1896 год – Открытие радиоактивности.
В 1896 году Анри Беккерель обнаружил радиоактивность при тестировании солей урана в ходе экспериментов по фосфоресценции. В отличие от других солей, соли урана сделали фотопластинку, которую он использовал, черной, что заставило его заметить: “эти лучи, действие которых имеет большое сходство с эффектами, производимыми лучами, изученными М. Ленардом и М. Рентген, являются невидимыми лучами, испускаемыми фосфоресценцией и сохраняющимися бесконечно дольше, чем продолжительность световых лучей”. Дальнейшие исследования и эксперименты – Беккереля, Эрнеста Резерфорда, Поля Виллара, Пьера и Марии Кюри – показали, что эта радиоактивность отличалась от рентгеновских лучей, открытых Вильгельмом Рентген.
1898 – Мария Кюри обнаружила больше радиоактивных элементов.
Мария Кюри экспериментировала с ураном после открытия Беккереля, обнаружив, что активность вокруг урана зависит скорее от количества, чем от активности. Это привело к ее гипотезе о том, что излучение исходит от самого атома, а не из-за взаимодействия молекул. Она изучала смоляную обманку и торбернит, два минерала урана, и обнаружила, что они более активны, чем сам уран, поэтому должны содержать другой, более сильный радиоактивный минерал. В 1898 году, после тестирования многочисленных веществ, она обнаружила, что торий также радиоактивен. Работая с Пьером, они также объявили о существовании полония и радия и официально дали радиоактивности ее название.
1903 – Эрнест Резерфорд открыл гамма-лучи.
В 1899 году Эрнест Резерфорд ввел термины ‘альфа-луч" и ‘бета-луч’ для описания двух известных типов излучения. Четыре года спустя он изучил открытия Поля Виллара о радиоактивности радия и добавил ‘гамма-излучение" в качестве третьего типа излучения. Резерфорд отметил, что проникающая способность радиоактивности оказалась большей, чем у бета-лучей, поскольку гамма-лучи нелегко отклонялись магнитными полями, в отличие от других типов.
1910–е годы - Открытие изотопов.
Фредерик Содди впервые выдвинул теорию существования изотопов в 1913 году, отметив, что уран распадается на радий, а радиоактивный элемент может иметь более одной атомной массы, в то время как химические свойства остаются идентичными. В том же году Содди и Казимеж Фаянс по отдельности обнаружили, что атомные номера атомов при альфа-распаде становятся ниже на две позиции, а при бета-распаде - выше на одну позицию. Это стало известно как закон радиоактивного вытеснения или закон Фаянса и Содди. Другие основывались на теории Содди для открытия более стабильных и радиоактивных изотопов.
1928 – Создание счетчика Гейгера.
Счетчик Гейгера (или счетчик Гейгера-Мюллера) - один из самых известных детекторов излучения, все еще находящихся в производстве. В 1928 году Ганс Гейгер вместе со своим учеником Вальтером Мюллером разработал концепцию детектора (под руководством Резерфорда в 1908 году). Вместе они изобрели герметичную пробирку для использования экспериментальных принципов ионизации. Это стал счетчик Гейгера-Мюллера, способный обнаруживать альфа-, бета- и гамма-излучение.
1932 – Открыты нейтроны.
Модель атома Эрнеста Резерфорда была разработана в 1911 году и состояла из протонов и электронов. В 1932 году физик Джеймс Чедвик открыл нейтрон, ядерную частицу, не имеющую электрического заряда. В эксперименте Фредерика и Ирен Жолио-Кюри утверждалось, что им удалось выбить протоны из парафина с помощью бериллия и полония, но Резерфорд и Чедвик с этим не согласились, поскольку протоны были слишком тяжелыми. Чедвик сосредоточился на доказательстве существования нейтрона путем проведения экспериментов – всего две недели спустя он представил письмо о “Возможном существовании нейтрона”.
1938 год – Открытие ядерного деления.
Физики Лиз Мейтнер и Отто Роберт Фриш работали с химиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом над открытием ядерного деления. Хан и Штрассман в своих экспериментах бомбардировали уран медленными нейтронами и сообщили Мейтнер о получении бария. Она выдвинула теорию вместе с Фришем о том, что ядро урана разделилось, и доказала это в следующем году. Фриш назвал это ядерным делением в честь концепции в биологии деления, деления одной клетки на две. Хан был удостоен Нобелевской премии по химии 1944 года за “открытие процесса деления тяжелых атомных ядер”, несмотря на то, что к этому привел вклад Мейтнер.
1939 – Эйнштейн и Силард опасаются создания атомных бомб.
Лео Силард в партнерстве с Энрико Ферми начал работать над ядерным реактором с использованием природного урана в 1930-х годах. После письма Зигфрида Флюгге об использовании ядерной энергии в 1939 году Силард и его коллега-физик Юджин Вигнер решили предупредить Бельгию, которая располагала лучшим источником урановой руды, связавшись с Альбертом Эйнштейном. Когда Эйнштейну объяснили возможность создания атомной бомбы, Эйнштейн признался, что об этом не думал, и согласился подписать письмо послу Бельгии и президенту Рузвельту. В конечном итоге это привело к созданию Манхэттенского проекта по разработке первых атомных бомб.
1941 – Открыт плутоний.
Впервые плутоний был официально произведен, выделен и идентифицирован химическим путем Гленном Т. Сиборгом, Эдвином Макмилланом, Эмилио Сегре, Джозефом У. Кеннеди и Артуром Валем. Они бомбардировали уран дейтронами, которые первоначально произвели нептуний, прежде чем в результате бета-распада образовался новый элемент. Было обнаружено, что плутоний довольно стабилен, но подвергается альфа–распаду - они также обнаружили, что он расщепляется, что привело к его использованию в Манхэттенском проекте.
1942 – Создан первый искусственный ядерный реактор.
В рамках Манхэттенского проекта под руководством Энрико Ферми был разработан первый ядерный реактор с использованием природного урана. Первоначально Силард, работавший с Ферми над реактором, предположил, что это возможно в 1933 году. Не было ни радиационной защиты, ни системы охлаждения, и эксперименты проводились на малой мощности. В следующем году он был перестроен в менее населенном районе для продолжения работы и проведения экспериментов. Этот первый ядерный реактор доказал осуществимость ядерных реакторов и использования ядерной энергии.