Техника - молодёжи 1949-11, страница 25
Олег ПИСАР ЖЕНСКИ Pi Рис. И. СМОЛЬЯНИНОВА Еще не выяснена до конца природа сил, сплачивающих вещество в компактной конструкции атомного ядра, а исследователи уже нашли множество способов на эту конструкцию воздействовать. Ядерные превращения — одна из увлекательнейших областей науки, а теперь и техники. Перестраиваясь в си-j лу тех или иных причин, ядро способно выбрасывать отдельные частицы или освобождаться от избыточного количества энергии, чтобы утвердиться в более прочном состоянии с помощью так называемого гамма-излучения — излучения такого же типа, как рентгеновские лучи, радиоволны или волны видимого света. Это и есть та самая атомная энергия, получение которой в больших количествах с малыми — относитесь-но — затратами обещает изменить весь лик современной техники. Способы извлечения этой энергии сейчас уже хорошо изучены. Но в этой статье нас интересует другая часть проблем, стоящих перед молодой наукой — ядерной физикой,—та часть, которая в свое время получила название «алхимической». Мы сейчас будем говорить о некоторых способах искусственной перестройки» переделки атомов, превращения одного вещества в другое, о «ядерной артиллерии», приборах, используемых для бомбардировки атомных ядер. Открытие возможности переделывать атомы благотворно отозвалось в самой, казалось бы, неожиданной области —в науке о живом организме—физиологии. В области так называемых «меченых атомов» спрятан ключ к новым победам медицины. Мечта о преобразовании элементов, казалось, была воплощена уже в превращениях радиоактивных веществ. Например, уран (это было прослежено разными остроумными способами) проходит несколько этапов радиоактивного распада. Он переживает одну стадию альфа-распада; его ядро выделяет альфа-частицу — ядро атома гелия; две стадии бета-распада (при бета-распаде ядро выбрасывает электрон, рождающийся вследствие превращения ядерного нейтрона в протон) и снова два альфа-распада. В результате всех этих перестроек уран, масса ядра которого 238 и атомный номер 92, превращается в элемент, ядро которого весит 226 единиц, а атомный номер — 88. Это радий. Ядра радия тоже принадлежат к числу «рыхлых», неустойчивых радиоактивных ядер. В результате ряда сложных самопроизвольных перестроек из радия в конечном счете получается элемент свинец. У всех этих превращений, привлекавших исключительный интерес исследова. телей, был важный и неисправимый недостаток: их можно было только созерцать. Ни жар, ни холод, ни высокое давление — ничто не может ни уменьшить, ни увеличить, ни замедлить, ни ускорить проявления радиоактивности. Ни одно из средств, которые находились в распоряжении физиков к тому времени, когда исследователи раскрыли природу радиоактивности, не было достаточно, чтобы его можно было противопоставить неизвестным, но заведомо могучим силам, сцепляющим вплотную компактную массу частицы ядра. Надо было найти новую тактику исследования, которая могла бы в корне изменить положение ученого, превратив его из соглядатая в вершителя ядерных процессов. Тактика эта состояла в том, чтобы обратить столь могучие силы против самих себя. По принципу «клин клином вышибают» против крепости, которой оказалось ядро, были посланы снаряды, которыми стреляла также крепость... Впервые альфа-частицами, с чудовищной скоростью вырывающимися из ядер радия, были бомбардированы ядра газа азота. В результате попадания альфа-частиц в ядра азота создавались водород и кислород. Число разрушенных в этих первых опытах ядер азота было чрезвычайно мало. И соответственно количество водорода, получаемое из азота в результате применения тех количеств радиоактивных веществ, какие находились в распоряжении экспериментатора, было настолько невелико, что химические способы анализа оказались бессильны обнаружить этот водород. Было подсчитано, что из миллиона альфа-частиц, проходивших через азот, приблизительно только одна могла выбить из азотного ядра протон. «Это показывает, — писал один из первых исследователей атомного ядра» — что необходимо очень удачное столкновение и очень редкое благоприятное стечение обстоятельств, чтобы альфа-частица могла выбить из азотного ядра ядро водорода». Чтобы добиться хоть сколько-нибудь ощутимых — химически ощутимых, а не только тончайшими физическими приборами подтверждаемых — результатов искусственного превращения элементов, пришлось отказаться от недостаточно сильных натуральных бомбардировочных средств — излучений естественных радиоактивных элементов. Надо было создавать искусственную, более эффективную и мощную ядерную артиллерию. Первые опыты расщепления атомного ядра наглядно показывали, каких замечательных результатов наука может добиться самыми простыми средствами. Все дальнейшее развитие физики атомного ядра показывало обратное: каждый новый шаг в этой области завоевывался во всеоружии мощной и сложной технической аппаратуры. Однако противоречия здесь нет. Казак Семен Дежнев up. легких кочах добрался до берегов Северного Ледовитого океана. Это был подвиг горстки храбрецов. Но освоить Великий Северный морской путь стало возможным только в каши дни с помощью современной могучей навигационной техники. «ЯДЕРНАЯ АРТИЛЛЕРИЯ» Причина того, что так скромен количественный результат разрушений* производимых грандиозными потоками радиоактивных излучений, устремляющихся в недра вещества, кроется в свойствах самих этих излучений. Снарядами, которые поставляют естественно-радиоактивные вещества, являются, как уже говорилось, преимущественно альфа-частицы. Часть из них растрачивает свою энергию на столкновение с электронными оболочками встречных атомов. Быстрые альфа-частицы вносят страшный беспорядок в электронное хозяйство атомов: они срывают электроны, разбрасывают их, усеивая свой путь поврежденными, выведенными из нейтрального состояния, заряженными атомами. При этом сами они тормозятся, как пуля, попавшая в песок. Но когда альфа-частице удается даже вплотную приблизиться к какому-нибудь встречному ядру, которое так же, как и она сама, заряжено положительно, между ними возникают силы отталкивания. Этот «пояс отталкивания» и представляет собой ту электрическую броню, в которую забрано ядро. Для ее преодоления в ряде случаев нужны гораздо более мощные снаряды, чем те, которые предоставляет исследователям естественная радиоактивность. Что это означает — более мощные? Чтобы ответить на этот вопрос, надо прежде всего условиться, в каких единицах измерять энергию наших снарядов. Для этого придется обратиться к универсальной единице, которой физики всегда пользуются для измерения энергии, выделяемой или поглощаемой в процессах, происходящих с отдельными атомами или отдельными ядрами. Эта единица — электрон-вольт. Из самого 23 |
