Атомная энергия для военных целей - [3]

Шрифт
Интервал

1.9. Изучение поглощения и других явлений показало, что радиоактивные вещества испускают три типа «излучений»: α-частицы, являющиеся очень быстрыми ионизованными атомами гелия (ядрами атомов гелия), β-частицы, являющиеся очень быстро движущимися электронами, и γ-лучи, представляющие собою электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам. Из всех этих излучений лишь γ-лучи правильно называть излучением, но даже они со своему действию весьма напоминают частицы, благодаря своей малой длине волны. Такая «частица», или квант γ-излучения, называется фотоном, γ-лучи обладают весьма большой проникающей способностью, α- и β-лучи меньшей. Но даже несмотря на то, что α- и β-лучи обладают не очень большой проникающей способностью, кинетическая энергия их для частиц атомных размеров огромна она в тысячи раз превосходит кинетическую энергию газовых молекул, которую они имеют благодаря тепловому движению, и в тысячи раз больше, чем изменения энергии на один атом в химических реакциях. Именно по этой причине Эйнштейн предположил, что изучение радиоактивности сможет доказать эквивалентность массы и энергии.

АТОМ

1.10. Прежде чем рассматривать вопрос о том, какие атомы испускают α-, β- и γ-лучи, и обсуждать законы, управляющие этим испусканием, мы изложим общепринятые представления о строении атомов, частично основанные на изучении радиоактивности.

1.11. Согласно нашим современным взглядам, каждый атом состоит из небольшого тяжелого ядра с диаметром, примерно в 10>-12 см, окруженного большой пустой областью с диаметром 10-8 см, в которой, в некоторой степени подобно планетам вокруг солнца, движутся электроны. Ядро несет целое число положительных зарядов, каждый из которых равен 1.610>-19 кулонов. (Единицы см. в Приложении 2). Каждый электрон несет один отрицательный заряд такой же величины, а число электронов, обращающихся вокруг ядра, равно числу положительных зарядов ядра, так что заряд атома в целом равен нулю.

1.12. Атомный номер и электронная структура. Число положительных зарядов ядра называется атомным номером X. Он определяет число электронов во внеядерной структуре атома, которое, в свою очередь, определяет его химические свойства. Таким образом все атомы данного химического элемента имеют один и тот же атомный номер, и обратно, все атомы, имеющие одинаковые атомные номера, являются атомами одного и того же элемента, независимо от возможных различий в строении их ядер. Внеядерные электроны атома располагаются последовательными оболочками, согласно твердо установленным законам. Оптические спектры возникают вследствие возмущений в наружных частях этой электронной структуры; рентгеновские лучи возникают в результате возмущений электронов оболочек, близких к ядру. Химические свойства атома зависят от наиболее удаленных от ядра электронов, и образование химических соединений сопровождается незначительными перегруппировками этих электронных структур. Отсюда следует, что когда при окислении, горении, взрыве или каком-либо другом химическом процессе выделяется энергия, она выделяется за счет этих структур, так что группировка электронов в атомах, образовавшихся в результате реакции, должна иметь меньшую энергию. (Предполагают, что общая масса этих продуктов соответственно меньше, но обнаружить это пока невозможно). Атомные ядра не испытывают изменений при обычных химических реакциях.

1.13. Массовое число. Не только положительный заряд ядра всегда выражается целым числом, равным числу электронных зарядов, но и масса ядра всегда приближенно равна целому кратному основной единицы массы, почти равной массе протона ядра атома водорода (см. Приложение 2). Это целое число называют массовым числом А; оно всегда по меньшей мере вдвое больше атомного номера; исключение составляет водород и редкий изотоп гелия. Так как масса протона примерно в 1800 раз больше массы электрона, то масса ядра почти равна массе всего атома.

1.14. Изотопы и изобары. Атомы, имеющие один и тот же атомный номер, но разные массовые числа, называются изотопами. Химически они тождественны, будучи лишь разновидностями одного и того же химического элемента. Атомы, имеющие одинаковые массовые числа, но разные атомные номера, называются изобарами и представляют собою различные химические элементы.

РАДИОАКТИВНОСТЬ И ЯДЕРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ

1.15. Если атом испускает α-частицу (которая имеет атомный номер два и массовое число четыре), то он становится атомом уже другого элемента, атомный номер которого меньше на две, а массовое число на четыре единицы. При испускании ядром β-частицы атомный номер на единицу возрастает, а массовое число остается неизменным. В некоторых случаях эти изменения сопровождаются испусканием γ-лучей. Элементы, которые самопроизвольно изменяются или «распадаются» указанным образом неустойчивы и их принято называть «радиоактивными». Это свойство испускать α- или β-частицы обнаруживают только те естественные элементы (за редкими исключениями), которые имеют очень большие атомные номера и массовые числа, например, уран, торий, радий и актиний, т. е. элементы с самым сложным строением ядер.


Рекомендуем почитать
Школа штурмующих небо

Книга «Школа штурмующих небо» — это документальный очерк о пятидесятилетнем пути Ейского военного училища. Ее страницы прежде всего посвящены младшему поколению воинов-авиаторов и всем тем, кто любит небо. В ней рассказывается о том, как военные летные кадры совершенствуют свое мастерство, готовятся с достоинством и честью защищать любимую Родину, завоевания Великого Октября.


Не такие, как все. Люди-феномены

Феномен человека и загадка его происхождения волновали людей с глубокой древности. Но само понятие «феномен человека» вел в научный оборот известный французский мыслитель Пьер Тейяр де Шарден, который так и назвал одну из своих главных книг. Кроме своей целостности человек несет в себе черты уникальности: хоть все мы люди, каждый из нас неповторим, и случается, что особенности отдельных людей носят столь уникальный характер, что о них говорят не иначе как о чудо-людях, необыкновенном порождении человеческой природы.


Весь Букер. 1922-1992

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Петр Машеров: падение вверх

Рожденный в день, которого не было. Сын «врага народа». Трус, сдавшийся врагу. Сталинист, поправший устав партии. Предатель, ставший героем. Идеал руководителя. Человек, объединивший нацию. Национальный герой. Партизанский маршал. Старший лейтенант Красной армии. Герой Советского Союза. Герой Социалистического Труда. Семикратный кавалер ордена Ленина. Как говорится, разброс мнений и званий на любой вкус. Это книга о Петре Машерове, первом секретаре ЦК КПБ, который правил в Беларуси более 15 лет.


Неизвестный Чайковский. Последние годы

Настоящее издание – попытка приблизить современников к личности и творчеству гениального русского композитора. Здесь описаны события последних пяти лет жизни П.И. Чайковского (1888–1893), когда им были созданы величайшие произведения – оперы «Иоланта» и «Пиковая дама», музыка к балету «Щелкунчик» и Шестая («Патетическая») симфония, которой он впервые дирижировал сам. В книге, основанной на личной переписке Чайковского с братьями Анатолием и Модестом, композитором Сергеем Танеевым, поэтом Константином Романовым, Надеждой фон Мекк и другими, читателям откроется таинственный внутренний мир человека, музыке которого полтора века поклоняется мир и чьи произведения до сих пор являются самыми исполняемыми на земном шаре.


Лев Яшин. «Я – легенда»

Лев Яшин был абсолютной величиной в мировом футболе. Он стал первым вратарем, получившим “Золотой мяч”, а в 1999 году ФИФА назвала его лучшим вратарём ХХ века. Однако он был не только прекрасным спортсменом, но и выдающейся личностью… Перед вами самая полная биография великого российского футболиста, из которой вы узнаете о его пути, больших победах и горьких разочарованиях.