放射能を発見した人。自然放射能の発見。自然放射性元素

この驚くべき現象にはいくつかの定義があり、そのうちの 1 つは次のような定式化を示しています。この場合, 電子, 陽子, 中性子またはヘリウム原子核 (α-粒子) が放出されます. 発見された現象の本質は、基底状態または励起された長い状態にある原子核の組成の自発的な変化でした.生きた状態。

1898 年に、他のフランスの科学者マリアスクウォドフスカキュリーとピエールキュリーは、ウラン鉱物から 2 つの新しい物質を分離しました, ウランとトリウムよりもはるかに放射性. したがって、以前は知られていなかった 2 つの放射性元素 - ポロニウムとラジウム、およびマリア,さらに、（ドイツの物理学者 G. シュミットに関係なく）トリウムの放射能現象を発見しました。ちなみに、彼女はその用語を最初に提案しました 放射能 . 科学者たちは、放射能は放射性元素の原子で発生する自発的なプロセスであるという結論に達しました。現在、この現象は、ある化学元素の不安定同位体が別の元素の同位体に自発的に変化することとして定義されており、この場合、電子、陽子、中性子、またはヘリウム原子核の α 粒子が放出されます。ここで、地球の地殻に含まれる元素のうち、シリアル番号が83以上のものはすべて放射性であることに注意してください。ビスマスの後に周期表にあります。 10 年間の共同作業で、彼らは放射能の現象を研究するために多くのことを行ってきました。それは、設備の整っていない実験室で、必要な資金がない中で、科学の名の下に無私の仕事でした。ピエールは、ラジウム塩による熱の自然放出を確立しました。研究者は、1902年にこのラジウムの調合物を0.1 gの量で受け取りました。これを行うために、彼らはそこで 45 か月のハードワークと 10,000 回を超える化学物質の解放と結晶化操作を行いました。 1903 年、放射能の分野での発見により、キュリー夫妻と A. ベッケリーにノーベル物理学賞が授与されました。合計で、放射能の研究と使用に関連する業績に対して、物理学と化学で 10 を超えるノーベル賞が授与されました (A. ベッケリー、P. および M. キュリー、E. フェルミ、E. ラザフォード、F. および I. ジョリオット)。 -Curie、D.Havishi、O.Ganu、E.McMillan、G.Seaborg、W.Libby など)。キュリー夫妻に敬意を表して、人工的に得られたシリアル番号96の超ウラン元素、キュリウムにその名前が付けられました。

1898 年、英国の科学者 E. ラザフォードは放射能現象の研究を開始しました。 1903 年、E. ラザフォードは、英国の物理学者 D. トンプソンの原子構造に関する彼の理論に関する仮定の誤りを証明し、1908 年から 1911 年にかけました。金属箔によるα粒子（ヘリウム核）の散乱実験を行っています。 α-粒子は薄いホイル (厚さ 1 μm) を通過し、硫化亜鉛のスクリーンに衝突して閃光を発生し、顕微鏡でよく観察されました。 α粒子の散乱に関する実験は、原子のほぼ全質量が非常に小さな体積 - 原子核の直径が原子の直径の約100,000倍小さい - に集中していることを説得力を持って示しました。ほとんどの α 粒子は核に触れることなく飛来しますが、時折 α 粒子が核に衝突して跳ね返ることがあります。したがって、この分野での彼の最初の基本的な発見は、ウランから放出される放射線の不均一性の発見でした。そのため、α線とβ線の概念が最初に放射能の科学に入りました。彼はまた、α - 崩壊とα - 粒子という名前を提案しました。少し後に、ギリシャ語のアルファベットの 3 番目の文字である γ 線で指定された放射線の別の成分が発見されました。これは、放射能が発見された直後に起こりました。長年にわたり、α 粒子は、E. ラザフォードにとって原子核の研究に不可欠なツールとなっています。 1903 年、彼は新しい放射性元素、トリウムの放射を発見しました。 1901 年から 1903 年にかけて、英国の科学者 F. Soddy と共に研究を行い、元素の自然な変換 (たとえば、ラジウムからラドンへ) の発見と、原子の放射性崩壊の理論の開発につながりました。

1903 年、ドイツの物理学者 K. Fajans と F. Soddy は、さまざまな放射性変換中の元素の周期系における同位体の動きを特徴付ける変位規則を独自に定式化しました。

1934 年の春、パリ科学アカデミーの報告書に「新しいタイプの放射能」という記事が掲載されました。著者のイレーヌ・ジョリオ＝キュリーと彼女の夫であるフレデリック・ジョリオ＝キュリーは、α粒子を照射されたホウ素、マグネシウム、アルミニウムがそれ自体放射性になり、崩壊中に陽電子を放出することを発見しました。こうして人工放射能が発見されました。核反応の結果（例えば、さまざまな元素にα線や中性子が照射されると）、自然界には存在しない元素の放射性同位体が形成されます。今日知られているすべての同位体の圧倒的多数を構成しているのは、これらの人工放射性物質です。多くの場合、放射性崩壊の生成物自体が放射性であることが判明し、安定同位体の形成の前に放射性崩壊のいくつかの行為が連鎖します。このような鎖の例は、 238 U、 235 U、 232 核種で始まり、安定した鉛同位体 206 Pb、 207 Pb、 208 Pb で終わる一連の重元素の周期的同位体です。したがって、現在知られている放射性同位体の総数は約 2000 のうち、約 300 は天然のものであり、残りは核反応の結果として人工的に得られたものです。人工放射線と自然放射線に根本的な違いはありません。 1934 年、I. と F. Joliot-Curie は、人工放射線を研究した結果、β 崩壊の新しい変種 - 陽電子の放出を発見しました。 I. と F. Joliot-Curie は核反応を行い、その生成物は質量数 30 のリンの放射性同位体でした。 陽電子 . このタイプの放射性変換は、β + 崩壊と呼ばれます (β - 崩壊は電子の放出であることを意味します)。

現代の傑出した科学者の 1 人である E. フェルミは、人工放射能に関する研究に主な業績を捧げました。 1934 年に彼によって作成されたベータ崩壊の理論は、物理学者が素粒子の世界を理解するために今でも使用されています。

理論家は、2つの電子または2つの陽電子が同時に放出される二重β - 2 β - 崩壊への変換の可能性を長い間予測してきましたが、実際には放射性核のこの「死」の方法はまだ発見されていません. しかし、比較的最近、陽子放射能の非常にまれな現象を観察することが可能になりました-核からの陽子の放出、および科学者V.I.ゴルダンスキーによって予測された2つの陽子放射能の存在が証明されました。これらのタイプの放射性変換はすべて、人工放射性同位元素によってのみ確認されており、自然界では発生しません。

その後、さまざまな国の多くの科学者 (J.Duning、V.A.Karnaukhov、G.N.Flerov、I.V.Kurchatov など) が、遅延中性子の放出を含む β 崩壊を含む複雑な変換を発見しました。

原子核全般、特に放射能の物理学を研究し始めた旧ソ連の最初の科学者の 1 人は、学者 IV クルチャトフでした。 1934年、中性子衝撃による核反応の分岐現象を発見し、人工放射能の研究を行った。いくつかの化学元素。 1935 年、臭素に中性子束が照射されたとき、クルチャトフと彼の共同研究者は、この過程で発生する放射性臭素原子が 2 つの異なる速度で崩壊することに気付きました。このような原子は異性体と呼ばれ、科学者によって異性体現象が発見されました。

科学は、高速中性子がウラン原子核を破壊できることを立証しました。この場合、多くのエネルギーが放出され、新しい中性子が形成され、ウラン核の核分裂のプロセスを継続できます。その後、ウランの原子核は中性子の助けを借りずに分割できることが発見されました。そのため、ウランの自発的（自発的）核分裂が確立されました。核物理学と放射能の分野における傑出した科学者に敬意を表して、メンデレーエフの周期系の 104 番目の要素に名前が付けられました。 クルチャトフ。

放射能の発見は、科学技術の発展に大きな影響を与え、物質の性質や構造を徹底的に研究する時代の幕開けとなりました。エネルギー、産業、医学の軍事分野、および核エネルギーの習得による人間活動のその他の分野で生じた新しい展望は、化学元素の自発的な変換能力の発見によって実現されました。しかし、人類の利益のために放射能の特性を利用することの肯定的な要因とともに、私たちの生活への否定的な干渉の例も挙げることができます。これらには、あらゆる形態の核兵器、核エンジンと核兵器を搭載した沈没船と潜水艦、海上および陸上での放射性廃棄物の処分、原子力発電所での事故などが含まれ、ウクライナに直接、核での放射能の使用が含まれます。エネルギーがチェルノブイリの悲劇を引き起こしました。

エッセイ

トピックについて: OPENING

過去2世紀の境界で、人類の運命を変える出来事が起こりました。
フランスの物理学者アントワーヌ・ベクレルは、彼の実験の 1 つで、ウラニルカリウム硫酸塩 K 2 (UO 2) (SO 4) 2 の結晶を黒い不透明な紙で包み、その束を写真乾板に置きました。出現後、彼はその上に結晶の輪郭を見つけました。このようにして、ウラン化合物の自然放射能が発見されました。

ベクレルの観察は、フランスの科学者、物理学者、化学者のマリー・スクウォドフスカ・キュリーと彼女の夫で物理学者のピエール・キュリーに興味を持った。彼らは、ウラン鉱物中の新しい放射性化学元素を探し始めました。彼らが 1898 年に発見したポロニウム Po とラジウム Ra は、ウラン原子の崩壊の産物であることが判明しました。それ以前は、原子は不可分であり、化学元素は永遠で不滅であると考えられていたため、これはすでに化学における真の革命でした。

20 世紀には、多くの興味深い発見が化学で行われました。ここに挙げたのはほんの一部です。 1940年から1988年までテクネチウム Tc やアスタチン At など、自然界には見られない 20 の新しい化学元素が合成されました。原子番号 93 のネプツニウム Np から原子番号 114 のまだ一般的に認識されていない名前の元素まで、ウランに続いて周期系にある元素を取得することができました。

無機化学と有機化学が徐々に融合し、有機金属化合物の化学、生物無機化学、ケイ素とホウ素の化学、複雑な化合物の化学に基づいて形成されます。このプロセスは、1827 年に珍しい化合物であるトリクロロエチレン白金酸カリウム (II) K を合成したデンマークの有機化学者 William Zeise によって開始されました。1956 年になって初めて、この化合物の化学結合の性質を確立することが可能になりました。

20 世紀後半には、クロロフィルやインスリンなどの非常に複雑な天然物質を人工的に入手することが可能になりました。以前は不活性で化学的相互作用ができないと考えられていた、ラドン Rn からアルゴン Ar までの希ガスの化合物も合成されました。水と光から燃料を得る試みが始まりました。

化学の可能性は無限であることが判明し、異常な特性を持つ物質の合成の分野における人間の最も抑制されていない空想が実現可能になりました. 21 世紀前半の若い世代の化学者がその実装に従事することになります。

電子の発見

素電荷の存在の仮説。ファラデーの実験は、異なる電解質に対して、電気化学的等価物が k物質は異なることが判明しましたが、電極上で一価の物質を1モル分離するには、同じ電荷をスキップする必要がありますふ、約 9.6 * 10 4 C に相当します。と呼ばれる、この量のより正確な値 ファラデー定数、 F=96485 C*mol -1 に等しい。

1モルのイオンが電解質溶液に電流を流すと、ファラデー定数に等しい電荷が移動します。ふの場合、各イオンは次の電荷を持ちます。

. (12.10)

このような計算に基づいて、アイルランドの物理学者 D. ストーニーは、原子内部の素電荷の存在を示唆しました。 1891 年に、彼は最小電荷を e と呼ぶことを提案しました。 電子。

イオンの電荷の測定。電解液に一定の電流を一定時間流すと t電極の1つは、電流強度の積に等しい電荷を受け取ります私しばらくの間 t. 一方、この電荷はイオン1個の電荷の積に等しい q0イオン数について N:

It = q 0 N. (12.11)

ここから、

(12.13)

式 (12.12) と (12.13) から

したがって、1 つのイオンの電荷を実験的に決定するには、直流強度を測定する必要があります。私電解質を通過、時間 t電流容量と質量 メートル電極の 1 つから放出される物質。また、物質のモル質量を知る必要があります。 M.

電子の発見。電気分解の法則の確立は、素電荷が自然界に存在することをまだ厳密に証明していません。たとえば、すべての 1 価イオンは異なる電荷を持っているが、それらの平均値は素電荷に等しいと仮定できます。 e.
自然界に素電荷が存在するかどうかを調べるには、多数のイオンが持つ電気の総量ではなく、個々のイオンの電荷を測定する必要がありました。電荷が必然的に物質の粒子に関連付けられているかどうか、関連付けられている場合はどの粒子に関連付けられているかという問題も不明でした。
これらの問題の解決に重要な貢献がなされたのは、19 世紀の終わりでした。希薄ガスに電流を流したときに発生する現象の研究。実験では、陽極の後ろにある放電管のガラスの輝きが観察されました。輝くガラスの明るい背景に対して、陽極からの影が見えました。あたかもガラスの輝きが、陰極から陽極まで直線的に伝播するある種の目に見えない放射線によって引き起こされたかのようです。この目に見えない放射線を陰極線と呼びます。
フランスの物理学者ジャン・ペランは、1895 年に「陰極線」が実際には負に帯電した粒子の流れであることを確立しました。
イギリスの物理学者ジョセフ・トムソン (1856-1940) は、電場と磁場における陰極線の粒子の運動の法則を調べて、各粒子の質量に対する各粒子の電荷の比率がすべての粒子で同じ値であることを発見しました。陰極線の各粒子が素電荷に等しい電荷を持っていると仮定すると eとすると、陰極線の粒子の質量は、既知の原子の中で最も軽い水素原子の質量の 1000 分の 1 未満であると結論付けなければなりません。
トムソンはさらに、陰極線の粒子の質量に対する電荷の比率は、管がさまざまなガスで満たされていても、陰極がさまざまな金属でできていても同じであることを確立しました。その結果、同じ粒子が異なる元素の原子の一部でした。
彼の実験結果に基づいて、トムソンは、物質の原子は分割できないと結論付けました。あらゆる化学元素の原子から、水素原子の質量の 1000 分の 1 未満の質量を持つ負に帯電した粒子を引き裂くことができます。これらの粒子はすべて同じ質量を持ち、同じ電荷を持っています。これらの粒子は 電子。

ミリカン体験。素電荷の存在の最終的な証拠は、1909 年から 1912 年に行われた実験によって与えられました。アメリカの物理学者ロバート・ミリケン (1868-1953)。これらの実験では、2枚の金属板の間の均一電場における油滴の移動速度が測定されました。空気抵抗により電荷を持たない油滴は、ある一定の速度で落下します。液滴が途中でイオンに出会い、電荷を獲得した場合 q、そして、重力に加えて、電場からのクーロン力の影響も受けます。滴を移動させる力が変化した結果、その移動速度が変化します。ミリカンは、液滴の速度を測定し、液滴が移動する電場の強さを知ることで、液滴の電荷を特定できました。
ミリカンの実験は、ソビエト物理学の創始者の 1 人であるアブラムフェドロビッチイオッフェ (1880-1960) によって繰り返されました。 Ioffe の実験では、素電荷を決定するために、油滴の代わりに金属粉の粒子が使用されました。プレート間の電圧を変化させることで、クーロン力と重力が等しくなり (図 12.2)、この場合のダスト粒子は動かなくなりました。

mg=q 1 E 1.

図 12.2

塵粒に紫外光が照射されると、その電荷が変化し、重力のバランスをとるために、プレート間の電界強度を変化させる必要がありました。

mg=q 2 E 2.

電界強度の測定値から、ダスト粒子の電荷の比率を決定することができました。

mg \u003d q 1 E 1 \u003d q 2 E 2 \u003d ... \u003d q n E n;

Millikan と Ioffe の実験は、液滴と塵粒子の電荷が常に段階的に変化することを示しました。電荷の最小「部分」は、に等しい素電荷です。

e \u003d 1.602 * 10 -19 Cl。

物体の電荷は常に素電荷の整数倍です。ある物体から別の物体に移動できる電荷の他の「部分」は、自然界ではまだ実験的に検出されていません。現在、分数電荷が 1/3 に等しい素粒子 - クォーク - の存在についての理論的予測があります。 eと 2/Z e.

ベクレルの経験

原子核の複雑な組成を証明する現象である自然放射能の発見は、幸せな偶然によって起こりました。ベクレルは、以前に太陽光を長時間照射した物質の発光を研究しました。 1896 年 1 月 20 日のフランスアカデミーの会議でレントゲンの実験の報告を聞き、放電管内の X 線の出現のデモンストレーションを見ながら、ベクレルは陰極近くのガラスの緑がかった発光点をじっと見つめています。彼を悩ませている考え: 彼のコレクションのサンプルの輝きは、X 線の放出も伴うのではないでしょうか? その後、放電管の助けを借りずにX線を取得できます。

ベクレルは自分の実験について考え、ウランとカリウムの二重硫酸塩のコレクションから選び、塩を写真乾板に置き、黒い紙で光から隠し、塩の入った乾板を太陽にさらします。

現像後、写真乾板は塩が付着した部分が黒くなった。その結果、ウランは、不透明な物体を透過して写真乾板に作用するある種の放射線を生成しました。ベクレルは、この放射線は太陽光の影響下で発生すると考えました。しかし、1896 年 2 月のある日、彼は曇天のために別の実験を行うことができませんでした。ベクレルはレコードを引き出しに戻し、その上にウラン塩で覆われた銅製の十字架を置きました。念のため、プレートを現像した後、2日後、彼はプレートに明確な十字の影の形で黒ずんでいることに気づきました。これは、ウラン塩が外部からの影響なしに自然に何らかの放射線を発生させることを意味していました。集中的な研究が始まりました。

すぐに、ベクレルは重要な事実を確立しました。放射線の強度は、調合物中のウランの量によってのみ決定され、それが含まれる化合物には依存しません。その結果、放射線は化合物ではなく、化学元素ウラン、その原子に固有のものです。

ウランが光線を放出する能力は、何ヶ月も弱まることはありませんでした。 1896 年 5 月 18 日、ベクレルはウラン化合物にこの能力が存在することを明確に述べ、放射線の性質を説明しました。しかし、ベクレルが純粋なウランを自由に使えるようになったのは秋だけであり、1896 年 11 月 23 日、ベクレルは、化学的および物理的状態に関係なく、ウランが目に見えないウラン線を放出するという特性について報告しました。

キュリーの研究。

1878 年、ピエールキュリーはソルボンヌ大学の物理実験室でデモンストレーターになり、そこで結晶の性質を研究し始めました。ピエールは、大学の鉱物学研究室で働いていた兄のジャックと一緒に、この分野で 4 年間集中的な実験を行いました。キュリー兄弟は圧電性を発見しました - 外力の作用下でいくつかの結晶の表面に電荷が現れることです。彼らはまた、逆の効果も発見しました。同じ結晶が電場の作用下で圧縮されます。

このような水晶に交流電流を加えると超高周波で振動させることができ、水晶は人間の可聴域を超える音波を発します。このような水晶は、マイク、アンプ、ステレオシステムなどの無線機器の非常に重要なコンポーネントになっています。

キュリー兄弟は、加えられた力に比例した電荷を生成する圧電水晶バランサーなどの実験装置を設計および構築しました。これは、現代のクオーツ時計や電波送信機の主要なコンポーネントやモジュールの先駆者と見なすことができます。 1882 年、英国の物理学者ウィリアムトムソンの推薦により、キュリーは新しい市立産業物理化学学校の研究室長に任命されました。学校での給料は控えめではありませんでしたが、キュリーは 22 年間研究室の責任者であり続けました。ピエール・キュリーが研究室の責任者に任命されてから 1 年後、ジャックがモンペリエ大学の鉱物学教授になるためにパリを離れたため、兄弟間の共同作業は終了しました。

1883 年から 1895 年にかけて、P. キュリーは主に結晶物理学に関する一連の作品を完成させました。結晶の幾何学的対称性に関する彼の記事は、今日まで結晶学者にとって重要性を失っていません。 1890 年から 1895 年にかけて、キュリーはさまざまな温度での物質の磁気特性を研究しました。博士論文の多数の実験データに基づいて、温度と磁化の関係が確立され、後にキュリーの法則として知られるようになりました。

1894 年、ピエールキュリーは博士論文の執筆中に、ソルボンヌ大学物理学部の若いポーランド人学生マリアスクウォドフスカに出会いました。彼らは、キュリーが博士論文を完成させてから数か月後の 1895 年 7 月 25 日に結婚しました。 1897 年、最初の子供であるアイリーンが誕生した直後、キュリー夫人は放射能の研究を開始し、ピエールはその後の人生ですぐにその研究に関心を持ちました。

1896 年、アンリベクレルは、ウラン化合物が写真乾板を照らすことができる放射線を絶えず放出していることを発見しました。この現象を博士論文のトピックとして選んだマリーは、他の化合物が「ベクレル線」を放出するかどうかを調べ始めました。ベクレルは、ウランから放出された放射線が準備の近くの空気の導電率を増加させることを発見したので、キュリー兄弟の圧電水晶バランサーを使用して導電率を測定しました。

キュリー夫人はすぐに、ウラン、トリウム、およびこれら 2 つの元素の化合物だけがベクレル放射線を放出するという結論に達しました。マリアは、研究の最初の段階で重要な発見をしました。ウラン樹脂混合物 (ウラン鉱石) は、それに含まれるウランとトリウムの化合物よりも、さらには純粋なウランよりも周囲の空気を帯電させます。この観察から、彼女は、ウラン樹脂混合物に未知の高放射性元素がまだ存在すると結論付けました。 1898 年、キュリー夫人は実験結果をフランス科学アカデミーに報告しました。妻の仮説が正しいだけでなく、非常に重要であると確信したピエール・キュリーは、メアリーがとらえどころのない要素を分離するのを助けるために、彼自身の研究を残しました. その時以来、研究者としてのキュリー夫妻の関心は完全に融合したため、彼らの実験ノートでさえ、彼らは常に「私たち」という代名詞を使用していました.

キュリー夫妻は、ウラン樹脂混合物を化学成分に分離する作業を自らに課しました。骨の折れる手術の後、彼らは最も高い放射能を持つ少量の物質を受け取りました。割り当てられた部分には、1つではなく2つの未知の放射性元素が含まれていることが判明しました。 1898 年 7 月、ピエールとマリーキュリーは「ウラン樹脂混合物に含まれる放射性物質について」という記事を発表し、マリアスクウォドフスカの故郷であるポーランドに敬意を表してポロニウムと名付けられた元素の 1 つを発見したと報告しました。

12 月、彼らはラジウムと名付けた 2 番目の元素の発見を発表しました。どちらの新しい元素も、ウランやトリウムよりも何倍も放射性が高く、ウラン樹脂ブレンドの 100 万分の 1 に相当します。原子量を決定するのに十分な量のラジウムを鉱石から分離するために、キュリー夫妻は次の 4 年間で数トンのウラン樹脂混合物を処理しました。彼らは原始的で危険な環境で作業し、漏れやすい納屋に設置された巨大なバットで化学分離操作を行い、すべての分析は市立学校の設備の整っていない小さな実験室で行いました。

1902 年 9 月、キュリー夫妻は 10 分の 1 グラムの塩化ラジウムを分離し、ラジウムの原子質量を決定したと報告しました。この幻想的な見た目の物質は、全世界の注目を集めました。彼の発見に対する認識と賞は、ほとんどすぐにもたらされました。

キュリー夫妻は、研究中に収集した放射能に関する膨大な量の情報を公開しました。1898 年から 1904 年まで、彼らは 36 の論文を発表しました。研究を完了する前であっても。キュリー夫妻は、他の物理学者たちにも放射能を研究するよう勧めました。 1903 年、アーネストラザフォードとフレデリックソディは、放射性物質の放出が原子核の崩壊に関連していることを示唆しました。崩壊する (それらを形成する粒子の一部を失う) 放射性核は、他の元素に変換されます。キュリー夫妻は、ラジウムが医療目的にも使用できることを最初に認識した人々の 1 人でした。生体組織に対する放射線の影響に注目した彼らは、ラジウム製剤が腫瘍疾患の治療に役立つ可能性があることを示唆しました。

スウェーデン王立科学アカデミーは、1903 年にキュリー夫妻にノーベル物理学賞の半分を授与し、「ヘンリベクレル教授によって発見された放射線現象に関する共同研究が評価されて」、キュリー夫妻と賞を共有しました。キュリー夫妻は病気で、授賞式に出席できませんでした。 2年後のノーベル講演で、キュリーは、放射性物質が悪者の手に渡った場合の潜在的な危険性を指摘し、「彼は、化学者で実業家のアルフレッド・ノーベルとともに、新しい発見が人類に善よりも困難をもたらす。」

ラジウムは自然界では非常に希少な元素であり、その医学的重要性からその価格は急速に上昇しています。キュリー一家は貧困の中で暮らしていたため、資金不足は彼らの研究に影響を与えざるを得ませんでした。同時に、彼らはラジウムの商業利用の可能性だけでなく、抽出方法の特許も断固として放棄しました。彼らによると、これは科学の精神、つまり知識の自由な交換に反するものだという。そのような拒否が彼らからかなりの利益を奪ったという事実にもかかわらず、ノーベル賞や他の賞を受賞した後、キュリーの財政状況は改善しました.

1904 年 10 月、ピエールキュリーはソルボンヌ大学の物理学教授に任命され、マリーキュリーは以前は夫が指揮していた研究所の所長に任命されました。同年12月、キュリーの次女エヴァが誕生。収入の増加、研究資金の改善、新しい研究所の計画、そして世界の科学界からの賞賛と認識により、キュリー夫妻のその後の数年間は実り多いものとなった. しかし、ベクレルのように、キュリーはあまりにも早く亡くなり、勝利を楽しみ、彼の計画を達成する時間がありませんでした。 1906 年 4 月 19 日の雨の日、パリの道路を横断中に足を滑らせて転びました。彼の頭は、通り過ぎる馬車の車輪の下に落ちました。死は即座に訪れました。

キュリー夫人はソルボンヌ大学で彼の椅子を継承し、そこでラジウムの研究を続けました。 1910年に純粋な金属ラジウムの分離に成功し、1911年にノーベル化学賞を受賞しました。 1923 年、マリーはキュリーの伝記を出版しました。キュリーの長女アイリーン (アイリーン・ジョリオ=キュリー) は、1935 年のノーベル化学賞を夫と共有しました。末っ子のエヴァは、母親のコンサートピアニスト兼伝記作家になりました。ピエール・キュリーは真面目で、控えめで、仕事に完全に集中していたと同時に、親切で思いやりのある人でした。彼はアマチュアの博物学者として広く知られていました。彼のお気に入りの娯楽の 1 つは、ウォーキングやサイクリングでした。研究室での忙しさと家族の心配にもかかわらず、キュリー夫妻は一緒に散歩する時間を見つけました。

ノーベル賞に加えて、キュリーは、ロンドン王立協会のデイビーメダル (1903 年) やイタリア国立科学アカデミーのマテウッチゴールドメダル (1904 年) など、いくつかの賞や名誉称号を授与されました。彼はフランス科学アカデミーの会員に選出されました (1905 年)。

ピエールとマリー・キュリーの研究は、原子核の構造に関する研究への道を開き、原子力エネルギーの開発における近代的な進歩をもたらしました。

1896 年 3 月 1 日、フランスの物理学者 A. バックレルは、写真乾板を黒くすることで、ウラン塩から強い透過力を持つ目に見えない光線が放出されることを発見しました。彼はすぐに、ウラン自体にも放射線の性質があることを発見しました。その後、彼はトリウムでそのような性質を発見しました。放射能（ラテン語のラジオから-私は放射し、ラドゥス-ビームとアクティバス-効果的です）、この名前はオープン現象に付けられ、D.I.メンデレーエフの周期系の最も重い元素の特権であることが判明しました。この驚くべき現象にはいくつかの定義があり、そのうちの 1 つは次のような定式化を示しています。この場合, 電子, 陽子, 中性子またはヘリウム核 (粒子) が放出されます. 発見された現象の本質は、基底状態または励起された長寿命状態にある原子核の組成の自発的な変化でした. .

ところで、彼女は放射能という用語を最初に提案した. 科学者たちは、放射能は放射性元素の原子で発生する自発的なプロセスであるという結論に達しました.

現在、この現象は、ある化学元素の不安定な同位体が別の元素の同位体に自発的に変換することとして定義されており、この場合、電子、陽子、中性子、またはヘリウム原子核が放出されますか? - 粒子地球の地殻に含まれる元素のうち、シリアル番号が83を超えるものはすべて放射性であることに注意してください。ビスマスの後に周期表にあります。

10 年間の共同作業で、彼らは放射能の現象を研究するために多くのことを行ってきました。それは、設備の整っていない実験室で、必要な資金がない中で、科学の名の下に無私の仕事でした。ピエールは、ラジウム塩による熱の自然放出を確立しました。研究者は、1902年にこのラジウムの調合物を0.1 gの量で受け取りました。これを行うには、45 か月のハードワークと、10,000 回を超える化学操作による遊離と結晶化が必要でした.1903 年、キュリー夫妻と A.ベッケリー夫妻は、放射能の分野での発見によりノーベル物理学賞を受賞しました。

合計で、放射能の研究と使用に関連する業績に対して、物理学と化学で 10 を超えるノーベル賞が授与されました (A. ベッケリー、P. および M. キュリー、E. フェルミ、E. ラザフォード、F. および I. ジョリオット)。 -Curie、D.Havishi、O.Ganu、E.McMillan、G.Seaborg、W.Libby など)。キュリー夫妻に敬意を表して、人工的に得られたシリアル番号96の超ウラン元素、キュリウムにその名前が付けられました。

1898 年、英国の科学者 E. ラザフォードは放射能現象の研究を開始しました。散乱実験を行っていますか？ – 粒子 (ヘリウム核) と金属箔 – 粒子は薄い箔 (厚さ 1 μm) を通過し、硫化亜鉛スクリーンに衝突して閃光を発生し、顕微鏡でよく観察されました。散乱実験？ -粒子は、原子のほぼ全質量が非常に小さな体積に集中していることを説得力を持って示しました-原子核、その直径は原子の直径の約10倍です。

多数？ - 粒子は衝突せずに巨大な核を通り過ぎて飛んでいきますが、時折衝突がありますか? は核を持つ粒子であり、跳ね返ることができます。したがって、この分野での彼の最初の基本的な発見は、ウランから放出される放射線の不均一性の発見でした。 - そして光線。

彼はまた名前を提案しました: ? - 崩壊と - 粒子。少し後に、ギリシャ語のアルファベットの 3 番目の文字である光線で指定された放射線の別の成分が発見されました。これは、放射能が発見された直後に起こりました。長年？ – 粒子は、E. ラザフォードにとって原子核の研究に不可欠なツールになりました。 1903年、彼は新しい放射性元素を発見しました - トリウムの放射. 1901年から1903年にかけて、英国の科学者F. Soddyと一緒に、彼は元素の自然な変換の発見につながった研究を行っています (例えば、ラジウムからラドンへ) ）および原子の放射性崩壊の理論の開発。

1903 年、ドイツの物理学者 C. Faience と F. Soddy は、さまざまな放射性変換中の元素の周期系における同位体の動きを特徴付ける変位規則を独自に定式化しました. 1934 年の春に、「A New Type of放射能」は、パリ科学アカデミーの報告書に掲載されました。著者のイレーヌ・ジョリオ＝キュリーと夫のフレデリック・ジョリオ＝キュリーは、ホウ素、マグネシウム、アルミニウムが放射線にさらされていることを発見した? -粒子は、それ自体が放射性になり、崩壊中に陽電子を放出します。

こうして人工放射能が発見されました。核反応の結果として (たとえば、さまざまな元素に粒子や中性子が照射されると)、自然界には存在しない元素の放射性同位体が形成されます. 知られているすべての同位体の大部分を構成するのは、これらの人工放射性生成物です.今日。

多くの場合、放射性崩壊の生成物自体が放射性であることが判明し、安定同位体の形成の前に放射性崩壊のいくつかの行為が連鎖します。このような鎖の例は、238U、235U、232 核種で始まり、安定した鉛同位体 206Pb、207Pb、208Pb で終わる一連の重元素の周期的同位体です。したがって、現在知られている放射性同位体の総数は約 2000 のうち、約 300 は天然のものであり、残りは核反応の結果として人工的に得られたものです。

人工放射線と自然放射線に根本的な違いはありません。 1934 年、I. と F. Joliot-Curie は、人工放射線の研究の結果として、陽電子の放出である γ 崩壊の新しい変種を発見しました。 F. Joliot-Curieは核反応を行い、その生成物は質量数30のリンの放射性同位体でした。彼は陽電子を放出したことが判明しました。

このタイプの放射性変換は ?+ 崩壊と呼ばれます (崩壊とは、電子の放出を意味します)。現代の傑出した科学者の 1 人である E. フェルミは、人工放射能に関する研究に主な業績を捧げました。 1934 年に彼によって作成されたベータ崩壊の理論は、現在、物理学者によって素粒子の世界を理解するために使用されています. 理論家は、2 つの電子または 2 つの陽電子が同時に放出される 2 つの崩壊への二重変換の可能性を長い間予測してきました。しかし実際には、この「死」の道では、放射性核はまだ見つかっていません。

しかし、比較的最近、陽子放射能の非常にまれな現象を観察することが可能になりました-核からの陽子の放出、および科学者V.I.ゴルダンスキーによって予測された2つの陽子放射能の存在が証明されました。これらすべてのタイプの放射性変換は、人工放射性同位体によってのみ確認され、自然界では発生しません. その後、さまざまな国の多くの科学者 (J.Duning、V.A. Karnaukhov、G.N. Flerov、I.V. Kurchatov など) 複雑な変換、遅れ中性子の放出を含む、γ-崩壊を含む、発見された。

原子核全般、特に放射能の物理学を研究し始めた旧ソ連の最初の科学者の 1 人は、アカデミック I.V. クルチャトフでした.1934 年に、彼は中性子衝撃によって引き起こされる核反応の分岐現象を発見し、人工放射能を研究しました。いくつかの化学元素。

1935 年、臭素に中性子束が照射されたとき、クルチャトフと彼の共同研究者は、この過程で発生する放射性臭素原子が 2 つの異なる速度で崩壊することに気付きました。このような原子は異性体と呼ばれ、科学者によって異性体現象が発見されました。科学は、高速中性子がウラン原子核を破壊できることを立証しました。この場合、多くのエネルギーが放出され、ウラン核の核分裂のプロセスを継続できる新しい中性子が形成されます. 後に、ウランの原子核も中性子の助けなしに分割できることがわかりました. そのため、ウランの自発的（自発的）核分裂が確立されました。

核物理学と放射能の分野における傑出した科学者に敬意を表して、メンデレーエフの周期系の 104 番目の元素はクルチャトビウムと名付けられました。放射能の発見は、科学と技術の発展に大きな影響を与えました. それは、物質の特性と構造の集中的な研究の時代の始まりを示しました. エネルギーで生じた新しい展望, 産業, 医学の軍事分野と核エネルギーの習得による人間活動の他の分野は、化学元素が自発的に変化する能力の発見によって生き返った.

しかし、人類の利益のために放射能の特性を利用することの肯定的な要因とともに、私たちの生活への否定的な干渉の例を挙げることができます.これらには、あらゆる形態の核兵器、核エンジンと核兵器を搭載した沈没船と潜水艦が含まれます. 、および海と陸での放射性廃棄物の処分、原子力発電所での事故など、そしてウクライナにとって直接、原子力エネルギーでの放射能の使用はチェルノブイリの悲劇につながりました。

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原子核の崩壊が特定の核反応によって達成される場合、放射能は人為的なものになる可能性があります。しかし、人工放射性崩壊に至る前に、科学は自然放射能、つまり自然界に見られるいくつかの元素の原子核の自然崩壊に精通していました。

発見の歴史

どんな科学的発見も努力の結果ですが、科学の歴史は偶然が大きな役割を果たしたことを知っています。これはドイツの物理学者V.K.に起こりました。 X線。この科学者は陰極線の研究に従事していました。

一度K.V。 X線は、黒い紙で覆われた陰極管をオンにしました。チューブからそう遠くないところに、装置に接続されていないバリウム platinocyanide の結晶がありました。それらは緑色に輝き始めました。このように、陰極線が障害物に衝突したときに発生する放射線が発見されました。科学者はそれをX線と呼び、ドイツとロシアでは現在「X線」という用語が使用されています。

自然放射能の発見

1896 年 1 月、フランスの物理学者 A. ポアンカレはアカデミーの会議で V.K. の発見について話しました。レントゲンは、この放射線と蛍光現象、つまり紫外線の影響下にある物質の非熱発光との関係について仮説を立てました。

会議には物理学者の A.A. ベクレル。彼は、亜硝酸ウラニルやその他のウラン塩の例を使用して蛍光現象を長い間研究していたため、この仮説に興味を持っていました。これらの物質は、太陽光の影響下で明るい黄緑色の光を放ちますが、太陽光の作用が止まるとすぐに、ウラン塩は 100 分の 1 秒以内に発光しなくなります。これはA.A.神父によって確立されました。物理学者でもあったベクレル。

A.ポアンカレを聴いた後、A.A。ベクレルは、ウラン塩が輝きを止めても、不透明な物質を通過する他の放射線を放出し続ける可能性があることを示唆しました。研究者が行った実験は、これを証明しているように見えました。科学者はウラン塩の粒を黒い紙で包んだ写真乾板に置き、日光にさらしました。プレートを現像すると、粒子が横たわっている場所が黒くなっていることがわかりました。 A.A. ベクレルは、ウラン塩から放出される放射線は太陽光線によって引き起こされると結論付けました。しかし、嬉しい事故が再び研究の過程に侵入しました。

一度AA。曇りのため、ベクレルは別の実験を延期しなければなりませんでした。彼は準備した写真乾板を引き出しに入れ、その上にウラン塩で覆われた銅の十字架を置きました。それでもしばらくして、彼はプレートを開発しました-そして、十字架の輪郭がその上に表示されました。十字架とプレートは日光が当たらない場所にあったため、周期表の最後の元素であるウランが自然に目に見えない放射線を放出すると考えられていました。

この現象の研究は、A.A。ベクレルは夫のピエールとマリー・キュリーに引き継がれました。彼らは、彼らが発見したさらに 2 つの元素がこの特性を持っていることを発見しました。そのうちの1つはポロニウムと名付けられました-マリー・キュリーの発祥の地であるポーランドに敬意を表して、もう1つはラテン語の半径からのラジウム-光線です。キュリー夫人の提案で、この現象は放射能と呼ばれました。

この記事では、誰が、いつ、どのような状況で放射能現象を発見したかについて説明しています。

放射能

現代の世界と産業は、原子力エネルギーなしでは成り立たないでしょう。原子炉は潜水艦に電力を供給し、都市全体に電力を供給し、それに基づく特別なエネルギー源は、他の惑星を研究する人工衛星やロボットに搭載されています。

放射能が発見されたのは19世紀末。しかし、科学のさまざまな分野における他の多くの重要な発見と同様に. しかし、放射能の現象を最初に発見したのはどの科学者で、どのようにしてそれが起こったのでしょうか? これについては、この記事で説明します。

オープニング

この科学にとって非常に重要なイベントは 1896 年に発生し、ルミネセンスと最近発見されたいわゆる X 線との間の関係を研究している間に A. ベクレルによって作成されました。

ベクレル自身の回顧録によると、彼はおそらく、ルミネセンスには X 線も伴うという考えを得たのでしょうか? 彼の推測をテストするために、彼は暗闇で光るウラン塩の 1 つを含むいくつかの化合物を使用しました。次に、科学者はそれを太陽の光の下に置き、塩を暗い紙で包み、写真プレートのクローゼットに入れました。写真プレートも不透明なラッパーに詰められました。後でそれを示した後、ベクレルは塩の正確なイメージを置き換えました。しかし、ルミネッセンスは紙を打ち負かすことができなかったので、プレートを照らしたのは X 線放射であったことを意味します。これで、放射能の現象を最初に発見したのは誰かがわかりました。確かに、科学者自身は、自分がどのような発見をしたかをまだ完全には理解していませんでした。しかし、まず最初に。

科学アカデミー会議

同じ年の少し後、パリ科学アカデミーでの会議の 1 つで、ベクレルは「リン光によって生成される放射線について」報告を行いました。しかし、しばらくして、彼の理論と結論に調整が必要になりました。そのため、実験の1つで、晴れた天気を待たずに、科学者はウラン化合物を写真乾板に置きましたが、これには光が照射されていませんでした。それにもかかわらず、その明確な構造はまだディスクに反映されていました。

同年 3 月 2 日、ベクレルは科学アカデミーの会議に新しい研究を発表し、燐光体から放出される放射線について説明しました。これで、どの科学者が放射能の現象を発見したかがわかります。

さらなる実験

放射能現象のさらなる研究に従事していたベクレルは、金属ウランを含む多くの物質を試しました。そして毎回、写真乾板には常に痕跡が残っていました。そして、放射線源とプレートの間に金属製の十字架を配置することにより、科学者は、今言われているように、X 線を取得しました。それで、誰が放射能の現象を発見したかという問題を整理しました。

ベクレルが、あらゆる物体を通過できるまったく新しいタイプの目に見えない光線を発見したことが明らかになったのはその時でしたが、同時にそれらはX線ではありませんでした。

強度は、化学調合物中のウラン自体の量に依存し、それらの種類には依存しないこともわかりました。彼の科学的成果と理論を配偶者のピエールとマリー・キュリーと共有したのはベクレルでした。その後、トリウムから放出される放射能を確立し、後にポロニウムとラジウムと呼ばれる 2 つのまったく新しい元素を発見しました。そして、「放射能の現象を発見したのは誰ですか」という質問を分析するとき、多くの人が誤ってこのメリットをキュリーのせいだと考えています。

生物への影響

すべてのウラン化合物が放出することが知られるようになると、ベクレルは徐々に蛍光体の研究に戻りました。しかし、彼はもう1つの重要な発見をすることができました - 生物に対する放射線の影響です。したがって、ベクレルは放射能の現象を最初に発見しただけでなく、生物への影響を確立した人でもありました。

講義の 1 つで、彼はキュリー夫妻から放射性物質を借りてポケットに入れました。講義の後、それを所有者に返すと、科学者は試験管の形をした皮膚の強い赤みに気づきました。彼の推測を聞いた後、彼は実験を決定しました.10時間、ラジウムが入った試験管を腕に結び付けていました。その結果、彼は重度の潰瘍になり、数か月間治癒しませんでした。

それで、どの科学者が最初に放射能の現象を発見したかという問題を整理しました。これが生物への放射能の影響が発見された方法です。しかし、それにもかかわらず、ちなみに、キュリー夫妻は放射線物質の研究を続け、まさに放射線病で亡くなりました。彼女の私物は、ほぼ100年前に蓄積された放射線量がまだ危険すぎるため、特別な鉛で裏打ちされた保管庫に保管されています.