Тайна атомного ядра

А Вальтер| опубликовано в номере №316, Апрель 1939
  • В закладки
  • Вставить в блог

Положение резко изменилось в 1919 году, когда Резерфорд искусственно расщепил атомное ядро азота, а вслед за тем еще и ядра других устойчивых нерадиоактивных элементов. В своих опытах Резерфорд пользовался в качестве «снаряда» быстрыми альфа - частицами, вылетавшими из ядер радиоактивных элементов.

Сотни миллионов альфа - частиц, пронизывавших вещество, окружавшее радиоактивный препарат, растрачивали свою энергию впустую, на столкновения с электронными оболочками встречных атомов. Но были среди этих частиц и более «удачливые». Они долетали до мишени, не израсходовав полностью своей энергии, преодолевали Отталкивающее действие электрического заряда ядра и врывались во внутрь его.

В результате этой атаки ядро выходило из состояния устойчивости и выбрасывало из себя одну из своих составных частиц. В опытах Резерфорда такими частицами были протоны (ядра водорода). Позднее, в 1933 году, Чадвик заметил, что ряд атомных ядер, атакованных альфа - частицей, испускает неизвестные ранее частицы - нейтроны, - отличавшиеся полным отсутствием электрического заряда.

Наука сделала огромный шаг вперед по пути к разгадке тайн атомного ядра.

Ряд исследователей (Ван - Граафф, Лауренс, Тюв и Хафотэд в Америке, Кокрофт и Уолтон под руководством Резерфорда в Англии, группа работников Украинского физико - технического института в СССР) построил специальные установки для «штурма» атомного ядра. На этих установках были получены заряженные частицы, не уступающие по своей энергии частицам, которые выбрасывались из атомных ядер при радиоактивном распаде.

Установка, на которой работаем мы в Украинском физико - техническом институте в Харькове, носит название электростатического генератора Ван - Грааффа. Огромный - 12 метров в диаметре - серебристый шар поднят на трех изолирующих колонках высоко над землей. Это конденсатор. Ленты - транспортеры из прорезиненного шелка доставляют сюда от вспомогательной установки все новые и новые порции электричества. Заряды располагаются как обычно, только на поверхности шара.

Мы заинтересованы в том, чтобы накопить возможно больше зарядов на конденсаторе и тем повысить его потенциал. Между землей, потенциал которой нуль, и серебристым шаром возникает электрическая пропасть. Она все растет и углубляется, пока потенциал серебристого шара не достигнет четырех миллионов вольт. Это нужно для того, чтобы разогнать поток электронов, оторвавшихся от вольфрамовой спирали, помещенной в недрах шара.

На первый взгляд спираль не поражает ничем: металл, гладкая поверхность, особых примет нет. Впрочем, если смотреть на ту же поверхность в микроскоп, перед глазами возникнет подобие лунного ландшафта, странные борозды, холмы, долины. Но если бы в нашем распоряжении имелся микроскоп в миллион раз более сильный чем обычно, мы увидели бы и нечто другое. Металл предстал бы перед нами в виде гигантского, кишащего кишмя муравейника. Среди громоздких, неповоротливых, положительно заряженных атомов металла суетятся, снуют шустрые отрицательно заряженные электроны, целая толпа электронов. То один, то другой выскакивает на поверхность металла - муравейника, чтобы тотчас же нырнуть назад.

Стоит нагреть наблюдаемый металл до красного каления, как толкотня электронов превратится в бешеную пляску. Уже не отдельные электроны, а целые вереницы их будут покидать родной муравейник. Поверхность металла окутается электронной дымкой так, как тихая гладь реки затягивается после захода солнца перистым туманом.

Но вот подул ветер, погнал туман в сторону от реки. Подобное же действие оказывает на электронное облако отрицательный заряд, поданный на металлическую пластинку. Облако электронов, «испарившихся» из горячего металла, отрывается от поверхности и медленно уплывает в окружающее пространство.

Вот что происходит в недрах серебристого шара во время эксперимента. Вольфрамовая спираль нагревается электрическим током и «испаряет» облако электронов. Разнообразные высоковольтные установки сжимают это облако в узкую струю и направляют в фарфоровую колонну, поддерживающую основание шара.

Помните, что наверху фарфоровой колонны потенциал - несколько миллионов вольт, а внизу, у самой земли, потенциал - нуль. Электроны «низвергаются» с этого «электрического утеса», приобретая по пути скорость в триста тысяч раз большую чем скорость снарядов дальнобойной артиллерии. Все препятствия надо убрать с их пути. Электрон в воздухе спотыкался бы на каждом шагу о встречные молекулы... Поэтому батарея мощных насосов, расположенная в подземелье под генератором, беспрерывно высасывает газ из разрядной трубки, поддерживая там давление, которое в миллиард раз меньше атмосферного.

Внизу, под основанием электростатического генератора, на глубине пяти метров под землей, расположена камера, надежно защищенная панцирем из железобетона и свинца. Здесь «мишень», небольшой колпачок из платины. Врезаясь в эту преграду, струя электронов теряет мгновенно свою энергию, как струя пуль, завязших в песке. При этом электронный пучок испускает часть энергии ввиде особых лучей, близких по свойствам к обычным рентгеновским лучам, но обладающих еще большей энергией и проникающей способностью. Бомбардируя преграду, «сверхжесткие рентгенлучи» дробят и преображают атомное ядро.

Создание таких и им подобных установок дало возможность физикам - ядерникам заняться всесторонним и подробным изучением ядерных превращений нерадиоактивных элементов.

В результате этих исследований были установлены следующие основные факты.

Атомные ядра всех элементов построены из двух основных элементарных частиц - протонов и нейтронов.

Ядра всех элементов построены очень прочно. Для расчленения любого атомного ядра на его составные части требуется затратить громадную (в атомном масштабе) энергию.

Таким образом, процессы «расщепления» ядер источником энергии быть не могут.

Вводя в ядра устойчивых атомов посторонние частицы (альфа - частицы, протоны, нейтроны, ядра тяжелого водорода) или облучая атомные ядра очень жесткими гамма - лучами, можно вызвать искусственные превращения этих устойчивых ядер. Изучено свыше семисот таких превращений (ядерных реакций).

В превращениях устойчивых ядер на сегодняшний день нельзя видеть технически ценного источника энергии.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 11-м номере читайте о деятельности величайшего русского  мыслителя, философа, критика и публициста XIX века Владимира Сергеевича Соловьева, материал, посвященный жизни Лва Троцкого,  о жизни и творчестве нашего гениального баснописца Ивана Андреевича Крылова, о кавказском генерале Петре Степановиче Котляревском о котором еще при жизни ходили легенды, а сегодня, оставшемся в историческом тумане забвения,  окончание детектива Ольги Степновой «Моя шоколадная бэби» и многое другое.



Виджет Архива Смены