Открытие нейтрона предоставило физикам широкие возможности для проведения самых увлекательных опытов по искусственному превращению одних атомов в другие, за счёт ядерных реакций.
Часть этих реакций давала уже знакомые ядра, другие реакции приводили к созданию неустойчивых ядер и к появлению искусственных радиоактивных элементов. Эта ядерная химия была одним из главных направлений развития физики тех лет. Другое направление было связанно с излучением ядерных сил и с построением огромных машин - циклотронов и других ускорителей, при помощи которых можно получать достаточно быстрые и достаточно интенсивные потоки заряженных частиц.
В 1934 году итальянский физик Ферми заинтересовался вопросом, что произойдёт, если облучать нейтронным потоком самый тяжёлый из элементов периодической системы - уран. Если после захвата нейтронов получится искусственное радиоактивное ядро, которое испустит электрон, то заряд ядра увеличится на единицу, и мы получим элемент с порядковым номером 93, не существующий в природе. Его ядро должно быть также радиоактивным.
Руководствуясь этими соображениями, Ферми проделал соответствующие опыты и действительно установил, что после облучения нейтронами урана получаются четыре различных радиоактивных вещества. Уран обладает тремя изотопами. Поэтому наличие 4 радиоактивных веществ ( позднее были найдены 9 ) сразу указывает на необычность и сложность явления. Да, явление оказалось настолько сложным, что понадобилось пять лет работы лучших специалистов, чтобы распутать эту проблему. Начать с того, что некоторые из радиоактивных продуктов не удалось отожествить ни с одним из известных элементов от ртути до урана. Предположение о том, что получающиеся вещества принадлежат к заурановым элементам, - то предположение, которое послужило исходным моментом во всей серии начатых опытов, - также приводило к сложным противоречиям.
Разгадка пришла с установлением того факта, что при облучении урана нейтронами получается изотоп бария - элемента, лежащего в середине периодической системы и удалённого на 36 клеток от урана.
До сих пор, во всех случаях искусственный и естественной радиоактивности, процесс распада в сводился к перемещению распадающегося ядра в соседние клетки периодической системы - ядро смещалось на две клетки назад при альфа - распаде. В данном случае мы имеем дело с каким - то совершенно другим процессом, при котором ядро урана разваливается на части, происходит так называемый процесс деления ядра. Ядра, образующиеся при делении урана, принадлежат элементам, лежащим в середине периодической системы. Так, например, сравнительно часто ядро урана разваливается на ядра бария и криптона, реже - на ядра серебра и родия.
Открытие деления ядра вызвало огромный интерес. За один 1939 год было осуществлено около ста научных работ, посвящённых изучению этого явления.
Каковы же были те замечательные черты нового явления, которые вызвали такой исключительный интерес? Прежде всего эта ядерная реакция сопровождается чрезмерно большим выделением энергии. Если сравнить массу исходного ядра урана с полной массой образующихся частиц, то оказывается, что на каждый акт деления приходится энергия 200 миллионов электронвольт. Иными словами, в результате деления всех ядер, содержащихся в 100 граммах урана, получается энергия. равная по выработке мощной гидроэлектростанции за 1 час. Но это, пожалуй, не самое замечательное. Самое интересное, что деление одного атома урана сопровождается одновременным образованием двух - трёх нейтронов.
Это обстоятельство открывает совершенно новые возможности. Если в любой изученной раньше ядерной реакции выделение энергии покупалось ценой предварительного ускорения протона или альфа частицы и сопровождалось бесполезной растратой энергии на ионизационные потери, то в данном случае, по крайней мере в принципе эти трудности отпадают. Реакция деления, начавшись. может развиваться дальше в виде цепной реакции за счёт поглощения в толще урана вновь образующихся нейтронов. Перспективы возможного осуществления ядерной реакции в больших масштабах стали ясны физикам, и последующие технические разработки привели, как известно, к использованию ядерной энергии.
Так развитие одного из частых вопросов ядерной физики - исследование одной из многих ядерных реакций - привело в конечном счёте к открытию, повлекшему гигантские последствия для всего человечества.
поподробнее про аварии на АЭС можно ознакомиться здесь
Открытие деления ядер возникло из попытки синтезировать заурановые элементы. В настоящее время по крайней мере девять таких элементов получено искусственно, и таблица Менделеева продолжена до 118 химических элементов. Нет сомнений в том, что ближайшие годы принесут дальнейшие успехи в синтезе новых тяжёлых элементов.
На этом мой рассказ подошёл к концу, кому понравилось, ставьте лайки и подписывайтесь на мой канал, всем удачи, пока.