История открытия радиоактивности
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 15:02, реферат
Краткое описание
Есть несколько определений этого замечательного явления одно из которых дает такую ее формулировку: «Радиоактивность – это самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента
в другой изотоп (обычно изотоп другого элемента); при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (ά-частиц)» Сущностью открытого явления было в самопроизвольном изменении состава
атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбужденном долгоживущем состоянии.
Прикрепленные файлы: 1 файл
История открытия радиоактивности
Французский физик А.Баккрель 1 марта 1896 года обнаружил по почер-
нению фотопластинки испускание солью урана невидимых лучей сильной
проникающей способности. Вскоре он выяснил, что свойством лучеиспуска-
ния обладает и сам уран. Затем такое свойство им было обнаружено и у то-
рия. Радиоактивность (от латинского radio – излучаю, radus – луч и activus –
действенный), такое название получило открытое явление, которое оказалось
привилегией
самых
тяжелых
элементов
периодической
системы
Д.И.Менделеева.
Есть несколько определений этого замечательного явления одно из ко-
торых дает такую ее формулировку: «Радиоактивность – это самопроизволь-
ное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента
в другой изотоп (обычно изотоп другого элемента); при этом происходит ис-
пускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия (ά-частиц)» Сущ-
ностью открытого явления было в самопроизвольном изменении состава
атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбужденном
долгоживущем состоянии.
В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и
Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоак-
тивных в гораздо большей степени, чем уран и торий Так были открыты два
неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, а Мария,
кроме того обнаруживает (независимо от немецкого физика Г.Шмидта) явле-
ние радиоактивности у тория. Кстати, она первой и предложила термин ра-
диоактивность. Ученые пришли к выводу, что радиоактивность представля-
ет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных
элементов. Теперь это явление определяют как самопроизвольное превра-
щение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого
элемента и при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтро-
нов или ядер гелия α – частиц. Здесь следует отметить, что среди элементов,
содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми
номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после вис-
мута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения
явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки – в плохо
оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Пьер
установил самопроизвольное выделение тепла солями радия. Этот препарат
радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им
потребовалось 45 месяцев напряженного туда и более 10000 химических
операций освобождения и кристаллизации. В 1903 году за открытие в облас-
ти радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерею была присуждена Нобе-
левская премия по физике. Всего за работы, связанные с исследованием и
применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских
премий по физике и химии (А.Беккерею, П. и М. Кюри, Э.Ферми,
Э.Резерфорду, Ф. и И. Жолио-Кюри, Д.Хэвиши, О.Гану, Э.Макмиланн и
Г.Сиборгу, У.Либби и др.). В честь супругов Кюри получил свое название
искусственно полученный трансурановый элемент с порядковым номером 96
– кюрий.
В 1898 году английский ученый Э.Резерфорд приступил к изучению
явления радиоактивности. В 1903 году Э.Резерфорд доказывает ошибоч-
ность предположения английского физика Д.Томпсона о его теории строении
атома и в 1908-1911 г.г. проводит опыты по рассеянию α – частиц (ядер ге-
лия) металлической фольгой. α – частица проходила сквозь тонкую фольгу
(толщиной 1 мкм) и, попадая на экран из сернистого цинка, порождала
вспышку, хорошо наблюдаемую в микроскоп. Опыты по рассеянию α – час-
тиц убедительно показали, что почти вся масса атома сосредоточена в очень
малом объеме – атомном ядре, диаметр которого примерно в 100000 раз
меньше диаметра атома. Большинство α – частиц пролетает мимо массивного
ядра, не задевая его, но изредка происходит столкновение α – частицы с
ядром и тогда она может отскочить назад. Таким образом, первым его фун-
даментальным открытием в этой области было обнаружение неоднородности
излучения, испускаемого ураном. Так в науку о радиоактивности впервые
вошло понятие об α – и β - лучах. Он также предложил и названия: α –распад
и α – частица. Немного позже была обнаружена еще одна составляющая
часть излучения, обозначенная третьей буквой греческого алфавита: γ-лучи.
Это произошло вскоре после открытия радиоактивности. На долгие годы α –
частицы стали для Э.Резерфорда незаменимым инструментом исследований
атомных ядер. В 1903 году он открывает новый радиоактивный элемент –
эманацию тория. В 1901-1903 годах он совместно с английским ученым
Ф.Содди проводит исследования, которые привели к открытию естественно-
го превращения элементов (например радия в радон) и разработке теории ра-
диоактивного распада атомов.
В 1903 году немецкий физик К.Фаянс и Ф.Содди независимо друг от
друга сформулировали правило смещения, характеризующее перемещение
изотопа в периодической системе элементов при различных радиоактивных
превращениях.
Весной 1934 года в «Докладах Парижской академии наук» появилась
статья под названием «Новый тип радиоактивности». Ее авторы Ирен Жо-
лио-Кюри и ее муж Фредерик Жолио-Кюри обнаружили, что бор, магний, и
алюминий, облученные α – частицами, становятся сами радиоактивными и
при своем распаде испускают позитроны. Так была открыта искусственная
радиоактивность. В результате ядерных реакций (например, при облучении
различных элементов α – частицами или нейтронами) образуется радиоак-
тивные изотопы элементов, в природе не существующие. Именно эти искус-
ственные радиоактивные продукты составляют подавляющее большинство
среди всех известных ныне изотопов. Во многих случаях продукты радиоак-
тивного распада сами оказываются радиоактивными и, тогда образованию
стабильного изотопа предшествует цепочка из нескольких актов радиоактив-
ного распада. Примерами таких цепочек являются ряды периодических изо-
топов тяжелых элементов, которые начинаются нуклеидами
238
U,
235
U,
232
и
заканчиваются стабильными изотопами свинца
206
Pb,
207
Pb,
208
Pb. Так из об-
щего числа известных ныне около 2000 радиоактивных изотопов около 300 –
природные, а остальные получены искусственно, в результате ядерных реак-
ций. Между искусственной и естественной радиацией нет принципиального
различия. В 1934 г. И. и Ф. Жолио-Кюри в результате изучения искусствен-
ной радиации были открыты новые варианты β–распада – испускание пози-
тронов, которые были первоначально предсказаны японскими учеными
Х.Юккавой и С.Сакатой. И. и Ф. Жолио-Кюри осуществили ядерную реак-
цию, продуктом которой был радиоактивный изотоп фосфора с массовым
числом 30. Выяснилось, что он испускал позитрон. Этот тип радиоактивных
превращений называют β
+
распадом (подразумевая под β
-
распадом испуска-
ние электрона).
Один из выдающихся ученых современности Э.Ферми , свои главные
работы посвятил исследованиям, связанным с искусственной радиоактивно-
стью. Созданная им в 1934 году теория бетта-распада и в настоящее время
используется физиками для познания мира элементарных частиц.
Теоретики уже давно предсказывают возможность двойного β
-
превра-
щения в 2 β
-
распада, при которой одновременно испускаются два электрона
или два позитрона, однако на практике этот путь «гибели» радиоактивного
ядра пока не обнаружен. Зато сравнительно недавно удалось наблюдать
очень редкое явление протонной радиоактивности – испускание ядром про-
тона и доказано существование двупротонной радиоактивности, предсказан-
ное ученым В.И.Гольданским. Всем этим видам радиоактивных превращений
подтверждены только искусственные радиоизотопы, и в природе они не
встречаются.
В последствии целым рядом ученых разных стран (Дж.Данинг,
В.А.Карнаухов, Г.Н.Флеров, И.В.Курчатов и др.) были обнаружены сложные,
включающие β–распад, превращения, в том числе испускание запаздываю-
щих нейтронов.
Одним из первых ученых в бывшем СССР, который приступил к изу-
чению физики атомных ядер вообще и радиоактивности в частности был
академик И.В.Курчатов. В 1934 году он открыл явление разветвления ядер-
ных реакций, вызываемых нейтронной бомбардировкой и исследовал искус-
ственную радиоактивность. ряда химических элементов. В 1935 году при об-
лучении брома потоками нейтронов Курчатов и его сотрудники заметили,
что возникающие при этом радиоактивные атомы брома распадаются с двумя
различными скоростями. Такие атомы назвали изомерами, а открытое уче-
ными явление изомерией.
Наукой было установлено, что быстрые нейтроны способны разрушать
ядра урана. При этом выделяется много энергии и образуются новые нейтро-
ны, способные продолжать процесс деления ядер урана. Позднее обнаружи-
лось, что атомные ядра урана могут делиться и без помощи нейтронов. Так
было установлено самопроизвольное (спонтанное) деление урана. В честь
выдающегося ученого в области ядерной физики и радиоактивности 104-й
элемент периодической системы Менделеева назван курчатовием.
Открытие радиоактивности оказало огромное влияние на развитие нау-
ки и техники, Оно ознаменовало начало эпохи интенсивного изучения
свойств и структуры веществ. Новые перспективы, возникшие в энергетике,
промышленности, военной области медицине и других областях человече-
ской деятельности благодаря овладению ядерной энергией, были вызваны к
жизни обнаружением способности химических элементов к самопроизволь-
ным превращениям. Однако, наряду с положительными факторами использо-
вания свойств радиоактивности в интересах человечества можно привести
примеры и негативного их вмешательства в нашу жизнь. К числу таких мож-
но относится ядерное оружие во всех его формах, затонувшие корабли и под-
водные лодки с атомными двигателями и атомным оружием, захоронение ра-
диоактивных отходах в море и на земле, аварии на атомных электростанциях
и др. а непосредственно для Украины использование радиоактивности в
атомной энергетике привело к Чернобыльской трагедии.
Информация о работе История открытия радиоактивности