Атомный меч Апокалипсиса

Открытия полония и радия завершили новый этап в истории радиоактивности. Супруги Кюри отмечали, что радиоактивность является свойством атомов, сохраняющимся во всех химических и физических состояниях вещества. Затем в одной из работ, написанных уже после смерти Пьера, Склодовская-Кюри уточняла, что радиоактивность урановых и ториевых соединений представляется именно спецификой их атомных свойств, связанных с наличием атомов радиоактивных элементов, которая не уничтожается ни переменой физического состояния, ни химическими преобразованиями.

Научное сообщество полностью разделяло этот вывод выдающихся ученых, и уже в декабре 1903 года Беккерель и супруги Кюри стали лауреатами Нобелевской премии.

После подтверждения в сотнях опытов радиоактивности атомов урана, тория, полония и радия ученые вплотную занялись исследованием природы радиоактивного излучения. Первым достиг здесь успеха молодой физик-экспериментатор из Новой Зеландии Эрнест Резерфорд. После переезда в Кембридж ему удалось обнаружить сложный состав радиоактивных лучей, и в публикации 1899 года «Излучение урана и вызываемая им электропроводность» он наглядно показал электрическими методами, что излучение урана имеет довольно сложный состав. В своих опытах Резерфорд использовал массивный воздушный конденсатор, пластины которого были покрыты порошком солей урана. Измеряя скорость разряда, исследовалось ионизирующее действие урановых лучей. Впоследствии Резерфорд подчеркивал, что именно эти опыты убедительно доказали: излучение урана принципиально неоднородно по составу и в нем присутствуют по крайней мере два типа радиационного излучения. Одно из них, характеризуемое сравнительно интенсивным поглощением, ученый назвал для удобства альфа-излучением, а другое, с высокой проникающей способностью, – бета-излучением.

Сразу же после открытия радиоактивности тория Резерфорд приступил к исследованию нового элемента и вскоре обнаружил, что его альфа-излучение обладает большей проникающей способностью, чем аналогичное излучение урана. Кроме этого оказалось, что радиация тория довольно неоднородна по составу, в ней присутствуют какие-то странные «лучи большой проникающей способности». Однако точного анализа излучения тория Резерфорд проводить не стал, и позже уже другие исследователи окончательно выделили сильно проникающее слабое излучение, названное гамма-лучами.

Оказалось, что все три разновидности радиоактивного излучения отличаются не только проникающей способностью. В 1900 году сразу несколько экспериментаторов показали, что бета-лучи отклоняются магнитным полем в ту же сторону, что и катодное излучение. Это позволило Резерфорду прямо говорить о бета-лучах как о потоках электронов. А в феврале 1903 года он успешно показал, что и неотклоняемые альфа-лучи испытывают воздействие достаточно сильных магнитных и электрических полей. По сравнению с катодными лучами, альфа-излучение отклонялось в противоположную сторону, что позволило сделать вывод об их составе из положительно заряженных частиц, к тому же движущихся с очень высокой скоростью.

Подытожив все известные факты, Склодовская-Кюри в 1903 году привела в своей докторской диссертации «Исследования о радиоактивных веществах» знаменитую «веерную» схему структуры радиоактивного излучения, испытывающего разное отклонение в магнитном поле. Затем последовали открытия супругами Кюри полония и радия, в ходе которых было установлено, что лучи, испускаемые этими веществами, действуя на радиационно-неактивные вещества, способны сообщить им радиоактивность и что эта наведенная радиоактивность сохраняется в течение достаточно длительного времени.

Несколько позже Резерфорд, изучая соединения тория, писал, что они, кроме обычных радиоактивных лучей, выделяют и еще некие частицы, которые назвал «радиационной эманацией». На опытах с соединениями тория ученый подтвердил явление наведенной радиоактивности, наблюдаемой за год до этого Склодовской-Кюри. Далее Резерфорд показал, что между эманацией тория и индуцированной радиоактивностью имеется определенная связь, а его последователи наглядно продемонстрировали, что радий может точно так же испускать эманацию, как и торий.

В 1902 году вышла совместная статья Резерфорда и Содди «Причина и природа радиоактивности». В результате скрупулезных исследований ученые пришли к выводу, что «…радиоактивность тория в любой момент есть радиоактивность двух противоположных процессов: образования с постоянной скоростью соединением тория нового активного вещества; уменьшения со временем излучающей способности активного вещества. Нормальная или постоянная радиоактивность тория есть равновесное состояние, при котором скорость роста радиоактивности, обусловленная образованием нового активного вещества, уравновешивается скоростью уменьшения радиоактивности уже образовавшегося вещества».