100 знаменитых ученых

В 1930 году немецкий физик Вальтер Боте обнаружил, что при бомбардировке альфа-частицами некоторых легких элементов (среди них бериллий и бор) появлялось жесткое гамма-излучение. Заинтересовавшись исследованиями Боте, супруги Жолио-Юори в 1931 году проделали аналогичный опыт, воспользовавшись особенно мощным источником полония для получения альфа-частиц. Применив для регистрации излучения сконструированный Фредериком чувствительный детектор с конденсационной камерой, ученые обнаружили, что в том случае, когда между бериллием (или бором) и детектором помещается пластинка водородсодержащего вещества, наблюдаемый уровень радиации увеличивается почти вдвое. Таким образом, они обнаружили, что кроме гамма-лучей имеются какие-то особые лучи, которые могут проникать сквозь большую толщу вещества и выбивать легкие ядра.

Хотя ни Ирен, ни ее муж сразу не поняли сути этого процесса, они продолжали исследования в данном направлении. Эффект выбивания отдельных атомов водорода с огромной скоростью они объяснили действием проникающей радиации.

В своих исследованиях 1919 года Эрнест Резерфорд показал возможность превращения атомного ядра азота в ядро кислорода после бомбардировки его альфа-частицами. Теоретически и практически было показано, что бомбардировка альфа-частицами позволяет осуществить ядерные реакции в большинстве легких ядер, но для тяжелых ядер она не приносит положительного результата, поскольку при увеличении атомного номера увеличиваются силы отталкивания между ядром и альфа-частицей. Поэтому для расщепления атомного ядра нужны частицы более мощные, чем альфа-частицы.

Хотя Резерфорд предсказывал их существование еще в 1923 году, открыты они были только в 1932 году Джеймсом Чедвиком. Этими снарядами были нейтроны – электрически нейтральные частицы. За свое открытие Чедвик был позже удостоен Нобелевской премии по физике. Его открытие открыло двери для многих физиков, которые продолжили исследования ядерных превращений.

Опираясь на открытия в 1932 году нейтрона Чедвиком и позитрона Карлом Д. Андерсоном, супруги Жолио-Кюри продолжили исследования и достигли своего самого значительного открытия.

Подвергая бомбардировке альфа-частицами бор и алюминий, они анализировали выход позитронов. После закрытия отверстия детектора тонкой пластинкой алюминиевой фольги ученые облучили образцы алюминия и бора альфа-частицами. При этом испускались позитроны, но даже после удаления полониевого источника альфа-частиц выход позитронов продолжался в течение нескольких минут. Таким образом, часть бора и алюминия в анализированных образцах превратилась в новые радиоактивные химические элементы – алюминий превратился в радиоактивный фосфор, а бор – в радиоактивный изотоп азота. Вот так ученые за пару минут получили новые радиоактивные элементы, созданные искусственным путем.

Открытое явление было названо «искусственная радиоактивность». Сама суть явления состояла в том, что ядро искусственно превращается в другое ядро, которое по своей природе неустойчиво.

Ирен и Фредерику Жолио-Кюри удалось синтезировать целый ряд новых искусственных радиоактивных изотопов, которые испускали не электроны, а позитроны.

В 1933 году супруги Жолио-Кюри исследовали процесс рождения пар противоположно заряженных частиц – позитрона и электрона – при облучении их гамма-квантами, а также явление их аннигиляции после излучения позитрона радиоактивными ядрами при его столкновении с электроном.

В 1938 году Ирен продолжила изучать радиоактивность урана, вызванную нейтронами. Вскоре после первых исследований Жолио-Кюри было доказано, что искусственная радиоактивность может быть вызвана не только альфа-частицами, но и протонами, дейтронами, нейтронами.

Совместно с югославским физиком П. Савичем в следующем году Ирен установила, что один из продуктов, получаемых в результате облучения урана нейтронами, – не трансурановый элемент, как предполагалось учеными, а лантан – элемент средней части периодической системы Менделеева с порядковым номером 57. Данное исследование сыграло огромную роль в открытии реакции деления ядер.

14 октября 1935 года за открытие искусственной радиоактивности Ирен Жолио-Кюри и ее супруг Фредерик Жолио были удостоены Нобелевской премии по химии «за совместно выполненный синтез новых радиоактивных элементов».

В своей презентационной речи представитель Нобелевского комитета К. В. Пальмайер напомнил присутствующим о том, что Ирен 24 года назад присутствовала на церемонии, когда Нобелевскую премию по химии вручали ее матери.

Достижения Ирен и Фредерика имели фундаментальное значение. Семейство Жолио-Кюри продолжило исследования пионеров изучения естественной радиоактивности, родителей Ирен – Марии и Пьера Кюри. Они совершили открытия огромной важности в области познания радиоактивных явлений.