Ядерные реакции
Ядерные реакции

Теоретическое обоснование ядерных реакций

В дальнейшем необходимо было объяснить природу сил, столь прочно связывающих положительно заряженный протон и нейтральный нейтрон в ядре. Это были силы не гравитационного (слишком малы массы) и не электромагнитного (кулоновского) характера (нейтрон не заряжен). В дальнейшем их назвали ядерными взаимодействиями.

Впервые деление ядра было проведено на ядрах урана. Первым наиболее близко к реакции деления урана подошёл Э. Ферми. Повторяя опыты супругов Жолио, Э. Ферми использовал для бомбардировки ядер урана не альфа-частицы, а нейтроны. Было известно, что интенсивность радиоактивного излучения существенно возрастала, если перед попаданием в ядро урана они проходили через воду или парафин. Возможности создавать специальную установку для постановки опытов не было, поэтому Э. Ферми использовал бассейн во дворе университета. В воде была установлена мишень из урановой руды, недалеко расположен источник нейтронов и измерительная аппаратура. В качестве гипотезы происходящего процесса было выдвинуто химическое превращение элементов, поэтому опыты сопровождались химическим анализом возникшего вещества. Э. Ферми считал, что он нашёл новый элемент с номером «93». И хотя открытие трансуранового элемента с атомным номером «93» (сейчас он называется нептуний) состоялось позже, первая в истории реакция деления ядра урана была проведена. Это означало поворот в физике. Многочисленные опыты М. Кюри и О. Ганна по бомбардировке ядер урана нейтронами выявили и другие закономерности: деление урана сопровождается выделением значительной энергии, появлением (освобождением) дополнительных нейтронов, приводит к тому, что ядро урана раскалывается на более легкие ядра с атомными номерами, заметно меньшими, чем у урана.

Вывод о появлении в процессе деления дополнительных нейтронов был основанием для возможности осуществления цепной реакции.

Откуда берётся энергия, выделяющаяся при делении ядра урана? Масса исходного ядра урана при детальном изучении оказалась меньше, чем сумма масс осколков, образовавшихся в результате реакции. Разница масс была названа дефектом массы ( Am ). Дефект масс явился ещё одним подтверждением знаменитого уравнения А. Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии. Энергия, которая выделялась при делении ядра урана, оказалась равной E = Amc2. А. Эйнштейн не считал себя творцом квантовой физики, он только использовал идею М. Планка о квантах света для объяснения внешнего фотоэффекта, но «неожиданно» теория относительности и зарождающаяся квантовая теория оказались тесно связаны. «Я не считаю себя отцом атомной энергии, - писал А. Эйнштейн, - моё участие было весьма косвенным. В действительности, я не верил, что она будет высвобождена в моё время. Такая возможность мне казалась теоретической ... Это было открыто Ганном в Берлине ... Правильно объяснила (это явление) ... Лиза Мейтнер ...».

Об испускании нейтронов расколовшимся ядром урана стало известно из публикаций 1939 г. Ф. Жолио и его сотрудников, а также А. Хэнни и М. Розенберга. Вывод из этих опытов был очевиден многим: если бомбардировать ядро урана протонами или альфа-частицами, то можно ядро расколоть, но чтобы расколоть ещё одно ядро, необходимо опять облучить вещество потоком протонов или альфа-частиц. Но если ядро раскалывается нейтронами, то испускающиеся в реакции в возрастающем количестве дополнительные нейтроны могли бы расколоть и соседние ядра, лишь бы эти ядра находились поблизости. При делении следующих ядер опять будут испущены нейтроны, что вызовет реакцию в следующем слое ядер и т.д. Начнётся цепная реакция деления ядер. При каждом делении ядра испускается заметная энергия.

6 января 1939 г. в журнале «Натурвиссеншафтен» появилась статья О.Ганна и Ф. Штрассмана о наблюдавшихся ядерных превращениях. 11 февраля 1939 г. в журнале «Нейчур» появилась статья Л. Мейтнер и О. Фриша с объяснением этих результатов. Именно это объяснение и упоминает А.Эйнштейн. Счёт по-прежнему шёл на дни.

Цепная реакция предвещала переворот не только в физике и технологии энергетики, ведь быстро протекающая реакция с выделением большого количества энергии - это взрыв. А взрывных устройств подобного масштаба никогда не было. Шёл 1939 г. Опасность была настолько велика, что многие учёные предлагали прекратить исследования в этой области. Когда в беседе кто-то стал развивать перспективы применения ядерных превращений в области вооружений, О. Ганн закричал: «Бог этого не допустит!». Л. Сциллард писал в письме Ф. Жолио: «Мы все надеемся, что количество выделяющихся нейтронов либо равно нулю, либо недостаточно и что нам не придётся больше беспокоиться по этому поводу». Но письмо было позже, а первая реакция на сообщение об осуществлении цепной реакции была почти панической: Л. Сциллард и В. Вайскопф послали телеграмму коллективу Ф. Жолио с предложением отказаться от каких бы то ни было публикаций, связанных с этими исследованиями. Идея о самоцензуре обсуждалась практически во всех научных коллективах. Провести её в жизнь было не так просто. «Молчание учёных» могло бы оказаться эффективным, только если все научные коллективы, занимающиеся подобными исследованиями, приняли бы это предложение и согласились с этим. Основные причины, по которым подобное молчание в масштабах мира осуществить оказалось невозможно, были следующими: во-первых, каждое открытие в данной области в ближайшей перспективе могло иметь практическое применение, а, значит, должно было быть запатентовано (вопрос о приоритете являлся основным); во-вторых, закрытость научных результатов всегда была осуждаема и представлялась, по крайней мере, до сих пор, аморальным актом; в-третьих, исследования в области атомной и ядерной физики были очень дорогими, постоянно требовалось финансирование в очень крупных масштабах, а получить подобное финансирование от государства или частных компаний было легче, если об успехах сообщалось регулярно и широко. Поэтому статьи и выступления на конференциях продолжались. Часто речь шла о разнице в несколько дней в опубликовании похожих результатов разными коллективами. Но причиной спешки была не погоня за приоритетом, а понимание важности открытий и неограниченные перспективы дальнейших исследований. Например, после сообщения Н. Бора на конференции Американского физического общества об осуществлении цепной ядерной реакции и теоретическом обосновании её протекания исследования сразу перешли из теоретической области в прикладную. Практически все участники конференции повторили опыты и пошли дальше в ближайшие дни после сообщения. В воспоминаниях Н. Бора неоднократно упоминается об «американцах, помчавшихся в свои лаборатории» после этого сообщения.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Кто на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 211 гостей 

Поиск по сайту

Новое о "Челюскин"

О. Шмидт – Арктика.

Полярный поход парохода "Челюскин" 1933/34 года привлек благодаря своей особой судьбе внимание многих миллионов. Эта...

О. Шмидт - Советская работа в Арктике.

Пользуясь лучшими достижениями международной науки, советские исследователи совершенно по-новому поставили задачу овладения Арктикой. Они ввели...

О. Шмидт - О «Челюскин».

В 1933 году было решено повторить поход "Сибирякова" - вновь выйти для сквозного прохода Северным...

О. Шмидт - Состав экспедиции и команды парохода «Челюскин».

Подбор людей - важнейшая часть организации любого дела. Особенно это относится к экспедициям, в которых...

О. Шмидт - Переход. Ленинград - Копенгаген – Мурманск.

Переход до Мурманска конечно не является экспедиционным плаванием, но для нас он имел тогда существенное...

О. Шмидт - Мурманск - мыс Челюскин.

В этой статье мы не будем касаться подробностей плавания, которые с навигационной стороны освещены в...

О. Шмидт - Море Лаптевых и Восточносибирское.

Первая половина нашего пути заканчивалась у мыса Челюскина. Она прошла очень трудно. Что нас ждет впереди,...

О. Шмидт - Колючинская губа.

От мыса Северного "Челюскин" шел уже девяти-десятибалльным льдом, т.е. льдом, покрывавшим от 90 до 100...

О. Шмидт - Берингов пролив.

Дрейф кружил наш пароход. Несколько раз мы проносились мимо мыса Сердце-Камень и снова отодвигались назад...

О. Шмидт - Зимовка.

"Литке" ушел. И все же мы еще не знали наверное, зазимуем мы или нет. Ветер...

О. Шмидт - На льдине.

13 февраля сильное сжатие прошло через место стоянки парохода, и "Челюскин" затонул на 68° северной...

О. Шмидт – Итоги экспедиции «Челюскин».

"Челюскин" не вышел в Тихий океан, а погиб, раздавленный льдами. Тем не менее проход до...

Новое по мировой истории

Масленица - история и традиции

Масленица - история и традиции

Масленица – один из немногих языческих праздников сохранившихся после принятия...

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Ранее считалось, что стихийные бедствия, происходящие на земле, имеют исключительно...

Иштван I

Иштван I

В 973 году правитель Венгрии, князь Геза, отправил к германскому...

Великий поход Мао Цзэдуна

Льстивая пропаганда не скупилась для своего вождя на хвалебные эпитеты:...

Местное управление в России XVII века

Местное управление в России XVII века

По сравнению с центральным местное управление имело более сложную структуру....

Приказы в России XVII века

Приказы в России XVII века

Центральное управление осуществляли приказы (общегосударственные, дворцовые,...

Состав Думы в России XVII века

Состав Думы в России XVII века

Члены Думы, являясь советниками царя по вопросам законодательства, и сами...

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века…

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века

В правление царя Алексея Михайловича система государственного управления, формировавшаяся с...

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Оценка историками сложившейся к концу XVII в. системы управления, прежде...

Преемственность двух эпох

Преемственность двух эпох

Начиная с работ Г.Ф. Миллера, в исторической науке утвердился взгляд...

  • Stroitelstvo_Cheliuskin(Lena).jpg
  • lager_SHmidta.jpg
  • photo.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_2.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_1.jpg
  • esche_Lena.jpg
  • 135.jpg
  • Cheluskin_otplytie_iz_Leningrada.jpg
  • fig_2.jpg
  • fig_1.jpg