Füüsika

Radioaktiivsuse avastamine (jätkub)


Henri Becquereli kaastöö

Henri Becquerel kuulus kuulsasse teadlaste perekonda. Tema vanaisa Antoine Becquerel, sündinud 1788. aastal, oli oluline elektriliste ja magnetiliste nähtuste uurija, avaldades sel teemal suurepärase traktaadi. Henri isa Edmond Becquerelit (1821-1891) märgiti ultraviolettkiirguse ning fosfortsentsi ja fluorestsentsi nähtuste uurimise eest. Eriti aastatel 1859–1861 oli ta uurinud kaltsiumi, baariumi, strontsiumi ja teisi. Tema uuritud materjalide hulgas olid mõned uraanisoolad.

Isa laboratooriumis töötas Henri Becquerel välja oma teadusliku väljaõppe ja viis läbi oma esimese uurimistöö - peaaegu kõik optika alal ja paljud neist, aastatel 1882–1897, fosforestsentsil. Muu hulgas uuris ta erinevate ainete nähtamatut (infrapuna) fosforstsentsi. Eelkõige uuris ta uraanisoola fluorestsentsspektrit, kasutades proove, mida tema isa oli aastate jooksul kogunud.

Miski polnud loomulikum kui Henri Becquereli huvi röntgenikiirte ja eriti Poincaré oletuste ning Henry ja Niewenglowski tööde vastu. Tegelikult tundus lihtsalt, et lisaks nähtava ja infrapunakiirguse kiirgusele võivad luminestsentskehad eraldada ka röntgenikiirgust.Becquerel otsustab sel teemal katsetada. Kordustame allpool Henri selleteemalise esimese märkuse täisteksti, mis esitati akadeemiale 24. veebruaril 1896 (kaks kuud pärast röntgenuuringu avastust):

"Eelmisel kohtumisel Prantsuse Teaduste Akadeemia Charles Henry märkis, et pannes fosforestsentsse tsinksulfiidi Crookes'i torust väljuvate kiirte teele suurenes alumiiniumi tungiva kiirguse intensiivsus.

Lisaks leidis Niewenglowski, et kaubanduslik fosforestseeruv kaltsiumsulfiid eraldab kiirgust, mis tungib läbipaistmatutesse ainetesse.

See käitumine laieneb mitmesugustele fosforiseerivatele ainetele ja eriti uraani sooladele, mille fosforisatsioon on väga lühikese kestusega.

Kahekordse uraaniumkaaliumsulfaadiga, millest mõned kristallid on mul õhukese läbipaistva kooriku kujul, tegin järgmise katse:

Lumiére'i fotoplaat on pakitud kahte väga paksu musta paberilehte, nii et plaat ei tumeneks isegi päeval päikese käes. Paberi välisküljele asetatakse fosforestseeriv plaat ja hoitakse mitu tundi päikese käes. Fotoplaadi paljastamisel ilmub fosforiseeriva aine siluett, mis on negatiivselt must. Kui fosforiseeriva aine ja paberi vahele pannakse münt või perforeeritud lehtmetall, võib nende objektide pilt olla negatiivne.

Samu katseid saab korrata, kui asetada fosforiseeriva aine ja paberi vahele õhuke klaasileht; ja see välistab aurude mis tahes keemilise toimimise võimaluse, mis võib päikesekiirte soojenemisel sellest ainest välja tulla. Nendest katsetest võib järeldada, et vaadeldav fosforestseeruv aine eraldab kiirgust, mis tungib valguse jaoks läbipaistmatusse rolli ja vähendab hõbedasoolasid. valgustundlik fotopaber".

Pange tähele, et Becquerel tunneb Henry ja Niewenglowski varasemaid teoseid ning kordab ilma suuremate muudatusteta teise eksperimendi. See testis ainult ühte uut ainet - kahekordset kaalium-uranüülsulfaati -, mis kinnitas Poincaré hüpoteesi.

Järgmisel nädalal (2. märts 1896) saadi teadaolevalt d'Arsonval radiograafiad, kasutades luminofoorlampi ja kattes radiograafiliselt objektid fluorestsentsklaasiga, mis sisaldas uraaniumsoola. Selles artiklis järeldatakse, et kõik kehad, mis eraldavad rohekaskollase fluorestsentsi kiirgust, on võimelised avaldama valgust läbipaistmatu paberiga kaetud fotoplaate.

Just samal akadeemia sessioonil esitas Becquerel teise noodi, mida tavaliselt kirjeldatakse kui radioaktiivsuse avastamist. Cortés Pla on üks neist, kes selle vea teeb, vaatamata Becquereli artiklite lugemisele (ja tõlkimisele): "Nädal hiljem, 2. märtsil, kuuleb akadeemia täiendavate uurimuste tulemusi, mis sureksid Becquereli nime, kuna need kirjeldavad uue nähtuse olemasolu: radioaktiivsus ... " viide 6, lk. 32

Selles teises märkuses jätkab Becquerel kahekordse kaalium-uranüülsulfaadi mõjude uurimist. Eelmine katse varieerus, märkides, et selle materjali kiirgav kiirgus tungib vähem kui tavalised röntgenkiired. Samuti pange tähele, et läbitungiv kiirgus eraldub nii fosfororestsentsmaterjali valgustamisel otse päikese poolt kui ka peegeldunud või murdunud valguse toimel. Samuti märgib see, et uuritud materjal sensibiliseerib isegi pimedas fotoplaate (näiteks Niewenglowski kaltsiumsulfiidi). Siin on artikli selle osa ärakiri:

"Rõhutan eriti järgmist asjaolu, mis tundub mulle väga oluline ja teadmatu nähtuste meisterlikkusest, mida võiks oodata. Samad kristalsed kaaned, mis asetatakse fotoplaatide kõrvale, samades tingimustes, isoleeritakse samade vaheseinte abil, kuid ilma kiirguse ergastuseta ja pimeduses hoides, annavad endiselt samad fotomuljed. Siit saate teada, kuidas mind suunati seda tähelepanekut tegema: mõned eelnevad kogemused valmistati ette kolmapäeval, 26. ja neljapäeval, 27. veebruaril; ja kuna nendel päevadel paistis päike ainult vahelduvalt, pidasin ettevalmistatud katseid ja asetasin plaadid koos nende mähistega mööblisahtli pimedusse, jättes uraanisoola terad paika. Kuna järgnevatel päevadel päike enam ei ilmnenud, paljastasin 1. märtsil fotoplaadid, lootes leida väga nõrku pilte. Vastupidi, siluetid ilmusid väga intensiivselt. Arvasin korraga, et tegevus pidi olema jätkunud pimedas ja valmistasin ette järgmise kogemuse:

Läbipaistmatu pappkarbi põhja panin fotokaardi; siis panin tundlikule küljele uraanisoola katte, kumera katte kõrgeima keskosaga ja et see puudutas želatiini vaid vähestes punktides; Seejärel asetasin selle kõrvale samale plaadile teise sama soola klaasi, mis oli želatiinist eraldatud õhukese klaasslaidiga. Pärast selle toimingu tegemist pimedas ruumis suleti karp, asetati seejärel teise pappkasti sisse ja lõpuks sahtlisse.

Kordasin seda protsessi alumiiniumfooliumiga suletud mahutiga, millele asetasin fotoplaadi, ja väljastpoolt kaanega uraanisoola. Komplekt suleti läbipaistmatusse pappkarpi ja seejärel sahtlisse. Viie tunni pärast paljastasin ma plaadid ja kristallide labade siluetid ilmusid musta värviga nagu varasemates katsetes, justkui oleksid nad valguse käes fosforiseerunud. Otse želatiinile asetatud katteklaasi osas ei olnud praktiliselt mingit erinevust kokkupuutepunktide ja kattekihi osade vahel, mis olid umbes millimeetri kaugusel üksteisest; Erinevuse võib seostada aktiivse kiirgusallika erineva kaugusega. Klaasile asetatud katteklaasi toime oli mõnevõrra nõrgenenud, kuid katteklaasi kuju oli väga hästi taasesitatav. Lõpuks nõrgenes toime alumiiniumfooliumi abil märkimisväärselt, kuid sellegipoolest oli see väga selge.

Oluline on märkida, et seda nähtust ei paista seostavat fosforestseeruvate valguse kiirgustega, kuna pärast sekundi möödumist 1/100 muutuvad need kiirgused nii nõrgaks, et on peaaegu tajumatud.

Üks hüpotees, mis mõistusele väga loomulikult kerkib, oleks eeldus, et need radiatsioonid, mille mõjudel on tugev analoogia Lenardi ja Roentgeni uuritud kiirguse tekitatavate mõjudega, võivad olla nähtamatud radiatsioonid, mida eraldab fosforestsents, mille püsivuse kestus oli sellest lõpmata pikem. nende ainete kiiratava valguskiirguse oma. Ent praegused kogemused, ilma et see hüpotees oleks vastuolus, ei võimalda seda sõnastada. Need kogemused, mida ma praegu arendan, võivad loodetavasti anda mõningase ülevaate sellest uut laadi nähtusest. ".

Pange tähele, et selles "uut laadi nähtuses" pole peaaegu midagi uut. Ainus uudis on see, et nähtamatu fosforestsents näis kestvat palju kauem kui nähtav fosforestsents (mis polnud sugugi vastupidine teadaolevale).

Teises sama kuu röntgenülevaateartiklis kirjeldab Raveau Charles Henry, Niewenglowski, Piltchikofi, d'Arsonvali ja Becquereli uuringuid kui kõiki Poincaré ennustatud ja Charles Henry avastatud nähtuse erijuhte. .

Järgmisel nädalal (09. 03. 1896) uurivad Battelli ja Gambasso röntgentoodete tavapärase kvoodi kestel fluorestsentsi tekitavate ainete rolli Roentgeni kiirte mõju suurendamisel. Troost uurib fosforestseeruvat tsinksulfiidi (segusid) ning kordab ja kinnitab Charles Henry tähelepanekuid, saades magneesiumvalguse abil põneva fosforestsentsi abil tugevaid radiograafilisi pilte. Troost tsiteerib ka Niewenglowski ja Becquereli teoseid. Henri Becquerel esitas omakorda kolmanda teatise. Selles öeldakse, et uuritud uraanisoola eralduv kiirgus on võimeline elektroskoopi (näiteks röntgenikiirgust) tühjendama. Oli loomulik proovida selle kiirgusega korrata kõikvõimalikke katseid, mida Roentgeni kiirgusega kunagi tehti, et kontrollida, kas need on samad või mitte. Peamine analoogia, mis Becquereli meelest toimis, oli aga teine: nähtus oli väga sarnane nähtamatule fosforestsentsile (mida ta oli uurinud), milles oli infrapunakiirgust. Nüüd on infrapunakiirgus samasuguse olemusega kui valgus ja vastupidiselt röntgenikiirte puhul kirjeldatule peegeldub see ja murdub. Becquerel uurib kaalium-uranüülsulfaadi kiirgust ja järeldab, et see peegeldub metallpindadel ja murdub tavalises klaasis. Nüüd on teada, et see kiirgus ei peegelda ega murra klaasil.

Samas artiklis kirjeldab Becquerel tähelepanekuid, milles uraanisoolad jätkavad fotoplaatide sensibiliseerimist isegi siis, kui fosforestseeruvat materjali hoitakse 7 päeva pimeduses, ja märgib: "Võib-olla võib seda fakti võrrelda teatud kehades nende kuumutamisel neeldunud ja eralduva energia määramatu säilitamisega, millele olen juba teatises märkinud aastast 1891 umbes soojusfosforestsents ". Märgitakse, et Becquerel tugineb jätkuvalt juba teadaolevatele nähtustele, tunnistades uuritavas midagi põhimõtteliselt uut.

Samas artiklis uurib Becquerel muid fosforestseeruvaid materjale. Mõned neist on uraaniumsoolad. Kõigi nende puhul täheldatakse samu mõjusid. Tsinksulfiidiga - vastupidiselt Henry ja Troosti tähelepanekutele - ei näe Becquerel mingit mõju. Becquerel teeb aga vaatlusi pimedas - ning Henry ja Troost olid tsingisulfiidi põlemise ajal katsetusi teinud. Uuritakse muid fosforestseeruvaid materjale (strontsium ja kaltsiumsulfiid). Esimesel pole pimedas mingit mõju. Ka oranži fosforstsentsi tekitanud kaltsiumsulfiidi proovil pole mingit mõju, vaid kaks sinise ja roheka luminestsentsiga kaltsiumsulfiidi. "toodetud väga tugevaid efekte, kõige intensiivsem, mis ma nende katsete jooksul kunagi olnud olen. Fakt sinise kaltsiumsulfiidi kohta on kooskõlas hr Niewenglowski tähelepanekuga musta paberi kaudu. "

Meie praeguste teadmiste kohaselt on väga raske mõista, kuidas Becquereli kirjeldatud mõjud võisid tekkida. Uraani soolade kiirgus ei peegelda ega murra; ja kaltsiumsulfiid ei tohiks eraldada uraanisooladega sarnast kiirgust (ja mis veel hullem!). Kas oli mõjusid, mida meie teadmised ei saa seletada, või eksis Becquerel oma tähelepanekutes - ja sel juhul võisid selle põhjuseks olla tema teoreetilised ootused näha olematuid nähtusi. Kui neid katseid ei korrata samade materjalidega, mida ta kasutab, pole siiski võimalik välistada füüsiliste nähtuste olemasolu, mida praegu eiratakse ja mis erinevad radioaktiivsusest.

Kaks nädalat möödub ja Becquerel avaldab uue töö (23.03.1896). Selles kirjeldatakse tähelepanekuid, et mõned mitte-luminestsentssed uraaniühendid tekitavad ka ülalkirjeldatud toimeid. Seetõttu näib, et see nähtamatu fosforestsents ei ole seotud nähtava fosforestsentsi või fluorestsentsiga. Kuid Becquereli sõnul näib see tõesti fosfortsentsi juhtumit, kuna ta väidab, et kiirgus suureneb, kui pimedas olevad kristallid on päikesevalguse käes või kui neid valgustatakse elektrilahendusega - jällegi ei mõjuta kirjeldatud nähtus nii palju kui me teame, peaks see juhtuma. Selles artiklis on veel üks kurioosne tähelepanek. Becquerel väidab, et pimedas efekte tekitanud kaltsiumsulfiidi proovid ei avaldanud enam fotoplaatidele muljet.
Nagu nägime, arvas Becquerel, et tema uuritud kiirgus sarnaneb valgusele, kuna see peegeldab ja murdub erinevalt röntgenikiirgusest. Järgmises artiklis kirjeldas ta katseid õhukeste turmaliini slaididega ja väitis, et märkas oma kiirgus (veel üks kummaline tulemus!). Samuti öeldakse veel, et efekt muutub tugevamaks, kui materjal erutab valgust (ja kordab seda ka järgmises töös).

Nüüd on 7 nädalat. Alles siis esitleb Becquerel uut suhtlust. Olles märganud, et kõik uraaniühendid (luminestsents- või mitte) kiirgavad sama nähtamatut kiirgust, otsustas Becquerel katsetada metallilist uraani. Ta võtab proovi, mille on koostanud Moissan (keemik, kes samal aastal oli metalli isoleerinud) ja leiab, et ka tema eraldab kiirgust. Nüüd oleks see võinud näidata, et see polnud fosforestsentsi fenomen, vaid midagi muud laadi. Kuid Becquerel järeldab, et see on esimene nähtamatu fosforestsentsiga metalli juhtum. Sealt edasi oleks loomulik uurida teiste sarnaste kiirgust eraldavate elementide olemasolu, kuid Becquerel seda ei tee. Pärast seda 18. mai tööd tundub, et ta pole huvitatud ja lahkub sellest uuringust.

Kaks esimest aastat

Nagu seni kirjeldusest näha, ei ole Becquereli töö kindlaks teinud ei uraani kiirguse olemust ega protsessi subatomaatilist olemust. Tema töö, nagu ka Charles Henry ja teiste algatuseks Poincaré hüpotees, oli tol ajal vaid üks paljudest, mis andis tulemusi raskesti tõlgendatavaks. Selle aja kontekstis vaadatuna olid need teadusuuringud, millel polnud ei röntgenograafia avastuse mõju ega viljakust.

Vähesed teadlased on kuni 1898. aasta alguseni pühendunud "becquereli kiirte" või "uraanikiirte" uurimisele. Ühest küljest oli uraani (või metallilise uraani) luminestsentsühendite endi saamine keeruline. Teisest küljest näis, et Becquerel oli selle teema ammendanud. Lisaks tõmbasid paljud teised samal ajal välja kuulutatud nähtused tähelepanu kõrvale ja osutasid ka selliste uuringute delikaatsetele külgedele.

Jaapanis uuris Muraoka 1896. aastal, kas teatud luminestsents-ussid on võimelised kiirgama läbitungimatut nähtamatut kiirgust, mis on võimeline tundma fotoplaate. See tundus nii, kuid tulemused olid kummalised: efekt tuli alles siis, kui ussid hoiti niisked ja kui nende ja fotoplaadi vahel oli kaart. Hiljem järeldati, et mõju põhjustas ainult niiskus (kuna niiske paber andis sama tulemuse). Samal aastal tundlikustati fotoplaatide suhtes ka hiljuti lihvitud metallplaate (tsink, magneesium ja kaadmium). USA teadlane McKissic teatas samal aastal, et Becquereli kiirte kiirgavad paljud muud ained: liitiumkloriid, baariumsulfiid, kaltsiumsulfaat, kiniinkloriid, suhkur, kriit, glükoos ja uraaniumatsetaat. Samal perioodil tekkis mitu muud sarnast väidet - peaaegu kõik ilma aluseta. Kõik see aitas olukorda segadusse ajada.

1898. aastal ilmunud teemaülevaates kirjeldas Stewart kõikvõimalikke omal ajal avaldatud teoseid. Jõuti järeldusele (mis oli tol ajal ilmselt kõige aktsepteeritum), et Becquereli kiired olid lühilainepikkused elektromagnetilised lained (nagu valgus) ja emissiooniprotsess oli omamoodi fosforestsents. Kordab Becquereli tulemusi uraanikiirte peegeldumise, murdumise ja polariseerumise ning kiirguse intensiivsuse suurenemise osas pärast kokkupuudet valgusega. See võtab põhimõtteliselt sama kontseptsiooni nagu Becquerel. On tõsi, et 1897. aastal kordas Gustave le Bon Becquereli katseid ega olnud märganud mingeid peegeldumise, murdumise ega polariseerumise märke, kuid keegi ei pööranud talle mingit tähelepanu. Kõik arvasid, et see on omamoodi ultraviolettkiirgus.

Võib öelda, et maist 1896 kuni 1898 alguseni jäi see õppesuund seisma. Ainus uus tulemus selle aja jooksul oli see, et uraani kiirgus püsis mitu kuud tugev, kuigi valgust ei saadud. Ehkki Becquerel väitis endiselt, et valguse ergutamine suurendas kiirgavat kiirgust, ei leidnud Elster ja Geitel seda efekti (mida muidugi pole olemas).

Uute radioaktiivsete materjalide avastamine

1898. aasta alguses tulid kaks teadlast iseseisvalt välja idee proovida leida muid materjale peale uraani, mis eraldavad samasugust kiirgust. Otsimise tegi Saksamaal G. C. Schmidt ja Prantsusmaal Madame Curie. 1898. aasta aprillis avaldasid mõlemad avastuse, et toorium eraldas kiirgust, näiteks uraani. Uurimismeetod ei olnud fotograafiline, vaid ionisatsioonikambri abil kahe elektrifitseeritud plaadi vahel õhus tekkiva elektrivoolu jälgimisel, kui plaatide vahele paigutati kiirgust eraldav materjal. See uurimismeetod oli turvalisem kui fotoplaatide kasutamine, kuna neid, nagu nägime, võivad mõjutada mitut erinevat tüüpi mõjutused.

Tooriumist eralduvat kiirgust täheldati kõigis uuritud ühendites, nagu ka uraani puhul. See tekitas fotoefekte ja oli pisut läbitungivam kui uraan. Schmidt väitis, et jälgis tooriumkiirte murdumist (nagu Becquerel oli seda varem teinud), kuid ei suutnud märgata kiirte peegeldumist ega polariseerumist.

Marie Curie uuris erinevaid mineraale, aga ka puhtaid kemikaale. Pole üllatav, et ta märkis, et kõik uraan ja toorium mineraalid eraldavad kiirgust. Kuid märkis kummalist fakti:

"Kõik aktiivsed mineraalid sisaldavad aktiivseid elemente. Kaks uraan mineraalit - pechblenda uraanoksiid ja kaltsiit vask ja uranüülfosfaat nad on palju aktiivsemad kui uraan ise. See asjaolu on väga tähelepanuväärne ja paneb meid uskuma, et need mineraalid võivad sisaldada palju aktiivsemat elementi kui uraan. Paljundasin Debray protsessi abil kaltsiiti puhaste toodetega; see kunstlik kaltsiit ei ole aktiivsem kui muud uraani soolad " .

Samas töös juhib Marie Curie tähelepanu asjaolule, et uraan ja toorium on suurima aatommassiga elemendid (millest nad olid teada). Samuti spekuleeritakse nähtuse põhjuse üle. Kiirguse tohutut kestust arvestades tundus toona absurdne, et kogu eralduv energia (mis tundus lõpmatu) võis pärineda materjalist endast. Marie Curie eeldab, et allikas oleks väline, mis tähendab, et kogu ruumi läbib väga läbitungiv, tajumatu kiirgus, mis neelab raskemad elemendid ja väljastatakse uuesti jälgitaval kujul.

Tooriumi tekitatud efekti avastamine andis uue tõuke otsingule "Becquereli kiired". Nüüd oli selge, et see polnud isoleeritud nähtus, mis esines ainult uraanis. Marie Curie annab sellele nähtusele nime "radioaktiivsus":

"Uraanikiiri on sageli nimetatud Becquereli kiirteks. Selle nime saab üldistada, rakendades seda mitte ainult uraanikiirtele, vaid ka toorikakiirtele ja kogu sarnasele kiirgusele.

Ma nimetan radioaktiivseid aineid, mis eraldavad Becquereli kiirt. Nähtuse jaoks välja pakutud nimetus hüperfosforsents näib mulle selle olemusest valet ettekujutust pakkuvat. "

Selgub, et Marie Curie oli teadlik, et see oli palju üldisem nähtus.

Mõni kuu pärast tooriumi mõju avastamist esitavad Marie ja Pierre Curie veelgi olulisema teose. Eelmises töös pakkus Marie Curie välja, et pigi võib sisaldada muid tundmatuid radioaktiivseid aineid. Ta proovib seda ainet isoleerida. Selleks on see pühendatud analüütilisele keemia tööle, eraldades pechblenda koostisosad järk-järgult, katsetades neid elektrilise meetodiga, et eraldada radioaktiivsed fraktsioonid mitteaktiivsetest. Esiteks, alates pechblendast, mis oli kaks ja pool korda aktiivsem kui uraan, lahustati mineraal happesse. Seejärel puhuti läbi vedeliku läbi vesiniksulfiidi (H2S) ja moodustus mitu sadestunud lahustumatut sulfiidi. Uraan ja toorium jäid lahustunuks. Sade oli väga aktiivne. Ammooniumsulfiidi lisamisel lahustuvad arseen ja antimonsulfiidid (mitteaktiivsed). Jääk läbib muid eraldusprotsesse. Lõpuks on aktiivne materjal seotud vismutiga ega ole sellest tavaliste protsesside abil lahutatav. Seetõttu polnud see teadaolev element. Fraktsionaalse sublimatsiooni abil oli võimalik saada vismuti külge kinnitatud materjali, mis oli 400 korda aktiivsem kui puhas uraan. Curie paar soovitab:

"Seetõttu usume, et pechblendast eemaldatav aine sisaldab tundmatut metalli, mille analüütiliste omaduste osas on vismut naabruses. Kui selle uue metalli olemasolu leiab kinnitust, siis teeme ettepaneku nimetada see polooniumiks, mille päritoluriik on meist ".

Ei saa öelda, et uue elemendi olemasolu tegelikult tuvastati. Oletatavalt uus metall käitus vismuti moodi ja sellel ei olnud spektriribasid, mida oleks võinud märgata. Seetõttu oli selle avastuse suhtes esialgu skeptiline.
Pärast polooniumitööd kirjutatud artiklis kirjeldab Marie Curie oma teadmisi antud teemal. See seab kahtluse alla Becquereli kiirte peegeldumise, murdumise ja polariseerumise olemasolu ning eitab Elsteri ja Geiteli uuringute põhjal võimalust päikesevalguse mõjul intensiivistada radioaktiivsust. Marie Curie kaitseb selgelt ideed, et radioaktiivsus See on aatomi omadus.

1898. aasta Teaduste Akadeemia viimasel koosolekul esitasid Curies ja Bémont uue paberi. Selles on nad tõendeid uue radioaktiivse elemendi kohta, mis on keemiliselt sarnane baariumiga ja mida on ka pechblendast ekstraheeritud. Ka sel juhul ei olnud võimalik uut elementi tuntud metallist eraldada; kuid oli võimalik saada 900 korda aktiivsemat materjali kui uraan. Veelgi enam, seekord võimaldas spektroskoopiline analüüs märgata tundmatut spektriraadiust. Artikli autorid nimetavad seda uut elementi "raadioks", kuna see tundub olevat radioaktiivsem kui ükski teine ​​element.

Hilisemad sammud

Veel oli palju aru saada. Millised olid kiirguskiirgus: kas röntgenikiirgus või mitte? Kuni selle ajani tundus see nii. Kust tuli nendest materjalidest vabanev energia? Miks on mõned elemendid radioaktiivsed ja teised mitte? Ühtegi neist polnud võimalik selgitada. Samuti ei olnud kahtlust, et radioaktiivsus viis muundumisteni ühest keemilisest elemendist teise. Nimi "radioaktiivsus" oli olemas, kuid keerulist nähtust, millele me seda nime nüüd nimetame, polnud veel teada.

Järelejäänud lugu on pikk ja rikkalik. Siin ei saa seda üksikasjalikult kirjeldada. Selle peatüki keskne eesmärk oli näidata, et Becquerel oli radioaktiivsuse olemasolu tuvastamisest kaugel sellisel kujul, nagu me seda praegu mõistame. Seetõttu osutagem vaid mõnele hilisemale episoodile, et anda aimu sellest, mis oli veel avastamata.

Järk-järgult määrati kindlaks radioaktiivsete materjalide tekitatava kiirguse olemus ja mitmekesisus. 1899. aasta alguses märkis Rutherford kahte tüüpi uraani kiirgust - üks läbitungiv ja teine ​​kergesti imenduv. Ta nimetas neid a (vähem läbistavaks) ja b. Siiski kujutas ta ette, et mõlemad on erinevat tüüpi röntgenikiired. 1899. aasta lõpus täheldas Geisel, et polooniumkiirgus kaldub magnetist kõrvale. Need kiired ei saanud seega olla röntgenikiirgused. Curie paar leidis, et mõned kiired suunati magneti poolt ümber ja mõned mitte. Kõrvalekaldunud vastasid Rutherfordi b-kiirgusele. Deformatsioonitaju näitas, et need sarnanesid katoodkiirtega, st varustatud negatiivse elektrilaenguga. Seejärel täheldas Curie paar elektriliste mõõtmiste abil, et see kiirgus kandis tegelikult negatiivset laengut. Peitmatuks kiirguseks loetakse kiirgust a (mis on suure massi / laengu suhte korral pisut kõrvale kaldunud).

Selles etapis tegi Becquerel mõned uuringud nende kiirguse läbipainde kohta. Ta üritas kiirgust b elektrivälja abil kõrvale suunata, kuid esialgu ebaõnnestus. Selle saavutas 1900. aastal E. Dorn. Samal aastal avastas Villard, et hälbivad kiired on kahte tüüpi: a-kiired (madala läbitungimisega) ja muud väga läbitungivad kiired, mida nimetatakse g-kiirteks. Alles 1903. aastal leidis Rutherford, et kiirgust saab elektriliselt ja magnetiliselt kõrvale kalduda ning seejärel leiti, et see on positiivselt laetud osakestega. Alles siis sai selgeks nende kolme kiirguse olemuse mõiste.

Aeglaselt on esile kerkinud ka teine ​​radioaktiivsuse aspekt - radioaktiivsete elementide muundamine. Aastal 1899 märkis Rutherford tooriumi radioaktiivse kiirguse olemasolu. Dorn leidis, et ka raadio tekitas sarnast emanatsiooni. Mitme kuu pärast leiti, et see on uus keemiline element, gaasiline (radoon). Seda gaasi tootis radioaktiivne materjal. Lisaks olid karmid 1899. aasta lõpus märganud, et raadio võib muuta läheduses olevad kehad radioaktiivseks. Järgmisel aastal avastas Rutherford, et indutseeritud radioaktiivsus oli tingitud gaasilise kiirguse tagajärjel tekkinud ladestusest. See hoius polnud aga identne väljutamisega.

Samuti leiti, et emanatsioon ja ladestumine kaotasid kiiresti oma radioaktiivsuse, mis osutus järkjärguliseks aatomimuutuseks. Pärast neid ja teisi uurimusi tutvustasid Rutherford ja Soddy radioaktiivsete muundumiste teooriat viies artiklis, mis ilmusid novembrist 1902 kuni maini 1903. Nende tööde abil olid radioaktiivsuse uue vaate piirjooned juba paika pandud. Järgnevatel aastatel selgitati paljusid aspekte.

Lõplikud märkused

Selle asemel, et vähendada Becquereli rolli radioaktiivsuse avastamisel, oli selle peatüki eesmärk näidata suuri raskusi selliste nähtuste loomisel, mida teoreetiliselt ei oodata. Prognoositavat on lihtne jälgida - nagu selgus, võib ennustatud jälgida ka siis, kui ennustus on vale. Palju raskem on näha, mis läheb vastu kõigile ootustele.

Selliste episoodide põhjalik uurimine peaks olema osa iga eksperimentaalteadlase haridusest, kuna eksperimendi stereotüüpne vaade alandab ja trivialiseerib eksperimentaalset tööd - kui tegelikult on hea eksperimentaalne töö äärmiselt keeruline, loominguline ja mõtlemapanev, kui seda ette näha julged seista silmitsi laboris nähtustega, mis keelduvad väljakujunenud teooriatest.

Allikas: Füüsika Instituudi leht - UFRGS