Внутриатомный процесс

1896 год. Февраль

«Явление радиоактивности — самая революционная сила технического прогресса за все время с тех пор, как доисторический человек открыл огонь»

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

Что интереснее: строить мосты или изучать физику?

Такой вопрос возник перед молодым французским инженером Анри Беккерелем. когда он в возрасте 25 лет в 1878 г. окончил в Париже школу шоссейных дорог и мостов. И Беккерель после недолгих колебаний и раздумий решил заняться физикой.

Трудно сказать, что повлияло на его выбор. Возможно, это объяснялось тем, что Беккерель происходил из семьи потомственных физиков: отец и дед Беккереля были видными французскими учеными-физиками. А может быть, тем, что в то время исследованиями по физике занимались очень многие ученые. Ведь наука в то время уже заметно выросла.

Широкий размах получили исследования по механике, оптике, электричеству и другим отраслям физики. Велись усиленные теоретические исследования. И Беккерель поступил на должность помощника натуралиста в музей естественной истории в Париже. С этого времени жизнь Беккереля была неразрывно связана с физикой. Он работал на кафедре прикладной физики в училище искусств и ремесел. Затем занимал должность профессора в музее естественной истории и, наконец, стал профессором физики в Парижской политехнической школе. Здесь он работал до конца своей жизни.

В те годы ученые усиленно занимались изучением фосфоресценции Фосфоресценция — это способность некоторых веществ как бы запасать энергию солнечного света, а в темноте— отдавать ее. Беккерель очень интересовался этим явлением. Но его, как и многих ученых того времени, взволновало и заинтересовало открытие немецким ученым Рентгеном икс-лучей.

Беккерелю было хорошо известно, что один конец стеклянной трубки, испускавшей во время разряда невидимые икс-лучи, слабо светился. На это явление, известное многим ученым, никто на обращал особого внимания. В начале 1896 г. над явлением свечения стекла задумался Беккерель. У него возник вопрос: не связаны ли рентгеновы лучи с явлением свечения стекла из которого изготовлена разрядная трубка? Он начал исследования. Эти исследования привели ученого к очень важному открытию. И любопытно то, что это открытие было сделано в результате ошибки Беккереля.

Ошибочное сообщение

Беккерель решил выяснить, не испускают ли фосфоресцирующие вещества лучи, подобные рентгеновым. Ведь он занимался явлением фосфоресценции, и в его лаборатории была богатая коллекция светящихся минералов.

Зная, что рентгеновы лучи засвечивают фотопластинку, Беккерель рассуждал так. Если кусочек фосфоресцирующего вещества, предварительно подвергнутого действию сильного источника света, завернуть в плотную темную бумагу, а затем поместить этот сверток рядом с фотопластинкой. то пластинка должна засветиться испускаемыми

фосфоресцирующим веществом рентгеновыми лучами. Ведь ему было хорошо известно, что рентгеновы лучи свободно проходят через бумагу.

Совершенно случайно Беккерель для первых опытов взял из своей богатой коллекции минералов соль урана, фосфоресцирующую красивым желто-зеленым светом. Теперь эту соль нужно подвергнуть действию солнечного света. В тот февральский день над Парижем ярко светило солнце. Беккерель выставил соль урана за окно и подержал ее там некоторое время. Потом завернул соль в черную бумагу и положил ее на фотопластинку в темный шкаф, а затем проявил пластинку. И на фотопластинке получился четкий отпечаток кристаллов соли урана.

Казалось, все правильно: соль урана, освещенная солнцем и положенная на фотопластинку, действительно ее засвечивает. Он повторил опыт несколько раз. Результат был все тот же. Никаких сомнений в правильности своих опытов и выводов у Беккереля не было, и он решил поставить в известность парижских ученых о сделанном им новом открытии.

На заседании Французской академии наук в конце февраля 1896 г. он сделал сообщение о своих опытах. Все ученые с ним согласились, что фосфоресцирующие вещества испускают невидимые лучи и что эти лучи — рентгеновы. Однако в этом-то и заключалась ошибка Беккереля и его парижских коллег. Выяснить эту ошибку помог случай, происшедший в лаборатории Беккереля через несколько дней после сделанного им сообщения.

Если бы не пасмурный день...

Так как Беккерель использовал для освещения фосфоресцирующих веществ солнечные лучи, то, естественно, в пасмурные дни опыты не производились. В такие дни сотрудники лаборатории Беккереля занимались обычно проявлением тех фотопластинок, которые они не успели проявить в солнечные дни. Однажды один из лаборантов Беккереля случайно проявил пластинку, на которой лежала соль урана, не подвергавшаяся до этого действию солнечных лучей. К большому изумлению лаборанта и Беккереля, на этой фотопластинке получился точно такой же отпечаток соли урана, как и на тех пластинках, с которыми проводилась вся процедура опытов. Это было совсем непонятно.

Ведь было точно известно, что эта соль урана не подвергалась действию солнечных лучей, и тем не менее она засвечивала фотопластинку. Это очень насторожило Беккереля и в то же время сильно его смутило. Ведь он уже сделал сообщение перед парижскими учеными. По-видимому, поспешил. Тем не менее этот случай неопровержимо доказывал, что свечение фосфоресцирующих веществ и возникновение невидимых икс-лучей не связаны друг с другом.

Беккерель был настоящим ученым. И хотя он чувствовал себя немного неловко перед парижскими друзьями- коллегами за свое непроверенное сообщение, этот случай заставил его приняться за исследования с удвоенной энергией. Как говорится, дружба дорога, а истина дороже. Теперь он поставил перед собой задачу, противоположную той, которую решал раньше. Беккерель уже почти не сомневался в том, что невидимые лучи возникают не при облучении солнечным светом, а испускаются все время. Но это нужно было доказать. Для опытов он опять взял соль урана, но уже другую, которая не светилась. Не производя никакого освещения этой соли, он положил ее на фотопластинку. После проявления на пластинке опять получился отпечаток соли урана. Беккерель брал самые разнообразные соединения урана, в том числе и такие, которые годами лежали в темном месте, и получал один и тот же результат — пластинка засвечивалась. Он даже проделал такой опыт: между листком бумаги, на которой лежала соль урана, и фотопластинкой поместил нательный крестик. На проявленной фотопластинке образовались слабые контуры этого крестика. Теперь сомнения не было: соединения урана испускают какие-то невидимые лучи, не похожие на рентгеновы. Ведь последние возникали только при разряде в трубке, а соединения урана испускали эти новые лучи непрерывно. Другими словами, рентгеновы лучи получались искусственно, при помощи приборов, а лучи Беккереля испускались из соединения урана постоянно, в любых условиях, непрерывно.

Продолжая опыты, Беккерель установил, что открытые им лучи не отражаются и не преломляются. Они, так же как и лучи Рентгена, свободно проходят через вещества. При этом он установил, что эти лучи проходят через гораздо большие слои веществ, чем лучи Рентгена. Беккерель также заметил, что интенсивность испускаемых ураном лучей не зависит ни от температуры, ни от освещения и не меняется со временем... Было ясно, что эти лучи (их назвали беккерелевыми) представляют собой совершенно новое явление в природе. За открытие этого явления через несколько лет Беккерелю была присуждена Нобелевская премия.

Внутриатомный процесс

Открытие беккерелевых лучей вызвало не меньшую сенсацию, чем открытие рентгеновых лучей. Многих ученых заинтересовало это явление. В результате многочисленных исследований было установлено, что способность к излучению — это свойство самих атомов урана. Но пока еще ученым не была понятна сущность этого явления. Некоторое время спустя великий английский ученый Резерфорд высказал предположение, что открытое Беккерелем излучение сопровождает процесс распада атомов. Наблюдаемое явление неопровержимо говорило о том, что внутри атома происходят какие-то процессы, пока еще не известные ученым. Науке предстояло изучить эти процессы. Так, февральское сообщение Беккереля о своем ошибочном открытии положило начало новому этапу в биографии атома.