Открытие радиоактивности

После открытия электрона внимание исследователей к внутрен­нему строению вещества резко возросло, тем более что за год до ре­шающих экспериментов Томсона французский физик Анри Беккерель в Париже открыл совершенно новое явление, которому сужде­но было оказать влияние не только на ход физических исследова­ний, но и на развитие человеческой цивилизации.

Под впечатлением открытий Рентгена Беккерель пытался найти вещества, которые могли бы служить источником новых излучений, подобных загадочным Х- лучам Рентгена. Так как рентгеновское излучение сопровождалось зеленоватым свечением стекла, то Беккерель начал исследовать различные вещества, которые обнаруживали люминесценцию под действием солнечного света.

24 февраля 1896 г. Беккерель сделал сообщение во Французской Академии наук о результатах своих экспериментов. При освещении солнечными лучами минерала, сернокислой соли урана и калия, фо­топластинка, завернутая в черную бумагу, на которой помещался ми­нерал, оказалась после проявления засвеченной. Беккерель полагал, что под действием солнечных лучей соли урана испускали ранее не­известное излучение, подобное рентгеновским лучам. Каково же бы­ло его удивление, когда он обнаружил почернение фотопластинки и при отсутствии освещения солей урана солнечным светом. Свое на­блюдение Беккерель описывает следующим образом:

«Некоторые из предшествующих экспериментов были подготов­лены в течение 26 и 27 февраля; так как в эти дни солнце показы­валось только временами, я приостановил опыты, оставив все в пол­ной готовности: положил завернутые пластинки в ящик, сохранив на месте урановые соли. Солнце не появлялось в течение нескольких дней, и я проявил пластинки 1 марта, рассчитывая обнаружить толь­ко очень слабое изображение. Изображение же, напротив, получи­лось весьма интенсивным».

Примерно через год Беккерель установил, что неизвестное из­лучение, вызывающее почернение фотопластинки, испускается ура­ном независимо от того, в каком химическом соединении он нахо­дится.

Лучи Беккереля, или радиоактивность, как стали называть это явление, начали изучать в ведущих физических лабораториях мира.

Дж. Дж. Томсон, в то время работая в Кавендишской лаборато­рии над исследованием свойств катодных лучей, поручил молодому физику из Новой Зеландии Эрнесту Резерфорду провести изучение ионизационных свойств нового типа излучения.

Резерфорд установил, что в составе лучей Беккереля есть по крайней мере два типа излучения, обладающие различной проника­ющей способностью при прохождении препятствий. Одна составля­ющая, названная Резерфордом а-излучением, легко поглощалась ли­стом бумаги, другая, названная им ^-излучением, свободно проходи­ла через алюминиевую фольгу толщиной 0,254 см.

В 1898 г. французские физики Мария и Пьер Кюри открыли но­вый источник радиоактивности — химический элемент торий. В следующем году им удалось выделить из урановых руд два новых химических элемента: полоний и радий, также обладавшие высокой радиоактив­ностью. В 1903 г. за исследования явле­ния радиоактивности супруги Кюри бы­ли удостоены Нобелевской премии по физике, а в 1911 г. Марии Склодовской-Кюри была присуждена Нобелевская премия по химии за получение радия в металлическом состоянии.

Параллельно с поиском новых источ­ников радиоактивности шло интенсив­ное изучение природы этого явления.

Поведение радио­активных лучей в магнит­ном поле

Заставляя проходить радиоактивные лучи через магнитное поле, удалось уста­новить, что а-лучи обладают положи­тельным зарядом, р-лучи — отрицатель­ным зарядом (рис. 115). Было установле­но, что а- частицы представляют дважды ионизированные атомы гелия. Измере­ние отношения е/т для р-излучения по­казало совпадение этой величины с от­ношением е/т для катодных лучей, что позволило считать р-лучи потоком электронов.

В 1900 г. французский физик Поль Виллард (1860—1934) открыл третью составляющую радиоактивного излучения, не откло­няющуюся в магнитном поле и обладающую большой проникающей способностью. Эта составляющая была названа у-излучением. Впо­следствии было установлено, что у-излучение представляет собой электромагнитное излучение, частота которого превышает частоту рентгеновского излучения.

Было ясно, что радиоактивность — это совершенно новое явле­ние, связанное с процессами, происходящими на другом уровне ор­ганизации вещества, по сравнению с тем, с чем физики сталкива­лись до сих пор.

Открытие радиоактивных источников а-частиц дало в руки фи­зиков мощный инструмент для исследования внутреннего строения вещества. Резерфорд был первым, кто понял новые возможности, открывавшиеся при использовании а-частиц для изучения строения атома.