Ṣaaju iṣẹ ọna mẹta, iyẹn ni, nipa wiwa ti ipanilara atọwọda

Lati igba de igba ninu itan-akọọlẹ ti fisiksi awọn ọdun “iyanu” wa nigbati awọn akitiyan apapọ ti ọpọlọpọ awọn oniwadi yori si lẹsẹsẹ awọn awari awaridii. Nitorina o jẹ pẹlu 1820, ọdun ti ina, 1905, ọdun iyanu ti awọn iwe mẹrin ti Einstein, 1913, ọdun ti o ni nkan ṣe pẹlu iwadi ti eto atomu, ati nikẹhin 1932, nigbati awọn imọran imọ-ẹrọ ati awọn ilọsiwaju ninu ẹda ti fisiksi iparun.

awọn iyawo tuntun

Irina, akọbi ọmọbinrin Marie Skłodowska-Curie ati Pierre Curie, ni a bi ni Paris ni 1897 (1). Titi di ọdun mejila, o dagba ni ile, ni "ile-iwe" kekere kan ti a ṣẹda nipasẹ awọn onimọ-jinlẹ olokiki fun awọn ọmọ rẹ, ninu eyiti awọn ọmọ ile-iwe mẹwa wa. Awọn olukọ ni: Marie Sklodowska-Curie (fisiksi), Paul Langevin (mathematiki), Jean Perrin (kemistri), ati awọn ẹkọ ẹkọ eda eniyan ni awọn iya ti awọn ọmọ ile-iwe kọ ni pataki. Awọn ẹkọ maa n waye ni ile awọn olukọ, lakoko ti awọn ọmọde ṣe iwadi fisiksi ati kemistri ni awọn ile-iṣẹ gidi.

Nitorinaa, ẹkọ ti fisiksi ati kemistri jẹ gbigba imọ nipasẹ awọn iṣe iṣe. Idanwo aṣeyọri kọọkan ṣe inudidun awọn oniwadi ọdọ. Iwọnyi jẹ awọn adanwo gidi ti o nilo lati loye ati ṣe ni pẹkipẹki, ati pe awọn ọmọde ti o wa ni ile-iyẹwu Marie Curie ni lati wa ni aṣẹ apẹẹrẹ. Imọ imọran tun ni lati gba. Ọna naa, gẹgẹbi ayanmọ ti awọn ọmọ ile-iwe ti ile-iwe yii, nigbamii ti o dara ati awọn onimọ-jinlẹ ti o lapẹẹrẹ, fihan pe o munadoko.

2. Frederic Joliot (Fọto nipasẹ Harcourt)

Pẹlupẹlu, baba baba Irena, dokita kan, ti ya akoko pupọ si ọmọ-ọmọ baba rẹ ti ko ni alainibaba, ni igbadun ati afikun ẹkọ imọ-jinlẹ adayeba rẹ. Lọ́dún 1914, Irene kẹ́kọ̀ọ́ yege ní Kọ́láńjì Sévigne tó jẹ́ aṣáájú-ọ̀nà ó sì wọ ẹ̀kọ́ ìṣirò àti sáyẹ́ǹsì ní Sorbonne. Eyi ṣe deede pẹlu ibẹrẹ Ogun Agbaye akọkọ. Ni ọdun 1916 o darapọ mọ iya rẹ ati papọ wọn ṣeto iṣẹ redio kan ni Red Cross Faranse. Lẹhin ogun, o gba oye oye. Ni ọdun 1921, iṣẹ ijinle sayensi akọkọ rẹ ti tẹjade. O ti yasọtọ si ipinnu ti ibi-atomiki ti chlorine lati ọpọlọpọ awọn ohun alumọni. Ninu awọn iṣẹ rẹ siwaju sii, o ṣiṣẹ ni pẹkipẹki pẹlu iya rẹ, ṣiṣe pẹlu ipanilara. Ninu iwe-ẹkọ iwe-ẹkọ oye dokita rẹ, ti a daabobo ni ọdun 1925, o kẹkọọ awọn patikulu alpha ti o jade nipasẹ polonium.

Frederic Joliot bi ni 1900 ni Paris (2). Lati ọjọ ori mẹjọ o lọ si ile-iwe ni So, ngbe ni ile-iwe wiwọ. Ni akoko yẹn, o fẹran awọn ere idaraya si awọn ikẹkọ, paapaa bọọlu. Lẹhinna o gba awọn akoko ti o lọ si ile-iwe giga meji. Bi Irene Curie, o padanu baba rẹ ni kutukutu. Ni ọdun 1919 o kọja idanwo naa ni École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (School of Industrial Physics and Industrial Chemistry of the City of Paris). O pari ile-iwe giga ni ọdun 1923. Ọ̀jọ̀gbọ́n rẹ̀, Paul Langevin, kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn agbára àti ìwà rere Frederick. Lẹhin awọn oṣu 15 ti iṣẹ ologun, lori awọn aṣẹ ti Langevin, o yan oluranlọwọ yàrá ti ara ẹni si Marie Skłodowska-Curie ni Radium Institute pẹlu ẹbun lati Rockefeller Foundation. Nibẹ ni o pade Irene Curie, ati ni 1926 awọn ọdọ ṣe igbeyawo.

Frederick pari iwe-ẹkọ iwe-ẹkọ oye oye rẹ lori ẹrọ itanna ti awọn eroja ipanilara ni ọdun 1930. Ni diẹ ṣaaju, o ti dojukọ awọn ifẹ rẹ tẹlẹ lori iwadii iyawo rẹ, ati lẹhin ti o ti gbeja iwe-ẹkọ oye dokita Frederick, wọn ti ṣiṣẹ papọ tẹlẹ. Ọkan ninu awọn aṣeyọri pataki akọkọ wọn jẹ igbaradi ti polonium, eyiti o jẹ orisun ti o lagbara ti awọn patikulu alpha, i.e. ategun iliomu ekuro.(₂⁴Oun). Wọn bẹrẹ lati ipo anfani ti a ko sẹ, nitori pe Marie Curie ni o pese ọmọbirin rẹ pẹlu ipin nla ti polonium. Lew Kowarsky, alabaṣiṣẹpọ wọn nigbamii, ṣapejuwe wọn bi atẹle: Irena jẹ “onimọ-ẹrọ ti o tayọ”, “o ṣiṣẹ ni ẹwa pupọ ati ni iṣọra,” “o loye jinlẹ ohun ti o nṣe.” Ọkọ rẹ ni “oju inu didan diẹ sii, ti o ga julọ”. "Wọn ṣe iranlowo fun ara wọn ni pipe ati pe wọn mọ." Lati awọn ojuami ti wo ti awọn itan ti Imọ, awọn julọ awon fun wọn wà odun meji: 1932-34.

Wọn fẹrẹ ṣe awari neutroni naa

"Fere" ṣe pataki pupọ. Yé plọnnu gando nugbo awubla tọn ehe go to madẹnmẹ. Ni 1930 ni Berlin, awọn ara Jamani meji - Walter Bothe i Hubert Becker - Ṣewadii bii awọn ọta ina ṣe huwa nigba ti bombarded pẹlu awọn patikulu alfa. Shield Beryllium (₄⁹Be) nigba ti bombarded pẹlu alpha patikulu ti o jade lalailopinpin tokun ati ki o ga-agbara Ìtọjú. Ni ibamu si awọn adanwo, yi Ìtọjú gbọdọ ti lagbara itanna Ìtọjú.

Ni ipele yii, Irena ati Frederick koju iṣoro naa. Orisun wọn ti awọn patikulu alpha jẹ alagbara julọ lailai. Wọn lo iyẹwu awọsanma lati ṣe akiyesi awọn ọja ifaseyin. Ní òpin January 1932, wọ́n kéde ní gbangba pé ìtànṣán gamma ló fa àwọn èròjà proton tó lágbára jáde látinú ohun kan tó ní hydrogen. Wọn ko tii loye ohun ti o wa ni ọwọ wọn ati ohun ti n ṣẹlẹ.. Lẹhin kika James Chadwick (3) Ní Cambridge ó bẹ̀rẹ̀ iṣẹ́ lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀, ní ríronú pé kì í ṣe ìtànṣán gamma rárá, bí kò ṣe àwọn neutroni tí Rutherford sọ tẹ́lẹ̀ ní ọ̀pọ̀ ọdún ṣáájú. Lẹhin ọpọlọpọ awọn adanwo, o ni idaniloju akiyesi akiyesi neutroni o si rii pe ibi-ara rẹ jọra ti proton. Ni Oṣu Keji ọjọ 17, Ọdun 1932, o fi akọsilẹ silẹ si iwe akọọlẹ Iseda ti ẹtọ ni “Iwaaye to ṣeeṣe ti Neutroni”.

O jẹ neutroni nitootọ, botilẹjẹpe Chadwick gbagbọ pe neutroni kan jẹ ti proton ati elekitironi kan. Ni ọdun 1934 nikan ni o loye ati fi idi rẹ mulẹ pe neutroni jẹ patiku alakọbẹrẹ. Chadwick ti gba Ebun Nobel ninu Fisiksi ni ọdun 1935. Pelu idaniloju pe wọn ti padanu awari pataki kan, Joliot-Curies tẹsiwaju iwadi wọn ni agbegbe yii. Wọn mọ pe iṣesi yii ṣe awọn eegun gamma ni afikun si neutroni, nitorinaa wọn kọ iṣesi iparun:

, nibiti Ef jẹ agbara ti gamma-quantum. Iru adanwo won ti gbe jade pẹlu ₉¹⁹F.

Ti o padanu ṣiṣi lẹẹkansi

Ni oṣu diẹ ṣaaju wiwa positron, Joliot-Curie ni awọn fọto, ninu awọn ohun miiran, ọna ti o tẹ, bi ẹni pe o jẹ elekitironi, ṣugbọn lilọ ni idakeji ti itanna. Awọn fọto ni a ya ni iyẹwu kurukuru ti o wa ni aaye oofa kan. Da lori eyi, tọkọtaya naa sọrọ nipa awọn elekitironi ti n lọ ni awọn itọnisọna meji, lati orisun ati si orisun. Ni otitọ, awọn ti o ni nkan ṣe pẹlu itọsọna "si orisun" jẹ awọn positrons, tabi awọn elekitironi rere ti n lọ kuro ni orisun.

Nibayi, ni Ilu Amẹrika ni ipari ooru ti 1932, Carl David Anderson (4), ọmọ awọn aṣikiri ti ara ilu Sweden, ṣe iwadi awọn egungun agba aye ni iyẹwu awọsanma labẹ ipa ti aaye oofa. Awọn egungun agba aye wa si Earth lati ita. Anderson, lati rii daju itọsọna ati gbigbe ti awọn patikulu, inu iyẹwu naa kọja awọn patikulu nipasẹ awo irin kan, nibiti wọn ti padanu diẹ ninu agbara naa. Ni Oṣu Kẹjọ Ọjọ 2, o rii itọpa kan, eyiti o laiseaniani tumọ bi itanna rere.

O tọ lati ṣe akiyesi pe Dirac ti sọ asọtẹlẹ tẹlẹ aye imọ-jinlẹ ti iru patiku kan. Sibẹsibẹ, Anderson ko tẹle awọn ilana imọ-jinlẹ eyikeyi ninu awọn ẹkọ rẹ ti awọn egungun agba aye. Ni aaye yii, o pe wiwa rẹ lairotẹlẹ.

Lẹẹkansi, Joliot-Curie ni lati farada pẹlu iṣẹ ti ko ṣee ṣe, ṣugbọn ṣe iwadii siwaju sii ni agbegbe yii. Wọn rii pe awọn photon gamma-ray le farasin nitosi arin ti o wuwo, ti o ṣẹda bata elekitironi-positron, ti o han gbangba ni ibamu pẹlu ilana olokiki Einstein E = mc2 ati ofin ti itoju agbara ati ipa. Nigbamii, Frederick tikararẹ fihan pe ilana kan wa ti ipadanu ti bata elekitironi-positron kan, ti o funni ni gamma quanta meji. Ni afikun si awọn positrons lati awọn orisii elekitironi-positron, wọn ni awọn positron lati awọn aati iparun.

5. Apejọ Solvay keje, 1933

Joko ni ìlà iwaju: Irene Joliot-Curie (keji lati osi),

Maria Skłodowska-Curie (karun lati osi), Lise Meitner (keji lati ọtun).

Imudarasi atọwọda

Iwaridii ipanilara atọwọda kii ṣe iṣe lẹsẹkẹsẹ. Ni Kínní 1933, Joliot ti gba awọn neutroni ati awọn isotopes ti a ko mọ. Ni Oṣu Keje 1933, wọn kede pe, nipasẹ itanna aluminiomu pẹlu awọn patikulu alpha, wọn ṣe akiyesi kii ṣe neutroni nikan, ṣugbọn tun awọn positrons. Ni ibamu si Irene ati Frederick, awọn positrons ti o wa ninu iṣesi iparun yii ko le ti ṣẹda bi abajade ti dida awọn orisii elekitironi-positron, ṣugbọn o ni lati wa lati inu aarin atomiki.

Apejọ Solvay Keje (5) waye ni Brussels ni Oṣu Kẹwa 22-29, 1933. A pe ni “Itumọ ati Awọn ohun-ini ti Atomic Nuclei”. O jẹ awọn onimọ-jinlẹ 41, pẹlu awọn amoye olokiki julọ ni aaye yii ni agbaye. Joliot royin awọn abajade ti awọn idanwo wọn, ni sisọ pe itanna boron ati aluminiomu pẹlu awọn egungun alpha n ṣe jade boya neutroni kan pẹlu positron tabi proton kan.. Ni apejọpọ yii Lisa Meitner O sọ pe ninu awọn idanwo kanna pẹlu aluminiomu ati fluorine, ko gba abajade kanna. Ni itumọ, ko pin ero ti tọkọtaya lati Paris nipa iseda iparun ti ipilẹṣẹ ti positrons. Bibẹẹkọ, nigbati o pada si iṣẹ ni Berlin, o tun ṣe awọn idanwo wọnyi ati ni Oṣu kọkanla ọjọ 18, ninu lẹta kan si Joliot-Curie, o gba pe ni bayi, ninu ero rẹ, awọn positrons han nitootọ lati inu aarin.

Ni afikun, alapejọ yii Francis Perrin, ẹlẹgbẹ wọn ati ọrẹ to dara lati Paris, sọrọ lori koko-ọrọ ti positrons. O jẹ mimọ lati awọn adanwo pe wọn gba iwoye lemọlemọfún ti awọn positrons, iru si spekitiriumu ti awọn patikulu beta ni ibajẹ ipanilara adayeba. Itupalẹ siwaju sii ti awọn okunagbara ti positrons ati neutroni Perrin wa si ipari pe awọn itujade meji yẹ ki o ṣe iyatọ nibi: akọkọ, itujade ti neutroni, ti o tẹle pẹlu iṣelọpọ ti aarin riru, ati lẹhinna itujade ti positrons lati inu aarin yii.

Lẹhin apejọ naa Joliot da awọn adanwo wọnyi duro fun bii oṣu meji. Ati lẹhinna, ni Oṣu Keji ọdun 1933, Perrin ṣe agbejade ero rẹ lori ọran naa. Ni akoko kanna, tun ni Oṣù Kejìlá Enrico Fermi dabaa yii ti ibajẹ beta. Eyi ṣiṣẹ bi ipilẹ imọ-jinlẹ fun itumọ awọn iriri. Ni ibẹrẹ ọdun 1934, tọkọtaya lati olu-ilu Faranse tun bẹrẹ awọn idanwo wọn.

Gangan ni Oṣu Kini Ọjọ 11, Ọsan Ọjọbọ, Frédéric Joliot mu bankanje aluminiomu ati bombarded pẹlu awọn patikulu alpha fun iṣẹju mẹwa 10. Fun igba akọkọ, o lo counter Geiger-Muller fun wiwa, kii ṣe iyẹwu kurukuru, bi tẹlẹ. O ṣe akiyesi pẹlu iyalẹnu pe bi o ti yọ orisun ti awọn patikulu alpha kuro ninu bankan naa, kika awọn positron ko duro, awọn iṣiro naa tẹsiwaju lati ṣafihan wọn, nikan nọmba wọn dinku pupọ. O pinnu idaji-aye lati jẹ iṣẹju 3 ati awọn aaya 15. Lẹhinna o dinku agbara ti awọn patikulu alpha ti o ṣubu lori bankanje nipa gbigbe idaduro asiwaju si ọna wọn. Ati pe o ni awọn positrons diẹ, ṣugbọn idaji-aye ko yipada.

Lẹhinna o tẹri boron ati iṣuu magnẹsia si awọn adanwo kanna, o gba idaji-aye ni awọn idanwo wọnyi ti awọn iṣẹju 14 ati iṣẹju 2,5, lẹsẹsẹ. Lẹhinna, iru awọn idanwo bẹẹ ni a ṣe pẹlu hydrogen, lithium, carbon, beryllium, nitrogen, oxygen, fluorine, soda, calcium, nickel ati fadaka - ṣugbọn ko ṣe akiyesi iru iṣẹlẹ kan bi fun aluminiomu, boron ati iṣuu magnẹsia. Onka Geiger-Muller ko ṣe iyatọ laarin awọn patikulu ti o ni idiyele rere ati odi, nitorinaa Frédéric Joliot tun rii daju pe o ṣe pẹlu awọn elekitironi rere. Abala imọ-ẹrọ tun jẹ pataki ninu idanwo yii, ie, wiwa orisun ti o lagbara ti awọn patikulu alpha ati lilo awọn ohun elo patiku ti o ni idiyele ti o ni imọlara, gẹgẹbi atako Geiger-Muller.

Gẹgẹbi a ti ṣalaye tẹlẹ nipasẹ Joliot-Curie bata, awọn positrons ati neutroni jẹ idasilẹ ni akoko kanna ni iyipada iparun ti a ṣe akiyesi. Ni bayi, ni atẹle awọn imọran Francis Perrin ati kika awọn imọran Fermi, tọkọtaya naa pari pe iṣesi iparun akọkọ ti ṣe agbejade aarin riru ati neutroni kan, atẹle nipa beta pẹlu ibajẹ ti aarin riru yẹn. Nitorinaa wọn le kọ awọn aati wọnyi:

Awọn Joliots ṣe akiyesi pe awọn isotopes ipanilara ti o yọrisi ni awọn igbesi aye idaji kukuru pupọ lati wa ninu iseda. Wọ́n kéde èsì wọn ní January 15, 1934, nínú àpilẹ̀kọ kan tí àkọlé rẹ̀ jẹ́ “Irú Ìṣiṣẹ́ Ìgbógunti Tuntun kan”. Ni ibẹrẹ Kínní, wọn ṣaṣeyọri ni idanimọ irawọ owurọ ati nitrogen lati awọn aati meji akọkọ lati awọn iwọn kekere ti a gba. Laipẹ asọtẹlẹ kan wa pe diẹ sii awọn isotopes ipanilara le ṣee ṣe ni awọn aati bombardment iparun, tun pẹlu iranlọwọ ti awọn protons, deuterons ati neutroni. Ni Oṣu Kẹta, Enrico Fermi ṣe tẹtẹ pe iru awọn aati yoo ṣee ṣe laipẹ nipa lilo neutroni. O si laipe gba awọn tẹtẹ ara.

Irena ati Frederick ni a fun un ni Ebun Nobel ninu Kemistri ni ọdun 1935 fun “akopọ awọn eroja ipanilara tuntun”. Awari yii ṣe ọna fun iṣelọpọ awọn isotopes ipanilara ti atọwọda, eyiti o ti rii ọpọlọpọ awọn ohun elo pataki ati ti o niyelori ni iwadii ipilẹ, oogun, ati ile-iṣẹ.

Ni ipari, o tọ lati darukọ awọn onimọ-jinlẹ lati AMẸRIKA, Ernest Lawrence pẹlu awọn ẹlẹgbẹ lati Berkeley ati awọn oniwadi lati Pasadena, laarin ẹniti Pole kan wa ti o wa lori ikọṣẹ Andrei Sultan. A ṣe akiyesi kika awọn iṣọn nipasẹ awọn iṣiro, botilẹjẹpe ohun imuyara ti dẹkun iṣẹ tẹlẹ. Wọn ko fẹran kika yii. Bibẹẹkọ, wọn ko mọ pe wọn n ṣe pẹlu iṣẹlẹ tuntun pataki kan ati pe wọn kan ko ni wiwa ti ipanilara atọwọda…