Физика на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям34

Как же Рентген открыл свои чудо-лучи? И при чем тут супруги Кюри?

К тому времени люди уже давно экспериментировали

с электричеством и научились получать потоки свобод-ных электронов в вакууме, то есть в пустоте. Из сте-клянной колбы откачивался воздух, при этом в колбу были впаяны с двух сторон металлические электроды, на них подавалось высокое напряжение, и один из электродов начинал испускать поток электронов. От этого электрода (катода) поток электронов летел через пустоту лампы к другому электроду (аноду).

Так вот, Рентген заметил, что эти электроны, бомбарди-руя железяку анода, производят некое излучение, ко-торое проникает через непрозрачные материалы и мо-жет засвечивать фотопластинки. То есть, направив эти загадочные лучи, например, через человеческую руку на фотопластинку, можно получить фотографию про-свеченной человеческой руки!

Рентген начал проводить опыты и обнаружил, что эти лучи проникают и через черную бумагу, и через доску толщиной в 3 сантиметра, и даже через лист алюминия.  Ну, конечно, это было удивительно! Еще бы! Нашлись, кроме привычных лучей видимого света, еще и невиди-мые, но очень проникающие лучи, для которых про-зрачны те вещества, которые непрозрачны для обыч-ных солнечных лучей. Рентген назвал их Икс-лучами.

Рентгеновский снимок и рентгеновская лампа. Электроны бомбардируют анод и генерируют лучи  Все сразу кинулись эти лучи исследовать, и за год уче-ными было опубликовано больше тысячи работ, посвя-щенных загадочным лучам. Тут же придумали исполь-зовать их в медицине.

Об открытии Рентгена узнал физик Беккерель, который проводил разные эксперименты с солями урана. Уран – это редкий и очень тяжелый металл (тяжелее золота

и свинца), а соли урана – это соединения урана с дру-гими химическими элементами; точно так же, как пова-ренная соль – соединение металла натрия с хлором.

Присутствовавший на рентгеновских опытах Бекке-рель обратил внимание, что под воздействием пучка электронов обычное стекло начинает светиться зеле-ным светом. Он знал, что соли урана тоже могут све-титься красивым зеленоватым светом под воздействи-ем прямых солнечных лучей. «А вдруг они при этом, кроме зеленого света, и другие лучи излучают, напри-мер, рентгеновские?» – внезапно подумал он. И ре-шил проверить свое предположение.

Положил фотобумагу в черный, непрозрачный для солнеч-ных лучей конверт, сверху придавил куском урановой соли и выставил на свет. Уран засветился зелененьким, Бекке-рель проявил фотобумагу, обнаружил на ней засвеченное пятно и сделал вывод: при облучении солнечным светом урановые соли начинают испускать рентгеновские лучи точно так же, как бомбардируемый электронами металл.

И ошибся! Причем ошибся дважды.

Первая ошибка выяснилась через несколько дней – когда выдался пасмурный день, солнышка на небе не было, Беккерель вздохнул и ушел из лаборатории, оставив кусок урановой соли на черном непрозрачном конверте с фотобумагой. А на следующий день машинально проявил фотобумагу и остолбенел: бумага все равно была засвечена! Значит, урановые соли излуча-ют какие-то проникающие лучи не под действием сол-нечного света, а сами по себе! Вот это да!.. Спасибо плохой погоде, если бы не она, открытия б не случи-лось или оно случилось бы позже. В дальнейшем Бек-керель открыл, что еще сильнее излучают не соли ура-на, а сам металлический уран без всяких «примесей».

Вторая ошибка выяснилась позже, когда оказалось, что это все-таки не рентгеновские лучи. «Лучи урана» обла-дали еще большей проникающей способностью, чем лу-чи Рентгена! А кроме того, было обнаружено, что «урано-вые лучи» ионизируют воздух, то есть при столкновении с молекулами воздуха они энергично срывают с молекул самые дальние электроны. И получаются ионы. Поэтому излучение Беккереля назвали ионизирующим.

Разумеется, один из самых больных вопросов, встав-ших перед наукой, был такой – если «урановые лучи» возникают не при подводе энергии извне (никакое солнечное облучение для них, оказывается, не нужно) и являются свойством самого урана, то откуда же этот уран берет энергию? Закон сохранения энергии был давно уже известен, было ясно, что из ниоткуда энер-гия взяться не может – она либо поступает извне, из какого-то источника (например, Солнца), либо когда-то заранее накоплена (так мы накапливаем энергию

в поднятой кверху гире часов с кукушкой).

На вопрос об энергии (откуда она берется у урана) от-ветим так. Да, действительно, внутри урана есть источ-ник ранее накопленной энергии, которая постепенно высвобождается при излучении, как из подвешенного дырявого ведра постепенно выкапывает вода, пока вся не кончится. Источник этот был заложен в уран так же, как закладывается распадная энергия в углероде-14, то

есть во время создания самого вещества. Разница толь-ко в том, что углерод-14 производится в настоящее вре-мя в атмосфере, и его молекула запасает энергию кос-мических лучей, а уран был «произведен» природой миллиарды лет назад, просто период его полураспада гораздо больше, чем у углерода-14... Впрочем, это сей-час мы с вами знаем о распаде и можем на данный во-прос ответить. А Беккерель ничего о распаде не знал!

И никто не знал. Тогда люди просто столкнулись с нео-бычным явлением и заинтересовались.

Так вот, среди заинтересовавшихся была и наша зна-комая Мария Склодовская-Кюри – та самая женщина, которая потом назовет это явление радиоактивностью.

Мария задалась совершенно правильным вопросом: а нет ли других веществ, помимо урана, которые вот так же обладают свойством испускать невидимые, но проникающие лучи?

И прекрасным летом 1898 года она приступила к исследо-ваниям. Вскоре выяснилось, что, кроме урана, излучает еще и торий. А однажды, изучая урановую руду опреде-ленного сорта из Чехии (она называлась смоляная обман-ка), Мария неожиданно обнаружила, что эта смоляная об-манка излучает гораздо сильнее, чем даже чистый уран! Как такое может быть, чтобы уран с пустой породой излу-чал сильнее чистого урана? Значит, в этой породе есть еще какой-то неизвестный элемент, который излучает сильнее, чем уран, только так можно объяснить этот феномен!

Догадка оказалась верной, в смоляной обманке (смеш-ное все-таки название и очень верное!) обнаружи-лось целых два доселе неизвестных науке металла. Мария, как первооткрыватель, дала им названия. Пер-вый найденный металл она назвала в честь своей ро-дины Польши – полонием, а второй – радием. Для того, чтобы выделить эти металлы из горной поро-ды в чистом виде, муж Марии Пьер отложил свои ис-следования и начал помогать жене. Ими была прове-дена тяжелая, огромная, очень грязная и довольно опасная для здоровья работа.

Для того, чтобы вы поняли объем этой работы, нужно отметить, что содержание полезного вещества (радия) в руде составляло всего одну миллионную часть. То есть на миллион атомов пустой породы приходился только один атом радия.

Чтобы выделить одну десятую долю грамма радия (причем даже не чистого радия, а хлорной соли ра-дия), супругам пришлось на протяжении нескольких лет в дырявом продуваемом сарае перерабатывать

в огромных чанах тонны и тонны руды, обрабаты-вая ее вредной серной кислотой. Работа отнимала все время, с деньгами было очень туго, а тут еще ма-ленький ребенок... Но ребята справились! И через четыре года искомое вещество – соль радия – было в наличии.

Оно было прекрасно! Если соли урана светились ту-склым зеленым светом, то соль радия не только свети-лась прекрасным голубоватым светом, но и испускала тепло! Как видите, радий был весьма активен!

Все газеты того времени писали об этом удивительном радии. А русский поэт Маяковский, иллюстрируя, как трудно ищутся нужные слова для рифм, сравнил напи-сание стихов с трудами Марии Кюри:

«Поэзия — та же добыча радия.

В грамм добыча, в годы труды. Изводишь единого слова ради

Тысячи тонн словесной руды».

120

Да, радий произвел большое впечатление на человече-ство. Великий ученый Альберт Эйнштейн даже сравнил обнаружение радиоактивности с покорением огня, на-столько большое значение он придавал этому открытию.

По результатам своей тяжкой работы Мария написала и с блеском защитила докторскую диссертацию, кото-рая, по мнению научного комитета, была признана ве-личайшей из всех ранее существовавших докторских работ. Вскоре за эту работу ей и ее мужу была вруче-на высшая научная награда – Нобелевская премия.

Мария считала себя самым счастливым человеком. Она говорила, что «обрела в браке все, о чем только могла мечтать и даже больше того».

Уже позже выяснилось, что это «больше» было смертью.

Радиоактивность – очень опасная вещь. Ее воздействие на организм совершенно никак не ощущается, но она убивает человека, разрушая его организм своим прони-кающим излучением. Это называется лучевая болезнь. Страшная штука... Но тогда об этом ничего еще не зна-ли, поэтому исследователи брали радиоактивные пре-параты голыми руками, носили их в кармане, а Мария таскала на груди кулон с радиоактивным радием. Он был все время теплым и так красиво светился в темно-те... В результате у Марии Кюри все руки были в неза-живающих язвочках, а сама она в конце концов умерла от рака крови, вызванного лучевой болезнью. И не только она! Умерла от лучевой болезни вся ее семья –

и дочь, и муж ее дочери, поскольку они жили вместе

с Марией. Не умер от лучевой болезни только муж Ма-рии – Пьер, да и то лишь потому, что в 1906 году погиб в дорожно-транспортном происшествии. Только попал он не под машину, которых в Париже тогда еще практи-чески не было, а под конный экипаж.

ГЛАВА 6. Маша и радиоактивность                                             121

Мария тяжело переживала смерть мужа и соратника по борьбе с загадками природы. Только наука и даль-нейшие исследования поддерживали ее в горе. Она стала первой женщиной, которая читала лекции во французском университете и возглавляла там кафедру, при этом продолжая работу в лаборатории. Ей хоте-лось выделить из соли чистый металлический радий. И уже после смерти мужа, в 1910 году – через 12 лет после начала исследований – это удалось, наконец, сделать. И за это в следующем году ей была вручена вторая Нобелевская премия.

12 лет работы с радиоактивными материалами... За эти годы радиоактивная пыль пропитала буквально все в лаборатории и доме Кюри. Когда через полвека к ли-сточку из блокнота, в котором супруги Кюри вели свои записи, поднесли прибор для замера ионизирующего излучения (он называется счетчик Гейгера), счетчик тревожно застрекотал, оповещая о высоком уровне ра-диации. А когда этот листок положили на фотопла-стинку, лучи от микроскопических радиоактивных пы-линок, застрявших в бумаге, эту пластинку засветили. На фото даже был виден след от пальца – то ли Ма-рии, то ли Пьера Кюри, которые когда-то держали

в руках этот радиоактивный блокнотный листок.

Скачано с www.znanio.ru