Атомная энергия для военных целей - [6]

Шрифт
Интервал

1.25. Все высказанные нами утверждения основаны на экспериментальных данных. Теория ядерных сил пока не завершена, но на основе принципов квантовой механики она была развита настолько, чтобы с ее помощью можно было объяснить не только описанные выше наблюдения, но и более подробные эмпирические данные об искусственной радиоактивности и о различиях между ядрами с четными и нечетными массовыми числами.

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

1.26. Выше мы упоминали об испускании позитронов или электронов ядрами, стремящимися к устойчивости. Испускание электронов (β-лучей) уже было известно из изучения естественных радиоактивных веществ, но испускания позитронов для таких веществ обнаружено не было. В действительности, общие рассуждения, изложенные выше, были основаны частично на данных, которые выходят за рамки настоящего отчета. Однако, мы дадим краткое описание открытия «искусственной» радиоактивности и того, что мы о ней знаем.

1.27. В 1934 г. Кюри и Жолио сообщили о том, что некоторые легкие элементы (бор, магний, алюминий), подвергнутые бомбардировке α-частицами, в течение известного времени продолжали испускать позитроны после того, как бомбардировка была прекращена. Другими словами, в результате бомбардировки α-частицами бор, магний и алюминий становились радиоактивными. Кюри и Жолио измерили периоды полураспада радиоактивных веществ, образовавшихся под действием α-частиц; они оказались равными 14 минутам, 2,5 минутам и 3,25 минутам соответственно.

1.28. Результаты, полученные Кюри и Жолио, послужили стимулом для проведения подобных опытов во всем мире. В частности, Э. Ферми пришел к выводу, что нейтроны, благодаря отсутствию у них заряда, должны, сравнительно легко проникать и внутрь тех ядер, которые имеют высокие атомные номера и в сильной степени отталкивают протоны и α-частицы. Свое предположение он смог почти сразу подтвердить, обнаружив, что ядро атома, подвергшегося бомбардировке, захватывало нейтрон и что таким образом получалось неустойчивое ядро, которое затем приходило в устойчивое состояние путем испускания электрона. Следовательно, конечное устойчивое ядро имело массовое число на единицу выше, а также атомный номер на единицу выше, чем первоначальное ядро-мишень.

1.29. В результате множества опытов, проведенных с 1934 г. мы можем теперь получать радиоактивные изотопы почти каждого элемента периодической таблицы. Некоторые из них возвращаются к устойчивому состоянию испусканием позитронов, некоторые испусканием электронов, некоторые при помощи процесса, известного под названием захвата K-электрона, которого мы рассматривать не будем, и небольшое число ядер (вероятно три) становятся снова устойчивыми благодаря испусканию α-частицы. Всего наблюдалось примерно пятьсот неустойчивых ядерных видов, и в большинстве случаев их атомные номера и массовые числа были установлены.

1.30. Искусственные радиоактивные элементы играют важную роль не только в осуществлении всего проекта, в котором мы заинтересованы, их будущее значение в медицине, в химии «меченых атомов» и во многих других областях научно-исследовательской работы вряд ли можно переоценить.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

ЭНЕРГИЯ ЯДЕРНЫХ СВЯЗЕЙ

1.31. При описании радиоактивности и строения атома мы умышленно умолчали о количественных данных и не упомянули о приложениях принципа эквивалентности массы и энергии, который мы провозгласили руководящим принципом настоящего отчета. Теперь пришло время сказать не только об общих принципах, но и о количественных деталях.

1.32. Мы уже говорили об устойчивых и неустойчивых ядрах, состоящих из совокупности протонов и нейтронов, удерживаемых вместе ядерными силами. Для разрушения устойчивой системы необходимо произвести работу это общий физический принцип. Так, если группа нейтронов и протонов устойчива, на разделение составляющих ее частиц должна быть затрачена энергия. Если действительно энергия и масса эквивалентны, то общая масса устойчивого ядра должна быть меньше общей массы отдельных протонов и нейтронов, которые его составляют. Эта разность масс должна быть эквивалентна энергии, необходимой для полного разрушения ядра и называемой энергией связи. Вспомним, что массы всех ядер являются «приблизительно» целыми числами; небольшие отличия от целых чисел играют большую роль.

1.33. Возьмем, например, α-частицу; она устойчива. Так как ее массовое число четыре, а атомный номер два, то она состоит из двух протонов и двух нейтронов. Масса протона 1,00758, масса нейтрона 1,00893 (см. Приложение 2), так что общая масса отдельных компонент ядра гелия равна

21,00758 + 21,00893 = 4,03302,

тогда как масса самого ядра гелия 4,00280. Пренебрегая двумя последними знаками, мы получим числа 4,033 и 4,003 с разностью в 0,030 единицы массы. Эта разность и выражает «энергию связи» протонов и нейтронов в ядре гелия. Она кажется малой, но, обращаясь к уравнению Эйнштейна, Е = mc>2, мы видим, что небольшое количество массы эквивалентно большому количеству энергии. Действительно, 0,030 единицы массы равны 4,510>-5 эрг на ядро, или 2,710>19 эрг на грамм-молекулу гелия. В единицах, более знакомых инженеру или химику, это означает, что для разрушения всех ядер атомов гелия в одном грамме гелия потребовалось бы затратить 1,6210


Рекомендуем почитать
Дневник Гуантанамо

Тюрьма в Гуантанамо — самое охраняемое место на Земле. Это лагерь для лиц, обвиняемых властями США в различных тяжких преступлениях, в частности в терроризме, ведении войны на стороне противника. Тюрьма в Гуантанамо отличается от обычной тюрьмы особыми условиями содержания. Все заключенные находятся в одиночных камерах, а самих заключенных — не более 50 человек. Тюрьму охраняют 2000 военных. В прошлом тюрьма в Гуантанамо была настоящей лабораторией пыток; в ней применялись пытки музыкой, холодом, водой и лишением сна.


Хронограф 09 1988

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.


Операция „Тевтонский меч“

Брошюра написана известными кинорежиссерами, лауреатами Национальной премии ГДР супругами Торндайк и берлинским публицистом Карлом Раддацом на основе подлинных архивных материалов, по которым был поставлен прошедший с большим успехом во всем мире документальный фильм «Операция «Тевтонский меч».В брошюре, выпущенной издательством Министерства национальной обороны Германской Демократической Республики в 1959 году, разоблачается грязная карьера агента гитлеровской военной разведки, провокатора Ганса Шпейделя, впоследствии генерал-лейтенанта немецко-фашистской армии, ныне являющегося одним из руководителей западногерманского бундесвера и командующим сухопутными силами НАТО в центральной зоне Европы.Книга рассчитана на широкий круг читателей.


Гранд-отель «Бездна». Биография Франкфуртской школы

Книга Стюарта Джеффриса (р. 1962) представляет собой попытку написать панорамную историю Франкфуртской школы.Институт социальных исследований во Франкфурте, основанный между двумя мировыми войнами, во многом определил не только содержание современных социальных и гуманитарных наук, но и облик нынешних западных университетов, социальных движений и политических дискурсов. Такие понятия как «отчуждение», «одномерное общество» и «критическая теория» наряду с фамилиями Беньямина, Адорно и Маркузе уже давно являются достоянием не только истории идей, но и популярной культуры.


Атомные шпионы. Охота за американскими ядерными секретами в годы холодной войны

Книга представляет собой подробное исследование того, как происходила кража величайшей военной тайны в мире, о ее участниках и мотивах, стоявших за их поступками. Читателю представлен рассказ о жизни некоторых главных действующих лиц атомного шпионажа, основанный на документальных данных, главным образом, на их личных показаниях в суде и на допросах ФБР. Помимо подробного изложения событий, приведших к суду над Розенбергами и другими, в книге содержатся любопытные детали об их детстве и юности, личных качествах, отношениях с близкими и коллегами.


Книжные воры

10 мая 1933 года на центральных площадях немецких городов горят тысячи томов: так министерство пропаганды фашистской Германии проводит акцию «против негерманского духа». Но на их совести есть и другие преступления, связанные с книгами. В годы Второй мировой войны нацистские солдаты систематически грабили европейские музеи и библиотеки. Сотни бесценных инкунабул и редких изданий должны были составить величайшую библиотеку современности, которая превзошла бы Александрийскую. Война закончилась, но большинство украденных книг так и не было найдено. Команда героических библиотекарей, подобно знаменитым «Охотникам за сокровищами», вернувшим миру «Мону Лизу» и Гентский алтарь, исследует книжные хранилища Германии, идентифицируя украденные издания и возвращая их семьям первоначальных владельцев. Для тех, кто потерял близких в период холокоста, эти книги часто являются единственным оставшимся достоянием их родных.