Roimh an ealaín triple, is é sin, faoi fhionnadh radaighníomhaíocht shaorga
Ó am go chéile i stair na fisice bíonn “míorúilt” blianta ann nuair a thagann sraith fionnachtana ceannródaíocha as comhiarrachtaí go leor taighdeoirí. Tá sé seo amhlaidh ó 1820, bliain an leictreachais, 1905, an bhliain mhíorúilteach de cheithre pháipéar Einstein, 1913, an bhliain a bhaineann le staidéar a dhéanamh ar struchtúr an adaimh, agus ar deireadh 1932, nuair a tháinig sraith fionnachtana teicniúla agus éachtaí. cruthaíodh cumhacht núicléach mar thoradh air.
newlyweds
Ирина, an iníon is sine le Marie Skłodowska-Curie agus Pierre Curie, i bPáras sa bhliain 1897 (1). Go dtí dhá bhliain déag d'aois, tógadh sa bhaile í, i “scoil” bheag a chruthaigh eolaithe den scoth dá leanaí, ina raibh thart ar deichniúr mac léinn. Ba iad seo a leanas na múinteoirí: Marie Sklodowska-Curie (fisic), Paul Langevin (mataitic), Jean Perrin (ceimic), agus na daonnachtaí a bhí á múineadh go príomha ag máithreacha na mac léinn. Bhí ceachtanna ar siúl de ghnáth i dtithe na múinteoirí, agus leanaí staidéar ar fhisic agus ceimic i saotharlanna fíor.
Mar sin, ba é teagasc na fisice agus na ceimice ná sealbhú eolais trí ghníomhaíochtaí praiticiúla. Chuir gach turgnamh rathúil áthas ar na taighdeoirí óga. Fíor-thurgnaimh a bhí iontu seo nach mór a thuiscint agus a dhéanamh go cúramach, agus bhí ar na leanaí i saotharlann Marie Curie a bheith in ord eiseamláireach. B'éigean eolas teoiriciúil a fháil freisin. D'éirigh leis an modh, mar atá léirithe ag cinniúint dhaltaí na scoile seo, a tháinig chun bheith ina eolaithe maithe agus den scoth níos déanaí, a bheith éifeachtach.
2. Frederic Joliot (grianghraf Fhearchair)
Ina theannta sin, chaith seanathair paternal Irena, dochtúir, go leor ama le gariníon dílleachta a athar, ag spraoi agus ag cur lena hoideachas eolaíochta nádúrtha. Sa bhliain 1914, bhain Irene céim amach ón scoil nuálach Collège Sévigné agus chuaigh sí isteach i nDámh na Matamaitice agus na nEolaíochtaí Nádúrtha ag an Sorbonne. Tharla sé seo ag an am céanna le tús an Chéad Chogadh Domhanda. I 1916, chuaigh sí lena máthair agus bhunaigh siad le chéile seirbhís raideolaíoch do Chrois Dhearg na Fraince. Tar éis an chogaidh, fuair sí céim bhaitsiléara. I 1921, foilsíodh a céad saothar eolaíoch. Bhí sé dírithe ar mhais adamhach clóirín ó mhianraí éagsúla a chinneadh. Ina gníomhaíochtaí breise, d'oibrigh sí go dlúth lena máthair, ag obair ar radaighníomhaíocht. Ina tráchtas dochtúireachta, a chosain i 1925, rinne sí staidéar ar alfa-cháithníní a astaíonn polóiniam.
Frederic Joliot a rugadh i 1900 i bPáras (2). Ó bhí sé ocht mbliana d’aois d’fhreastail sé ar scoil i So agus bhí cónaí air i scoil chónaithe. Ag an am sin, b'fhearr leis spóirt ná staidéir, go háirithe peil. D’fhreastail sé ansin ar dhá ardscoil ar a seal. Cosúil le Irene Curie, chaill sé a athair go luath. I 1919, d’éirigh leis sa scrúdú ag an École de Physique et de Chemie Industrielle de la Ville de Paris (Sárscoil na Fisice Tionscail agus Ceimic Thionsclaíoch Chathair Pháras). Bhain sé céim amach i 1923. D’fhoghlaim a ollamh Paul Langevin faoi chumais agus buanna Frederick. Tar éis 15 mhí de sheirbhís mhíleata, ar orduithe ó Langevin, ceapadh mar chúntóir pearsanta saotharlainne do Marie Skłodowska-Curie san Institiúid Raidiam é, arna mhaoiniú ag deontas ó Fhondúireacht Rockefeller. Bhuail sé le Irene Curie ansin, agus i 1926 phós na daoine óga.
Chríochnaigh Frederick a dhochtúireacht ar leiccheimic na n-eilimintí radaighníomhacha i 1930. Beagán níos luaithe, dhírigh sé a leasanna ar thaighde a mhná céile cheana féin, agus tar éis do Frederick a thráchtas dochtúireachta a chosaint, d'oibrigh siad le chéile cheana féin. Ar cheann de na chéad rath tábhachtach a bhí acu ba ea ullmhú polóiniam, atá ina fhoinse láidir alfa-cháithníní, i.e. núicléis héiliam.(24sé). Thosaigh siad ó phost pribhléideach gan amhras, toisc gurbh í Marie Curie a sholáthair soláthar mór polóiniam dá hiníon. Chuir Lew Kowarsky, a bhfostaí níos déanaí, síos orthu ar an mbealach seo: Ba “theicneoir den scoth” í Irena, “d’oibrigh sí go han-mhaith agus go cúramach,” “thuig sí go domhain cad a bhí ar siúl aici.” Bhí "samhlaíocht níos dazzling, níos mó ag ardú" ag a fear céile. “Chomhlánaigh siad a chéile go foirfe agus bhí a fhios acu é.” Ó thaobh stair na heolaíochta de, ba iad an dá bhliain is suimiúla dóibh ná: 1932-34.
Fuair siad beagnach an neodrón
Déanann “beagnach” difríocht mhór. D'fhoghlaim siad faoin fhírinne brónach seo go han-luath. I 1930 i mBeirlín, dhá Gearmánaigh - Walter Bothe i Hubert Becker – staidéar ar iompar adaimh solais nuair a bhuaileann alfa-cháithníní iad. Sciath Beirilliam (49Be) nuair a thuamadh é le alfa-cháithníní, astaítear radaíocht thar a bheith treáiteach agus ardfhuinnimh. De réir na dturgnaimh, caithfidh gur radaíocht leictreamaighnéadach láidir a bhí sa radaíocht seo.
Ag an gcéim seo, bhí Irena agus Frederic ag déileáil leis an bhfadhb. Bhí foinse alfa-cháithníní acu ar an gceann is cumhachtaí riamh. D’úsáid siad seomra néil chun na táirgí imoibrithe a bhreathnú. I ndeireadh Eanáir 1932, d’fhógair siad go poiblí gurbh iad gáma-ghathanna a bhain amach prótóin ardfhuinnimh ó shubstaint ina raibh hidrigin. Níor thuig siad fós cad a bhí ina lámha agus cad a bhí ag tarlú. Tar éis a léamh James Chadwick (3) in Cambridge, chuaigh sé i mbun oibre láithreach, ag ceapadh nach ceist radaíochta gáma a bhí ann ar chor ar bith, ach neodrón, a thuar Rutherford roinnt blianta ó shin. Tar éis sraith turgnaimh, tháinig sé ina luí ar bhreathnóireacht an neodrón agus fuair sé amach go raibh a mhais cosúil le mais an phrótóin. Ar 17 Feabhra, 1932, sheol sé nóta chuig an iris Nature, "The Possible Existence of the Neutron."
Neodrón a bhí ann i ndáiríre, cé gur chreid Chadwick go raibh neodrón comhdhéanta de phrótón agus de leictreon. Is i 1934 amháin a thuig sé agus a chruthaigh gur buncháithnín é an neodrón. Bronnadh an Duais Nobel san Fhisic ar Chadwick i 1935. In ainneoin gur thuig siad go raibh fionnachtain thábhachtach caillte acu, lean na Joliot-Curies lena gcuid taighde sa réimse seo. Thuig siad go dtáirgeann an t-imoibriú seo gáma-ghathanna chomh maith le neodrón, mar sin scríobh siad an t-imoibriú núicléach:
, áit arb é Ef fuinneamh an gháma chandamach. Rinne siad turgnaimh den chineál céanna le 919F.
Chaill an oscailt arís
Roinnt míonna sular thángthas ar an posatrón, bhí grianghraif ag Joliot-Curie de, i measc rudaí eile, cosán cuartha, amhail is dá mba leictreon é, ach ag casadh sa treo atá contrártha le treo an leictreoin. Tógadh na grianghraif i seomra ceo atá suite i réimse maighnéadach. Bunaithe ar seo, labhair an lánúin faoi leictreoin ag dul i dhá threo, ón bhfoinse agus go dtí an fhoinse. Go deimhin, ba iad na cinn a bhain leis an treo "i dtreo na foinse" ná posatrón, nó leictreoin dhearfacha ag imeacht ón bhfoinse.
Idir an dá linn, i SAM ag deireadh an tsamhraidh 1932 . Carl David Anderson (4), mac inimircigh na Sualainne, staidéar ar ghathanna cosmacha i seomra scamall faoi thionchar réimse maighnéadach. Tagann gathanna cosmacha go dtí an Domhan ón taobh amuigh. Chuir Anderson, le bheith cinnte faoi threo agus faoi ghluaiseacht na gcáithníní, na cáithníní taobh istigh den seomra trí phláta miotail, áit ar chaill siad cuid dá gcuid fuinnimh. Ar 2 Lúnasa, chonaic sé rian a léirigh sé gan amhras mar leictreon dearfach.
Is fiú a thabhairt faoi deara go raibh réamh-mheasta ag Dirac roimhe seo go raibh cáithnín den sórt sin ann go teoiriciúil. Mar sin féin, níor lean Anderson aon phrionsabail theoiriciúil ina chuid staidéir ar ghathanna cosmacha. Sa chomhthéacs seo, d'iarr sé ar a fhionnachtain de thaisme.
Arís, bhí ar Joliot-Curie teacht i ngleic lena ghairm gan amhras, ach rinne sé tuilleadh taighde sa réimse seo. Fuair siad amach gur féidir le fótóin gáma-ghathaithe imithe in aice le núicléas trom, ag cruthú péire leictreon-positron, de réir dealraimh de réir fhoirmle cháiliúil Einstein E = mc2 agus an dlí um chaomhnú fuinnimh agus móiminteam. Níos déanaí, chruthaigh Frederick é féin go bhfuil próiseas imithe an péire leictreon-positron, as a dtagann dhá gamma quanta. Chomh maith le posatrón ó phéirí leictreon-positron, bhí posatrón acu ó imoibrithe núicléacha.
5. Seachtú Comhdháil Sholbhaigh, 1933
Ina suí sa tsraith tosaigh: Irène Joliot-Curie (an dara ó chlé),
Marie Skłodowska-Curie (an cúigiú ó chlé), Lise Meitner (an dara ceann ó dheis).
Radaighníomhaíocht shaorga
Ní gníomh thar oíche é fionnachtain radaighníomhaíochta saorga. I mí Feabhra 1933, trí alúmanam, fluairín, agus ansin sóidiam a thuar le alfa-cháithníní, fuair Joliot neodrón agus iseatóip anaithnid. I mí Iúil 1933, d'fhógair siad, trí ionradaíocht a dhéanamh ar alúmanam le alfa-cháithníní, ní hamháin go bhfaca siad neodrón, ach freisin posatrón. De réir Irene agus Frederic, níorbh fhéidir na posatrón san imoibriú núicléach seo a tháirgeadh trí phéirí leictreon-positron a fhoirmiú, ach caithfidh gur tháinig siad ón núicléas adamhach.
Bhí Seachtú Comhdháil Solvay (5) sa Bhruiséil ar siúl 22-29 Deireadh Fómhair, 1933. Tugadh "Struchtúr agus Airíonna Núicléí Adamhacha" uirthi. D'fhreastail 41 fisiceoir air, lena n-áirítear na speisialtóirí is cáiliúla sa réimse seo ar domhan. Thuairiscigh Joliot torthaí a thurgnaimh, ag rá gur tháirg ionradaíocht bhórón agus alúmanaim le gathanna alfa neodrón le posatrón nó prótón.. Ag an gcomhdháil seo Lisa Meitner Dúirt sí nach bhfuair sí an toradh céanna sna turgnaimh chéanna le alúmanam agus fluairín. Ina léirmhíniú, níor roinn sí tuairim na lánúine ó Pháras faoi nádúr núicléach bhunús na positrons. Tar éis di filleadh ar an obair i mBeirlín, áfach, rinne sí na turgnaimh seo arís agus ar an 18 Samhain, i litir chuig Joliot-Curie, d'admhaigh sí go bhfeictear posatrón i ndáiríre ón núicléas anois, dar léi.
Thairis sin, ag an gcomhdháil seo Francis Perrin, a bpiaraí agus cara maith as Páras, labhair amach ar cheist na positrons. Ó thurgnaimh bhí sé ar eolas go bhfuair siad speictream leanúnach posatrón, cosúil le speictream na gcáithníní béite le linn lobhadh nádúrtha radaighníomhach. Anailís bhreise ar fhuinneamh na posatrón agus na neodrón Tháinig Perrin ar an tátal gur cheart dhá astuithe a idirdhealú anseo: ar dtús, astú neodrón, in éineacht le foirmiú núicléas éagobhsaí, agus ansin astú posatrón ón núicléas seo.
Tar éis chomhdháil Joliot, cuireadh stop leis na turgnaimh seo ar feadh thart ar dhá mhí. Agus ansin, i mí na Nollag 1933, d'fhoilsigh Perrin a thuairim ar an ábhar. Ag an am céanna, freisin i mí na Nollag Enrico Fermi teoiric an mheath béite a chur ar aghaidh. Chuir sé seo bonn teoiriciúil ar fáil chun na heispéiris a léirmhíniú. Ag tús na bliana 1934, thosaigh an lánúin ó phríomhchathair na Fraince ar a gcuid turgnaimh.
Go díreach tráthnóna Déardaoin, 11 Eanáir, ghlac Frédéric Joliot scragall alúmanaim agus bombarded sé le cáithníní alfa ar feadh 10 nóiméad. Don chéad uair, d'úsáid sé cuntar Geiger-Muller chun é a bhrath, seachas seomra ceo mar a bhí roimhe seo. Bhí ionadh air a thabhairt faoi deara, de réir mar a d’aistrigh sé foinse na gcáithníní alfa ón scragall, nár stop comhaireamh na posatrón, gur lean na cuntair ag taispeáint dóibh, níor tháinig laghdú ach go heaspónantúil ar a líon. Chinn sé gurbh é 3 nóiméad agus 15 soicind an leathré. Laghdaigh sé ansin fuinneamh na gcáithníní alfa ag titim ar an scragall trí choscán luaidhe a chur ina gcosán. Agus fuair sé níos lú positrons, ach níor tháinig aon athrú ar an leathré.
Ansin chuir sé bórón agus maignéisiam faoi na turgnaimh chéanna agus fuair sé leathré sna turgnaimh sin 14 nóiméad agus 2,5 nóiméad, faoi seach. Ina dhiaidh sin, rinneadh turgnaimh den sórt sin le hidrigin, litiam, carbóin, beiriliam, nítrigin, ocsaigin, fluairín, sóidiam, cailciam, nicil agus airgead - ach níor thug sé faoi deara feiniméan cosúil le alúmanam, bórón agus maignéisiam. Ní dhéanann an cuntar Geiger-Muller idirdhealú idir cáithníní atá luchtaithe go deimhneach agus go diúltach, mar sin dhearbhaigh Frédéric Joliot freisin go raibh sé ag déileáil le leictreoin dhearfacha i ndáiríre. Bhí an ghné theicniúil tábhachtach freisin sa turgnamh seo, i.e. foinse láidir alfa-cháithníní a bheith i láthair agus úsáid a bhaint as cuntar cáithníní luchtaithe íogaire ar nós cuntar Geiger-Muller.
Mar a mhínigh an péire Joliot-Curie roimhe seo, scaoiltear posatrón agus neodrón ag an am céanna le linn claochlú núicléach a breathnaíodh. Anois, tar éis moltaí Francis Perrin agus breithniúcháin Fermi a léamh, bhain an lánúin de thátal as go dtáirgeann an chéad imoibriú núicléach núicléas éagobhsaí agus neodrón, agus ina dhiaidh sin meath béite-móide an núicléas éagobhsaí sin. Mar sin d’fhéadfaidís na frithghníomhartha seo a leanas a scríobh:
Thug na Joliots faoi deara go raibh leathré ró-ghearr le bheith sa dúlra ag na hiseatóip radaighníomhacha a tháinig as. D'fhógair siad a gcuid torthaí ar 15 Eanáir, 1934, i bpáipéar dar teideal "A New Type of Radioactivity." Go luath i mí Feabhra, bhí siad in ann fosfar agus nítrigin a aithint ón gcéad dá imoibriú ó na cainníochtaí beaga a bailíodh. Tháinig tuar chun solais go luath go bhféadfadh imoibrithe bombardú núicléach níos mó iseatóip radaighníomhacha a tháirgeadh, le cabhair ó phrótóin, deotróin agus neodrón freisin. I mí an Mhárta, chuir Enrico Fermi geall go ndéanfaí imoibrithe den sórt sin go luath agus úsáid á baint as neodrón. Go gairid bhuaigh sé féin an geall.
Bronnadh Duais Nobel sa Cheimic ar Irena agus ar Frederic i 1935 mar gheall ar “shintéis na n-eilimintí radaighníomhacha nua”. Réitigh an fionnachtain seo an bealach do tháirgeadh iseatóip radaighníomhacha saorga, a bhfuil go leor feidhmeanna tábhachtacha agus luachmhara aimsithe acu i mbuntaighde, leigheas agus tionscal.
Mar fhocal scoir, is fiú fisiceoirí ó SAM a lua, Ernest Lawrence le comhghleacaithe ó Berkeley agus taighdeoirí ó Pasadena, ina measc Pol a bhí ar intéirneacht Andrei Sultan. Bhreathnaigh muid ar na cuntair ag comhaireamh bíoga, cé go raibh an luasaire stoptha ag obair cheana féin. Níor thaitin an ríomh seo leo. Níor thuig siad, áfach, go raibh siad ag déileáil le feiniméan tábhachtach nua agus go raibh siad in easnamh ar fhionnachtain radaighníomhaíochta saorga...
