История открытия радиоактивности

 

   РЕФЕРАТ

         Тема:Открытие   

        радиоактивности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                       Выполнила ученица 11 «Б» класса

                                                                                    Гимназии №132

                                                                                    Кубеева Мадина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Алматы 2013

1 марта  1896 года французский ученый Антуан  Анти Беккерель (1852—1908), к слову, физик в третьем поколении (его сын Жан впоследствии продолжил династию, также став ученым-физиком), открыл неизвестный ранее тип излучения. Произошло это случайно. Беккерель проводил исследование солей урана и, закончив эксперименты, завернул покрытую урановой смесью ажурную металлическую пластинку в.черную непрозрачную бумагу. Он положил сверток рядом с коробкой фотопластинок в ящик письменного стола. Чуть позже Беккерель по присущей ему педантичности решил проявить фотопластинки, чтобы убедиться — не забыл ли он обработать результаты своих опытов. Проявленные фотоматериалы оказались засвеченными. Причем на них четко вырисовывался узор урановой пластинки. Спустя четыре года Беккерель уже знал — это не люминесценция, не рентгеновские лучи и не какое-либо известное науке излучение.

Открытием Беккереля  заинтересовались крупнейшие ученые того времени — Анри Пуанкаре, Дмитрий  Иванович Менделеев и особенно супружеская  пара ученых-физиков Пьер Кюри (1859—1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867—1934). Супруги Кюри подключились к исследованиям и вскоре обнаружили, что излучение присуще не только урану, но еще целому ряду химических элементов. Лучи Беккереля Мария Кюри предложила назвать радиоактивными, а само явление — радиоактивностью.

В 1903 году Антуану Беккерелю, Пьеру и Марии Кюри за открытие радиоактивности вручается Нобелевская премия по физике. (Мария Кюри была удостоена и Нобелевской премии по химии — в 1911 году за исследование свойств металлического радия.) В качестве любопытной подробности отметим — Беккерель стал одной из первых в истории жертв радиоактивного излучения. Ученый носил опытный урановый образец в кармане. От разрушительного воздействия излучения у него на теле образовались долго не заживающие язвы. После этого Беккерель помещал радиоактивные объекты в непроницаемые для излучения свинцовые футляры...

Одним из ученых, который  проявил живейший интерес к открытию Беккереля, стал молодой Эрнст Резерфорд (1871—1937), работавший в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Любопытно, что величайший физик 20 столетия, которого впоследствии называли своим учителем многие знаменитые ученые, родился и получил образование в Новой 'Зеландии. В Англию он был приглашен за выдающиеся успехи в науке и разработку собственного приемника электромагнитных волн.

С 1898 года Резерфорд  начинает самостоятельные исследования в области радиоактивности. Он обнаружил, что открытое Бекке-релем излучение  неоднородно. В него входят потоки положительно заряженных ядер гелия — альфа-частиц, и потоки электронов — бета-частиц. В 1900 году французский ученый Виллар обнаружил в составе излучения гамма-лучи, состоящие из незаряженных частиц.

В апреле 1898 года Резерфорд  переезжает в Канаду и занимает освободившееся место профессора Мак-Гиллского  университета в Монреале. В его жизни начинается новый этап — время глубоких научных изысканий. В 1902—1903 годах Резерфорд совместно с английским химиком Фредериком Содди (1877—1966) разработал общий закон радиоактивного превращения веществ.

Еще со времен возникновения  химии как науки все ученые мира усвоили — превращение одних химических элементов в другие невозможно. Опыты средневековых алхимиков по превращению свинца в золото антинаучны. И вдруг появляется теория, в которой утверждается, что процесс превращения не только возможен, но и постоянно происходит. Ни остановить, ни предотвратить это превращение невозможно. Все объясняет положение элементов в периодической таблице Менделеева (открыта в 1869 году), которое определяется зарядом ядра. При альфа-распаде заряд ядра уменьшается на две единицы (за единицу принят элементарный заряд электрона), и элемент перемещается на две клетки таблицы вверх. При электронном бета-распаде элемент перемещается на одну клетку таблицы вниз. При позитронном распаде — на клетку вверх. Изменение положения элемента в таблице — это изменение химических свойств элемента. Вот вам и вся «алхимия»!

Эта теория стала  одним из крупнейших научных открытий 20 столетия. В 1904 году выходит первый итоговый труд Ре-зерфорда — книга «Радиоактивность», а в 1905 — вторая книга «Радиоактивные превращения». Но Резерфорд не стоит на месте, он исследует строение атома — «виновника» радиоактивности.

Ученый отталкивается  от модели атома, предложенной директором Кавендишской лаборатории и научным руководителем молодого Резерфорда физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856—1940). К тому времени было известно, что входящие в состав атома электроны имеют отрицательный заряд. Но атомы электрически нейтральны — что же тогда является носителем положительного заряда и компенсирует заряд электронов? Томсон предлагает модель, в которой атом — это некая положительно заряженная капля, внутри внешней оболочки которой находятся отрицательно заряженные электроны. Под воздействием ку-лоновской силы отталкивания электроны стараются занять центральное положение в атоме, но если они выходят из состояния равновесия под воздействием внешних сил, то электроны начинают совершать колебания, что сопровождается излучением.

Опытным путем было определено, что расстояния между  атомами в твердых телах примерно соответствуют размерам самих атомов. Если бы атом имел такое устройства, каким представлял его Томсон, альфа-частицы не смогли бы пролететь  даже через тонкую фольгу, застревая между атомов. Однако опыты Резер-форда показывали, что дело обстоит иначе. Большая часть альфа-частиц пронизывала фольгу, и лишь меньшая их часть отклонялась, причем на очень незначительное расстояние.

Резерфорд отказывается от теории Томсона и выдвигает смелое предположение — атомы устроены точно так же, как и планетные системы, подобные Солнечной. Ядро атома подобно Солнцу и находится в центре системы. Большая часть массы атома находится именно в ядре, несмотря на его малые размеры. Вокруг ядра вращаются электроны — подобно вращающимся вокруг Солнца планетам. Масса электронов очень незначительна, а потому они не оказывают существенного воздействия на массивные альфа-частицы. Только когда альфа-частица пролетает рядом с положительно заряженным ядром, сила отталкивания может изменить траекторию ее полета.

{mospagebreak}

Выдвинутая  Резерфордом модель строения атома  получила название планетарной. Она  объясняла явления, связанные с  радиоактивностью, и прекрасно согласовывалась  с законами электродинамики. Проведенные позже опыты полностью подтвердили правильность предположений Резерфорда. Наступила новая эра в научных исследованиях'— человек узнал строение материи.-

В 1908 году Резерфорду присуждается Нобелевская премия по химии (хотя исследования ученого относились к области физики). А в 1912 году судьба сводит его с датским ученым Нильсом Бором (1885—1962), с которым Резерфорда связала совместная работа и многолетняя дружба...

Резерфорд был не только великим мыслителем нашего времени, он был еще и великим организатором научных исследований. Огромное количество ученых называли его своим учителем. Перечислим только самые громкие имена, в том числе — лауреатов Нобелевской премии. Это Генри Гвин Джефрис Моз-ли (1887-1915), Джеймс Чедвик (1891-1974, Нобелевская премия за 1935 год), Джон Дуглас Кокрофт (1897—1967, Нобелевская премия за 1951 год), М. Олифант, В. Гейтлер, Отто Ган (1879-1968, Нобелевская премия за 1944 год), Петр Леонидович Капица (1894-1984, Нобелевская премия за 1978 год), Юрий Борисович Харитон (1904—1996), Георгий Антонович Гамов (1904-1968).

Предполагал ли Эрнст  Резерфорд, что его исследования, в конце концов, приведут человечество к созданию самого варварского оружия на свете — атомной бомбы? Да, наверное. Но он верил в созидательную силу науки, поскольку именно науке он и посвятил всю свою жизнь.