Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики - [264]
Глава 10.
ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ
Радиоизотопы
Первые атомные ядра, полученные путем искусственного превращения, были ядрами существующих в природе стабильных элементов. Например, Резерфорд получил кислород–17, а Кокрофт и Уолтон — гелий–47.
Однако в 1934 году французскому физику Фредерику Жолио (1900–1958) и его жене, Ирен Жолио-Кюри (1897–1956), дочери первооткрывателей радия Пьера и Марии Кюри, удалось получить и другие элементы.
Жолио-Кюри продолжили начатую еще Резерфордом работу по бомбардировке альфа-частицами атомных ядер различных элементов. Они обнаружили, что при бомбардировке атомных ядер атомов алюминия возникает нейтронно-протонное излучение, которое после прекращения бомбардировки сразу же пропадает. Было и еще одно излучение[135], которое после прекращения бомбардировки исчезало постепенно, с периодом полураспада, равным 2,6 минуты. Очевидно, в атомах алюминия присутствует что-то, что в результате бомбардировки альфа-частицами делает их радиоактивными.
Следующая формула описывает, что происходит, когда атом алюминия–27 поглощает альфа-частицу и излучает протон:
Кремний–30 — это стабильный изотоп, относительное содержание которого в кремнии всего лишь 3%.
При бомбардировке альфа-частицами атомы алюминия испускают нейтроны. Должно быть, имеет место реакция, в процессе которой ядро-мишень алюминия поглощает альфа-частицу и испускает нейтрон, получая в обшей сложности 2 протона и 1 нейтрон. При такой (α, p)-реакции атомное число возрастает на два, а не на один, и алюминий становится фосфором, а не кремнием. Запишем формулу:
Однако встречающийся в природе фосфор состоит лишь из одного изотопа — фосфора–31. Другие изотопы фосфора неизвестны, значит, если в ходе ядерной реакции синтезируется другой изотоп фосфора, то он будет радиоактивным. Именно из-за радиоактивности (и короткого периода полураспада) такой изотоп не встречается в природе.
Супруги Жолио-Кюри доказали присутствие радиоактивного фосфора, расплавив алюминий и подвергнув его реакциям, в ходе которых любой изотоп фосфора либо улетучится в виде газообразного соединения, либо выпадет в виде твердого осадка. Образовавшиеся газ и осадок проявляли радиоактивные свойства.
Фосфор–30 стал первым синтезированным в лабораторных условиях и не встречающимся в природе изотопом, а его радиоактивные свойства — первым примером искусственной радиоактивности.
Первым и далеко не единственным. В последующие годы в ходе лабораторных ядерных реакций были получены более тысячи искусственных изотопов. Так как все эти изотопы являются радиоактивными, их часто называют радиоизотопами.
Ученым удалось получить радиоизотоп каждого устойчивого элемента, а иногда даже несколько радиоизотопов. Например, у цезия, состоящего всего лишь из одного стабильного изотопа (цезий–133), таких радиоизотопов целых 20 с массовыми числами от 123 до 148.
Периоды полураспада всех полученных изотопов слишком малы, и они не могли сохраниться в земной коре с момента образования планеты до наших дней. Конечно же по человеческим меркам периоды полураспада некоторых из них довольно длинные (период полураспада цезия–135 равняется 2 000 000 лет), но в планетарных масштабах они все равно слишком малы.
Возможно, во время образования Солнечной системы существовали атомные ядра всех мыслимых составов. Выжили же лишь устойчивые и слаборадиоактивные (например, калий–40 и уран–238). И действительно, все стабильные и слаборадиоактивные изотопы, которые могут существовать, на Земле существуют. Шансы обнаружить какой-либо еще стабильный или слаборадиоактивный изотоп практически равны нулю.
Может быть, изотопы, период полураспада которых меньше 500 000 000 лет, также существовали, но впоследствии они распались и исчезли: какие-то из них быстро, какие-то медленно. Сегодня благодаря труду ученых они возродились.
Использование изотопов в биохимии
Как только физики научились изолировать редкие изотопы и синтезировать новые, стало возможным создавать на их основе химические соединения. Если найти достаточно дешевый способ получения таких изотопов, то в химических экспериментах можно будет использовать большое количество соединений на их основе.
Первым используемым в «крупномасштабных» химических экспериментах стал стабильный водород–2, получаемый из «тяжелой воды» (см. гл. 8).
Путем органических химических реакций из тяжелой воды можно получить и другие химические соединения, молекулы которых содержат один или несколько атомов водорода–2. Если такие соединения вступают в химические реакции, то их можно определить, изолировав продукты реакции и выяснив, какие из них содержат водород–2. Химические соединения с содержанием редкого изотопа выше нормы называются мечеными соединениями, а атомы такого изотопа — индикаторами.
Этот метод особенно важен, когда меченое соединение реагирует внутри живой ткани, так как в этом случае можно проследить все имеющиеся чрезвычайно сложные трансформации. Начиная с 1935 года немецкий биохимик Рудольф Шоенгеймер (1898–1941) провел серию таких экспериментов, используя в своих исследованиях жирные молекулы, в огромном количестве присутствующие в водороде–2. Этот метод стал революцией в биохимии, так как давал возможность детально изучить химические реакции в тканях, что ранее было невозможно.
В эту книгу вошли три произведения Айзека Азимова, по праву признанные классикой НФ-литературы XX столетия. В романе «Конец вечности» повествуется о некой вневременной структуре, носящей название «Вечность», в которую входят специально обученные и отобранные люди из разных столетий. Задачей «Вечности» является корректировка судьбы человечества. В «Немезиде» речь ведётся об одноименной звезде, прячущейся за пыльной тучей на полдороге от Солнца до альфы Центавра. Человечеству грозит гибель, и единственный выход — освоение планеты Эритро, вращающейся вокруг Немезиды.
Роман в новеллах «Я, робот» относится к одной из самых важных работ в истории фантастики. Сформулированные Азимовым ТРИ ЗАКОНА РОБОТЕХНИКИ легли в основу науки об Искусственном интеллекте. Что случится, если робот начнет задавать вопросы своему создателю? Какие будут последствия программирования чувства юмора? Или возможности лгать? Где мы тогда сможем провести истинную границу между человеком и машиной? В «Я, робот» Азимов устанавливает свои Три Закона, придуманные для защиты людей от их собственных созданий, – и сам же выходит за рамки этих законов.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Из 1949 года Джозеф Шварц попадает в мир далёкого будущего – периода расцвета Галактической Империи. В результате древних термоядерных войн поверхность Земли стала радиоактивной и непригодной для жизни. В то же время люди расселились по всей Галактике и забыли о своей колыбели. Земля всего лишь камешек в небе. Ныне всё человечество живёт под управлением планеты Трантор, контролирующей двести миллионов звезд. Но на Земле ещё живы националистические настроения, некоторые земляне хотят вернуть себе власть предков.
Однажды, сидя в метро, Айзек Азимов просматривал сборник космических опер и наткнулся на картинку, изображавшую римского легионера среди звездолётов. В мозгу мелькнула мысль: а не описать ли Галактическую Империю — с точки зрения истории, экономики, социологии и психологии? Так появился самый великий учёный в истории мировой фантастики — Гэри Селдон, создавший науку психоисторию, постулаты которой актуальны уже более полувека. Так появился мир Академии: базовая трилогия о нём составила эту книгу. Так появилась "Галактическая история" от сэра Айзека, в которую входят почти все романы знаменитого фантаста.
…Империя с высочайшим уровнем цивилизации. Ее влияние и власть распространены на десятки миллионов звездных систем Галактики. Ничто не предрекает ее краха в обозримом будущем…И вот однажды психоисторик Хари Сэлдон, создав математическую модель Империи, производит расчеты, которые неопровержимо доказывают, что через 500 лет Империя рухнет…Великий распад будет продолжаться 30 тысяч лет и сопровождаться периодом застоя и варварства. Однако Сэлдон создает План, в соответствии с которым появление новой Империи наступит всего через 1000 лет.
Говорят: история умеет хранить свои тайны. Справедливости ради добавим: способна она порой и проговариваться. И при всем стремлении, возникающем время от времени кое у кого, вытравить из нее нечто нежелательное, оно то и дело будет выглядывать наружу этими «проговорками» истории, порождая в людях вопросы и жажду дать на них ответ. Попробуем и мы пробиться сквозь бастионы одной величественной Тайны, пронзающей собою два десятка веков.
Эта книга для людей которым хочется лучше понять происходящее в нашем мире в последние годы. Для людей которые не хотят попасть в жернова 3-ей мировой войны из-за ошибок и амбиций политиков. Не хотят для своей страны судьбы Гитлеровской Германии или современной Украины. Она отражает взгляд автора на мировые события и не претендуют на абсолютную истину. Это попытка познакомить читателя с альтернативной мировой масс медиа точкой зрения. Довольно много фактов и объяснений автор взял из открытых источников.
"Ладога" - научно-популярный очерк об одном из крупнейших озер нашей страны. Происхождение и географические характеристики Ладожского озера, животный и растительный мир, некоторые проблемы экономики, города Приладожья и его достопримечательности - таковы вопросы, которые освещаются в книге. Издание рассчитано на широкий круг читателей.
Комплект из 16 открыток знакомит читателя с отдельными животными, отличающимися наиболее типичными или оригинальными способами пассивной обороны. Некоторые из них включены в Красную книгу СССР как редкие виды, находящиеся под угрозой исчезновения и поэтому нуждающиеся в строгой охране. В их числе, например, белая чайка, богомол древесный, жук-бомбардир ребристый, бабочки-медведицы, ленточницы, пестрянки. Художник А. М. Семенцов-Огиевский.
В 1915 г. немецкая подводная лодка торпедировала один из.крупнейших для того времени лайнеров , в результате чего погибло 1198 человек. Об обстановке на борту лайнера, действиях капитана судна и командира подводной лодки, о людях, оказавшихся в трагической ситуации, рассказывает эта книга. Она продолжает ставшую традиционной для издательства серию книг об авариях и катастрофах кораблей и судов. Для всех, кто интересуется историей судостроения и флота.
О друзьях наших — деревьях и лесах — рассказывает автор в этой книге. Вместе с ним читатель поплывет на лодке по Днепру и увидит дуб Тараса Шевченко, познакомится со степными лесами Украины и побывает в лесах Подмосковья, окажется под зеленым сводом вековечной тайги и узнает жизнь городских парков, пересечет Белое море и даже попадет в лесной пожар. Путешествуя с автором, читатель побывает у лесорубов и на плотах проплывет всю Мезень. А там, где упал когда-то Тунгусский метеорит, подивится чуду, над разгадкой которого ученые до сих пор ломают головы.
Знаменитый писатель-фантаст, с мировым именем, великий популяризатор науки, автор около 500 фантастических, исторических и научно-популярных изданий приглашает вас в увлекательное путешествие по просторам танин о происхождении и эволюции человека.Книга познакомит вас с удивительным миром человеческой природы и принципами классификации на расы и народы. Почему люди так отличаются друг от друга и чем объяснишь разницу в цвете кожи, глаз и волос? Что изучают таксономия и генетика? Чем отличается доминантный ген от рецессивного?Вы найдете ответы на эти и другие вопросы, а также узнаете о методах и характерных особенностях деления животного мира на различные группы, заглянете внутрь хромосомы и вместе с австрийским монахом Грегором Менделем проведете интересные эксперименты по скрещиванию растений.
В книге А. Азимова собраны ценнейшие научные данные из истории Англии. Повествование охватывает исторические события, начиная с ледникового периода и заканчивая временами Великой хартии вольностей. Автор исследует влияние других цивилизаций — римлян, викингов — на развитие политики, науки, религии и культуры этого государства.
Знаменитый фантаст и популяризатор науки сэр Айзек Азимов в этой книге решил окунуть читателя в магию чисел Свой увлекательный рассказ Азимов начинает с древнейших времен, когда человек использовал для вычислений пальцы, затем знакомит нас со счетами, а также с историей возникновения операций сложения, вычитания, умножения и деления Шаг за шагом, от простого к сложному, используя занимательные примеры, автор ведет нас тем же путем, которым шло человечество, совершенствуя свои навыки в математике.
Человек — частица биосферы! Именно из этого исходит великий популяризатор науки, подробно и увлекательно описывая строение и функции человеческого тела, повествуя о скелетном каркасе, мышцах, кровеносной и пищеварительной системах, а также о сердце, печени, легких, почках, репродуктивных органах и кожном покрове. Даже самые сложные анатомические термины ученый-фантаст разъясняет максимально доходчиво. Книга снабжена наглядными рисунками и комментариями научного редактора.