Qabel l-arti triplu, jiġifieri, dwar l-iskoperta ta 'radjuattività artifiċjali
Minn żmien għal żmien fl-istorja tal-fiżika hemm snin "mill-isbaħ" meta l-isforzi konġunti ta 'ħafna riċerkaturi jwasslu għal serje ta' skoperti rivoluzzjonarji. Hekk kien mal-1820, is-sena tal-elettriku, 1905, is-sena mirakoluża tal-erba 'karti ta' Einstein, 1913, is-sena assoċjata mal-istudju tal-istruttura tal-atomu, u fl-aħħar, 1932, meta serje ta 'skoperti tekniċi u avvanzi fl- inħolqot l-enerġija nukleari.fiżika.
miżżewġin ġodda
Ирина, it-tifla l-kbira ta’ Marie Skłodowska-Curie u Pierre Curie, twieldet f’Pariġi fl-1897 (1). Sal-età ta 'tnax-il sena, hija trabbet id-dar, fi "skola" żgħira maħluqa minn xjenzati eminenti għal uliedha, li fiha kien hemm madwar għaxar studenti. L-għalliema kienu: Marie Sklodowska-Curie (fiżika), Paul Langevin (matematika), Jean Perrin (kimika), u l-istudji umanistiċi kienu mgħallma prinċipalment mill-ommijiet tal-istudenti. Normalment il-lezzjonijiet kienu jsiru fid-djar tal-għalliema, filwaqt li t-tfal studjaw il-fiżika u l-kimika f’laboratorji reali.
Għalhekk, it-tagħlim tal-fiżika u l-kimika kien l-akkwist ta 'għarfien permezz ta' azzjonijiet prattiċi. Kull esperiment ta 'suċċess ferħan lir-riċerkaturi żgħażagħ. Dawn kienu esperimenti reali li kellhom jinftiehmu u jitwettqu bir-reqqa, u t-tfal fil-laboratorju ta’ Marie Curie kellhom ikunu f’ordni eżemplari. Kellu wkoll jinkiseb għarfien teoretiku. Il-metodu, bħala d-destin tal-istudenti ta 'din l-iskola, aktar tard xjenzati tajbin u pendenti, wera li kien effettiv.
2. Frederic Joliot (ritratt Harcourt)
Barra minn hekk, in-nannu paternu ta’ Irena, tabib, iddedika ħafna ħin lin-neputi orfni ta’ missieru, jieħu gost u jissupplimenta l-edukazzjoni tax-xjenza naturali tagħha. Fl-1914, Irene ggradwat mill-pijunieri Collège Sévigné u daħlet fil-fakultà tal-matematika u x-xjenza fis-Sorbonne. Dan ħabat mal-bidu tal-Ewwel Gwerra Dinjija. Fl-1916 ingħaqdet ma’ ommha u flimkien organizzaw servizz radjoloġiku fis-Salib l-Aħmar Franċiż. Wara l-gwerra, hija rċeviet grad ta 'baċellerat. Fl-1921, l-ewwel xogħol xjentifiku tagħha ġie ppubblikat. Huwa kien iddedikat għad-determinazzjoni tal-massa atomika tal-kloru minn diversi minerali. Fl-attivitajiet ulterjuri tagħha, ħadmet mill-qrib ma’ ommha, tittratta r-radjuattività. Fid-dissertazzjoni tad-dottorat tagħha, difiża fl-1925, hija studjat il-partiċelli alfa emessi mill-polonju.
Frederic Joliot imwieled fl-1900 f’Pariġi (2). Mill-età ta’ tmien snin attenda l-iskola f’So, għex fi boarding school. Dak iż-żmien, kien jippreferi l-isports mill-istudji, speċjalment il-futbol. Imbagħad ħa jattendi żewġ skejjel sekondarji. Bħal Irene Curie, tilef lil missieru kmieni. Fl-1919 għadda l-eżami fl-École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (l-Iskola tal-Fiżika Industrijali u l-Kimika Industrijali tal-Belt ta’ Pariġi). Huwa ggradwa fl-1923. Il-professur tiegħu, Paul Langevin, sar jaf bil-kapaċitajiet u l-virtujiet ta’ Frederick. Wara 15-il xahar ta 'servizz militari, fuq ordnijiet ta' Langevin, inħatar assistent personali tal-laboratorju għal Marie Skłodowska-Curie fl-Istitut tar-Radium b'għotja mill-Fondazzjoni Rockefeller. Hemmhekk iltaqa’ ma’ Irene Curie, u fl-1926 iż-żgħażagħ iżżewġu.
Frederick temm id-dissertazzjoni tad-dottorat tiegħu dwar l-elettrokimika tal-elementi radjuattivi fl-1930. Ftit qabel, kien diġà ffoka l-interessi tiegħu fuq ir-riċerka ta’ martu, u wara li ddefenda d-dissertazzjoni tad-dottorat ta’ Frederick, diġà ħadmu flimkien. Wieħed mill-ewwel suċċessi importanti tagħhom kien preparazzjoni tal-polonju, li huwa sors qawwi ta 'partiċelli alfa, i.e. nuklei tal-elju.(24Hu). Bdew minn pożizzjoni privileġġjata bla dubju, għax kienet Marie Curie li pprovdiet lil bintha b’porzjon kbir ta’ polonju. Lew Kowarsky, il-kollaboratur tagħhom aktar tard, iddeskriviehom kif ġej: Irena kienet "teknika eċċellenti", "ħadmet b'mod sabiħ ħafna u bir-reqqa", "fehmet profondament dak li kienet tagħmel." Żewġha kellu "immaġinazzjoni aktar tgħammix, aktar li tiżla'." "Huma kkumplimentaw lil xulxin perfettament u kienu jafu." Mil-lat tal-istorja tax-xjenza, l-aktar interessanti għalihom kienu sentejn: 1932-34.
Kważi skoprew in-newtroni
"Kważi" importanti ħafna. Tgħallmu dwar din il-verità mwiegħra malajr ħafna. Fl-1930 f'Berlin, żewġ Ġermaniżi - Walter Bothe i Hubert Becker - Investigat kif iġibu ruħhom l-atomi ħfief meta jiġu bbumbardjati b'partiċelli alfa. Tarka tal-berillju (49Be) meta bbumbardjati b'partiċelli alfa emessi radjazzjoni estremament penetranti u ta 'enerġija għolja. Skont l-esperimentaturi, din ir-radjazzjoni kellha tkun radjazzjoni elettromanjetika qawwija.
F'dan l-istadju, Irena u Frederick trattaw il-problema. Is-sors tagħhom ta 'partiċelli alfa kien l-aktar qawwi li qatt sar. Huma użaw kamra tas-sħab biex josservaw il-prodotti tar-reazzjoni. Fl-aħħar ta 'Jannar 1932, ħabbru pubblikament li kienu r-raġġi gamma li knock out protoni ta' enerġija għolja minn sustanza li fiha l-idroġenu. Għadhom ma fehmux x’kien f’idejhom u x’kien qed jiġri.. Wara l-qari James Chadwick (3) f'Cambridge huwa immedjatament beda jaħdem, billi ħaseb li ma kinitx radjazzjoni gamma, iżda newtroni mbassra minn Rutherford bosta snin bil-quddiem. Wara sensiela ta’ esperimenti, sar konvint mill-osservazzjoni tan-newtroni u sab li l-massa tiegħu hija simili għal dik tal-proton. Fis-17 ta’ Frar, 1932, ressaq nota lill-ġurnal Nature bit-titlu “The Possible Existence of the Neutron”.
Fil-fatt kien newtron, għalkemm Chadwick kien jemmen li newtron kien magħmul minn proton u elettron. Biss fl-1934 fehem u pprova li n-newtroni huwa partiċella elementari. Chadwick ingħata l-Premju Nobel għall-Fiżika fl-1935. Minkejja r-realizzazzjoni li kienu tilfu skoperta importanti, il-Joliot-Curies komplew ir-riċerka tagħhom f'dan il-qasam. Indunaw li din ir-reazzjoni pproduċiet raġġi gamma flimkien man-newtroni, għalhekk kitbu r-reazzjoni nukleari:
, fejn Ef hija l-enerġija tal-gamma-quantum. Twettqu esperimenti simili bi 919F.
Tlift il-ftuħ mill-ġdid
Ftit xhur qabel is-sejba tal-pożitron, Joliot-Curie kellu ritratti ta’, fost affarijiet oħra, mogħdija mgħawġa, bħallikieku kienet elettron, iżda ddawwar fid-direzzjoni opposta tal-elettron. Ir-ritratti ttieħdu f’kamra taċ-ċpar li tinsab f’kamp manjetiku. Abbażi ta’ dan, il-koppja tkellmet dwar l-elettroni li jmorru f’żewġ direzzjonijiet, mis-sors u għas-sors. Fil-fatt, dawk assoċjati mad-direzzjoni "lejn is-sors" kienu positrons, jew elettroni pożittivi li jitbiegħdu mis-sors.
Sadanittant, fl-Istati Uniti fl-aħħar tas-sajf tal-1932, Carl David Anderson (4), iben l-immigranti Svediżi, studja r-raġġi kożmiċi f'kamra tas-sħab taħt l-influwenza ta 'kamp manjetiku. Ir-raġġi kożmiċi jiġu lejn id-Dinja minn barra. Anderson, biex tkun ċert tad-direzzjoni u l-moviment tal-partiċelli, ġewwa l-kamra għadda l-partiċelli minn pjanċa tal-metall, fejn tilfu ftit mill-enerġija. Fit-2 ta 'Awwissu, ra traċċa, li bla dubju interpreta bħala elettron pożittiv.
Ta 'min jinnota li Dirac qabel kien bassar l-eżistenza teoretika ta' partiċella bħal din. Madankollu, Anderson ma segwa l-ebda prinċipju teoretiku fl-istudji tiegħu tar-raġġi kożmiċi. F'dan il-kuntest, huwa sejjaħ l-iskoperta tiegħu aċċidentali.
Għal darb'oħra, Joliot-Curie kellha tlaħħaq ma' professjoni innegabbli, iżda wettqet aktar riċerka f'dan il-qasam. Sabu li l-fotoni tar-raġġi gamma jistgħu jisparixxu ħdejn nukleu tqil, li jiffurmaw par elettron-positron, apparentement skont il-formula famuża ta 'Einstein E = mc2 u l-liġi tal-konservazzjoni tal-enerġija u l-momentum. Aktar tard, Frederick innifsu wera li hemm proċess ta 'għajbien ta' par elettron-positron, li jagħti lok għal żewġ quantua gamma. Minbarra positrons minn pari elettron-positron, kellhom positrons minn reazzjonijiet nukleari.
5. Is-Seba’ Konferenza Solvay, 1933
Bilqiegħda fil-filliera ta’ quddiem: Irene Joliot-Curie (it-tieni mix-xellug),
Maria Skłodowska-Curie (il-ħames mix-xellug), Lise Meitner (it-tieni mil-lemin).
radjuattività artifiċjali
L-iskoperta tar-radjuattività artifiċjali ma kinitx att istantanju. Fi Frar 1933, billi bbumbarda l-aluminju, il-fluworin, u mbagħad is-sodju b'partiċelli alfa, Joliot kiseb newtroni u iżotopi mhux magħrufa. F'Lulju 1933, ħabbru li, billi rradjaw l-aluminju b'partiċelli alfa, osservaw mhux biss newtroni, iżda wkoll positrons. Skond Irene u Frederick, il-positrons f'din ir-reazzjoni nukleari ma setgħux ġew iffurmati bħala riżultat tal-formazzjoni ta 'pari elettroni-positroni, iżda kellhom jiġu min-nukleu atomiku.
Is-Seba’ Konferenza Solvay (5) saret fi Brussell bejn it-22 u d-29 ta’ Ottubru, 1933. Kienet imsejħa “L-Istruttura u l-Proprjetajiet ta’ Nuklei Atomici”. Għaliha attendew 41 fiżiku, fosthom l-aktar esperti prominenti f’dan il-qasam fid-dinja. Joliot irrapporta r-riżultati tal-esperimenti tagħhom, u stqarr li l-irradjazzjoni tal-boron u l-aluminju b'raġġi alfa tipproduċi jew newtron b'pożitron jew proton.. F'din il-konferenza Lisa Meitner Qalet li fl-istess esperimenti bl-aluminju u l-fluworin, ma kisbitx l-istess riżultat. Fl-interpretazzjoni, hija ma qasmetx l-opinjoni tal-koppja minn Pariġi dwar in-natura nukleari tal-oriġini tal-positrons. Madankollu, meta marret lura għax-xogħol f’Berlin, reġgħet wettqet dawn l-esperimenti, u fit-18 ta’ Novembru, f’ittra lil Joliot-Curie, ammettiet li issa, fl-opinjoni tagħha, il-pożitroni tassew joħorġu min-nukleu.
Barra minn hekk, din il-konferenza Francis Perrin, sħabhom u ħabib tajjeb minn Pariġi, tkellmu dwar is-suġġett tal-positrons. Minn esperimenti kien magħruf li kisbu spettru kontinwu ta 'positrons, simili għall-ispettru ta' partiċelli beta fit-tħassir radjuattiv naturali. Analiżi ulterjuri ta 'l-enerġiji ta' positrons u newtroni Perrin wasal għall-konklużjoni li żewġ emissjonijiet għandhom jiġu distinti hawn: l-ewwel, l-emissjoni ta 'newtroni, akkumpanjata mill-formazzjoni ta' nukleu instabbli, u mbagħad l-emissjoni ta 'positrons minn dan in-nukleu.
Wara l-konferenza Joliot waqqaf dawn l-esperimenti għal madwar xahrejn. U mbagħad, f’Diċembru 1933, Perrin ippubblika l-opinjoni tiegħu dwar il-kwistjoni. Fl-istess ħin, ukoll f’Diċembru Enrico Fermi ippropona t-teorija tat-tħassir beta. Dan serva bħala bażi teoretika għall-interpretazzjoni tal-esperjenzi. Fil-bidu tal-1934, il-koppja mill-kapitali Franċiża reġgħet bdiet l-esperimenti tagħhom.
Eżattament fil-11 ta’ Jannar, il-Ħamis wara nofsinhar, Frédéric Joliot ħa fojl tal-aluminju u bbumbardjaha b’partiċelli alfa għal 10 minuti. Għall-ewwel darba, huwa uża counter Geiger-Muller għall-iskoperta, u mhux il-kamra taċ-ċpar, bħal qabel. Kien sorpriż meta nduna li hekk kif neħħa s-sors tal-partiċelli alfa mill-fojl, l-għadd tal-positrons ma waqafx, il-counters komplew juruhom, in-numru tagħhom biss naqas b'mod esponenzjali. Huwa ddetermina li l-half-life tkun ta’ 3 minuti u 15-il sekonda. Imbagħad naqqas l-enerġija tal-partiċelli alfa li jaqgħu fuq il-fojl billi poġġa brejk taċ-ċomb fit-triq tagħhom. U kiseb inqas positrons, iżda l-half-life ma nbidlitx.
Imbagħad issuġġetta l-boron u l-manjeżju għall-istess esperimenti, u kiseb half-lives f'dawn l-esperimenti ta '14-il minuta u 2,5 minuti, rispettivament. Sussegwentement, esperimenti bħal dawn twettqu bl-idroġenu, litju, karbonju, berillju, nitroġenu, ossiġnu, fluworin, sodju, kalċju, nikil u fidda - iżda ma osservax fenomenu simili bħal għall-aluminju, boron u manjesju. Il-counter Geiger-Muller ma jiddistingwix bejn partiċelli ċċarġjati pożittivi u negattivi, għalhekk Frédéric Joliot ivverifika wkoll li fil-fatt jittratta l-elettroni pożittivi. L-aspett tekniku kien importanti wkoll f'dan l-esperiment, jiġifieri, il-preżenza ta 'sors qawwi ta' partiċelli alfa u l-użu ta 'counter ta' partiċelli ċċarġjati sensittivi, bħal counter Geiger-Muller.
Kif spjegat qabel mill-par Joliot-Curie, positrons u newtroni huma rilaxxati simultanjament fit-trasformazzjoni nukleari osservata. Issa, wara s-suġġerimenti ta’ Francis Perrin u qrat il-kunsiderazzjonijiet ta’ Fermi, il-koppja kkonkludiet li l-ewwel reazzjoni nukleari pproduċiet nukleu instabbli u newtron, segwit minn beta plus tħassir ta’ dak in-nukleu instabbli. Allura jistgħu jiktbu r-reazzjonijiet li ġejjin:
Il-Joliots innutaw li l-iżotopi radjuattivi li rriżultaw kellhom half-lives qosra wisq biex jeżistu fin-natura. Huma ħabbru r-riżultati tagħhom fil-15 ta’ Jannar, 1934, f’artiklu bit-titlu “A New Type of Radioactivity”. Fil-bidu ta 'Frar, irnexxielhom jidentifikaw fosfru u nitroġenu mill-ewwel żewġ reazzjonijiet mill-kwantitajiet żgħar miġbura. Dalwaqt kien hemm profezija li aktar isotopi radjuattivi setgħu jiġu prodotti f'reazzjonijiet ta 'bumbardament nukleari, ukoll bl-għajnuna ta' protoni, dewteroni u newtroni. F’Marzu, Enrico Fermi għamel mħatra li reazzjonijiet bħal dawn dalwaqt isiru bl-użu tan-newtroni. Dalwaqt rebaħ l-imħatra hu stess.
Irena u Frederick ingħataw il-Premju Nobel fil-Kimika fl-1935 għal "is-sinteżi ta 'elementi radjuattivi ġodda". Din l-iskoperta wittiet it-triq għall-produzzjoni ta’ iżotopi radjuattivi artifiċjalment, li sabu ħafna applikazzjonijiet importanti u ta’ valur fir-riċerka bażika, fil-mediċina u fl-industrija.
Fl-aħħarnett, ta 'min isemmi fiżiċi mill-Istati Uniti, Ernest Lawrence ma’ kollegi minn Berkeley u riċerkaturi minn Pasadena, fosthom Pollakk li kien fuq apprendistat Andrzej Soltan. Ġie osservat l-għadd tal-impulsi mill-counters, għalkemm l-aċċeleratur kien diġà waqaf jaħdem. Ma għoġbuhomx dan l-għadd. Madankollu, huma ma rrealizzawx li kienu qed jittrattaw fenomenu ġdid importanti u li sempliċement ma kellhomx l-iskoperta ta 'radjuattività artifiċjali ...
