Отто Ган
Содержание
Введение
1. Цепь открытий
2. Реакции деления тяжёлых элементов
3. Отто Ган в истории науки
Заключение
Литература
Введение
В настоящее время существование атомной бомбы и атомных электростанций
стало привычным и не вызывает удивленеия. А ведь все открытия в ядерной
физике произошли за последние 100 с небольшим лет. За это время успело
произойти достаточно событий для того, чтобы атом многократно успел
преквратиться из "бога" в "мамонну" и обратно. И далеко не последнюю роль в
этом сыграло открытие, сделанное в 1938 году в Германии учёными Отто Ганом
и Фрицем Штрассером. Но перед тем, как перенестись в то неспокойное время,
когда Европа готова была заполыхать пожарами войны, стоит вернуться в чуть
более ранние годы и посмотреть на события, которые привели к возможности
сделанного Отто Ганом и Фрицем Штрассером открытия.
Первые шаги атомной науки были робкими, часто случайными, никто из
ученых не представлял тогда последствий, значимости своих работ, носивших
отвлеченный характер, не связанный с практическим применением. Только в
конце тридцатых годов стало прорисовываться то страшное будущее, к которому
приведут их открытия.
В 1896 году французский ученый Анри Беккерель исследовал соли урана,
что было обычной повседневной работой. Обнаруженные неизвестные свойства
тщательно проверялись, а затем публиковались в научных журналах, о наиболее
важных делались сообщения в Академии.
Однажды после своих занятий в лаборатории Беккерель совершенно случайно
оставил образец урановой соли на фотографической пластинке, завернутой в
светонепроницаемую бумагу. Каково же было его удивление, когда, проявив
пластинку,он обнаружил на ней темное пятно. Он повторил опыт и получил тот
же результат там, где лежала соль урана, пластинка оказалась засвеченной.
Неведомые лучи проникали сквозь непрозрачную бумагу наподобие лучей,
открытых немецким ученым Вильгельмом Рентгеном годом ранее. Но лучи
рентгена испускал специальный аппарат с помощью электрического тока, а
здесь нечто подобное исходило от химического вещества.
Сообщение в Академии наук о своем открытии Беккерель сделал 23 ноября
1896 года. Оно чрезвычайно заинтересовало ученых и многие из них, повторив
опыт, начали собственные исследования непонятного явления, которое
впоследствии Мария Кюри назовет радиоактивностью.
Мария Склодовская родилась в Варшаве в 1867 году, окончила там
гимназию,а в 1891 году уехала в Париж и стала студенткой Сорбонны. В 1895
году она выходит замуж за молодого французского ученого Пьера Кюри и
начинает работать в его лаборатории в институте Физики и Химии. Начав с
опыта Беккереля, талантливая ученая устанавливает, что излучение урановых
солей это проявление неизвестных пока свойств урана. Затем она замечает,
что радиоактивность разнообразных соединений урана значительно отличаются
по интенсивности. Она полагает, что некоторые соединения урана могут
содержать примеси неизвестного элемента, отличного от урана. Супруги Кюри
начинают напряженную совместную работу в поисках незнакомца. Их труд
увенчался блестящим успехом. В декабре 1898 года они открыли неизвестный
элемент радий почти в 1000 раз более радиоактивный, чем уран.
В 1900 году Пьер Кюри опубликовал работу о влиянии магнитного поля на
излучение радия. Оказалось, что в магнитном поле излучение расщепляется на
три луча: с положительным электрическим зарядом, отрицательным зарядом,
третий луч нейтрален. Позднее их назвали альфа, бета и гамма-лучи. Альфа-
лучи оказались потоком положительно заряженных ядер гелия, называемых иначе
альфа-частицами, бета-лучи явились потоком электронов, а гамма-лучи
представляли собою электромагнитные колебания наподобие рентгеновских
лучей, именно они были способны проникать через слои различных материалов,
в том числе через металлы.
Большим успехом Марии Кюри было выделение чистого радия в количистве
достаточном для определения атомного веса. В дальнейшем радия стало хватать
не только для своих опытов, но и для передачи другим ученым.
В 1906 году в дорожном происшествии погиб Пьер Кюри. После смерти мужа
Мария продолжала дальнейшие исследования радия, вела широкую общественную
жизнь. В 1926 году она становится почетным членом академии наук СССР.
Радием она занималась до последних дней и умерла от его излучений.
А теперь заглянем в Англию, в лабораторию выдающегося физика Эрнста
Розерфорда. В 1911 году ученый предложил свою модель устройства атома,
которая напоминала солнечную систему. В центре атома он представил ядро, в
котором сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг ядра вращаются легкие
по сравнению с ядром частицы. Эта модель еще не была подтверждена опытом,
являлась гипотезой, но она помогла ученым более правильно направить свои
исследования, быстрее добиваться результатов.
В 1919 году Эрнст Розерфорд осуществил первую в мире ядерную реакцию.
Он бомбардировал ядра азота альфа-частицами и превратил их в ядра
кислорода, при этом альфа-частица (ядро гелия) расщепилась, половина ее
была захвачена ядром азота, а другая половина стала ядром водорода. Этот
блестящий эксперимент впервые показал, что атом делим, более того, атомы
могут в определенных условиях разрушаться, превращаться в другие атомы.
Ученые многих стран старались повторить и расширить результаты добытые
Резерфордом, но прошло долгих 13 лет, прежде чем в физике атомного ядра
произошло следующее выдающееся открытие.
27 февраля 1932 года английский физик Джеймс Чедвик, работая в
Кембридже в лаборатории Резерфорда, открыл нейтрон, существование которого
давно предсказывал Резерфорд. Чедвик работал на самой совершенной
аппаратуре. Лаборатории Резерфорда оказывали значительную финансовую
поддержку крупные английские и иностранные фирмы. Большинство других ученых
обходились самодельными приборами и аппаратурой или заказывали их
ремесленникам.
Нейтроны стали новым объектом всестороннего изучения, они позволили
предсказать, обосновать, а затем и осуществить цепную ядерную реакцию.
Крупный успех выпал в 1934 году на долю итальянского ученого Энрико Ферми в
Риме. Бомбардируя различные мишени нейтронами, он открыл явление состоящее
в том, что нейтроны с большей вероятностью вступают в ядерную реакцию, если
они предварительно замедляют скорость своего движения, проходя через слой
воды или парафина. В дальнейшем это открытие использовалось при
осуществлении управляемых ядерных реакций в реакторах целевого и ядерного
назначения.
В том же 1934 году французские физики Ирен и Фредерик Жолио-Кюри
открыли искуственную (наведенную) радиоактивность. Они облучали алюминиевую
фольгу радием и заметили, что после облучения, фальга становится
радиоактивной. Это сулило большие сложности в освоении и использовании
атомной энергии: конструктивные материалы, из которых создавались ядерные
установки, после облучения, особенно нейтронного, становились
радиоактивными, что затрудняло дальнейшие работы по ремонту и обслуживанию
оборудования, ибо люди в таких случаях нуждались в надежной биологической
защите.
В 1935 году канадский доктор наук Артур Демпстер обнаружил наличие двух
изотопов урана: уран-235 и уран-238. Оказалось, что в природном уране
большинство составляет уран-238, а урана-235 содержится всего около 0,7%.
Вот, наконец, мы и вплотную приблизились к тем событиям, результатом
которых стало открытие расщепления атомного ядра.
1. Цепь открытий
Прежде, чем переходить к вопросу об открытии расщепления урана,
необходимо дать небольшой обзор предшествующих событий.
Трудно сказать, какое имя дал бы немецкий ученый Мартин Клапрот открытому в
1789 году элементу, если бы за несколько лет до этого не произошло событие,
взволновавшее все круги общества: в 1781 году английский астроном Вильям
Гершель, наблюдая с помощью самодельного телескопа звездное небо, обнаружил
светящееся облачко, которое он поначалу принял за комету, но в дальнейшем
убедился, что видит новую, неизвестную дотоле седьмую планету солнечной
системы. В честь древнегреческого бога неба Гершель назвал ее Ураном.
Находившийся под впечатлением этого события, Клапрот дал новорожденному
элементу имя новой планеты.
Спустя примерно полвека, в 1841 году, французский химик Эжен Пелиго сумел
впервые получить металлический уран. Промышленный мир остался равнодушным к
тяжелому, сравнительно мягкому металлу, каким оказался уран. Его
механические и химические свойства не привлекли ни металлургов, ни
машиностроителей. Лишь стеклодувы Богемии да саксонские мастера фарфоровых
и фаянсовых дел охотно применяли окись этого металла, чтобы придать бокалам
красивый желто-зеленый цвет или украсить блюда затейливым бархатно-черным
узором.
О «художественных способностях» урановых соединений знали еще древние
римляне. При раскопках, проведенных близ Неаполя, удалось найти стеклянную
мозаичную фреску удивительной красоты. Археологи были поражены: за два
тысячелетия стекла почти не потускнели. Когда образцы стекол подвергли
химическому анализу, оказалось, что в них присутствует окись урана, которой
мозаика и была обязана своим долголетием. Но, если окислы и соли урана
занимались «общественно полезным трудом», то сам металл в чистом виде почти
никого не интересовал.
Даже ученые, и те были лишь весьма поверхностно знакомы с этим элементом.
Сведения о нем были скудны, а порой совершенно неправильны. Так, считалось,
что его атомный вес равен приблизительно 120. Когда Д. И. Менделеев
создавал свою Периодическую систему, эта величина путала ему все карты:
уран по своим свойствам никак не хотел вписываться в ту клетку таблицы,
которая была «забронирована» за элементом с этим атомным весом. И тогда
ученый, вопреки мнению многих своих коллег, решил принять новое значение
