«Физика и ее творцы» (стр. 3 )

Провинциальный юноша с университетским дипломом приехал по железной дороге из Лондона в Кембридж и отыскал здание Кевендишской лаборатории на улице Фрискул лэйн (где она находится и ныне). Резерфорд не был уверен, что директор этой знаменитой лаборатории прославленный ученый Джозеф Томсон согласится взять его к себе. Однако опасения рассеяла первая же встреча с Томсоном, который поразил молодого человека своей сердечностью, учтивостью и ученостью. Томсон очень внимательно выслушал Резерфорда и сказал, что ему нужны молодые сотрудники, особенно теперь, когда он приступает к серии новых экспериментов. Он планировал «мощное наступление» на малоисследованные проблемы. К ним Томсон относил, например, электрические разряды в газах, люминесценцию, рентгеновские лучи, только что открытые Конрадом Вильгельмом Рентгеном в провинциальном Вюрцбургском университете.

Почти одновременно с Резерфордом Томсон принял в Кевендишскую лабораторию Джона Мак-Леннана, Таунсенда и Поля Ланжевена – будущего учителя Фредерика Жолио-Кюри.

Забегая вперед, скажем, что Резерфорд долго работал в одной комнате с Ланжевеном и они стали друзьями на всю жизнь.

Резерфорд рассказал Томсону о своих опытах с электромагнитными волнами, проведенных в Кентерберийском университете, и о построенном им приемнике, который он показывал Брэггу. Томсон предложил продолжить эти опыты. Резерфорд тотчас же приступил к экспериментам по распространению электромагнитных волн, используя свой приемник и другую изготовленную им самим, как это было принято в Кевендишской лаборатории, аппаратуру. В 1896 году Резерфорду удалось установить радиосвязь на расстоянии около 3 километров. Это было невиданно. Томсон остался вполне доволен своим практикантом.

Впоследствии Томсон говорил, что профессор Резерфорд никогда не получал похвалы, которую он мог бы получить за свои работы по радиотелеграфии, выполненные в 1895 году в Кембридже. «Его успехи были так велики, что я с тех пор почувствовал себя виновным в том, что убедил его посвятить себя новой области физики, возникшей после открытия рентгеновских лучей».

Резерфорд начал исследования рентгеновских лучей с проверки своего предположения о связи между рентгеновскими и беккерелиевыми лучами. Эта мысль пришла в голову Резерфорду по очень простой причине: и те и другие «лучи» производили ионизацию воздуха.

Целый год работы показал, что сходства между рентгеновскими и беккерелиевыми лучами не существует. Резерфорд опроверг предположение Беккереля о том, что «урановое излучение» обнаруживает свойства света: на самом деле оно не подчинялось законам световой оптики.

Но наиболее важным результатом Резерфорда было открытие альфа-частиц в составе излучения, испускаемого ураном. Резерфорд поместил урановый источник в сильное магнитное поле и разделил излучение на три различных его вида. Иными словами, он открыл тогда состав радиоактивности: альфа - и бета-частицы и гамма-излучение – то, что сегодня знает каждый школьник.

Получив альфа-частицы, Резерфорд тотчас же сделал гениальное заключение, что именно они представляют собой мощный инструмент для проникновения в глубь атома. Как подтвердилось позднее, это было абсолютно правильно. В последующих работах Резерфорд широко использовал альфа-частицы в качестве снарядов, проникающих в сердце атома – атомное ядро.

Открытие альфа-частиц триумфально завершает трехлетний период работы Резерфорда в Кевендишской лаборатории под руководством Джозефа Томсона.

Выполненные в это время молодым ученым экспериментальные исследования радиоактивности урана и тория принесли ему довольно широкую известность в научных кругах Европы и Америки. В 1898 году он получил приглашение занять должность профессора Мак-Гиллского университета в Монреале – тогда лучшем высшем учебном заведении Канады.

В рекомендации, отправленной Дж. Томсоном по почте в Монреаль, было сказано: «У меня никогда не было молодого ученого с таким энтузиазмом и способностями к оригинальным исследованиям, как г-н Резерфорд, и я уверен, что, если он будет избран, он создаст выдающуюся школу физики в Монреале... Я считал бы счастливым то учреждение, которое закрепило бы за собой Резерфорда в качестве профессора физики».

Приехав в Канаду, Резерфорд сразу же приступил к исследованиям радиоактивности, начатым в Англии. Интуитивно он был убежден в их исключительной важности.

Резерфорд открыл эманацию тория и доказал, что этот радиоактивный газ, выделяющийся из тория, представляет собой химический элемент, отличающийся от самого тория. Позднее он определил атомный вес эманации и показал, что она представляет собой благородный газ нулевой группы периодической системы Менделеева. Статья Резерфорда об эманации тория была напечатана в Англии в феврале 1900 года. В том же году он уехал в отпуск в Новую Зеландию.

Итак, работы с торием позволили Резерфорду и Содди первыми объяснить механизм радиоактивного распада.

Радиоактивный процесс нерегулируемый, ничто не может влиять на его ход. Содди писал в начале века: «...все могучие средства современной лаборатории – крайние пределы тепла, холода, давлений, энергичные химические реактивы, действие могучих взрывчатых веществ и самые сильные электрические разряды – не оказывают влияния на радиоактивность радия или на скорость его распада даже в самой ничтожной степени. Он черпает свои запасы энергии из неизвестного до наших дней источника и подчиняется еще не открытым законам. Есть что-то возвышенное в его отчужденности от окружающей среды и в его индифферентности к ней. Он как будто ведет свою родословную от миров, лежащих вне нас, питаемый тем же неугасимым огнем, движимый тем же лежащим вне нашего контроля механизмом, который поддерживает свет солнца в небесах в бесконечные периоды».

После эманации тория Резерфорд открыл эманацию радия. Ученому было ясно, что радий, испуская альфа-частицы, превращается в новое активное вещество, подобное эманации тория. Открытие эманации радия – радона, который Резерфорд с помощью компрессора «ожижил», доказав этим, что радон – газ, окончательно подтверждало его теорию радиоактивного распада.

Резерфорд своими работами создал Мак-Гпллскому университету известность во всем мире; провинциальное учебное заведение превратилось в крупнейший в то время мировой центр изучения радиоактивности. Однако самому Резерфорду казалось, что здесь его работы продвигаются недостаточно быстро отчасти из-за того, что круг его сотрудников сравнительно узок. Ему хотелось привлечь к своим исследованиям одаренных молодых ученых, окончивших лучшие европейские университеты: Кембриджский, Геттингенский, Сорбонну и другие. В те времена Канада казалась европейцам очень далекой страной. Трудно было уговорить молодого ученого отправиться туда для многолетней работы. Резерфорда не удовлетворяло такое положение. Еще в 1901 году он писал в Кембридж Дж. Томсону:

В 1907 году Резерфорд с женой и шестилетней дочерью Эйлин-Мери переезжает из Канады в Англию. К этому времени он уже был не только членом Лондонского Королевского общества, но и лауреатом медали Румфорда, присуждаемой за выдающиеся научные заслуги.

В Манчестерской лаборатории Резерфорд приступил к широким опытам по исследованию альфа-частиц методом подсчета их с помощью сцинтилляционного счетчика. Опыты начались в 1908 году после того, как Венская академия наук прислала 400 миллиграммов радия (через 20 лет Кембриджский университет заплатил за этот радий 3000 фунтов стерлингов). В этих утомительных и долгих опытах Резерфорду помогал Гейгер.

Нобелевская премия была вручена Резерфорду 10 декабря. В тот же вечер в зале Стокгольмской городской ратуши состоялся банкет, на который было приглашено 800 гостей; здесь присутствовала и королевская семья. Отвечая на приветствия, Резерфорд шутливо сказал: «Я имел дело со многими разнообразными превращениями с разными периодами, но самым быстрым из всех оказалось мое собственное превращение в один момент из физика в химика».

Теперь Резерфорд вместе с Гейгером и Марсденом приступил к задуманной им новой серии экспериментов. Результаты произвели переворот в физике. Это была наиболее драматическая глава в науке нашего времени. Резерфорд открыл атомное ядро и тем самым основал новую исключительно важную науку – ядерную физику.

Что это были за эксперименты? Резерфорд и Гейгер на первых порах продолжили наблюдение сцинтилляций, вызываемых альфа-частицами при ударе о люминесцентный экран из сернистого цинка. Прежде всего опыты привели Резерфорда к заключению, что каждая вспышка (сцинтилляция) вызывается одной альфа-частицей. Таким образом оправдалось предположение, выдвинутое им в книге «Радиоактивные вещества и их излучение», изданной еще во время пребывания его в Канаде. Резерфорд писал тогда, что наблюдение сцинтилляций на экране из сернистого цинка представляет собой очень удобный способ счета частиц, если каждая частица вызывает вспышку. Следовательно, если каждая вспышка вызвана одной альфа-частицей, то перед физиками открывается возможность наблюдать за поведением отдельных атомов.

Резерфорд и Гейгер визуально подсчитали, что в продолжение секунды из излучателя в одну тысячную грамма радия вылетает 130 тысяч альфа-частиц. Точность подсчета была безукоризненна. Оба ученых, к которым присоединился позднее Марсден, по многу часов проводили в затемненной лаборатории за утомительным счетом сцинтилляций. Гейгер рассказывал, что ему одному пришлось подсчитать в общей сложности миллион альфа-частиц.

Открытие атомного ядра явилось важнейшим, принципиально новым моментом, меняющим прежние представления о строении атома. На этой основе родилась наука, значение которой теперь всем известно.

Остановимся на некоторых подробностях. Вот как Резерфорд представлял себе атом. Атом в нормальном, неионизованном состоянии нейтрален, так как в целом он содержит столько же положительного электричества (заряд ядра), сколько и отрицательного (заряд электронов). Атом имеет z электронов, каждый с зарядом e. Следовательно, ядро атома должно иметь заряд +ze. Атомы элементов должны отличаться друг от друга количеством электронов, или, что то же самое, целым числом z единичных зарядов ядра. Число z, характеризующее химический элемент, было названо атомным номером. Позднее было подмечено, что это число оказалось порядковым номером элемента в периодической системе.

В ядре сосредоточена вся масса атома. Это центральная область системы с трудно представляемым радиусом 10–12...10–13 сантиметра. Электроны же очень легкие частицы, масса которых в 1836 раз меньше массы протона – ядра атома водорода с наименьшим атомным номером z = 1. Заряд протона равен заряду электрона, но имеет противоположный знак.

За водородом в периодической системе расположен благородный газ гелий. Заряд ядра гелия в 2 раза больше заряда протона z = 2. Заряд и масса ядра возрастают вместе с атомным номером элемента. Например, элемент уран с атомным номером 92 имеет ядро с электрическим зарядом в 92 раза большим, чем заряд ядра водорода – протона. Атомный вес урана близок к 238.

Модель Резерфорда довольно хорошо объясняла структуру сложной системы атома. Но в ней имелись серьезные противоречия, которые Резерфорд хотя и хорошо понимал, объяснить не мог. Тогда ведь еще не было квантовой механики. Без нее многие противоречия не могли быть разрешены. Кроме того, не был открыт нейтрон, оказавшийся важным связующим звеном для объяснения структуры атома и происходящих в нем процессов.  Рис. Прибор Резерфорда

Собственноручно построенный Резерфордом прибор, с помощью которого ему удалось впервые расщепить ядра атомов легких элементов, схематически изображен на рисунке.

Когда Резерфорд наполнил трубку азотом, то в поле зрения появились частицы, оставляющие очень длинный след, подобно тому, что он уже наблюдал. Конечно, Резерфорд, прежде чем прийти к определенным выводам, проделал еще много опытов. Но окончательное заключение было таково: при столкновении альфа-частиц с ядрами атомов азота некоторые из этих ядер разрушаются, испуская ядра водорода – протоны, а затем происходит образование ядра кислорода.

Колоссальное значение этого открытия было с самого начала ясно самому Резерфорду и его сотрудникам. Впервые в лаборатории осуществилось расщепление атомных ядер. Непоколебимые, как казалось до этого, представления о «неразложимости» химических элементов были наглядно опровергнуты. Открывались совершенно новые и удивительные возможности искусственного получения одних элементов из других, выделения огромной энергии, содержащейся в ядрах, и т. д.

Резерфорд стал четвертым кевендишским профессором и в этой должности находился 18 последних лет своей жизни. До него Кевендишской лабораторией, основанной в 1874 году, руководили великие английские физики Максвелл, Релей и Томсон.

Совет Кембриджского университета не мог выбрать лучшей кандидатуры, достойной продолжения этого списка.

Когда Резерфорд после 20 лет активнейшей деятельности в Монреале и Манчестере приехал в Кембридж, он был уже крупнейшей фигурой в мировой физике, считался непревзойденным экспериментатором и выдающимся мыслителем. Его исследования способствовали развитию теоретической физики, которой придавалось все более важное значение.

Вскоре после открытия нейтрона, за которое Чадвик получил Нобелевскую премию, Резерфорд в одной своей лекции проанализировал это крупнейшее открытие. Ученый показал, что нейтральная незаряженная частица может сыграть большую роль в использовании ядерной энергии.

Резерфорд также говорил, что открытие нейтрона и экспериментальное доказательство его эффективности в осуществлении ядерных реакций создают огромные перспективы. Но нужно найти способ производства большого количества медленных нейтронов при малой затрате энергии для этого.

Резерфорд скончался 19 октября 1937 года во время операции. Незадолго до этого дня ему исполнилось 66 лет.

Его ученик Норман Фезер посетил Резерфорда за несколько дней до его смерти. Резерфорд был уже тяжело болен. Леди Резерфорд подала на стол чай и пирожные. Но к пирожным никто не притронулся. После недолгой беседы Резерфорд проводил Фезера по песчаной дорожке и у калитки неожиданно быстро повернулся и пожал гостю руку. Это, по словам Фезера, было необычно и поразительно. Резерфорд не имея обыкновения пожимать руки своих сотрудников. Через час Резерфорд позвонил Фезеру в лабораторию и спросил, как проходит опыт. Больше Фезер никогда уже не слышал этого голос». Спустя 5 дней Резерфорд умер.

Нильс Бор получил известив о смерти Резерфорда, когда находился в Болонье (Италия), где отмечалось двухсотлетие со дня рождения великого итальянского ученого Луиджи Гальвани. Он сразу же на самолете отправился в Кембридж.

«Совсем недавно, – писал Бор в воспоминаниях о Резерфорде, – я был здесь (в Кембридже. – Ф. К.), видел Резерфорда, полного сил, бодрого, как всегда, и вот теперь я снова встретился с Мери Резерфорд при таких подлинно трагических обстоятельствах. Мы говорили с ней о замечательной жизни Эрнеста, на всем протяжении которой она была ему верным товарищем с их ранней юности, и о том, как для меня Резерфорд стал вторым отцом».

Прошло много лет с тех пор, как умерла и Мери Резерфорд, и дочь великого ученого Эйлин-Мери, и его близкий друг и ученик Нильс Бор...

Резерфорд похоронен в соборе святого Павла, известном и как Вестминстерское аббатство. Его саркофаг установлен в одном из нефов собора, названном «Уголком науки» (Sience corner).

Здесь погребены великие английские ученые, которые принесли славу своему народу и науке – Исаак Ньютон, Майкл Фарадей, Чарлз Дарвин, Вильям Гершель. Простой памятник над прахом Резерфорда подчеркивает скромность этого человека, который сумел проникнуть в таинственную глубь атома и создать новую науку, поистине потрясшую мир.

БЕККЕРЕЛЬ (Becquerel) Антуан Анри (15 декабря 1852, Париж — 25 августа 1908, Ле-Круазик, Бретань, Франция), французский физик, сын Александра Эдмона Беккереля. Открыл (1896) естественную радиоактивность солей урана. Профессор Парижского национального естественно-исторического музея (1892) и Политехнической школы (1895). Нобелевская премия (1903, совместно с П. Кюри и М. Склодовской-Кюри).

Анри Беккерель родился в семье ученого и получил образование в Париже. Он был физиком и специализировался на изучении флюоресценции. Услышав об открытии Рентгена, Беккерель захотел проверить, излучают ли флюоресцентные вещества вместе со светом и рентгеновские лучи. В то время Беккерель изучал флюоресцентное соединение, содержащее уран. Он завернул немного этого вещества в фольгу и положил на фотопластинку. Ученый предполагал, что обычный свет, излучаемый при флюоресценции, не продет сквозь фольгу и не попадет на пластинку, а рентгеновские лучи пройдут. И, действительно, когда Беккерель проявил пластинку, на ней оказались темные пятна. Значит, содержащее уран вещество испускает какие-то лучи. Позже он установил, что из всех флюоресцентных соединений лучи испускает лишь уран. Беккерель обнаружил, что излучение урана очень сильное. Он решил, что открыл новый вид электромагнетизма. Но дальнейшие опыты доказали, что сущесвует два типа радиации - альфа - и бета-излучение, состоящие из потока заряженных частиц. Позже был открыт и третий тип - гамма-излучение, одна из форм электромагнитной радиации. Так выяснилось, что атомы радиоактивных элементов служат источниками огромной энергии. Эти открытия навели ученых на мысль, что внутренняя структура таких атомов способна создавать энергию. Мысль была очень важной: она послужила началом современных представлений об атоме. 

СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ Мария (), французский физик и химик, одна из создателей учения о радиоактивности, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1907) и почетный член АН СССР (1926). По происхождению полька, с 1891 во Франции. Обнаружила радиоактивность тория (1898). Совместно с мужем — П. Кюри открыла (1898) полоний и радий. Ввела термин «радиоактивность». Нобелевская премия по физике за исследования радиоактивности (1903, совместно с П. Кюри и ). Получила (1910, совместно с А. Деберном) металлический радий, исследовала его свойства (Нобелевская премия по химии, 1911). Разработала методы радиоактивных измерений, впервые применила радиоактивное излучение в медицинских целях.

Родилась 7 ноября 1867 в Варшаве в семье преподавателей. В 1883 окончила гимназию в Варшаве, несколько лет преподавала в одной из варшавских средних школ, давала частные уроки. В 1891–1894 училась в Парижском университете, получила два диплома – по физике (1893) и математике (1894). В 1895 вышла замуж за французского физика Пьера Кюри и начала работать в его лаборатории в Школе индустриальной физики и химии в Париже. Занималась изучением свойств магнитных материалов. В 1897 начала исследования радиоактивного излучения солей урана. Обнаружила, что радиоактивность некоторых минералов, содержавших уран, намного интенсивнее, чем можно было ожидать, и предположила, что эти минералы (урановая смолка, хальколит и аутонит) содержат неизвестный радиоактивный элемент. В июле 1898 супруги Кюри открыли новый химический элемент, названный ими полонием, а в декабре – еще один, получивший название радий. В 1902 Склодовская-Кюри получила дециграмм чистой соли радия, определила атомную массу, физические и химические свойства этого элемента. В 1903 защитила докторскую диссертацию. В том же году за исследования радиоактивности супругам Кюри совместно с А. Беккерелем была присуждена Нобелевская премия по физике.

После гибели мужа в 1906 Мария Кюри заняла его кафедру в Парижском университете. Получила металлический радий и более точно определила его атомную массу. За эту работу в 1911 Мария Кюри была во второй раз удостоена Нобелевской премии (на этот раз по химии). В 1914 возглавила физико-химический отдел Института радия в Париже, основанного при ее участии.

Во время Первой мировой войны Мария Кюри организовала 220 передвижных рентгеновских установок для госпиталей Франции. в Салланше (Франция) 4 июля 1934. 

КЮРИ, ПЬЕР (Curie, Pierre) (1859–1906), французский физик, удостоенный в 1903 Нобелевской премии по физике (совместно со своей женой М. Складовской-Кюри и А. Беккерелем) за исследования радиоактивности. Родился 15 мая 1859 в Париже в семье врача. Учился дома, уже в 16 лет получил ученую степень бакалавра Парижского университета (Сорбонны), а спустя два года – степень лиценциата (магистра) физических наук. С 1878 работал вместе с братом Полем Жаном в минералогической лаборатории Сорбонны. Здесь братья открыли пьезоэлектрический эффект – появление зарядов на поверхности некоторых кристаллов при механическом воздействи – и обратный ему эффект ультразвуковых колебаний кристаллов под действием переменного электрического поля. Братья Кюри создали пьезоэлектрический кварцевый балансир, который можно считать предшественником основного узла современных кварцевых часов. В 1882 по рекомендации английского физика У. Томсона Кюри был назначен руководителем лаборатории Муниципальной школы промышленной физики и химии и оставался главой этой лаборатории на протяжении 22 лет. В 1883–1895 он выполнил большую серию работ по физике кристаллов; в своей докторской диссертации установил зависимость между температурой и намагниченностью, названную впоследствии законом Кюри; критическая точка, в которой вещество теряет намагниченность, была названа точкой Кюри.

В 1895 П. Кюри женился на польской студентке Марии Склодовской, которая с 1897 приступила к исследованиям радиоактивности, вскоре полностью поглотившим и Пьера. Супруги Кюри поставили своей целью выделить из урановой руды химический компонент, обладавший большей радиоактивностью, чем сама руда и содержавшиеся в ней уран и торий. В июне 1898 они опубликовали сообщение об открытии одного из новых элементов – полония, а в декабре – об открытии радия. Чтобы получить достаточное количество радия для определения его атомной массы, супруги переработали несколько тонн урановой смоляной обманки (руды); химическое разделение производилось в огромных чанах, установленных в дырявом сарае, а анализы – в убогой лаборатории Муниципальной школы. К 1902 была накоплена 0,1 г хлорида радия. Это необычное вещество, испускавшее голубоватое свечение и тепло, привлекло к себе внимание не только ученых, но и широкой общественности. Признание не заставило себя ждать, и в 1903 супругам Кюри была присуждена половина Нобелевской премии по физике за «их совместные исследования явлений радиации, открытых А. Беккерелем», получившим вторую половину премии. В своей Нобелевской лекции, прочитанной два года спустя, Кюри впервые отметил ту опасность, которую представляют радиоактивные вещества, и добавил, что «принадлежит к числу тех, кто вместе с Нобелем считает, что новые открытия принесут человечеству больше бед, чем добра».

Несмотря на нехватку средств на исследования, супруги Кюри отказались от патента на свой экстракционный метод и от коммерческого использования радия – по их убеждению, это противоречило бы свободному обмену знаниями.

В 1903 Лондонское королевское общество присудило Кюри медаль Дэви, а в 1904 он был удостоен золотой медали Маттеуччи Академии наук Италии. В 1905 его избрали во Французскую академию наук. В 1904 Кюри был назначен профессором физики Сорбонны. Улучшилось финансирование исследований, предполагалось создание новой лаборатории – казалось, что последующие годы принесут новые научные достижения. Однако 19 апреля 1906 Кюри, переходя улицу в Париже, поскользнулся и попал под экипаж. Смерть наступила мгновенно.

Жолио-Кюри Ирен (12.IX.1897–17.III.1956)

Французский химик, радиохимик. Кюри и М. Склодовской-Кюри. Основные работы, посвященные изучению радиоактивности, проводила совместно с мужем Ф. Жолио-Кюри. Открыла (1934) совместно с Ф. Жолио-Кюри явление искусственной радиоактивности. Изучала продукты облучения урана медленными нейтронами. Нобелевская премия (1935, совместно с Ф. Жолио-Кюри).

Родилась 12 сентября 1897 в Париже, старшая дочь Пьера Кюри и Мари Склодовской-Кюри. Мари Кюри впервые получила радий, когда Ирен был всего год. Приблизительно в это же время дед Ирен по линии отца, Эжен Кюри, переехал жить в их семью. По профессии Эжен Кюри был врачом. Он добровольно предложил свои услуги восставшим в революцию 1848 и помогал Парижской коммуне в 1871. Теперь Эжен Кюри составлял компанию своей внучке, пока ее мать была занята в лаборатории. Его либеральные социалистические убеждения и антиклерикализм оказали глубокое влияние на формирование политических взглядов Ирен.

В возрасте 10 лет, за год до смерти отца, Ирен начала заниматься в кооперативной школе, организованной матерью и несколькими ее коллегами, в том числе физиками П. Ланжевеном и Ж. Перреном. Два года спустя она поступила в Коллеж Севине, окончив его накануне Первой мировой войны. Ирен продолжила свое образование в Парижском университете (Сорбонне). Однако она на несколько месяцев прервала свою учебу, так как работала медицинской сестрой в военном госпитале, помогая матери делать рентгенограммы.

По окончании войны пошла работать ассистентом-исследователем Института радия, который возглавляла ее мать, а с 1921 начала проводить самостоятельные исследования. Ее первые опыты были связаны с изучением полония. В 1925 за эти исследования Ирен была присуждена докторская степень.

Самое значительное из проведенных ею исследований началось несколькими годами позже, после того как в 1926 она вышла замуж за своего коллегу Фредерика Жолио.

Явление радиоактивного распада некоторых природных элементов и существование для стабильных природных элементов устойчивых (Ф. Астон, Нобелевская премия, 1922) и нестабильных (Ф. Содди, Нобелевская премия, 1921) изотопов, образующихся при распаде радиоактивных элементов свидетельствовали о возможности искусственного синтеза радиоактивных изотопов одних элементов из стабильных изотопов других. Иными словами, речь шла об открытии искусственной радиоактивности. Это явление обнаружили Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри.

Знание инженерного дела помогло Жолио сконструировать чувствительный детектор с конденсационной камерой с тем, чтобы фиксировать проникающую радиацию при облучении альфа-частицами элемента полония и приготовить образец с необычайно высокой концентрацией. С помощью этого аппарата супруги Жолио-Кюри обнаружили, что тонкая пластинка водородсодержащего вещества, расположенная между облученным бериллием или бором и детектором, увеличивает первоначальную радиацию почти вдвое. Дополнительные опыты показали, что это добавочное излучение состоит из атомов водорода, которые в результате столкновения с проникающей радиацией высвобождаются, приобретая чрезвычайно высокую скорость. Супруги Жолио-Кюри объяснили возникновение этого эффекта тем, что проникающая радиация выбивает отдельные атомы водорода, придавая им огромную скорость. Исследователи не поняли сути процесса, однако проведенные ими точные измерения привели к тому, что в 1932 Джеймс Чедвик (Нобелевская премия по физике,1935) открыл нейтрон – нейтральную частицу, входящую в состав атомного ядра.

В начале 1934 супруги Жолио-Кюри приступили к новому эксперименту. Закрыв отверстие конденсационной камеры тонкой пластинкой алюминиевой фольги, они облучали образцы бора и алюминия альфа-радиацией. Как они и ожидали, при этом действительно испускались позитроны, но, к их удивлению, эмиссия позитронов продолжалась и после того, как убирали полониевый источник.

Таким образом, Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые из подвергаемых анализу образцов алюминия и бора превратились в новые химические элементы. Более того, эти новые элементы были радиоактивными: алюминий, поглощая два протона и два нейтрона, превращался в радиоактивный фосфор, а бор – в радиоактивный изотоп азота. Поскольку эти неустойчивые радиоактивные элементы не были похожи ни на один из естественно образующихся радиоактивных элементов, было ясно, что они созданы искусственным путем.

Само явление получило название «искусственная радиоактивность». Жолио-Кюри отмечали, что «выражения «искусственная радиоактивность» и «наведенная радиоактивность», часто применяемые для обозначения нового явления, представляют собой удобные, но недостаточно точные термины. Суть явления состоит не в том, что ядро искусственно делают радиоактивным, а в том, что это ядро превращается в другое ядро, по своей природе неустойчивое – так получают радиоэлемент».

Супруги Жолио-Кюри синтезировали ряд новых радиоактивных изотопов – радиофосфор, радиоазот, радиокремний и др. Это были первые искусственные радиоактивные изотопы, испускающие не электроны, как природные радиоактивные элементы, а позитроны.

Химия должна была дать необходимые доказательства свойств этих новых радиоактивных изотопов. Например, радиофосфор образовывался следующим образом. Облученную алюминиевую фольгу растворяли в соляной кислоте, а выделяющийся водород тщательно анализировали. Оказалось, что небольшая его часть обладает позитронной активностью (благодаря образованию гидрида фосфора PH3, который и содержал радиоактивный фосфор-30). Жолио-Кюри применяли и другие приемы, и всякий раз в ходе химических манипуляций обнаруживались следы радиоактивного изотопа фосфора.

Кроме того, супруги Жолио-Кюри выполнили важный цикл работ по исследованию процесса образования пар противоположно заряженных частиц – позитрона и электрона –при облучении их гамма-квантами, а также их аннигиляции после излучения позитрона радиоактивными ядрами при его столкновении с электроном.

В 1935 супруги Жолио_Кюри получили Нобелевскую премию «за совместно выполненный синтез новых радиоактивных элементов». Через год Ирен Жолио_Кюри стала профессором Сорбонны, где читала лекции с 1932. Она сохранила за собой и должность в Институте радия, где продолжала заниматься исследованиями радиоактивности. В конце 1930-х Жолио-Кюри, работая с ураном, сделала несколько важных открытий и вплотную подошла к обнаружению того, что при бомбардировке нейтронами происходит распад атома урана.

В 1939 Ирен Жолио-Кюри совместно с югославским ученым П. Савичем установила, что одним из продуктов, получаемых в результате облучения урана нейтронами, является лантан – элемент с порядковым номером 57, а не трансурановый элемент, как полагали раньше. Эта ее работа сыграла большую роль в открытии реакции деления ядер.

Все большее внимания она стала уделять политической деятельности и в 1936 в течение четырех месяцев работала помощником статс-секретаря по научно-исследовательским делам в правительстве Леона Блюма (1872–1950). Несмотря на фашистскую оккупацию Франции в 1940, супруги остались в Париже, где Жолио участвовал в движении Сопротивления. В 1944, когда он ушел в подполье, Ирен с детьми бежала в Швейцарию и там они оставались до освобождения Франции.

В 1946 Жоли-Кюри была назначена директором Института радия. Кроме того, с 1946 по 1950 она работала в Комиссариате по атомной энергии Франции. Озабоченная проблемами социального и интеллектуального прогресса женщин, она входила в Национальный комитет Союза французских женщин и работала во Всемирном Совете Мира. К началу 50-х годов ее здоровье стало ухудшаться, вероятно, в результате полученной дозы радиоактивности.

Высокая худенькая женщина, прославившаяся своим терпением и ровным характером, Ирен очень любила плавать, ходить на лыжах и совершать прогулки в горы.

Умерла в Париже 17 марта 1956 от острой лейкемии.

Работы: Oeuvres Scientifiques Complètes. Paris:Presses Universitaires de France, 1961.

ЖОЛИО, ФРЕДЕРИК (Joliot, Frédéric), (1900–1958) (Франция). Нобелевская премия по химии, 1935 (вместе с И. Жолио-Кюри).

Родился 19 марта 1900 в Париже, младшим из шести детей в семье коммерсанта Анри Жолио и Эмилии Родерер В 1910 его отдали учиться в провинциальный лицей Лаканаль, но семь лет спустя после смерти отца он вернулся в Париж и стал студентом «Эколь примэр сюперьё Лавуазье». В 1920 поступил в Высшую школу физики и прикладной химии в Париже и через три года окончил ее лучше всех в группе.

Один из его учителей Поль Ланжевен посоветовал занять должность ассистента у Мари Кюри в Институте радия. Жолио последовал совету и после воинской службы в начале 1925 года стал препаратором в этом институте. В следующем году он женился на Ирен Кюри, дочери Мари и Пьера Кюри, которая работала там же. У них родились сын и дочь. Жолио в 1930 получил докторскую степень за исследование электрохимических свойств полония.

Попытки найти академическую должность не увенчались успехом, но Жан Батист Перрен (Нобелевская премия по физике, 1926) помог ему получить правительственную стипендию, позволившую Жолио остаться в институте.

Исследование, приведшее к открытию искусственной радиоактивности, началось в 1926 и было выполнено им вместе с женой Ирен.

Знание инженерного дела помогло Жолио сконструировать чувствительный детектор с конденсационной камерой, чтобы фиксировать проникающую радиацию при облучении альфа-частицами элемента полония и приготовить образец с необычайно высокой концентрацией. С помощью этого аппарата супруги Жолио-Кюри обнаружили, что тонкая пластинка водородсодержащего вещества, расположенная между облученным бериллием или бором и детектором, увеличивает первоначальную радиацию почти вдвое. Дополнительные опыты показали, что это добавочное излучение состоит из атомов водорода, которые в результате столкновения с проникающей радиацией высвобождаются, приобретая чрезвычайно высокую скорость. Супруги Жолио-Кюри объяснили возникновение этого эффекта тем, что проникающая радиация выбивает отдельные атомы водорода, придавая им огромную скорость. Они не поняли сути процесса, однако проведенные ими точные измерения привели к тому, что в 1932 Джеймс Чедвик (Нобелевская премия по физике, 1935) открыл нейтрон.

В начале 1934 супруги Жолио-Кюри приступили к новому эксперименту. Закрыв отверстие конденсационной камеры тонкой пластинкой алюминиевой фольги, они облучали образцы бора и алюминия альфа-радиацией. Как они и ожидали, при этом действительно испускались позитроны, но эмиссия позитронов продолжалась и после того, как убирали полониевый источник.

Таким образом, Жолио-Кюри обнаружили, что некоторые из подвергаемых анализу образцов алюминия и бора превратились в новые химические элементы. Более того, эти новые элементы были радиоактивными: алюминий, поглощая два протона и два нейтрона, превращался в радиоактивный фосфор, а бор – в радиоактивный изотоп азота. Поскольку эти неустойчивые радиоактивные элементы не были похожи ни на один из естественно образующихся радиоактивных элементов, было ясно, что они созданы искусственным путем.

Жолио-Кюри синтезировали ряд новых радиоактивных изотопов – радиофосфор, радиоазот, радиокремний и др. Это были первые искусственные радиоактивные изотопы, испускающие не электроны, как природные радиоактивные элементы, а позитроны.

Кроме того, они выполнили важный цикл работ, посвященный исследованию процесса образования гамма-квантами пар противоположно заряженных частиц – позитрона и электрона, а также их аннигиляции после излучения позитрона радиоактивными ядрами при его столкновении с электроном.