Virun der Triple Art, dat heescht iwwer d'Entdeckung vu kënschtlecher Radioaktivitéit

Vun Zäit zu Zäit an der Geschicht vun der Physik ginn et "wonnerbar" Joeren, wou déi gemeinsam Efforte vu ville Fuerscher zu enger Serie vun Duerchbroch Entdeckungen féieren. Sou war et mat 1820, d'Joer vun der Elektrizitéit, 1905, dat wonnerbare Joer vun den Einstein senge véier Pabeieren, 1913, d'Joer verbonne mat der Studie vun der Struktur vum Atom, a schliisslech 1932, wéi eng Serie vun techneschen Entdeckungen a Fortschrëtter an der Kreatioun vun der Nuklearphysik.

nei bestuete

Irina, déi eelst Duechter vum Marie Skłodowska-Curie a vum Pierre Curie, gouf 1897 zu Paräis gebuer (1). Bis zwielef Joer gouf si doheem opgewuess, an enger klenger "Schoul", déi vun eminente Wëssenschaftler fir hir Kanner geschaf gouf, an där ongeféier zéng Schüler waren. D'Enseignante waren: Marie Sklodowska-Curie (Physik), Paul Langevin (Mathematik), Jean Perrin (Chimie), an d'Geeschteswëssenschafte goufen haaptsächlech vun de Mammen vun de Schüler geléiert. D'Lektioune sinn normalerweis an den Enseignantenhaiser stattfonnt, während d'Kanner Physik a Chimie an echte Laboratoiren studéiert hunn.

Also, d'Léier vu Physik a Chimie war d'Acquisitioun vu Wëssen duerch praktesch Handlungen. All erfollegräicht Experiment huet jonk Fuerscher begeeschtert. Dat waren richteg Experimenter, déi misste verstanen a virsiichteg duerchgefouert ginn, an d'Kanner am Marie Curie sengem Labo missten an exemplaresch Uerdnung sinn. Theoretesch Wëssen huet och missen erfaasst ginn. D'Method, wéi d'Schicksal vun de Schüler vun dëser Schoul, spéider gutt an aussergewéinlech Wëssenschaftler, bewisen effektiv ze sinn.

2. Frédéric Joliot (Foto vum Harcourt)

Desweideren, Irena Papp Papp, Dokter, vill Zäit zu sengem Papp senger verwaist Enkelin gewidmet, Spaass an ergänzen hir Naturwëssenschaftlech Ausbildung. 1914 huet d'Irene um Pionéiercollege Sévigné ofgeschloss a koum op d'Fakultéit fir Mathematik a Wëssenschaften op der Sorbonne. Dëst ass mam Ufank vum Éischte Weltkrich zesummegefall. 1916 huet si sech mat hirer Mamm ugeschloss an zesummen hunn si e radiologesche Service am franséische Roude Kräiz organiséiert. Nom Krich krut si e Bachelorstudium. 1921 gouf hir éischt wëssenschaftlech Aarbecht publizéiert. Hie war fir d'Bestëmmung vun der Atommass vu Chlor aus verschiddene Mineralstoffer gewidmet. An hire weideren Aktivitéiten huet si enk mat hirer Mamm zesummegeschafft a sech mat der Radioaktivitéit beschäftegt. An hirer Dokteraarbecht, déi 1925 verdeedegt gouf, huet si d'Alpha-Partikel studéiert, déi vum Polonium emittéiert ginn.

Frédéric Joliot gebuer 1900 zu Paräis (2). Vun 1919 Joer un ass hien zu So an der Schoul gaangen, an engem Internat gelieft. Zu där Zäit huet hien Sport léiwer Studien, besonnesch Fussball. Duerno huet hien sech ëm zwee Lycée gaang. Wéi d'Irene Curie huet hie säi Papp fréi verluer. 1923 huet hien den Examen an der École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (Schoul fir Industriephysik an Industriechemie vun der Stad Paräis) gemaach. Hien Diplom 15. Säi Professer, Paul Langevin, huet iwwer dem Frederick seng Fäegkeeten an Tugenden geléiert. No 1926 Méint Militärdéngscht gouf hien op Uerder vum Langevin zum perséinleche Laborassistent vun der Marie Skłodowska-Curie am Radiuminstitut ernannt mat engem Subventioun vun der Rockefeller Foundation. Do begéint hien d'Irene Curie, an XNUMX hunn déi Jonk sech bestuet.

De Frederick huet seng Dokteraarbecht iwwer d'Elektrochemie vu radioaktiven Elementer am Joer 1930 ofgeschloss. E bësse méi fréi hat hie schonn seng Interessen op d'Fuerschung vu senger Fra konzentréiert, an no der Verdeedegung vum Frederick senger Dokteraarbecht hu si schonn zesumme geschafft. Ee vun hiren éischte wichtegen Erfolleger war eng Virbereedung vu Polonium, wat eng staark Quell vun Alpha-Partikel ass, d.h. Helium Käre.(₂⁴Hien). Si hunn aus enger onweigerlecher privilegiéierter Positioun ugefaang, well et war d'Marie Curie, déi hirer Duechter eng grouss Portioun Polonium geliwwert huet. De Lew Kowarsky, hire spéidere Kollaborateur, beschreift se wéi follegt: D'Irena war "en exzellenten Techniker", "si huet ganz schéin a virsiichteg geschafft", "si huet zudéifst verstanen wat se gemaach huet." Hire Mann hat "eng méi blendend, méi schwiereg Fantasie". "Si hunn sech perfekt ergänzt a woussten et." Aus der Siicht vun der Geschicht vun der Wëssenschaft, déi interessant fir si waren zwee Joer: 1932-34.

Si hu bal den Neutron entdeckt

"Bal" ass ganz wichteg. Si hunn iwwer dës traureg Wourecht ganz séier geléiert. 1930 zu Berlin, zwee Däitschen - Walter Bothe i Hubert Becker - Ënnersich wéi d'Liichtatome sech behuelen wa se mat Alpha-Partikel bombardéiert ginn. Beryllium Schëld (₄⁹Be) wann bombardéiert mat Alpha-Partikel emittéiert extrem penetréierend an héichenergesch Stralung. No den Experimenter muss dës Stralung staark elektromagnetesch Stralung gewiescht sinn.

Op dëser Etapp hunn d'Irena an de Frederick de Problem behandelt. Hir Quell vun Alpha-Partikelen war déi mächtegst jee. Si hunn eng Wollekkammer benotzt fir d'Reaktiounsprodukter ze observéieren. Enn Januar 1932 hu si ëffentlech ugekënnegt, datt et Gammastralen waren, déi héich-energetesch Protonen aus enger Substanz mat Waasserstoff erausgeschloen hunn. Si hunn nach net verstanen wat an hiren Hänn war a wat geschitt ass.. No liesen James Chadwick (3) zu Cambridge huet hien direkt un d'Aarbecht gesat, a geduecht datt et guer net Gammastralung war, mee Neutronen, déi vum Rutherford e puer Joer am Viraus virausgesot goufen. No enger Serie vun Experimenter huet hien sech vun der Observatioun vum Neutron iwwerzeegt a fonnt datt seng Mass ähnlech wéi déi vum Proton ass. De 17. Februar 1932 huet hien eng Notiz an der Zäitschrëft Nature ënner dem Titel "The Possible Existence of the Neutron" ofginn.

Et war eigentlech en Neutron, obwuel Chadwick gegleeft huet datt den Neutron aus engem Proton an engem Elektron besteet. Eréischt am Joer 1934 huet hien verstanen a bewisen datt den Neutron en Elementarpartikel ass. Den Chadwick gouf 1935 mam Nobelpräis an der Physik ausgezeechent. Trotz der Erkenntnis datt si eng wichteg Entdeckung verpasst hunn, hunn d'Joliot-Curies hir Fuerschung an dësem Beräich weidergefouert. Si hu gemierkt datt dës Reaktioun Gammastrahlen zousätzlech zu Neutronen produzéiert huet, sou datt se d'Nuklearreaktioun geschriwwen hunn:

, wou Ef d'Energie vum Gamma-Quante ass. Ähnlech Experimenter goufen duerchgefouert mat ₉¹⁹F.

Erem Ouverture verpasst

E puer Méint virun der Entdeckung vum Positron hat de Joliot-Curie Fotoe vun ënner anerem engem kromme Wee, wéi wann et en Elektron wier, awer an déi entgéintgesate Richtung vum Elektron verdréit. D'Fotoe goufen an enger Niwwelkammer an engem Magnéitfeld gemaach. Baséierend op dësem hunn d'Koppel iwwer Elektronen geschwat, déi an zwou Richtungen goen, vun der Quell an op d'Quell. Tatsächlech waren déi verbonne mat der Richtung "an d'Quell" Positronen, oder positiv Elektronen, déi sech vun der Quell ewech bewegen.

Mëttlerweil, an den USA am spéide Summer 1932, Carl David Anderson (4), de Jong vu schwedesche Immigranten, huet kosmesch Strahlen an enger Wollekkammer ënner dem Afloss vun engem Magnéitfeld studéiert. Kosmesch Strahlen kommen vu baussen op d'Äerd. Anderson, fir sécher ze sinn, datt d'Richtung an d'Bewegung vun de Partikelen, an der Chamber d'Partikel duerch eng Metallplack passéiert hunn, wou se en Deel vun der Energie verluer hunn. Den 2. August huet hien en Trail gesinn, deen hien ouni Zweifel als positiven Elektron interpretéiert huet.

Et ass derwäert ze bemierken datt Dirac virdru d'theoretesch Existenz vun esou engem Partikel virausgesot hat. Den Anderson huet awer keng theoretesch Prinzipien a senge Studien iwwer kosmesch Strahlen gefollegt. An dësem Kontext huet hien seng Entdeckung zoufälleg genannt.

Och de Joliot-Curie huet sech mat engem onbestreidege Beruff misse stellen, huet awer weider Fuerschung an dësem Beräich ënnerholl. Si hunn erausfonnt, datt Gammastrale-Photonne bei engem schwéiere Kär verschwannen kënnen, an en Elektronen-Positronenpaar bilden, anscheinend am Aklang mat dem Einstein senger berühmter Formel E = mc2 an dem Gesetz vun der Konservatioun vun Energie a Dynamik. Spéider huet de Frederick selwer bewisen datt et e Prozess vum Verschwannen vun engem Elektronen-Positronenpaar ass, wat zu zwee Gammaquanten entsteet. Nieft de Positronen aus Elektronen-Positronen-Paren haten si och Positrone vun Nuklearreaktiounen.

5. Siwente Solvay Konferenz, 1933

Sëtzt op der éischter Rei: Irene Joliot-Curie (zweet vu lénks),

Maria Skłodowska-Curie (fënneft vu lénks), Lise Meitner (zweet vu riets).

kënschtlech Radioaktivitéit

D'Entdeckung vu kënschtlecher Radioaktivitéit war keen direkten Akt. Am Februar 1933, duerch Bombardement vun Aluminium, Fluor, an duerno Natrium mat Alpha-Partikelen, krut de Joliot Neutronen an onbekannt Isotopen. Am Juli 1933 hu si ugekënnegt, datt si duerch d'Bestrahlung vum Aluminium mat Alpha-Partikelen net nëmmen Neutronen, mee och Positronen observéiert hunn. Dem Irene an dem Frederick no kënnen d'Postronen an dëser Atomreaktioun net duerch d'Bildung vun Elektronen-Positrone-Paren entstane sinn, mä mussen aus dem Atomkär kommen.

Déi siwent Solvay Konferenz (5) huet zu Bréissel den 22.-29. Oktober 1933 stattfonnt. Si gouf "The Structure and Properties of Atomic Nuclei" genannt. Et gouf vun 41 Physiker besicht, dorënner de prominentsten Experten an dësem Beräich op der Welt. De Joliot huet d'Resultater vun hiren Experimenter gemellt, a seet datt d'Bestrahlung vun Bor an Aluminium mat Alpha-Strahlen entweder en Neutron mat engem Positron oder e Proton produzéiert.. Op dëser Konferenz Lisa Meitner Si sot, datt an deene selwechten Experimenter mat Aluminium a Fluor, hatt net datselwecht Resultat kritt. An der Interpretatioun huet si d'Meenung vun der Koppel vu Paräis net iwwer d'nuklear Natur vun der Hierkonft vu Positronen deelen. Wéi si awer nees zu Berlin op d'Aarbecht komm ass, huet si dës Experimenter nees duerchgefouert an den 18. November huet si an engem Bréif un de Joliot-Curie zouginn, datt elo, hirer Meenung no, Positrone wierklech aus dem Kär erauskommen.

Zousätzlech, dës Konferenz Franz Perrin, hire Peer a gudde Frënd vu Paräis, huet sech iwwer d'Thema Positrone geschwat. Et war aus Experimenter bekannt datt si e kontinuéierleche Spektrum vu Positronen kritt hunn, ähnlech wéi de Spektrum vu Beta-Partikelen am natierleche radioaktiven Zerfall. Weider Analyse vun den Energien vu Positronen an Neutronen Perrin koum zur Conclusioun, datt hei zwee Emissiounen ënnerscheeden sollten: éischtens d'Emissioun vun Neutronen, begleet vun der Bildung vun engem onbestännegen Kär, an dann d'Emissioun vu Positronen aus dësem Kär.

No der Konferenz huet Joliot dës Experimenter fir ongeféier zwee Méint gestoppt. An dunn, am Dezember 1933, huet de Perrin seng Meenung iwwer dës Saach publizéiert. Zur selwechter Zäit och am Dezember Enrico Fermi proposéiert d'Theorie vum Beta-Zerfall. Dëst huet als theoretesch Basis fir d'Interpretatioun vun Erfahrungen gedéngt. Am fréien 1934 hunn d'Koppel aus der franséischer Haaptstad hir Experimenter erëm opgeholl.

Genau den 11. Januar, Donneschdeg Nomëtteg, huet de Frédéric Joliot Aluminiumfolie geholl an 10 Minutte laang mat Alpha-Partikel bombardéiert. Fir d'éischte Kéier huet hien e Geiger-Muller Comptoir fir d'Detektioun benotzt, an net d'Niwwelkammer, wéi virdrun. Hien huet mat Iwwerraschung gemierkt, datt wéi hien d'Quell vun Alpha-Partikelen aus der Folie ewechgeholl huet, d'Zähle vu Positronen net opgehalen huet, d'Zähler hunn se weider gewisen, nëmmen hir Zuel ass exponentiell erofgaang. Hien huet d'Hallefzäit op 3 Minutten a 15 Sekonnen bestëmmt. Duerno reduzéiert hien d'Energie vun den Alpha-Partikelen, déi op d'Folie falen, andeems hien eng Bleibrems op hire Wee gesat huet. An et krut manner Positronen, awer d'Hallefzäit huet sech net geännert.

Duerno huet hien Bor a Magnesium un déiselwecht Experimenter ënnerworf, an huet an dësen Experimenter Hallefzäite vu 14 Minutten respektiv 2,5 Minutten kritt. Duerno goufen esou Experimenter mat Waasserstoff, Lithium, Kuelestoff, Beryllium, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Natrium, Kalzium, Néckel a Sëlwer duerchgefouert - awer hien huet en ähnlecht Phänomen net observéiert wéi fir Aluminium, Bor a Magnesium. De Geiger-Muller Konter ënnerscheet net tëscht positiv an negativ gelueden Partikelen, sou datt de Frédéric Joliot och verifizéiert huet, datt et sech wierklech mat positiven Elektronen handelt. Den techneschen Aspekt war och an dësem Experiment wichteg, also d'Präsenz vun enger staarker Quell vun Alpha-Partikelen an d'Benotzung vun engem sensiblen gelueden Deelchen Konter, wéi engem Geiger-Muller Konter.

Wéi virdru vum Joliot-Curie Pair erkläert, ginn Positronen an Neutrone gläichzäiteg an der observéierter Nukleartransformatioun fräigelooss. Elo, no dem Francis Perrin seng Virschléi a liesen dem Fermi seng Iwwerleeungen, hunn d'Koppel ofgeschloss datt déi éischt Nuklearreaktioun en onbestänneg Kär an en Neutron produzéiert, gefollegt vu Beta plus Zerfall vun deem onbestännegen Kär. Sou konnten si déi folgend Reaktiounen schreiwen:

D'Joliots hu gemierkt datt déi resultéierend radioaktiv Isotopen ze kuerz Hallefzäiten haten fir an der Natur ze existéieren. Si hunn hir Resultater de 15. Januar 1934 an engem Artikel mam Titel "A New Type of Radioactivity" annoncéiert. Am Ufank Februar hu se et fäerdeg bruecht, Phosphor a Stickstoff aus den éischten zwou Reaktiounen aus de gesammelten klengen Quantitéiten z'identifizéieren. Geschwënn gouf et eng Profezeiung, datt méi radioaktiv Isotopen an nuklear Bombardement Reaktioune produzéiert kënne ginn, och mat Hëllef vu Protonen, Deuteronen an Neutronen. Am Mäerz huet den Enrico Fermi eng Wette gemaach, datt esou Reaktiounen geschwënn mat Neutronen duerchgefouert ginn. Hien huet séier d'Wette selwer gewonnen.

D'Irena an de Frederick kruten 1935 den Nobelpräis an der Chimie fir "d'Synthese vun neie radioaktiven Elementer". Dës Entdeckung huet de Wee gemaach fir d'Produktioun vu kënschtlech radioaktiven Isotopen, déi vill wichteg a wäertvoll Uwendungen an der Basisfuerschung, Medizin an Industrie fonnt hunn.

Schlussendlech ass et derwäert Physiker aus den USA ze ernimmen, Ernest Lawrence mat Kollege vu Berkeley a Fuerscher vu Pasadena, dorënner och e Pol, deen op Stage war Andrei Sultan. D'Zehle vun de Pulser vun de Comptoiren gouf observéiert, obwuel de Gaspedal scho gestoppt huet ze schaffen. Si hunn dës Zuel net gär. Si hunn awer net gemierkt datt si mat engem wichtegen neie Phänomen ze dinn hunn an datt et hinnen einfach d'Entdeckung vu kënschtlecher Radioaktivitéit feelt ...