Открытие процесса деления атомного ядра
о результатах своих исследований, другие физики подтвердили его наблюдения и также получили разнообразные бета-частицы.
Но никто из них так и не смог объяснить причину данного явления.Один из путей для выяснения того, что происходило, заключался в добавлении к системе какого-либо стабильного элемента, который в химическом отношении оказывался бы похожим на крошечные следы радиоактивных изотопов, получавшиеся в ходе бомбардировки урана. После опыта стабильный элемент отделялся от смеси и, возможно, уносил с собой радиоактивный след. Другими словами, этот элемент должен был стать «носильщиком».
Среди тех, кто работал над проблемой, оказались немецкий физик Отто Хан и его помощница Лиза Мейтнер (1878—1968).
Испытывая разные элементы, они добавили к урану барий с атомным номером 56. Выделив элемент из смеси, они обнаружили, что значительная часть радиоактивности действительно связана с барием.
Ученые вполне естественно предположили, что радиоактивность вызвана присутствием какого-то радиоактивного изотопа. Наиболее вероятным претендентом оказался радий (атомный номер 88), который очень напоминал барий, в том числе и по химическим свойствам. Однако обстоятельства сложились так, что они не смогли продолжить эту работу.
Лиза Мейтнер была еврейкой и после 1933 года могла работать в Германии только потому, что оставалась гражданкой Австрии. После того как в марте 1938 года Германия вторглась в Австрию, ставшую частью немецкого государства, австрийское гражданство более не защищало Мейтнер, и ей пришлось уехать. Она переехала в столицу Швеции, Стокгольм. Хан остался в Германии и продолжал работу над той же проблемой, но уже с немецким физиком и химиком Фрицем Штрассманом.
Прежде всего они попытались разделить радий и барий.
Хотя эти элементы обладали похожими химическими свойствами, между ними были и различия. Хан и Штрассман попытались изолировать радиоактивные изотопы, собрать их и детально исследовать. Но сколько ни пытались, разделить барий и предполагаемый радий им так и не удалось.Наконец Хан понял, что невозможность разделения бария и радиоактивного изотопа означает, что никаких изотопов другого элемента нет и радиоактивным стал сам барий. Однако он не решался обнародовать свои результаты, потому что предположение показалось ему слишком невероятным.
Атомный номер радия был равен 88, всего лишь на 4 меньше, чем у урана, чей атомный номер составлял 92. Можно было предположить, что поглощенный ядрами урана нейтрон обусловил нестабильное состояние последнего, заставив барий выпустить 2 альфа-частицы и превратиться в радий.
Но ведь барий имел атомный вес 56, что составляло чуть более половины атомного веса урана. Значит, ядро урана могло превратиться в ядро бария, только разделившись надвое. Но никто еще не наблюдал ничего подобного, поэтому Хан и отказывался поверить в происходящее.
Лиза Мейтнер, находившаяся в Стокгольме, получила сообщение о том, что происходило в лаборатории Хана. Размышляя над всеми обстоятельствами, она решила, что не следует оглядываться по сторонам, а нужно найти одно-единствен- ное объяснение. Ядра урана действительно разбивались на половинки.
Получилось так, что, испытав настоящий научный шок, один исследователь перестал думать о проблеме, другому же случившееся вовсе не показалось невероятным. Ядерные силы действуют на столь малом расстоянии, что их едва хватает на удержание таких огромных ядер, как у урана. В спокойном состоянии он действительно остается стабильным, но при добавлении хотя бы одного нейтрона равновесие нарушается и ядро превращается в нечто похожее на колеблющуюся каплю жидкости.
Однако иногда ядра урана удерживают нейтрон, испускают бета-частицу и возвращаются в стабильное состояние.
В других случаях ядерные силы не могут удержать их. Ядро приобретает форму гантели, и электромагнитное отталкивание обоих половинок (в данном случае положительно заряженных) разбивает ядро надвое.Но это вовсе не равные части. В результате деления получаются самые разные сочетания фрагментов (если происходит несколько разрушений). И все же чаще уран разбивается на барий и криптон (с соответствующими ядерными номерами 56 и 36, в сумме равными 92).
Лиза Мейтнер и ее племянник Отто Фриш (1904 — 1979), работавший в столице Дании Копенгагене, в январе 1939 года напечатали сообщение обо всем происшедшем. Экземпляр статьи Фриш передал дат скому физику Нильсу Бору (1885—1962), с которым тогда работал. Американский биолог Уильям Арнольд, также работавший в то время в Копенгагене, предложил назвать расщепление атомных ядер на половинки делением, по аналогии с процессом деления клеток. Термин прижился и вошел в употребление.
В январе 1939 года, как раз к тому времени, когда было опубликовано сообщение Мейтнер и Фрнша, Бор прибыл в США на конференцию физиков. Сообщение Бора о результатах работ Хана и Мейтнер вызвало потрясение среди американских ученых. Проверкой этой гипотезы занялись во многих лабораториях. Через несколько недель факт ядерного деления подтвердили несколько исследователей.
Самым поразительным оказался тот факт, что в ходе деления ядра освобождалось огромное количество энергии. В принципе всегда происходило так, что очень массивные ядра превращалась в ядра с меньшим весом, и из-за этого освобождалась энергия. Такую возможность Астон показал еще в 1920-х годах.
Когда ядра урана разбивались в ходе обыкновенных радиоактивных процессов и становились менее массивными ядрами свинца, то соответственно освобождалась и энергия. Однако когда ядра разбивались на два, чтобы превратиться в менее массивные ядра бария и криптона (или в дру гие, расположенные рядом в таблице), то отдавалось намного больше энергии.
Вскоре выяснили, что в ходе деления урана отдавалось примерно в десять раз больше ядерной энергии, чем в ходе всех других известных в то время ядерных реакций.
Даже при условии, что каждый нейтрон, столкнувшийся с атомом урана, вызывал деление этого атома, количество энергии, освобожденной в ходе деления урана, было всего лишь крошечной частью энергии, что использовалась для получения нейтронов, вызывавших деление.
В этой ситуации оставалось в силе предположение Резерфорда, что человечество никогда не сможет воспользоваться возможностями ядерной энергии (Резерфорд умер за два года до открытия деления атомного ядра).
Однако в дальнейшем оказалось, что при определенных условиях это далеко не так.
Еще по теме Открытие процесса деления атомного ядра:
- Словарь терминов
- 2. Антикоммунизм — политико-идеологическая основа ясперсовской философии атомной бомбы
- К. М. Кантор Логическая социология Александра Зиновьева как социальная философия
- II. ИСТОРИЯ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ
- V. РАЗВИТИЕ ФИЛОСОФСКИХ ИДЕЙ ПОСЛЕ ДЕКАРТА В СРАВНЕНИИ С СОВРЕМЕННЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ
- XII ГЕГЕЛЬ И СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
- Саморегуляция творческого процесса
- СТРАТЕГИИ КАПИТАЛА МЕЖДУ АВТАРКИЕЙ И ПРЕВЕНТИВНЫМ ГОСПОДСТВОМ
- Открытие процесса деления атомного ядра
- Модель как форма научной абстракции особого рода
- Об использовании в социологии понятий других наук
- Современная физика
- Глава 13. ДИНАМИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
- § 4. Противоречия «либерального коммунизма»
- б) Советский «Урановый проект» и его осуществление
- Радиация, радиоактивное загрязнение и атомная энергетика
- Самоорганизация в химических и биологических процессах. Химико-биологические предпосылки и механизмы жизни
- божественное значение