть в этих рудах содержится неизвестный элемент, гораздо более радиоактивный, чем уран? Переработав огромное количество урановой смоляной руды, супруги Кюри открыли в середине 1898 г. новый радиоактивный элемент — полоний. К концу этого же года им удалось получить другой элемент, обладающий по сравнению с ураном во много миллионов раз Польшей интенсивностью радиоактивного излучения. Новый элемент был назван радием. В ходе исследований Пьер и Мария Кюри установили, что радиоактивность не подвержена действию различных физических факторов (температуры, давления, электрического и магнитного полей), следовательно, является свойством определенных атомов.

Природа радиоактивного излучения

Сразу весле открытия группы радиоактивных элементов началось планомерное изучение природы испускаемого ими излучения. Кроме А. Беккереля и супруга Кюри, над этим вопросом начал работать английский физик Эрнест Резерфорд .

Опыты показали, что выделяемые радием лучи проходят не только сквозь черную бумагу, но и через толстые слои дерева, стекла и многих других материалов Из всех преград, которые ставили на пути таинственны лучей, самой надежной оказалась свинцовая. Поместив крупинку хлорида радия в свинцовую капсулу с узким отверстием, ученые получили тонкий луч, с помощью которого были проведены важные исследования.

В 1899—1900 гг. А. Беккерель, Э. Резерфорд и французский физик Поль Виллар обнаружили, что радиоактивное излучение неоднородно и состоит из трех компонентов. В соответствии с их проникающей способностью эти компоненты были названы α-, β- и γ-лучами.

α-Лучи очень сильно ионизировали воздух, проходил в нем только 2,5—5 см и полностью задерживались лис том толстой бумаги. β-Лучи проходили в воздухе pacстояние 30,5 см и полностью задерживались алюминием вой пластинкой толщиной 1 мм. γ-Лучи обладали проникающей способностью большей, чем рентгеновское излучение.

При пропускании радиоактивного луча в вакууме через электрическое поле α-лучи отклонялись в сторону отрицательно заряженной пластины конденсатора, β-лучи — в сторону положительно заряженной пластины, а γ-лучи проходили без отклонения (рис. 3). В 1899 г. А. Беккерель доказал, что β-излучение есть поток электронов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

В следующем году П. Виллар показал, что γ-лучи представляют собой электромагнитные колебания с длинами волн еще меньшими, чем у рентгеновских лучей.

Выяснение природы α-излучения длилось значительно дольше и потребовало гораздо больших усилий. В конце концов было установлено, что α-лучи — это поток движущихся с большими скоростями (до 20 тыс. км/сек) дважды ионизированных атомов гелия — Не24+. Собрав α-частицы внутри специальной тонкостенной стеклянной трубки, Э. Резерфорд с помощью спектрального анализа убедился в том, что в ней присутствует гелий.

Открытие явления радиоактивности оказало большое влияние на дальнейшее развитие химии. Одним из главных результатов новых исследований было изменение понятия об атоме, который стало необходимо рассматривать как сложную систему, построенную из нескольких частиц.

Статья на тему Радиоактивность атомов