В декабре 1931 г. французские физики Фредерик Жолио и его жена Ирэн Кюри наблюдают странные вещи.

Они берут «вильсонову камеру» - ящик, наполняемый перед началом опыта пересыщенными водяными парами. Камера имеет то удобство, что в ней можно непосредственно фотографировать пути мелких, заряженных электричеством частиц. Стоит пролететь такой частице внутри камеры, как вдоль ее пути сгущаются (притягиваемые электрическим зарядом) пары и, сгущаясь, осаждаются вереницей мелких капелек. Их фотографируют. По толщине и длине цепочки можно судить о массе и заряде пробежавшей частицы.

Итак, «вильсонова камера» побеждена. Внутри нее Жолио располагает крупинку радия, а рядом с ней - кусок легкого металла, бериллия. Радиевы лучи как всегда разбивают встречные атомные ядра, ядра бериллия. Жолио внимательно рассматривает фотографический снимок. Вот крупинка радия. Вот следы разбрасываемых им лучей. Вот пластинка бериллия, о которую ударяются радиевы лучи. Но никаких новых следов, исходящих из бериллиевой пластинки! Значит, из разрушенных ядер не вылетело на этот раз ничего? Как будто так...

Но вот несколько поодаль от пластинки, на расстоянии многих дециметров от нее, - ясные, резкие следы протонов. Следы протонов, вырванных из атомных ядер воздуха каким - то непонятным громадным ударом.

Чей удар? Может быть, тех же радиевых лучей?.. Но нет, следы протонов так далеки от радиевой крупинки, что ее лучи наверняка не доходят сюда... Лучи наверняка застревают по дороге. Но что тогда?

Ясно было, что, разрушая бериллиевы ядра, радиевы лучи выбивали оттуда «нечто», что не оставляет следов внутри «вильсоновой камеры». И уже это «нечто», ударяясь с размаху о встречные воздушные ядра, вырывает оттуда протоны. Так, для сравнения ударив кием биллиардные шар, можно двойным ударом сдвинуть этим шаром другой шар и по длине и скорости его пробега составить представление о силе удара кия.

Точно так же по следу сфотографированных Жолио протонов английский физик Джон Чэдвик быстро вычисляет массу ударившего в воздушные ядра «нечто».

Это была частица с массой, приблизительно равной массе протона. Но почему она не оставила следов своего пути на фото? Единственное предположение: потому, что нет у нее электрического заряда. Раз нет заряда - нет и сгущения паров вдоль пути частицы, нет и следов этого пути в «вильсоновой камере».

«Не имеющий заряда», иначе, «нейтральный». От этого слова частица, открытая Жолио, названа «нейтроном».

И вот - два рода кирпичиков, две мельчайших (еще в тысячу раз меньше электрона) частицы, извлеченные физикой из недр атомных ядер. Протоны и нейтроны. Такова картина строения ядер атомов в том виде, в каком она вырисовывается в тот момент, когда пишутся эти строки.

Все атомные ядра имеют прежде всего положительный электрический заряд (это можно узнать, бомбардируя вещество пучком протонов. Отталкиваемый ядрами, пучок рассеивается в стороны. Отталкиваются же одноименные заряды. Значит, заряд ядер того же знака, что и заряд отдельных протонов, положительный).

Заряд ядра, очевидно, и создастся протонами. Раз так, следовательно, число единиц в заряде любого ядра (если взять заряд протона за единицу) показывает, какое количество штук протонов содержится в ядре.

А как быть с ядерной массой? Она всегда больше (если опять взять за единицу массу одного протона) заряда ядра. Значит, кроме протонов что - то еще должно быть в ядре. Мы знаем: там есть нейтроны. И масса дейтрона равна массе протона. Следовательно, сколько единиц недостает в ядерном заряде до ядерной массы, столько штук нейтронов имеет в своем составе ядро.

Вот примеры. Атомное ядро азота имеет массу 14 и заряд 7. Следовательно, оно состоит из семи протонов и семи нейтронов. Когда Резерфорд бомбардировал азот лучами радия, он выбивал из азотных ядер, мы помним, по протону. Что же оставалось на месте удара? Новое ядро из шести протонов (один улетел) и семи нейтронов. Какому химическому элементу принадлежит это ядро? Уже не азоту. Справка в таблице элементов (таблица Менделеева) дает ответ: ядерный заряд 6 и массу 13 имеет углерод, Азот должен превращаться в углерод. И Резерфорд, действительно, наблюдает в своей камере следы внезапно появившегося углерода.

Другой пример - золото. В ядре золотого атома - 122 нейтрона и 80 протонов. А в ядре ртути - 79 протонов и 118 нейтронов. Значит, стоит забросить внутрь ртутного ядра один протон и 4 нейтрона, чтобы получилось ядро золота. В малых масштабах это опять вполне по силам физике. Очень малую (практически несущественную) часть ртутных ядер в чашке с ртутью, обстреляв ее протонами и нейтронами, можно превратить в золотые ядра уже сейчас. Но вот задача - преобразовать одним приемом все наличные ядра в чашке со ртутью, всю ртуть в чашке превратить в золото. Эта задача пока еще недоступна, и мы сейчас расскажем, почему это так.

В 1932 т. в Харькове Антон Федорович Вальтер и его товарищи направляют на кусок легкого металла - лития - поток протонов, предварительно разогнанных до большой скорости электрическим полем в 900 000 вольт. То же делают англичане Кокрофт и Уолтон в лаборатории Резерфорда в Кембридже.

Литиевы ядра раскалываются под ударом протонов пополам. На снимках, снятых в «вильсоновой камере», ясно видно, как от литиевой пластинки из одной точки отправляется то здесь, то там двойной след, след путей двух частиц, на которые раскололось ядро лития. Эти частицы имеют положительный заряд 2 и массу, в 4 раза большую массы протона.

Что случилось?

Вальтер справляется в менделеевской таблице. Ядро лития имеет массу 7, заряд 3. Ядро лития, следовательно, имеет три протона и четыре нейтрона. И эта постройка бомбардирована протоном. Его следов после удара на снимке нет. Значит, он застрял в сделанной им пробоине. Застрял внутри литиева ядра. Там стало четыре протона и четыре нейтрона. И сразу после этого ядро раскололось пополам. Если в каждом осколке 2 нейтрона и 2 протона, то общий заряд осколка должен быть 2 и масса равна 4.

Но именно так и выходит на снимках, заснятых в «вильсоновой камере»!

• Страницы:
• предыдущая
• 1
• 2
• 3
• следующая

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.