Техника - молодёжи 1948-05, страница 15

Найти ощибку удалось .только. тогда, когда ученые узнали, что в ядре атома, кроме протонов, есть еще нейтроны.

В ядре атома гелия, кроме двух протонов, есть два нейтрона. А так как вес нейтрона тоже равен единице, то атомный вес гелия и должен быть равен четырем: два да два — четыре.

У углерода в ядре шесть протонов и шесть нейтронов. Оттого атомный вес его равен двенадцати.

У {последнего элемента менделеевской таблицы, у урана, 92 протона и 146 нейтронов. Атомный вес — 23&

Так выяснилось, что число «кирпичей» в атомной постройке можно рассчитать, как архитектор рассчитывает, сколько кирпичей идет на постройку дома.

Но тут в решении обнаружилась новая -странность.

Простая с виду задача оказалась совсем не такой простой.

Если все ядра атомов построены из одних и тех же «кирпичей» — протонов и нейтронов, то атомный вес должен быть всегда целым числом.

Но против этого протестовали химики;. Ведь они-то хорошо знали из своих опытов, что у очень многих элементов атомный вес — не целое число, а целое число с дробью.

Вот, например, хлор. Его атомный вес 35,5. Что же это за половина? Ведь не может быть, чтобы в ядре была половина протона или половина нейтрона..

Pfo тут вспомнили об открытии, которое было сделано еще раньше: о том, что в мире атомов существуют изотопы, «одноместные» элементы.

Совокупным действием магнитного и электрического полей альфа-частицы — протоны и дейтоны— разгоняются в циклотроне до огромных скоростей.

Есть не один хлор, а два хлора, с разными атомными весами. У одного хлора атомный вес 35, у него в- ядре 17 протонов и 18 нейтронов. У другого хлора атомный вес 37, у него в ядре 17 протонов и 20 нейтронов. .Смесь обоих хлоров и есть тот свсем известный хлор, у которого атомный вес 35,5.

Так решена была задача о «кирпичах», из которых построено ядро атома. Честь ее решения принадлежит советскому ученому Д. Д. Иваненко.

Вычисление помогло людям заглянуть в глубь ядра) Них поразило то, что они там обнаружил».

Ядро занимает так мало места- в пространстве, а помещается в нем очень много вещества. Там такая теснота, такая плотность вещества., которую даже трудно себе представить.

Возьмите самую высокую в мире гору Эверест и сожмите ее так, чтобы ее можно было сунуть в< карман. Вот тогда-то вы получите такую же плотность вещества-, как в ядре атома.

Что же связывает «кирпичи» в ядерной постройке? Почему протоны и нейтроны сидят в ядре вместе, да еще в такой тесноте, и не разлетаются в стороны?

Протоны должны' были бы отталкиваться друг от друга, потому что они одинаково заряжены.

Так должно было бы быть по законам) привычного дли нас большого мира.

Но можно ля мерить ядро атома на наш привычный аршин? Ядро так мало, что его -поперечник © сто -миллиардов раз меньше миллиметра. На таких неимоверно маленьких расстояниях могут действовать силы, которых мы до сих пор не знал и.

Тут опять другая величина, другие и законы.

Чтобы понять, почему ядро не разлетается- на куски, ученые и решили, что там должны действовать особенные, еще не известные нам* силы притяжения. Эти силы связывают

вместе, стягивают в один сжатый комок частицы, из которых построено ядро. Ядерные силы действуют только на очень маленькое расстояние: каждая частица притягивает соседние частицы. Но зато эти силы в миллионы раз больше тех сил, которые держат вместе молекулы в капле воды или ртути.

Ученые попробовали представить себе, что происходит, когда в ядро какого-нибудь атома врываются нейтроны.

Они даже изобразили это в виде киноленты.

Вот на первом кадре — ядро атома. 'В ядро вставлен градусник, что, конечно, можно было сделать только на рисунке, но не на самом деле.

Градусник показывает 0°.

В ядро стреляют нейтроном. И сразу же столбик термометра поднимается на миллиарды градусов. Ни один существующий термометр не мог бы показать такого повышения температуры. Но ведь на кадре изображен не существующий, а воображаемый градусник.

Ядрю приходит в сильнейшее волнение. В нем. начинается бурное тепловое движение частиц. Ядро уже не похоже на шар, его формат быстро меняется, словно судороги проходят по его поверхности.

Никакое землетрясение не могло бы сравниться с таким «ядротрясением».

Через ничтожную долю секунды какая-нибудь частица- у поверхности, получившая от своих соседок особенно мощные удары, вылетает вон из ядра. На это «испарение» частицы тратится энергия.

Температура на градуснике падает, но все еще остается очень высокой. Ядро не успокаивается, хотя- оно колеблется уже не так сильно.

На последнем кадре ядро отдает избыток энергии в виде «гамма-лучей» — невидимого ядерного света.

Температура опять равна нулю.

Ядро успокоилось. Но это уже не прежнее ядро, а другое.

Так бывает, если ядро не слишком большое. А большое ядро не так прочно. В нем больше протонов и, значит, сильнее силы отталкивания.

Тут опять можно для сравнения вернуться на минуту из мира атомов в наш привычный мир.

Две капельки ртути сливаются, если их толкнуть одну к другой. Силы притяжения держат вместе молекулы ртути.

Но если каплю зарядить электричеством, то, кроме сил притяжения, появятся и силы отталкивания, и, когда эти силы сделаются очень большими, капля начнет вытягиваться, посредине ее появится шейка. Большая капля разорвется на две маленькие.

Так дело происходит и с большим атомным ядром, в котором много протонов.

В ядре урана целых 92 протона. Тут силы отталкивания так велики, что ядра урана могут са-ми собой делиться надвое.

Это случается очень редко. Но если в ядро ворвется снаружи какой-нибудь атомный снаряд, например нейтрон, ядру будет труднее сохраниться нетронутым, целым.

Ученым удалось заснять катастрофу в атомном мире: столкновение нейтрона с ядром.

Если при такой катастрофе из ядря вылетает альфа-частица, на снимке хорошо виден путь осколков ядра: в одну сторону летит остаток разбитого ядра<, в другую сторону — выбитая из него альфа-частица.

Вы спросите: почему же это альфа>частивд вылетает из ядра целиком, а не в виде отдельных протонов и нейтронов? Ведь, казалось бы, могло быть и так, чтобы два¹ протона и два нейтрона вылетели порознь, как пули из разорвавшейся шрапнели. А они почему-то выскакивают дружной четверкой— ядром атома гелия.

Очевидно, здесь дело в тех силах, которые заставляют частицы в ядре держаться друг за друга. Два протона и два нейтрона держатся одной «компанией», одним- кружком, а для лишней частицы уже «нехватает рук», ей не за что «взяться».

Иногда после «катастрофы» остаток ядра продолжает уже сам собой распадаться дальше:. получается искусственный радиоактивный элемент, какой-нибудь радиоазот, радиофосфор. радиокремний...

Так ученым удалось проникнуть в ядро и узнать, как оно устроено. В их руках уже было и надежное орудие для расщепления атомов — нейтрон.

Но до овладения атомной энергией было и теперь еще далеко.

Нейтрон влетал в ядро. Ядро выбрасывало какую-нибудь частицу или отдавало избыток энергии в виде ядерного света. Но на этом дело кончалось. Нужен был новый нейтрон, чтобы получить следующую порцию энергии. А для» получения нейтронов надо было опять-таки затрачивать энергию, обстреливав вещество из «атомной пушки».

Простой расчет показывал, что расход энергии при таком способе во много раз больше прихода.

Ученые снова оказались в тупике. Они- осуществили меч-

13