Нейтроны, которые изменили всё

Нейтроны, которые изменили всё

Великие скептики

В их числе можно упомянуть нобелевского лауреата Роберта Милликана, который в 1928 году заявил, что человеку никогда не удастся заставить работать на себя энергию атома. «Безосновательные предположения об использовании атомной энергии после того как у нас закончится уголь - это совершенно ненаучная утопическая мечта» - это прямая цитата. Эрнест Рутерфорд высказался ещё резче: «Те, кто ожидают получить источник энергии из трансформации атомов, несут вздор». Надо сказать, что подобный пессимизм был очень даже обоснован.

Когда Беккерель впервые проводил эксперименты с радиоактивностью, он пришёл к выводу, что это феномен, похожий на фосфоресценцию. Это когда какой-то объект подвергается облучению, например, световому, впитывает в себя энергию, а затем сам излучает её в другой части спектра. Учёный помещал урановую руду на обёрнутую в непрозрачный материал фотопластинку, а затем выставлял эту конструкцию на солнечный свет. Чувствительный слой всякий раз засвечивался. Беккерель предположил, что это происходит в результате излучения ураном лучей под воздействием света. Но однажды в день эксперимента было хмуро, поэтому он спрятал свою пирамидку в ящик то ли стола, то ли шкафа. Через несколько дней, несмотря на то, что уран не подвергался воздействию солнечного света, он проявил пластину. Тут-то и выяснилось, что засвечивание происходит даже без участия нашей замечательной звезды. То есть это была не фосфоресценция, а какой-то другой тип излучения, который исходил непосредственно от руды. Без всякого внешнего воздействия.

Фотопластинка Беккереля

Но каким образом камень может излучать энергию? Откуда он её берёт? Это была загадка, которая нарушала давно известный к тому времени закон сохранения энергии. Она оставалась таковой до того момента, когда Эйнштейн опубликовал свою знаменитую формулу Е=МС2, которая предложила считать источником энергии массу атомного ядра. Крошечная масса и огромная энергия - этого сочетания было достаточно, чтобы вызвать небывалый прилив творческого вдохновения у писателей-фантастов. Герберт Уэллс в 1914 году опубликовал роман «Освобождённый мир», в котором в первый раз была упомянута «атомная бомба». Он также описал урановую ручную гранату, взрывающуюся бесконечное количество раз. Однако для учёных всё это было слишком оторвано от реальности. Сам Эйнштейн в 1933 году заявил, что «нет ни малейших признаков того, что энергия ядер будет когда-либо использоваться человеком. Для этого нужно, чтобы мы по своему желанию делили атомы».

Протоны и ядра

В этом-то и заключалась суть проблемы. У учёных не было возможности заставить ядро делать то, что нужно человеку. Они могли лишь наблюдать за естественным процессом радиоактивного распада атомов того или иного нестабильного изотопа с тем или иным периодом полураспада. Энергия, которая высвобождалась, была колоссальной, но только по меркам мира атомов. В масштабе человечества она не значила вообще ничего. Деление одного атома урана даёт в двадцать раз меньше энергии, чем требуется, чтобы поднять одну песчинку на толщину бумажного листа.

Следует заметить, что до 1932 года единственной известной составной частью ядра был протон, поэтому если бы кому-то вздумалось экспериментировать на этом микроуровне, самым логичным решением выглядела бы бомбардировка ядра именно этими элементарными частицами. Однако и протон, и его «мишень» в данном случае имеют положительные заряды, то есть естественным образом отталкиваются друг от друга. Это значит, что «стрелять» нужно с какой-то совсем уж невероятной точностью и скоростью. При этом результатом будет лишь одно точное попадание, не способное поднять даже песчинку. Становится понятно, почему нобелевские лауреаты так скептично относились к возможности использования атомной энергии в каких бы то ни было целях, не правда ли?

Нейтроны

А затем последовало открытие нейтрона, которое изменило всё. Так как эта частица может свободно перемещаться сквозь материю, пока не столкнётся с ядром. Здесь мы обязаны вспомнить прозорливого гения по имени Лео Силард. Он читал «Освобождённый мир» Уэллса, поэтому неплохо представлял себе будущее, в котором атомная энергия используется как оружие. В ничем не примечательный будний день он переходил обычную лондонскую улицу, когда в голову ему пришла гениальная мысль: «Что будет, если мы сможем найти химический элемент, который расщепляется нейтронами, и при этом на каждую поглощённую частицу даёт две новые?».

Силард

Другими словами, нейтроны дают нам ту самую возможность, отсутствие которой так расстраивало учёных - запускать по своему желанию ядерную реакцию. Тот процесс, что представил себе Силард, то есть геометрическая прогрессия количества делящихся атомов - это ядерная бомба. Материал, который обладает свойством при расщеплении давать даже не два, а два с половиной нейтрона - это Уран-235. Если нам нужен более спокойный процесс получения энергии, как, допустим, в атомном реакторе, нужно добиться поглощения лишних нейтронов. В этом случае мы получаем стабильную, контролируемую ядерную реакцию.

Как бы то ни было, если бы не нейтроны, мы бы оправдали «пророчества» великих скептиков, и не смогли бы научиться извлекать энергию, заключённую в атомных ядрах. И теперь уже только от нас зависит, кем в дальнейшем окажется нейтрон - героем, давшим людям тепло, пищу и множество других полезных вещей, или злодеем, погубившим род человеческий.

Вас также может заинтересовать

Оставить комментарий

Другие записи из раздела Научное