|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KHÁM PHÁ KHOA HỌC QUAN TRỌNG NHẤT
phóng xạ nhân tạo. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học
Cẩm nang / Những khám phá khoa học quan trọng nhất Phóng xạ nhân tạo được phát hiện bởi vợ chồng Irene (1897–1956) và Frederic (1900–1958) Joliot-Curie. Vào ngày 15 tháng 1934 năm 3, ghi chú của họ đã được trình bày bởi J. Perrin tại một cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học Paris. Irene và Frederick đã có thể chứng minh rằng sau khi bị bắn phá bởi các hạt alpha, một số nguyên tố nhẹ - magiê, boron, nhôm - phát ra positron. Hơn nữa, họ đã cố gắng thiết lập cơ chế phát xạ này, cơ chế này khác với tất cả các trường hợp biến đổi hạt nhân được biết vào thời điểm đó. Các nhà khoa học đã đặt một nguồn hạt alpha (chuẩn bị polonium) ở khoảng cách 15 milimet so với lá nhôm. Sau đó, họ cho cô ấy tiếp xúc với bức xạ trong khoảng mười phút. Máy đếm Geiger-Muller cho thấy rằng lá kim loại phát ra bức xạ có cường độ giảm theo cấp số nhân theo thời gian với chu kỳ bán rã là 14 phút 2,5 giây. Trong các thí nghiệm với bo và magie, thời gian bán hủy lần lượt là XNUMX và XNUMX phút. Nhưng trong các thí nghiệm với hydro, liti, carbon, berili, nitơ, oxy, flo, natri, canxi, niken và bạc, không có hiện tượng nào như vậy được tìm thấy. Tuy nhiên, Joliot-Curies kết luận rằng bức xạ gây ra bởi sự bắn phá các nguyên tử nhôm, magie và bo không thể giải thích được bằng sự có mặt của bất kỳ tạp chất nào trong quá trình điều chế polonium. K. Manolov và V. Tyutyunnik viết trong cuốn sách “Tiểu sử về nguyên tử” của họ: “Một phân tích về bức xạ của boron và nhôm trong buồng mây cho thấy rằng đó là một dòng positron. Rõ ràng là các nhà khoa học đang xử lý với một hiện tượng mới khác biệt đáng kể so với tất cả các trường hợp biến đổi hạt nhân đã biết. Các phản ứng hạt nhân được biết đến vào thời điểm đó có bản chất bùng nổ, trong khi sự phát xạ các electron dương bởi một số nguyên tố nhẹ chịu chiếu xạ bằng tia alpha polonium vẫn tiếp tục trong một khoảng thời gian dài hơn hoặc ít hơn sau khi loại bỏ nguồn tia alpha.ví dụ như boron, thời gian này đạt tới nửa giờ. Joliot-Curies đi đến kết luận rằng ở đây chúng ta đang nói về tính phóng xạ thực sự, thể hiện ở sự phát xạ positron. Cần có bằng chứng mới, và trên hết, cần phải cô lập đồng vị phóng xạ tương ứng. Xây dựng trên nghiên cứu Rutherford và Cockcroft, Irene và Frédéric Joliot-Curie đã có thể thiết lập điều gì xảy ra với các nguyên tử nhôm khi chúng bị các hạt polonium alpha bắn phá. Đầu tiên, các hạt alpha bị hạt nhân của một nguyên tử nhôm bắt giữ, điện tích dương của nguyên tử này tăng lên hai đơn vị, do đó nó biến thành hạt nhân của một nguyên tử phốt pho phóng xạ, được các nhà khoa học gọi là phốt pho phóng xạ. Quá trình này đi kèm với sự phát xạ của một neutron, đó là lý do tại sao khối lượng của đồng vị thu được tăng không phải bốn mà là ba đơn vị và trở thành 30. Đồng vị ổn định của phốt pho có khối lượng là 31. "Phốt pho phóng xạ" với điện tích 15 và khối lượng 30 phân rã với chu kỳ bán rã 3 phút 15 giây , phát ra một positron và trở thành đồng vị bền của silic. Bằng chứng duy nhất và không thể chối cãi rằng nhôm biến thành phốt pho và sau đó thành silic với điện tích 14 và khối lượng 30 chỉ có thể là sự phân lập các nguyên tố này và nhận dạng chúng bằng các phản ứng hóa học định tính đặc trưng của chúng. Đối với bất kỳ nhà hóa học nào làm việc với các hợp chất ổn định, đây là một nhiệm vụ dễ dàng, nhưng đối với Irene và Frederick, tình hình hoàn toàn khác: các nguyên tử phốt pho mà họ thu được tồn tại hơn ba phút một chút. Các nhà hóa học có nhiều phương pháp để phát hiện nguyên tố này, nhưng tất cả chúng đều đòi hỏi thời gian xác định dài. Do đó, ý kiến của các nhà hóa học là nhất trí: không thể xác định phốt pho trong một thời gian ngắn như vậy. Tuy nhiên, Joliot-Curies không nhận ra từ "không thể". Và mặc dù nhiệm vụ "nan giải" này đòi hỏi sự làm việc quá sức, căng thẳng, sự khéo léo điêu luyện và sự kiên nhẫn vô tận, nhưng nó đã được giải quyết. Mặc dù năng suất cực thấp của các sản phẩm biến đổi hạt nhân và khối lượng hoàn toàn không đáng kể của chất trải qua quá trình biến đổi - chỉ vài triệu nguyên tử, nhưng vẫn có thể thiết lập các tính chất hóa học của phốt pho phóng xạ thu được. Việc phát hiện ra phóng xạ nhân tạo ngay lập tức được coi là một trong những khám phá vĩ đại nhất của thế kỷ. Trước đó, tính phóng xạ vốn có trong một số nguyên tố không thể do con người gây ra, phá hủy hoặc thay đổi bằng cách nào đó. Joliot-Curies là những người đầu tiên gây ra phóng xạ nhân tạo bằng cách thu được các đồng vị phóng xạ mới. Các nhà khoa học đã thấy trước ý nghĩa lý thuyết to lớn của khám phá này và khả năng ứng dụng thực tế của nó trong lĩnh vực sinh học và y học. Ngay năm sau, những người phát hiện ra phóng xạ nhân tạo, Irene và Frederic Joliot-Curie, đã được trao giải Nobel Hóa học. Tiếp tục những nghiên cứu này, nhà khoa học người Ý Fermi đã chỉ ra rằng sự bắn phá neutron gây ra phóng xạ nhân tạo trong kim loại nặng. Enrico Fermi (1901–1954) sinh ra ở Rome. Ngay từ khi còn nhỏ, Enrico đã bộc lộ năng khiếu toán học và vật lý tuyệt vời. Kiến thức xuất sắc của ông về các ngành khoa học này, chủ yếu có được nhờ tự học, đã giúp ông nhận được học bổng vào năm 1918 và vào Trường Trung học Phổ thông tại Đại học Pisa. Sau đó, Enrico nhận một vị trí tạm thời là giáo viên toán học cho các nhà hóa học tại Đại học Rome. Năm 1923, ông đi công tác ở Đức, đến Göttingen, đến sinh tối đa. Khi trở về Ý, Fermi làm việc từ tháng 1925 năm 1926 cho đến mùa thu năm 1926 tại Đại học Florence. Tại đây, anh ấy đã nhận được bằng cấp "phó giáo sư miễn phí" đầu tiên và quan trọng nhất là tạo ra công trình nổi tiếng của mình về thống kê lượng tử. Vào tháng XNUMX năm XNUMX, ông đảm nhận chức vụ giáo sư tại khoa vật lý lý thuyết mới thành lập tại Đại học Rome. Tại đây, ông đã tổ chức một nhóm các nhà vật lý trẻ: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo và những người khác, những người đã tạo nên trường phái vật lý hiện đại của Ý. Khi chiếc ghế đầu tiên về vật lý lý thuyết được thành lập tại Đại học Rome vào năm 1927, Fermi, người đã đạt được uy tín quốc tế, được bầu làm người đứng đầu. Tại thủ đô của Ý, Fermi đã tập hợp xung quanh mình một số nhà khoa học nổi tiếng và thành lập trường vật lý hiện đại đầu tiên của đất nước. Trong giới khoa học quốc tế, nó bắt đầu được gọi là nhóm Fermi. Hai năm sau, Fermi được Benito Mussolini bổ nhiệm vào vị trí thành viên danh dự của Học viện Hoàng gia Ý mới được thành lập. Năm 1938, Fermi được trao giải Nobel Vật lý. Quyết định của Ủy ban Nobel tuyên bố rằng giải thưởng được trao cho Fermi "vì bằng chứng về sự tồn tại của các nguyên tố phóng xạ mới thu được bằng cách chiếu xạ neutron và phát hiện ra phản ứng hạt nhân gây ra bởi neutron chậm liên quan đến điều này." Enrico Fermi biết về phóng xạ nhân tạo ngay lập tức vào mùa xuân năm 1934, ngay sau khi Joliot-Curies công bố kết quả của họ. Fermi quyết định lặp lại thí nghiệm Joliot-Curie, nhưng đi theo một cách hoàn toàn khác, sử dụng neutron làm hạt bắn phá. Sau đó, Fermi giải thích lý do khiến các nhà vật lý khác không tin tưởng vào neutron và dự đoán may mắn của chính ông: "Việc sử dụng neutron làm hạt bắn phá gặp phải một bất lợi: số lượng neutron có thể bị loại bỏ trên thực tế ít hơn rất nhiều so với số lượng hạt alpha thu được từ các nguồn phóng xạ, hoặc số lượng proton và deuteron được gia tốc trong các thiết bị điện áp cao Nhưng nhược điểm này được bù đắp một phần bởi hiệu quả cao hơn của neutron trong việc tiến hành "biến đổi hạt nhân nhân tạo" Neutron còn có một ưu điểm khác, đó là chúng có khả năng cao gây ra biến đổi hạt nhân. Số lượng nguyên tố có thể được kích hoạt bởi neutron vượt xa số lượng nguyên tố các nguyên tố có thể được kích hoạt bởi các loại hạt khác." Vào mùa xuân năm 1934, Fermi bắt đầu chiếu xạ các nguyên tố bằng neutron. "Súng neutron" của Fermi là những ống nhỏ dài vài cm. Chúng chứa đầy "hỗn hợp" bột berili phân tán mịn và bức xạ radium. Đây là cách Fermi mô tả một trong những nguồn neutron này: "Đó là một ống thủy tinh có kích thước chỉ 1,5 cm ... trong đó có các hạt berili; trước khi hàn ống, cần phải đưa một lượng bức xạ radium nhất định vào nó. Các hạt alpha phát ra từ radon va chạm với số lượng lớn với nguyên tử berili và cho nơtron... Thí nghiệm được tiến hành như sau. Ở ngay gần nguồn nơtron, một tấm nhôm, sắt, hoặc nói chung là nguyên tố cần nghiên cứu được đặt và để yên trong vài phút, vài giờ hoặc vài ngày (tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể). ). Nơtron phát ra từ nguồn va chạm với hạt nhân của vật chất. Trong trường hợp này, nhiều phản ứng hạt nhân thuộc nhiều loại khác nhau diễn ra ... " Làm thế nào mà tất cả điều này nhìn trong thực tế? Mẫu đang được nghiên cứu được tiếp xúc mạnh với bức xạ neutron trong một thời gian xác định, sau đó một trong những nhân viên của Fermi chạy mẫu theo đúng nghĩa đen đến một quầy Geiger-Muller đặt tại một phòng thí nghiệm khác và ghi lại các xung của quầy. Rốt cuộc, nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo mới tồn tại trong thời gian ngắn. Trong lần liên lạc đầu tiên, ngày 25 tháng 1934 năm XNUMX, Fermi báo cáo rằng bằng cách bắn phá nhôm và flo, ông đã thu được các đồng vị natri và nitơ phát ra các electron (chứ không phải positron, như ở Joliot-Curie). Phương pháp bắn phá neutron tỏ ra rất hiệu quả và Fermi đã viết rằng hiệu suất phân hạch cao này "hoàn toàn bù đắp cho điểm yếu của các nguồn neutron hiện có so với các nguồn hạt alpha và proton." Trong thực tế, nhiều điều đã được biết đến. Các neutron va vào hạt nhân của nguyên tử có vỏ, biến nó thành một đồng vị không ổn định, đồng vị này tự phân rã và phát xạ. Điều chưa biết được ẩn giấu trong bức xạ này: một số đồng vị nhân tạo thu được phát ra tia beta, một số khác phát ra tia gamma và một số khác phát ra hạt alpha. Mỗi ngày số lượng đồng vị phóng xạ được sản xuất nhân tạo tăng lên. Phải lĩnh hội từng phản ứng hạt nhân mới hiểu được sự biến đổi phức tạp của nguyên tử, đối với mỗi phản ứng phải xác lập được bản chất của bức xạ, vì chỉ có biết mới hình dung được sơ đồ phân rã phóng xạ và dự đoán được nguyên tố. đó sẽ là kết quả cuối cùng. Sau đó đến lượt các nhà hóa học. Họ phải xác định các nguyên tử thu được. Điều này cũng mất thời gian. Với "khẩu súng neutron" của mình, Fermi đã bắn phá flo, nhôm, silic, phốt pho, clo, sắt, coban, bạc và iốt. Tất cả các nguyên tố này đều được kích hoạt và trong nhiều trường hợp, Fermi có thể chỉ ra bản chất hóa học của nguyên tố phóng xạ thu được. Ông đã thành công trong việc kích hoạt 47 trong số 68 nguyên tố được nghiên cứu bằng phương pháp này. Được khích lệ bởi thành công, ông cùng với F. Rasetti và O. D'Agostino tiến hành bắn phá neutron các nguyên tố nặng: thorium và uranium. "Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng cả hai nguyên tố, trước đây đã được tinh chế từ các tạp chất hoạt động thông thường, có thể được kích hoạt mạnh khi bị neutron bắn phá." Vào ngày 22 tháng 1934 năm XNUMX, Fermi đã có một khám phá cơ bản. Bằng cách đặt một cái nêm parafin giữa nguồn nơtron và hình trụ bạc đã được kích hoạt, Fermi nhận thấy rằng cái nêm không làm giảm hoạt tính của nơtron mà còn tăng lên một chút. Fermi kết luận rằng hiệu ứng này rõ ràng là do sự hiện diện của hydro trong parafin, và quyết định kiểm tra xem một số lượng lớn các nguyên tố chứa hydro sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động phân tách. Sau khi thực hiện thí nghiệm đầu tiên với parafin, sau đó với nước, Fermi tuyên bố rằng hoạt độ tăng lên hàng trăm lần. Các thí nghiệm của Fermi cho thấy hiệu suất to lớn của các nơtron chậm. Nhưng, bên cạnh những kết quả thực nghiệm đáng chú ý, trong cùng năm đó Fermi đã đạt được những thành tựu lý thuyết đáng chú ý. Ngay trong số tháng 1933 năm 1934, những suy nghĩ ban đầu của ông về phân rã beta đã được đăng trên một tạp chí khoa học của Ý. Đầu năm XNUMX, bài báo kinh điển của ông "Về lý thuyết tia Beta" được xuất bản. Tóm tắt bài báo của tác giả viết: "Một lý thuyết định lượng về phân rã beta dựa trên sự tồn tại của neutrino được đề xuất: trong trường hợp này, sự phát xạ của các electron và neutrino được xem xét tương tự như sự phát xạ của một lượng tử ánh sáng bởi một nguyên tử bị kích thích trong thuyết bức xạ. Các công thức rút ra từ thời gian tồn tại của hạt nhân và dạng phổ liên tục của tia bêta; các công thức thu được được so sánh với thực nghiệm". Fermi trong lý thuyết này đã mang lại sức sống cho giả thuyết neutrino và mô hình proton-neutron của hạt nhân, đồng thời chấp nhận giả thuyết spin đẳng hướng được đề xuất bởi Heisenberg cho mô hình này. Dựa trên những ý tưởng do Fermi thể hiện, Hideki Yukawa đã dự đoán vào năm 1935 về sự tồn tại của một hạt cơ bản mới, ngày nay được gọi là pi-meson, hay pion. Nhận xét về lý thuyết của Fermi, F Razetti đã viết: "Lý thuyết mà ông ấy xây dựng trên cơ sở này hóa ra lại có thể chịu được sự phát triển gần như không thay đổi trong hai thập kỷ rưỡi của sự phát triển mang tính cách mạng của vật lý hạt nhân. Người ta có thể nhận thấy rằng một lý thuyết vật lý hiếm khi ra đời trong một hình thức cuối cùng như vậy." Tác giả: Samin D.K.
▪ Sắc ký
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Thay đổi tế bào hồng cầu để kích hoạt hệ thống miễn dịch chống lại covid ▪ Tìm thấy một cách hiệu quả để vui lên ▪ Điện thoại thông minh mô-đun sáng tạo của Google
▪ phần của trang web Nhà, làm vườn, sở thích. Lựa chọn các bài viết ▪ bài Làn sóng thứ chín. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Solitaire là gì? đáp án chi tiết ▪ bài viết Làm việc với Styrofoam. nhà xưởng ▪ bài báo Bút-đèn pin. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài Vấn đề thắt nút. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này