Вместо предисловия
В 1966 году исполняется 70 лет со дня одного из величайших открытий в истории науки — открытия явления радиоактивности. Оно явилось началом подлинной революции в наших представлениях об окружающем мире.
Глубочайшее проникновение в структуру вещества — вот важнейший итог исследований, связанных с этим событием.

Изучение радиоактивности позволило сначала понять, как устроен атом, проникнуть в его загадочную «сердцевину» — ядро — и, наконец, перелистать первые страницы летописи структур еще более таинственных — элементарных частиц.
Благодаря изучению радиоактивности мы знаем ныне об устройстве окружающего мира неизмеримо больше, чем знал 70 лет назад Анри Беккерель — скромный французский ученый, на чью долю выпала честь этого величайшего открытия.
Редкая область научного знания имеет историю столь же многогранную, как учение о радиоактивности. И немногие результаты научных открытий отличаются такой «проникающей способностью» в самые разнообразные области науки и практики, как результаты изучения радиоактивности. Даже самый краткий перечень ее завоеваний потребовал бы многих десятков страниц.

О радиоактивности писали очень много и очень обстоятельно. Ее история известна ныне достаточно хорошо, прослежена шаг за шагом на протяжении семи десятилетий. Тема «Радиоактивность» стала непременной частью любого школьного учебника по химии или физике.
В книге «Радиоактивность вчера, сегодня, завтра» автор ставил задачу — в возможно более доступной и краткой форме рассказать самое основное, наиболее важное о радиоактивности, учитывая последние достижения в ее изучении. Конечно, многие существенные проблемы в книге не обсуждаются; они требуют углубленного и серьезного рассмотрения, а наша цель заключалась лишь в том, чтобы нарисовать общую картину явления радиоактивности.

| Содержание
Вместо предисловия
Возможно ли было открытие радиоактивности до 1896 года?
Основные виды радиоактивного распада
Самопроизвольное деление
Сколько видов радиоактивных превращений существует?
Что же такое радиоактивность?
Радиоактивность и периодическая система
Управляемый радиоактивный распад?
О гипотезе всеобщей радиоактивности
Радиоактивность и земная кора
Хронология важнейших открытий в области радиоактивности
Литература

Если интересуемая информация не найдена, её можно Заказать

Возможно ли было открытие радиоактивности до 1896 года?
История открытия радиоактивности рассмотрена весьма детально, и даже самые мельчайшие подробности этого события не ускользнули от внимания исследователей. Например, точно установлено, что Анри Беккерель обнаружил неизвестные лучи, испускаемые урановой солью, солнечным утром 1 марта 1896 года, когда часы пробили одиннадцать раз. Не менее достоверно известно, что 20 января того же года состоялась беседа Беккереля с другим Анри — известным французским ученым Пуанкаре, и по совету коллеги Беккерель решил проверить, не сопровождается ли фосфоресценция (холодное свечение некоторых тел) испусканием рентгеновских лучей. Так он приступил к экспериментам, которые привели к открытию радиоактивности.
Исследователи упоминают также, что к обнаружению нового загадочного явления были близки соотечественники Беккереля — Шарль и Невенгловский и особенно английский физик С. Томпсон. И они тоже наблюдали почернение фотопластинки, завернутой в непрозрачную бумагу, под действием соли урана, но в попытках объяснить это явление пошли по ложному пути. Далее, историки науки называют имя французского исследователя Ниепса де Сен-Виктора, который еще в 1868 году в работах по изучению фотографических процессов столкнулся с подобным фактом. И в его опытах темнели те участки фотопластинки, на которых располагались образцы урановых солей.

Вспоминают безвестного химика из Лиона, некоего Арнодона, повторившего опыты Ниепса де Сен-Виктора с теми же результатами. Таким образом, оказывается, открытие радиоактивности имеет длительную предысторию. И кое-кто даже приходит к любопытному выводу: Ниепс де Сен-Виктор — вот кто мог опередить Беккере-ля, вот кому случайно не досталась пальма первенства в открытии явления, перевернувшего укоренившиеся взгляды на мир химических элементов.
И, наконец, большинство исследователей едины во мнении: радиоактивность была открыта Беккерелем случайно.
Мы хотим доказать обратное, и поэтому предлагаем начать путешествие в мир радиоактивности с полемики. Пользуясь языком математиков, скажем, что заданы две теоремы: во-первых, открытие* радиоактивности было вполне своевременным и не могло произойти ранее 1896 года, и, во-вторых, открытие радиоактивности не было случайным. Эти два утверждения нам и предстоит доказать.
Но что значит: своевременное научное открытие?
Вопрос спорный, и, быть может, обсуждать его было бы логичнее на страницах философского журнала, чем на страницах данной книги. Однако его следует затронуть хотя бы в общих чертах, коль скоро мы хотим доказать сформулированные выше две теоремы.
Своевременное научное открытие — это открытие, которое подготовлено всем ходом предшествующих научных исследований и является очередной вехой на пути развития определенного научного направления.
Примером такого открытия служит открытие периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеевым. Между прочим, оно было сделано 1 марта 1869 года—кровно за 27 лет до открытия радиоактивности.
«Идеи классификации носились в воздухе» — так образно сказал Менделеев, имея в виду многочисленные предшествующие попытки привести в какую-то систему все многообразие свойств известных химических элементов. Тем не менее эти идеи долгое время не могли воплотиться в конкретную, логичную научно обоснованную классификацию простых веществ. История науки знает немало тщетных попыток навести определенный порядок среди хаоса элементов. Дёберейнер в 1829 году рассматривал триады сходных по свойствам элементов; Ньюлендс в 1866 году выступил с теорией октав: при расположении элементов в ряд по степени возрастания их атомных весов каждый восьмой повторяет свойства первого. Шанкуртуа в 1862 году расположил все элементы по винтовой линии, описанной вокруг прямого цилиндра; в результате сходные по свойствам элементы в большинстве случаев располагались на одной образующей. Можно вспомнить имена Петтенкофе-ра, Ленссена, Дюма, Кремерса, Одлинга — эти ученые также пытались создать классификацию химических элементов, и, наконец, Мейера, которому не раз пытались приписать честь открытия периодического закона. Но никто из них не сумел сказать того последнего слова, которое произнес Менделеев и которое, собственно, и означало открытие научной систематики элементов.
Менделеев видел главный недостаток предшествующих классификаций в отсутствии надежного основного критерия, в зависимости от которого можно было бы рассматривать изменение свойств элементов. Он предложил такой критерий — атомный вес. К 1869 году атомные веса большинства известных элементов были определены с большей или меньшей точностью; это позволило расположить все элементы в естественный ряд по мере увеличения атомных весов. Наконец, свойства большинства элементов были изучены химиками с достаточной полнотой, что, конечно, облегчило задачу Менделеева, когда он искал черты сходства и различия между отдельными элементами.
Все эти факторы и позволили Менделееву сформулировать основную идею периодического закона и предложить естественную систему элементов. Могло случиться, что другой ученый, а не Менделеев, сумел бы сделать то же самое. Здесь важно другое: состояние химических знаний к концу 60-х —началу 70-х годов прошлого века было таково, что появление классификации химических элементов оказалось возможным и вполне своевременным.
Вернемся теперь к радиоактивности. Могло ли это явление быть открыто одним-двумя десятилетиями раньше?
7
Мы снова вынуждены обратиться к опытам Ниепса де Сен-Виктора. Он неоднократно докладывал на конференциях Парижской академии наук результаты своих работ под названием «О новом действии света». Действительно, в его экспериментах почернение фотопластинки происходило вследствие тех же самых причин, что и в работах Беккереля 25 с лишним лет спустя,— благодаря радиоактивным излучениям урана, содержавшегося в двойной сернокислой соли урана и калия. Но как далек был Ниепс де Сен-Виктор от правильного толкования наблюдений! Ему нехватало знаний? Напротив, современники характеризовали его как широко образованного человека и вдумчивого ученого. Дело в том, что зерна его наблюдений упали на неподготовленную почву. Именно поэтому работы Ниепса де Сен-Виктора прошли незамеченными.
Как мы увидим далее, решающую роль в обнаружении радиоактивности сыграло открытие в 1895 году Рентгеном так называемых Х-лучей. Это событие явилось началом подлинной «лучевой эпохи» в физике, по* скольку вслед за Рентгеном многие ученые стали публиковать работы, касающиеся открытия всевозможных лучей нового типа. И, как правило, эти открытия были ошибочными. Особенно характерен пример, связанный с N-лучами — так назвал новый вид излучения французский физик Блондо. По утверждениям Блондо, N-лучи испускались самыми разнообразными телами, усиливали остроту зрения в темноте и т. д. Исследованию излучения Блондо было посвящено немало публикаций, а сам ученый удостоился премии, присужденной ему Парижской академией наук. Вскоре, однако, выяснилось, что никаких N-лучей нет, а Блондо и его последователи, невольно выдавая желаемое за действительное, оказались жертвой ошибки экспериментов. Но как раз «лучевая эпоха» и способствовала тому, что открытие Беккереля не осталось без внимания ученых: Х-лучи Рентгена достаточно взбудоражили умы, и не было оснований считать их единственными в своем роде. Отсюда ясно видно огромное преимущество научной обстановки, которая окружала Беккереля, по сравнению с временами Ниепса де Сен-Виктора. В этом своеобразии научной обстановки и заключается один из факторов своевременности открытия радиоактивности, ибо оно
гармонично вошло в русло одного из направлений развития науки.

Но есть и другой не менее важный фактор. Непременное условие своевременности научного открытия состоит еще и в том, что открытие это должно быть объяснено. Его суть необходимо осмыслить на основе уже накопленных научных знаний. Нужно поэтому выяснить, в какой степени удалось бы объяснить явление радиоактивности, если бы оно было открыто раньше.
Допустим, Ниепсу де Сен-Виктору в 1868 году удалось прийти к выводу: соль урана испускает лучи большой проникающей способности. Обнаружено непонятное физическое явление, и, чтобы его объяснить, необходимо ответить по меньшей мере на два важных вопроса: испускаются ли подобного рода лучи другими веществами и что представляет собой излучение.
Сами понятия «лучи», «излучения» были непривычными для физики 60-х годов (если, конечно, исключить давно сложившиеся представления о свете, световых лучах и других понятиях, связанных с оптикой). Но раз мы допускаем возможность открытия радиоактивности в 1868 году, то должны допустить и возможность объяснения нового явления.
Ниепс де Сен-Виктор мог прийти к выводу, что излучения испускаются урановыми и ториевыми соединениями, но для этого ему пришлось бы подвергнуть исследованию сотни препаратов. То, что в работах Беккереля открытие радиоактивности оказалось связанным с ураном, как мы увидим дальше, ни в коей мере не было случайностью. И этот факт как бы ограничил число объектов, апробированных на радиоактивность. Беккерель вскоре убедился, что носителем нового свойства является уран. В этом ему помогло существенное обстоятельство: в 1896 году французский ученый химик Муассан разработал удачный способ получения металлического урана, и один из образцов металла попал в руки Беккереля. Во времена Ниепса де Сен-Виктора химия еще не располагала надежными методами выделения чистых металлических урана и тория из их соединений. Следовательно, предшественнику Беккереля вряд ли удалось бы сделать вывод, что явление радиоактивности присуще урану, что оно суть свойство атома элемента. А без этих важнейших умозаключений дальнейшее проникновение в природу радиоактивности сделалось бы практически невозможным.
Далее необходимо отметить то неоспоримое влияние, которое оказала периодическая система элементов на развитие исследований радиоактивности (обратное влияние мы рассмотрим позже в специальном разделе книги). Ведь не будь классификации химических элементов, вопрос о поисках в природе новых радиоактивных элементов повис бы в воздухе.
По величине атомного веса (неправильно определенной) уран до 1869 года располагался где-то в середине ряда химических элементов, а отнюдь не в конце его. Поэтому свойство радиоактивности нельзя было бы связывать с большой массой атомов. Уже эти два штриха показывают, какую роль сыграл существование периодической системы в познавании радиоактивности. Поэтому займись Ниепс де Сен-Виктор поисками других веществ, которые, подобно урану, испускали лучи, он столкнулся бы с трудно преодолимыми препятствиями. Конечно, он достиг бы каких-нибудь результатов, но то были бы результаты второстепенные и во многом ошибочные. Учтя эти обстоятельства, мы убеждаемся, что ни открыть, ни тем более объяснить явление радиоактивности было не под силу Ниепсу де Сен-Виктору, ибо научные предпосылки такого открытия еще не созрели.
Но нам могут возразить: между несостоявшимся и действительным обнаружением радиоактивности протекло без малого три десятилетия. Наука за это время достигла колоссальных успехов.
Может быть, то, что не удалось Ниепсу де Сен-Виктору, удалось бы другим ученым, скажем, в 80-х годах прошлого столетия. Вопрос, на первый взгляд, каверзный и с ответом на него не следует торопиться. Во всяком случае, есть несколько веских доводов, чтобы сказать «да». Да, могло быть обнаружено испускание ураном неизвестных лучей. Да, подобную способность, возможно, удалось бы выявить и у тория. Да, правомерной оказалась бы гипотеза о существовании других радиоактивных элементов между висмутом и ураном, и, конечно, предпринимались бы попытки найти их в земных минералах. Да, родилось бы убеждение, что радиоактивность суть свойство тяжелых элементов периодической системы. Да, наконец, воздействуя на радиоактивное излучение электрическим и магнитным полями, удалось бы показать неоднородность этого излучения. Этих самых «да» оказывается предостаточно, чтобы факт открытия радиоактивности можно было оценить как веху в развитии наших представлений о свойствах материального мира.
Только дальнейшее осмысливание явления радиоактивности замедлилось бы. Ученые подразумевали бы под радиоактивностью свойство тяжелых элементов таблицы Менделеева испускать некие лучи, которые засвечивают фотопластинку, делают воздух проводником электричества, могут проникать через бумагу, дерево, тонкие металлические пластинки и т. д. Собственно, такое определение радиоактивности давалось и после открытия Беккереля. Но после 1896 года ученым вскоре удалось понять, что представляют собой радиоактивные излучения, понять и сделать далеко идущие выводы. Например, что явление радиоактивности сопровождается превращением элементов.
Ученые 80-х годов таких результатов могли бы добиться.
Два выдающихся события в науке конца XIX века во многом облегчили понимание сущности радиоактивности. Это открытие, во-первых, электрона в 1895 году и, во-вторых, целой плеяды инертных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона и радона) в 1895—1900 годах.
Если бы ученые не знали об электроне, оставалась бы загадкой природа р-излучения, представляющего собой, как известно, поток электронов. Если бы в 1895 г. на Земле не был обнаружен гелий, то понять природу а-частиц оказалось бы исключительно трудно. Ученым пришлось бы гадать, что собой представляет частица, которая вчетверо тяжелее атома водорода и несет два положительных заряда. И, наконец, отсутствие в периодической системе группы инертных газов сильно затруднило бы Резерфорду и Рамзаю понимание химической природы радона, а это в свою очередь задержало бы появление теории радиоактивного распада Резерфорда — Содди, так как в основе этой теории лежало предположение о превращении радия в радон в ходе радиоактивного распада первого.

Только совокупность различных открытий, сделанных учеными к концу прошлого века, позволила правильно понять природу радиоактивных излучений, заложить научные основы учения о радиоактивности. Открытие радиоактивности в 1896 году было своевременным, оно соответствовало уровню накопленных знаний.
Теперь нужно выяснить второй вопрос: было ли открытие радиоактивности в 1896 году случайным?

---